CN111154390A - 路面涂层及其形成方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种路面涂层及其形成方法。该路面涂层包括从下而上设置的粘接层和耐磨层；所述粘接层包括20～35重量份的环氧树脂和8～15重量份的固化剂；所述耐磨层包括100～160重量份的双组分油性聚氨酯，20～35重量份的碳酸钙，14～25重量份的耐腐蚀填料，0.7～1.5重量份的消泡剂，6～12重量份的颜料；其中，所述环氧树脂的环氧当量为180～198g/mol，粘度为10900～15100mPa·s；所述固化剂为改性脂肪胺固化剂，其胺值为280～320mgKOH/g，粘度为35～55mPa·s；其中，所述双组份油性聚氨酯包括含异氰酸酯基团的组分A和含羟基的组分B。该路面涂层不仅具有较好的耐候性能和磨耗性能，而且具有较好的粘接性能。

Description

路面涂层及其形成方法
技术领域
本发明涉及一种路面涂层及其形成方法。
背景技术
随着技术的革新，高分子聚合物路用涂料的研究越来越多。研究较多的是使用环氧树脂、丙烯酸树脂、酚醛树脂等作为粘接材料，使用碳酸钙、硅藻土、有机膨润土等作为填料。但由于环氧树脂、丙烯酸树脂、酚醛树脂等树脂耐候性能较差，需添加抗紫外老化剂、耐腐蚀剂等，导致制备工艺和施工方式都较为复杂。同时，还需要掺加大量填料，导致形成的涂层粘接性能下降，涂层使用寿命较短。
综上所述，提供一种不仅具有较好的耐候性能和磨耗性能，而且具有较高的粘接强度的路面涂层及其形成方法是必要的。
发明内容
有鉴于此，本发明的一个目的在于提供一种路面涂层，其在具有较好的耐候性能和磨耗性能的同时粘接强度也得到明显提高。
本发明的另一个目的在于提供一种路面涂层的形成方法，该工艺简单，具有较好的应用前景。
本发明通过如下技术方案达到上述目的。
本发明包括从下而上设置的粘接层和耐磨层；
所述粘接层包括20～35重量份的环氧树脂和8～15重量份的固化剂；
所述耐磨层包括100～160重量份的双组分油性聚氨酯，20～35重量份的碳酸钙，14～25重量份的耐腐蚀填料，0.7～1.5重量份的消泡剂，6～12重量份的颜料；
其中，所述环氧树脂的环氧当量为180～198g/mol，粘度为10900～15100mPa·s；所述固化剂为改性脂肪胺固化剂，其胺值为280～320mgKOH/g，粘度为35～55mPa·s。
本发明的路面层不仅具有较好耐候性能和磨耗性能，还具有较高粘接强度。
在本发明中，粘接层中的环氧树脂主要起粘接道路表面与耐磨层的作用，耐磨层中的双组分油性聚氨酯主要起粘接和包裹填料的作用。碳酸钙能够提高涂层厚度与磨耗性能，耐腐蚀填料提高涂层的耐候性能，消泡剂可以消除涂料在搅拌过程中产生的气泡，提高涂料密实性。本发明所使用的颜料为市售普通颜料，无其他特殊技术限制。
聚氨酯树脂的耐候性能较环氧树脂好，但粘接强度和磨耗性能稍差，如果只是通过将聚氨酯树脂或环氧树脂与碳酸钙、二氧化硅、硫酸钡等填料进行复配，制备聚氨酯涂料，可增大涂层的磨耗性能，但填料的加入也会降低聚氨酯树脂或环氧树脂与路面的接触面积，影响涂层的粘接性能。本发明意外地发现，将环氧树脂与改性脂肪胺固化剂形成的涂料作为粘接层涂料先滚涂或喷涂于路面，然后再在形成的粘接层表面滚涂或喷涂双组份油性聚氨酯树脂与填料混合形成的耐磨层涂料，则形成的路面涂层不仅具有较好的耐候性能和磨耗性能，而且其粘接强度大大提高。
根据本发明的路面涂层，优选地，所述粘接层由20～35重量份的环氧树脂和8～15重量份的固化剂组成；所述耐磨层由100～160重量份的双组分油性聚氨酯，20～35重量份的碳酸钙，14～25重量份的耐腐蚀填料，0.7～1.5重量份的消泡剂，6～12重量份的颜料组成。
根据本发明的路面涂层，优选地，所述环氧树脂的环氧当量为184～194g/mol，粘度为11000～15000mPa·s；所述改性脂肪胺固化剂的胺值为290～310mgKOH/g，粘度为40～50mPa·s。这样能够较好的发挥环氧树脂的粘接性能，得到具有较高的粘接强度的路面涂层。
