CN111410456A - 一种超薄彩色封层材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种超薄彩色封层材料及其制备方法。所述超薄彩色封层材料，按重量份计，包括以下原料组分：彩色胶结料5~85份、水50~180份、乳化剂0.1~4.5份、稳定剂1~12份、改性剂0.1~8份、骨料25~110份。本发明提供的超薄彩色封层材料用于路面，具有高温稳定，延展性好、不易脆裂、防水性和耐磨耗性优良的特点，且超薄彩色封层材料用于路面的摊铺封层较薄，厚度不超过2mm。
Description
技术领域
本发明涉及彩色乳化胶结料领域，尤其涉及一种超薄彩色封层材料及其制备方法。
背景技术
彩色胶结料以其特有的艳丽色彩而倍受青睐，近年来被广泛地应用到公园、步行景观道、停车场和减速带上。与普通胶结料比，彩色胶结料造价较高，减小彩色摊铺层的厚度是减小彩色路面摊铺成本的有效途径。
CN 101585952A公开了一种彩色乳化胶结料及其制备方法，其彩色乳化胶结料包括彩色胶结料、乳化剂、水和改性剂SBR胶乳。将彩色乳化胶结料与骨料在常温下拌和均匀、以稀浆封层的方式摊铺到路面上，形成5~10mm厚的冷铺彩色封层，摊铺厚度仍有待进一步减小，而且目前彩色乳化胶结料普遍存在彩色胶结料不易乳化，或乳化后易离析的缺点。
发明内容
针对现有技术中的不足之处，本发明提供了一种超薄彩色封层材料及其制备方法。本发明提供的超薄彩色封层材料，用于路面，具有高温稳定，延展性好、不易脆裂、防水性和和耐磨耗性优良的特点，超薄彩色封层材料在路面的摊铺封层较薄，厚度不超过2mm。
本发明第一方面提供了一种超薄彩色封层材料，按重量份计，包括以下原料组分：
彩色胶结料：5~85份，优选为10~75份；
水：50~180份；
乳化剂：0.1~4.5份，优选为0.5~2.5份；
稳定剂：1~12份，优选为2~10份；
改性剂：0.1~8份，优选为0.5~5份；
骨料：25~110份。
进一步，所述彩色胶结料的粘度（60℃）为3000~6500Pa.s。所述彩色胶结料包括以下原料组分：SBS、芳烃油、石油树脂、颜料。进一步，SBS、芳烃油、石油树脂和颜料的质量比为5~50：100：50~120：1~10；
进一步，所述芳烃油包括糠醛抽出油、重整抽出油、侧线抽出油中的一种或几种；所述石油树脂优选为C9石油树脂；所述颜料为本领域常规采用的有色染料，优选铁红有色染料。
进一步，所述乳化剂选自阴离子慢裂型乳化剂；具体包括亚甲基二甲基萘磺酸钠、十二烷基硫酸钠、二丁基萘磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠、木质素磺酸钠、油酸钠、磺化妥尔油皂中的一种或几种。
进一步，所述稳定剂包括石灰、石棉粉、硅藻土、海泡石、高岭土、膨润土中的一种或几种。
进一步，所述改性剂包括聚乙烯醋酸乙烯酯乳液、乙二醇丁醚乙酸酯乳液、聚乙烯醋酸酯乳液、聚乙烯酯乳液、氯化聚乙烯乳液中的至少一种。
进一步，所述骨料选自30~60目的砂料，选自彩色骨料或/和玄武岩砂。
本发明第二方面还提供了一种超薄彩色封层材料的制备方法，其包括如下步骤：
（1）将所述乳化剂与所述稳定剂加入水中，搅拌、溶解，形成皂液；
（2）将步骤（1）得到的皂液与热熔彩色胶结料一同通过强力搅拌混合乳化，得到浓缩的彩色胶结料乳液；
（3）将步骤（2）得到的彩色胶结料乳液与水、改性剂搅拌混合，再加入骨料并搅拌均匀，得到超薄彩色封层材料。
进一步，步骤（2）中所述彩色胶结料的制备方法为：将SBS和芳烃油混合均匀，得到第一混合物；将石油树脂加入第一混合物中混合均匀，得到第二混合物；将颜料加入第二混合物中混合均匀即得彩色胶结料。其中，为了SBS和芳烃油混合的均匀，可以在SBS和芳烃油混合时，采用研磨法混合，或者采用高速剪切法混合。
进一步，步骤（1）中所述乳化剂和稳定剂与水混合的温度为40~70℃；搅拌时间为15~40分钟。
进一步，步骤（2）中所述皂液与热熔彩色胶结料混合的转速为300~600rpm。
进一步，步骤（3）中所述彩色胶结料乳液与水、改性剂混合搅拌的转速为300~600rpm。
本发明所述的超薄彩色封层材料应用于在沥青路面养护中，优选，应用于未出现结构性病害的公园、步行景观道、停车场和减速带上。
本发明所述的超薄彩色封层材料应用于路面时的厚度不超过2mm，可为1~2mm。
与现有技术相比，本发明提供的超薄彩色封层材料及其制备方法具有如下优点：
（1）本发明提供的超薄彩色封层材料中，利用各组分的配合，使骨料在彩色胶结料乳液中能够均匀稳定分布不沉降。更为关键的是，所述超薄彩色封层材料中各组分的配合作用，还可提高喷洒到路面上的彩色胶结料乳液蒸发残留物的弹性、低温柔韧性、不易脆裂、防水性，弥补了彩色胶结料耐候性差、低温变脆易开裂剥落的不足，并且本发明提供的超薄彩色封层材料在路面的摊铺层较薄，厚度不超过2mm。
（2）本发明提供的超薄彩色封层材料制备条件相对温和，工艺简单，其中制备彩色胶结料乳液过程中，所用乳化剂可与稳定剂稳定混合，不会因为与稳定剂在水中长时间搅拌而失去乳化作用，并且无需调整皂液的pH值即可对彩色胶结料进行乳化。将各组分分别添加，对于各组分的配合，以及对彩色胶结料乳液的性质均有重要的影响，使得制备得到的超薄彩色封层材料各组分分散较好，稳定性强，且操作温度较低，比较利于施工。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，所描述的实施例仅做进一步说明的目的，本发明的物质配比并不仅限于实施例中所述。本发明的保护范围并不受实施例的限制。
实施例1
（1）彩色胶结料的制备：
将20份SBS和100份糠醛抽出油混合均匀，经4000 r/min高速研磨搅拌后，得到第一混合物；80份将C9石油树脂加入第一混合物中混合均匀，得到第二混合物；将6份铁红有色染料加入第二混合物中混合均匀即得彩色胶结料，60℃粘度为3872Pa.s。
（2）超薄彩色封层材料的制备：
首先将0.6份十二烷基硫酸钠与8份硅藻土加入到85份60℃的水中并搅拌30分钟溶解，得到皂液；然后将皂液与15份140℃的热熔彩色胶结料（60℃粘度为3872Pa.s）高速搅拌乳化，搅拌速度为450 r/min，得到彩色胶结料乳液。现场使用时，向彩色胶结料乳液中加入90份水并搅拌均匀，然后加入4.6份聚乙烯醋酸乙烯酯乳液并搅拌均匀，再加入100份30~60目彩色骨料并搅拌均匀得到超薄彩色封层材料。经喷洒车喷洒到路面上形成的超薄彩色封层厚度在1mm左右。
实施例2
（1）彩色胶结料的制备：
将40份SBS和100份糠醛抽出油混合均匀，经4000 r/min高速研磨搅拌后，得到第一混合物；100份将C9石油树脂加入第一混合物中混合均匀，得到第二混合物；将3份铁红有色染料加入第二混合物中混合均匀即得彩色胶结料，60℃粘度为5930Pa.s。
（2）超薄彩色封层材料的制备：
首先将2.4份亚甲基二甲基萘磺酸钠与4.5份高岭土加入到75份50℃的水中并搅拌25分钟溶解，得到皂液；然后将皂液与25份150℃的热熔彩色胶结料（60℃粘度为5930Pa.s）高速搅拌乳化，搅拌速度为450 r/min，得到彩色胶结料乳液。现场使用时，向彩色胶结料乳液中加入80份水并搅拌均匀，然后加入4.2份聚乙烯醋酸酯乳液并搅拌，再加入70份彩色骨料并搅拌均匀得到超薄彩色封层材料。经喷洒车喷洒到路面上形成的超薄彩色封层厚度在1mm左右。
实施例3