本发明所用的环氧树脂的实例包括不限于南通星辰合成材料有限公司的环氧树脂，型号为WXDIC环氧树脂850S。本发明所用的改性脂肪胺固化剂的实例包括不限于深圳市业旭实业有限公司的改性脂肪胺固化剂，型号为H-1689-1。
根据本发明的路面涂层，优选地，所述双组份油性聚氨酯包括含异氰酸酯基团的组分A和含羟基的组分B；所述组分A选自二苯甲烷二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯和异佛尔酮二异氰酸酯中的一种或多种；
组分B包括聚醚多元醇和聚酯多元醇，其中，聚醚多元醇和聚酯多元醇的质量比为1.5～2.5:1。这样有利于得到具有较好的耐候性能和磨耗性能的路面涂层。
根据本发明的一个实施方式，组分A为异佛尔酮二异氰酸酯；组分B中，聚醚多元醇和聚酯多元醇的质量比为1.8～2.2:1。
根据本发明的路面涂层，优选地，聚醚多元醇选自环氧丙烷缩合物、聚四亚甲基醚乙二醇中的至少一种，优选为环氧丙烷缩合物。聚酯多元醇选自二元羧酸与二元醇缩聚得到的聚酯多元醇、聚己内酯多元醇和聚碳酸酯二醇中的至少一种，优选为聚碳酸酯二醇。
在本发明中，聚醚多元醇选自环氧丙烷缩合物、聚四亚甲基醚乙二醇中的至少一种；聚酯多元醇选自二元羧酸与二元醇缩聚得到的聚酯多元醇、聚己内酯多元醇和聚碳酸酯二醇中的至少一种，优选地，聚酯多元醇为聚碳酸酯二醇。这样有利于得到具有较好耐候性能和磨耗性能的路面涂层。
根据本发明的路面涂层，优选地，所述组分A与组分B的重量比为1:1～2.25。更优选地，组分A与组分B的重量比为1:1.5～2。
本发明的所使用的双组份油性聚氨酯的实例包括不限于重庆佩蒙特材料科技有限责任公司的双组份油性聚氨酯，型号为JA-011D。
根据本发明的路面涂层，优选地，所述耐腐蚀填料为硫酸钡。本发明所用的硫酸钡的实例包括不限于南风集团的沉淀硫酸钡。
根据本发明的路面涂层，优选地，所述碳酸钙为轻质碳酸钙。在本发明中，所用的轻质碳酸钙的实例包括不限于江西大瑞化工有限公司的微细超白轻质碳酸钙。这样有利于得到具有较好耐候性能和磨耗性能的路面涂层。
根据本发明的路面涂层，优选地，所述消泡剂选自广州市中万新材料有限公司的ZW-808、毕克化学的BYK-038、毕克化学的BYK-A530和毕克化学的BYK-070中的一种。优选地，所述消泡剂选自毕克化学的BYK-A530和毕克化学的BYK-070中的一种。更优选地，所述消泡剂为毕克化学的BYK-A530。
本发明的路面涂层的形成方法包括以下步骤：
(1)将环氧树脂与固化剂充分混合，搅拌得到粘接层涂料；
(2)将碳酸钙、耐腐蚀填料、颜料与消泡剂混合，然后加入双组份油性聚氨酯中的组分B，搅拌得到混合液；向所述混合液中加入双组份油性聚氨酯中的组分A，搅拌得到耐磨层涂料；
(3)将粘接层涂料通过滚涂或喷涂涂至道路表面，待其固化后形成粘接层；
(4)将耐磨层涂料通过滚涂或喷涂涂至粘接层表面，然后平铺防滑颗粒，待其固化；其中，所述防滑颗粒选自陶瓷颗粒和石英颗粒中的至少一种。
在本发明的步骤(1)中，搅拌时间为3～5min。
在本发明的步骤(2)中，加入组分B后的搅拌时间为5～10min，加入组分A后的搅拌时间为2～3min。使用之前，将组分A加入到混合液中，制得耐磨层涂料后尽快使用，保证在30min内用完。
在本发明的步骤(3)中，粘接层涂料固化时间为1.8～2.2h；基于道路表面的面积，粘接层涂料用量为0.2～0.5kg/m2；粘接层涂料的滚涂或喷涂时间均保持在30min之内，时间过长会导致涂料粘度增大，使得后续的施工难度加大。
在本发明的步骤(4)中，耐磨层涂料固化时间为7.5～8.5h；待其固化后则形成路面涂层。基于道路表面的面积，耐磨层涂料用量为0.8～1.5kg/m2。
本发明中，所述道路表面为混凝土道路表面或沥青道路表面，优选为沥青道路表面。
根据本发明的一个具体实施方式，防滑颗粒为石英颗粒。在本发明中，防滑颗粒的粒径为1～3mm。根据本发明的一个具体实施方式，防滑颗粒的粒径为1～2mm。根据本发明的另一个具体实施方式，防滑颗粒的粒径为2～3mm。在本发明中，平铺防滑颗粒的方式可以为均匀平铺。