（1）彩色胶结料的制备：
将25份SBS和100份糠醛抽出油混合均匀，经4000r/min高速研磨搅拌后，得到第一混合物；110份将C9石油树脂加入第一混合物中混合均匀，得到第二混合物；将8份铁红有色染料加入第二混合物中混合均匀即得彩色胶结料，60℃粘度为7650Pa.s。
（2）超薄彩色封层材料的制备：
首先将2.1份二丁基萘磺酸钠与3份硅藻土、2份海泡石加入到70份40℃的水中并搅拌25分钟溶解，得到皂液；然后将皂液与30份160℃的热熔彩色胶结料（60℃粘度为7650Pa.s）高速搅拌乳化，搅拌速度为450 r/min，得到彩色胶结料乳液。现场使用时，向彩色胶结料乳液中加入30份水并搅拌均匀，然后加入3.5份乙二醇丁醚乙酸酯乳液并搅拌，再加入80份彩色骨料并搅拌均匀得到超薄彩色封层材料。经喷洒车喷洒到路面上形成的超薄彩色封层厚度在1mm左右。
实施例4
（1）彩色胶结料的制备：
将40份SBS和100份糠醛抽出油混合均匀，经4000 r/min高速研磨搅拌后，得到第一混合物；100份将C9石油树脂加入第一混合物中混合均匀，得到第二混合物；将3份铁红有色染料加入第二混合物中混合均匀即得彩色胶结料，60℃粘度为5930Pa.s。
（2）超薄彩色封层材料的制备：
首先将1份十二烷基苯磺酸钠与6份膨润土加入到70份40℃的水中并搅拌25分钟溶解，得到皂液；然后将皂液与50份150℃的热熔彩色胶结料（60℃粘度为5930Pa.s）高速搅拌乳化，搅拌速度为450 r/min，得到彩色胶结料乳液。现场使用时，向彩色胶结料乳液中加入50份水并搅拌均匀，然后加入2.0份聚乙烯酯乳液并搅拌，再加入50份彩色骨料并搅拌均匀得到超薄彩色封层材料。经喷洒车喷洒到路面上形成的超薄彩色封层厚度在1mm左右。
实施例5
（1）彩色胶结料的制备：
将40份SBS和100份糠醛抽出油混合均匀，经4000 r/min高速研磨搅拌后，得到第一混合物；100份将C9石油树脂加入第一混合物中混合均匀，得到第二混合物；将3份铁红有色染料加入第二混合物中混合均匀即得彩色胶结料，60℃粘度为5930Pa.s。
（2）超薄彩色封层材料的制备：
首先将2份木质素磺酸钠与3份膨润土2.5份硅藻土加入到40份40℃的水中并搅拌25分钟溶解，得到皂液；然后将皂液与60份150℃的热熔彩色胶结料（60℃粘度为5930Pa.s）高速搅拌乳化，搅拌速度为450 r/min，得到彩色胶结料乳液。现场使用时，向彩色胶结料乳液中加入70份水并搅拌均匀，然后加入2.0份氯化聚乙烯乳液并搅拌，再加入40份玄武岩和砂彩色骨料并搅拌均匀得到超薄彩色封层材料。经喷洒车喷洒到路面上形成的超薄彩色封层厚度在1mm左右。
实施例6
（1）彩色胶结料的制备：
将40份SBS和100份糠醛抽出油混合均匀，经400 r/min高速研磨搅拌后，得到第一混合物；100份将C9石油树脂加入第一混合物中混合均匀，得到第二混合物；将3份铁红有色染料加入第二混合物中混合均匀即得彩色胶结料，60℃粘度为5930Pa.s。
（2）超薄彩色封层材料的制备：
首先将2.3份油酸钠与3份高岭土和2份石棉粉加入到35份40℃的水中并搅拌25分钟溶解，得到皂液；然后将皂液与65份150℃的热熔彩色胶结料（60℃粘度为5930Pa.s）高速搅拌乳化，搅拌速度为450 r/min，得到彩色胶结料乳液。现场使用时，向彩色胶结料乳液中加入40份水并搅拌均匀，然后加入2.0份聚乙烯醋酸乙烯酯乳液和1份氯化聚乙烯乳液并搅拌，再加入30份玄武岩砂，并搅拌均匀得到超薄彩色封层材料。经喷洒车喷洒到路面上形成的超薄彩色封层厚度在1mm左右。
实施例7
（1）彩色胶结料的制备：
将40份SBS和100份糠醛抽出油混合均匀，经4000 r/min高速研磨搅拌后，得到第一混合物；100份将C9石油树脂加入第一混合物中混合均匀，得到第二混合物；将3份铁红有色染料加入第二混合物中混合均匀即得彩色胶结料，60℃粘度为5930Pa.s。
（2）超薄彩色封层材料的制备：
首先将2.2份磺化妥尔油皂与4份石灰加入到30份40℃的水中并搅拌25分钟溶解，得到皂液；然后将皂液与70份150℃的热熔彩色胶结料（60℃粘度为5930Pa.s）高速搅拌乳化，搅拌速度为450 r/min，得到彩色胶结料乳液。现场使用时，向彩色胶结料乳液中加入25份水并搅拌均匀，然后加入1.0份氯化聚乙烯乳液和0.5份聚乙烯醋酸酯乳液并搅拌，再加入25份玄武岩砂，并搅拌均匀得到超薄彩色封层材料。经喷洒车喷洒到路面上形成的超薄彩色封层厚度在1mm左右。
实施例8
（1）彩色胶结料的制备：
将40份SBS和100份糠醛抽出油混合均匀，经4000 r/min高速研磨搅拌后，得到第一混合物；100份将C9石油树脂加入第一混合物中混合均匀，得到第二混合物；将3份铁红有色染料加入第二混合物中混合均匀即得彩色胶结料，60℃粘度为5930Pa.s。
（2）超薄彩色封层材料的制备：
首先将2份亚甲基二甲基萘磺酸钠和1份十二烷基硫酸钠与3份海泡石加入到30份40℃的水中并搅拌25分钟溶解，得到皂液；然后将皂液与70份150℃的热熔彩色胶结料（60℃粘度为5930Pa.s）高速搅拌乳化，搅拌速度为450 r/min，得到彩色胶结料乳液。现场使用时，向彩色胶结料乳液中加入20份水并搅拌均匀，然后加入0.5份聚乙烯酯乳液和0.5乙二醇丁醚乙酸酯乳液并搅拌，再加入25份彩色骨料和5份玄武岩砂，并搅拌均匀得到超薄彩色封层材料。经喷洒车喷洒到路面上形成的超薄彩色封层厚度在1mm左右。
比较例1
与实施例1的制备方法相同， 但是没有添加硅藻土和聚乙烯醋酸乙烯酯乳液。
比较例2
与实施例1的制备方法相同，但是十二烷基硫酸钠的添加量为6份，硅藻土添加量为0.5份，聚乙烯醋酸乙烯酯乳液的添加量为12份。
评价条件：仅除砂以外，将实施例1-8和比较例1-2含所有试剂制得的彩色乳化胶结料材料加热蒸干水分，按交通部标准JTG E2-2001之T0604试验方法测量蒸发残余物的针入度、T0605试验方法测量蒸发残余物的延度，按T0606试验方法测量蒸发残余物的软化点，具体见表1；按T0655乳化沥青储存稳定性试验方法测量实施例1-8的超薄彩色封层材料和比较例1-2的彩色封层材料储存一天的稳定性，并分别测量了实施例1-8和比较例1-2彩色封层材料成型后的湿轮磨耗值，结果见表2。
另外，本申请实施例1-8制备的超薄彩色封层材料，经喷洒车喷洒到路面上形成的超薄彩色封层厚度在1mm左右，开放交通2个月后通过铺砂法检测构造深度，采用摆式摩擦系数仪测量摩擦系数，用路面渗水仪检测渗水性，同时作为对比，还同样测试了旧路面和比较例1-2。构造深度表示路面的平整度，摩擦系数越大，行车越安全，渗水系数越小则防水性越好，能减小路面因渗水导致的病害，具体结果请见表3的数据。
表1各实施例和比较例所得彩色乳化胶结料材料的蒸发残余物性质
| 25℃针入度，1/10mm | 软化点，℃ | 5℃延度，mm | |
| 实施例1 | 77 | 64.3 | 26 |
| 实施例2 | 71 | 71.2 | 23 |
| 实施例3 | 63 | 77.8 | 18 |
| 实施例4 | 75 | 72.4 | 23 |
| 实施例5 | 72 | 69.1 | 21 |
| 实施例6 | 73 | 71.6 | 20 |
| 实施例7 | 76 | 68.8 | 19 |
| 实施例8 | 74 | 71.3 | 22 |
| 比较例1 | 31 | 72.5 | 4 |