本发明通过粘接层与耐磨层的设置，充分发挥了环氧树脂的粘接性能和聚氨酯的耐候性能，同时加入填料增强了涂层的磨耗性能，所形成的路面涂层在具有较好的耐候性能和磨耗性能的同时粘接强度也得到明显提高。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的保护范围并不限于此。
以下实施例中使用的原料说明如下：
环氧树脂：购于南通星辰合成材料有限公司，型号为WXDIC环氧树脂850S。
双组份油性聚氨酯：购于重庆佩蒙特材料科技有限责任公司，型号为JA-011D(A组分为二苯甲烷二异氰酸酯；B组分为环氧丙烷缩合物和聚碳酸酯二醇的混合物)。
轻质碳酸钙：购于江西大瑞化工有限公司。
硫酸钡：购于南风集团。
改性脂肪胺固化剂：购于深圳市业旭实业有限公司，型号为H-1689-1。
消泡剂：购于毕克化学，型号为BYK-038。
实施例1
将30重量份环氧树脂与12重量份改性脂肪胺固化剂充分混合，搅拌5min后得到粘接层涂料；将粘接层涂料滚涂至道路表面，固化2h后形成粘接层。粘接层涂料的用量为0.5kg/m2。
将30重量份轻质碳酸钙、21重量份硫酸钡、9重量份颜料与1.05重量份消泡剂混合，然后加入90重量份双组份油性聚氨酯中的组分B，搅拌得到混合液；向所述混合液中加入60重量份双组份油性聚氨酯中的组分A，搅拌3min，得到耐磨层涂料；将耐磨层涂料滚涂于粘接层表面，然后均匀平铺粒径为2～3mm的石英颗粒，待其固化8h，形成路面涂层。耐磨层涂料的用量0.8kg/m2。
该路面涂层的性能测试结果见表1。
比较例1
将30重量份轻质碳酸钙、21重量份硫酸钡、9重量份颜料与1.05重量份消泡剂混合，然后加入90重量份双组份油性聚氨酯中的组分B，搅拌得到混合液；向所述混合液中加入60重量份双组份油性聚氨酯中的组分A，搅拌3min，得到涂料；将涂料滚涂于道路表面，然后均匀平铺粒径为2～3mm的石英颗粒，待其固化8h，形成路面涂层。涂料的用量为1.3kg/m2。
比较例2
将30重量份轻质碳酸钙、21重量份硫酸钡、9重量份颜料与1.05重量份消泡剂混合，然后加入90重量份环氧树脂，搅拌10min，得到混合液；向所述混合液中加入36重量份改性脂肪胺固化剂，搅拌3min，得到涂料；将涂料滚涂于道路表面，然后均匀平铺粒径为2～3mm的石英颗粒，待其固化8h，形成路面涂层。涂料的用量1.3kg/m2。
比较例3
将30重量份环氧树脂与12重量份改性脂肪胺固化剂充分混合，搅拌5min，得到环氧树脂涂料；然后向环氧树脂涂料中加入30重量份轻质碳酸钙、21重量份硫酸钡、9重量份颜料、1.05重量份消泡剂、90重量份双组份油性聚氨酯中的组分B，并混合均匀，得到混合液；向混合液中加入60重量份双组份油性聚氨酯中的组分A，搅拌3min，得到混合涂料；将混合涂料滚涂于道路表面，然后均匀平铺粒径为2～3mm的石英颗粒，待其固化8h，形成路面涂层。混合涂料的用量1.3kg/m2。
实验例
对实施例1和比较例1～3的路面涂层进行性能测试。实施例1的涂层具体检测项目、检测方法和检测结果见表1。实施例1和比较例1及比较例2的磨耗性能结果见表2。实施例1和比较例1的粘接强度和耐候性能结果见表3。实施例1和比较例2的断裂伸长率结果见表4。实施例1和比较例3的粘接强度结果见表5。
表1
Figure BDA0002365457820000081
由表1可知，本发明的实施例1的路面涂层具有优良的性能，需特别指出的是，其粘接强度、断裂伸长率、磨耗性能和耐候性能均较好。
表2
检测项目 检测方法 实施例1 比较例1 比较例2
磨耗性能 加速加载磨耗实验 质量损失20g 质量损失205g 质量损失78g
加速加载磨耗实验方法：采用轮胎在试件表面进行圆周摩擦运动，通过测试不同重量与轮胎与地面接触面积确定在不同压强下进行试验，在试验过程中，涂层同时受到弯曲剪切应力与压应力。