| 比较例2 | 86 | 61.2 | 5 |
表2 各实施例和比较例所得彩色封层材料的稳定性和耐磨性能
| 储存稳定性，%（1d） | 湿轮磨耗值，g/m<sup>2</sup> | |
| 实施例1 | 6.5 | 25 |
| 实施例2 | 7.4 | 18 |
| 实施例3 | 7.2 | 12 |
| 实施例4 | 5.7 | 16 |
| 实施例5 | 3.9 | 17 |
| 实施例6 | 3.6 | 15 |
| 实施例7 | 3.8 | 13 |
| 实施例8 | 4.1 | 16 |
| 比较例1 | 50.2 | 81 |
| 比较例2 | 46.7 | 34 |
表3 各实施例和比较例所得彩色封层材料的性能
| 检测点 | 构造深度初期，mm | 构造深度终期，mm | 构造深度保持率，% | 摩擦系数初期 | 摩擦系数终期 | 摩擦系数保持率，% | 渗水系数初期，ml/min | 渗水系数终期，ml/min | |
| 旧路面 | 1 | 1.7 | 1.6 | 94 | 0.68 | 0.52 | 76 | 渗水 | 渗水 |
| 旧路面 | 2 | 0.8 | 1.0 | 125 | 0.65 | 0.49 | 75 | 渗水 | 渗水 |
| 旧路面 | 3 | 1.8 | 1.1 | 61 | 0.62 | 0.47 | 76 | 渗水 | 渗水 |
| 均值 | — | 1.4 | 1.2 | 90 | 0.65 | 0.49 | 76 | 渗水 | 渗水 |
| 实施例1 | 1 | 1.0 | 1.8 | 180 | 0.79 | 0.64 | 81 | 0 | 0 |
| 实施例1 | 2 | 0.7 | 0.6 | 86 | 0.77 | 0.63 | 82 | 0 | 0 |
| 实施例1 | 3 | 1.5 | 0.8 | 53 | 0.80 | 0.61 | 76 | 0 | 0 |
| 均值 | — | 1.1 | 1.1 | 106 | 0.79 | 0.63 | 80 | 0 | 0 |
| 实施例4 | 1 | 1.1 | 1.7 | 155 | 0.75 | 0.60 | 80 | 0 | 0 |
| 实施例4 | 2 | 0.8 | 0.7 | 88 | 0.72 | 0.60 | 83 | 0 | 0 |
| 实施例4 | 3 | 1.7 | 1.0 | 59 | 0.70 | 0.58 | 83 | 0 | 0 |
| 均值 | — | 1.2 | 1.1 | 101 | 0.72 | 0.59 | 82 | 0 | 0 |
| 实施例7 | 1 | 0.9 | 1.6 | 178 | 0.77 | 0.61 | 79 | 0 | 0 |
| 实施例7 | 2 | 0.7 | 0.5 | 71 | 0.80 | 0.66 | 83 | 0 | 0 |
| 实施例7 | 3 | 1.4 | 0.9 | 64 | 0.76 | 0.63 | 70 | 0 | 0 |
| 均值 | — | 1.0 | 1.0 | 104 | 0.78 | 0.63 | 82 | 0 | 0 |
| 比较例2 | 1 | 1.1 | 1.7 | 155 | 0.59 | 0.54 | 91 | 0 | 0 |
| 比较例2 | 2 | 0.9 | 0.7 | 78 | 0.67 | 0.53 | 79 | 0 | 0 |
| 比较例2 | 3 | 1.4 | 0.6 | 43 | 0.80 | 0.51 | 64 | 0 | 0 |
| 均值 | — | 1.1 | 1.0 | 92 | 0.69 | 0.53 | 78 | 0 | 0 |