加速加载磨耗实验参照标准：《乳化沥青稀浆封层混合料湿轮磨耗试验》(T0752-1993)。
由表2可知，实施例1的磨耗性能(即耐磨性能)明显优于比较例1和比较例2。
表3
Figure BDA0002365457820000091
由表3可知，实施例1的粘接强度和耐候性能明显优于比较例1，尤其是在粘接强度方面，实施例1具有明显的优势。
表4
检测项目 检测方法 实施例1 比较例2
断裂伸长率 万能试验机 105％ 40％
由表4可知，实施例1的断裂伸长率明显优于比较例2。
表5
Figure BDA0002365457820000101
由表5可知，实施例1的粘接强度明显优于比较例3。
本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员可以想到的任何变形、改进、替换均落入本发明的范围。

Claims (10)

1.一种路面涂层，其特征在于，包括从下而上设置的粘接层和耐磨层；
所述粘接层包括20～35重量份的环氧树脂和8～15重量份的固化剂；
所述耐磨层包括100～160重量份的双组分油性聚氨酯，20～35重量份的碳酸钙，14～25重量份的耐腐蚀填料，0.7～1.5重量份的消泡剂，6～12重量份的颜料；
其中，所述环氧树脂的环氧当量为180～198g/mol，粘度为10900～15100mPa·s；所述固化剂为改性脂肪胺固化剂，其胺值为280～320mgKOH/g，粘度为35～55mPa·s。
2.根据权利要求1所述的路面涂层，其特征在于，所述粘接层由20～35重量份的环氧树脂和8～15重量份的固化剂组成；
所述耐磨层由100～160重量份的双组分油性聚氨酯，20～35重量份的碳酸钙，14～25重量份的耐腐蚀填料，0.7～1.5重量份的消泡剂，6～12重量份的颜料组成。
3.根据权利要求1所述的路面涂层，其特征在于，所述环氧树脂的环氧当量为184～194g/mol，粘度为11000～15000mPa·s；所述改性脂肪胺的胺值为290～310mgKOH/g，粘度为40～50mPa·s。
4.根据权利要求1所述的路面涂层，其特征在于，其中，所述双组份油性聚氨酯包括含异氰酸酯基团的组分A和含羟基的组分B；所述组分A选自二苯甲烷二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯和异佛尔酮二异氰酸酯中的一种或多种；
组分B包括聚醚多元醇和聚酯多元醇，其中，聚醚多元醇和聚酯多元醇的质量比为1.5～2.5:1。
5.根据权利要求4所述的路面涂层，其特征在于，聚醚多元醇选自环氧丙烷缩合物、聚四亚甲基醚乙二醇中的至少一种；聚酯多元醇选自二元羧酸与二元醇缩聚得到的聚酯多元醇、聚己内酯多元醇和聚碳酸酯二醇中的至少一种。
6.根据权利要求4所述的路面涂层，其特征在于，所述组分A与组分B的重量比为1:1～2.25。
7.根据权利要求1所述的路面涂层，其特征在于，所述耐腐蚀填料为硫酸钡。
8.根据权利要求1所述的路面涂层，其特征在于，所述碳酸钙为轻质碳酸钙。
9.根据权利要求1～8任一项所述的路面涂层，其特征在于，所述消泡剂选自广州市中万新材料有限公司的ZW-808、毕克化学的BYK-038、毕克化学的BYK-A530和毕克化学的BYK-070中的一种。
10.权利要求4～6任一项所述的路面涂层的形成方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将环氧树脂与固化剂充分混合，搅拌得到粘接层涂料；
(2)将碳酸钙、耐腐蚀填料、颜料与消泡剂混合，然后加入双组份油性聚氨酯中的组分B，搅拌得到混合液；向所述混合液中加入双组份油性聚氨酯中的组分A，搅拌得到耐磨层涂料；
(3)将粘接层涂料通过滚涂或喷涂涂至道路表面，待其固化后形成粘接层；
(4)将耐磨层涂料通过滚涂或喷涂涂至粘接层表面，然后平铺防滑颗粒，待其固化；其中，所述防滑颗粒选自陶瓷颗粒和石英颗粒中的至少一种。
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