根据表3可知，经过模拟测试发现，本发明提供的超薄彩色封层材料，不仅摊铺厚度在1mm左右，而且长时间使用，还能保持较好的耐磨耗性、不易脆裂以及优良的防水性，在提高路面平整度的同时而摩擦系数仍保持在合理的范围内，有利于行车安全和舒适度。而比较例1由于砂与彩色胶结料乳液不能均匀混合喷洒无法使用。而比较例2的构造深度保持效果和摩擦系数的保持效果较差，不能长久使用。
Claims (11)
1.一种超薄彩色封层材料，按重量份计，包括以下原料组分：
彩色胶结料：5~85份，优选为10~75份；
水：50~180份；
乳化剂：0.1~4.5份，优选为0.5~2.5份；
稳定剂：1~12份，优选为2~10份；
改性剂：0.1~8份，优选为0.5~5份；
骨料：25~110份。
2.根据权利要求1所述的超薄彩色封层材料，其特征在于，所述彩色胶结料的粘度为3000~6500Pa.s；所述彩色胶结料包括以下原料组分： SBS、芳烃油、石油树脂、颜料；SBS、芳烃油、石油树脂和颜料的质量比为5~50：100：50~120：1~10。
3.根据权利要求1所述的超薄彩色封层材料，其特征在于，所述乳化剂选自阴离子慢裂型乳化剂，包括亚甲基二甲基萘磺酸钠、十二烷基硫酸钠、二丁基萘磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠、木质素磺酸钠、油酸钠、磺化妥尔油皂中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的超薄彩色封层材料，其特征在于，所述稳定剂包括石灰、石棉粉、硅藻土、海泡石、高岭土、膨润土中的一种或几种。
5.根据权利要求1所述的超薄彩色封层材料，其特征在于，所述改性剂包括聚乙烯醋酸乙烯酯乳液、乙二醇丁醚乙酸酯乳液、聚乙烯醋酸酯乳液、聚乙烯酯乳液、氯化聚乙烯乳液中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的超薄彩色封层材料，其特征在于，所述骨料选自30~60目的砂料，选自彩色骨料或/和玄武岩砂。
7.一种根据权利要求1~6任一所述的超薄彩色封层材料的制备方法，其包括如下步骤：
（1）将所述乳化剂与所述稳定剂加入水中，搅拌、溶解，形成皂液；
（2）将步骤（1）得到的皂液与热熔彩色胶结料一同通过强力搅拌混合乳化，得到浓缩的彩色胶结料乳液；
（3）将步骤（2）得到的彩色胶结料乳液与水、改性剂搅拌混合，再加入骨料并搅拌均匀，得到超薄彩色封层材料。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，步骤（2）中所述彩色胶结料的制备方法为：将SBS和芳烃油混合均匀，得到第一混合物；将石油树脂加入第一混合物中混合均匀，得到第二混合物；将颜料加入第二混合物中混合均匀即得彩色胶结料。
9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，步骤（1）中所述乳化剂和稳定剂与水混合的温度为40~70℃；搅拌时间为15~40分钟。
10.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，步骤（2）中所述皂液与热熔彩色胶结料混合的转速为300~600rpm；步骤（3）中所述彩色胶结料乳液与水、改性剂混合搅拌的转速为300~600rpm。
11.一种根据权利要求1-6任一所述的超薄彩色封层材料的应用，所述超薄彩色封层材料应用于在沥青路面养护中，优选，应用于未出现结构性病害的公园、步行景观道、停车场和减速带上。
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