CN111607327A - 公路护栏自清洁涂料膜及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种公路护栏自清洁涂料膜，依次包括护栏基底、超亲水涂料膜层、超疏水涂料膜层，其特征在于：超疏水涂料膜层上具有多条超亲水轨道。在护栏表面同时构筑了超亲水和超疏水膜层，可以对护栏进行有效的防腐蚀防护。在超疏水表面上形成了超亲水轨道，并对超亲水轨道的截面形状、尺寸、路径、分布密度等进行控制，确保了水滴在整个超疏水表面的大部分区域上定向滚动，实现有效的自清洁。

Description

公路护栏自清洁涂料膜及其制备方法
技术领域
本发明属于公路护栏用涂料膜领域，具体涉及一种公路护栏自清洁涂料膜及其制备方法。
背景技术
在公路两侧及中间分界处，通常设置有护栏作为安全防护和保护设施。公路护栏主要采用不锈钢制成，而为了增加不锈钢材质的公路护栏的使用寿命，通常会在其表面涂敷防护涂料。
由于公路护栏的使用环境中，存在大量的灰尘、汽车尾气及其中的挥发性有机物等，这些物质会不断地附着并累积在公路护栏上，一方面，这些物质会对公路护栏及其表面的涂料造成腐蚀，影响公路护栏的使用寿命。另一方面，大量灰尘的附着严重影响美观。
因此，公路护栏表面的涂料膜不但需要能够对不锈钢起到防腐蚀的防护作用，还需要具有自清洁的性能，能够将沉积在其表面的灰尘的杂质去除。
目前，自清洁表面已经受到了广泛的关注和研究。基于自清洁原理的不同，可分为超疏水自清洁表面和光催化自清洁表面。其中，超疏水自清洁表面是利用了水滴在超疏水表面的自由滚动带走表面的灰尘，从而实现自清洁的作用。但是，在实际的应用中，一方面，由于灰尘中的成分复杂，存在疏水的污染物，水滴在超疏水表面的自由滚动无法有效将其清除，随着这些污染物在超疏水表面的富集，超疏水表面的超疏水特性逐渐丧失，自清洁效果会越来越差；另一方面，由于水滴在超疏水表面的滚动具有任意性，对于整个表面的自清洁效果无法保证完全清洁，随着未被自清洁的区域的增加，表面的自清洁效果会越来越差。
因此，有必要提供一种持久有效的公路护栏自清洁涂料膜。
发明内容
针对现有的超疏水自清洁表面在自清洁效果上的不足，本发明的发明人对其进行了改进。现有的超疏水自清洁表面上，水滴的滚动具有任意性、随机性，因此其自清洁效果不足。而且，随着疏水性的污染物在超疏水表面的沉积，使得水滴的滚动会绕过该疏水性的污染物，从而使得超疏水表面存在越来越多的区域没有水滴滚动经过进行自清洁。本发明的发明人针对这一问题进行了改进。
一种公路护栏自清洁涂料膜，依次包括护栏基底、超亲水涂料膜层、超疏水涂料膜层，其特征在于：超疏水涂料膜层上具有多条超亲水轨道。
其中，利用设置在超疏水涂料膜层上的超亲水轨道，实现水滴在超疏水涂料膜层表面的定向滚动。对于超亲水轨道的截面形状、尺寸、路径、分布密度等，可以根据需要进行任意设置，以确保水滴在整个超疏水表面的绝大部分区域內实现定向滚动，并完成自清洁。例如。超亲水轨道的截面形状可以是V型、U型、倒品字型。超亲水轨道的宽度为50-1000um，优选为50-200um，更优选为50-100um。超亲水轨道的深度大致为超疏水涂料膜层的厚度，通过将超疏水涂料膜层的对应区域进行破坏，从而裸露处下面的超亲水涂料膜层，以形成超亲水轨道。其中，破坏的方法包括激光加工、机械加工等。超亲水轨道的路径可以是直线型、S型或折线型，且每条超亲水轨道之间相互平行。其中，优选S型或折线型，利用超亲水轨道的弯曲，增加水滴在其上滚动时对轨道的冲击，达到增强水滴对灰尘等杂质的清洁作用，从而增加水滴的自清洁效果。为了确保水滴在整个超疏水表面的大部分区域上滚动，超亲水轨道的分布密度越高越好，但是，考虑到制作的难以程度和可操作性，相邻两条超亲水轨道的间隔为100-1000um
本发明中，水滴滚动的驱动力来自于重力，因此，超亲水轨道的方向为大致从上向下的方向。
进一步地，本发明中的超亲水涂料膜层的组成为：亲水树脂30-60质量份、纳米二氧化钛10-20质量份、流平剂0.1-0.5质量份、亲水纳米氧化铝10-20质量份、润湿剂1-5质量份。
进一步地、本发明的超疏水涂料膜层的组成为：丙烯酸树脂30-40质量份、氟碳树脂20-30质量份、疏水纳米二氧化硅10-20质量份、流平剂0.1-0.5质量份、润湿剂1-5质量份。
一种公路护栏自清洁涂料膜的制备方法，包括如下步骤：
（1）、对不锈钢材质的公路护栏表面进行清洁预处理；
（2）、按照超亲水涂料膜层的组成，配制相应的超亲水涂料，然后将超亲水涂料涂敷在公路护栏表面，干燥固化，得到超亲水表面；
（3）按照超疏水涂料膜层的组成，配制相应的超疏水涂料，然后将超疏水涂料涂敷在步骤（2）得到的超亲水表面，干燥固化，得到超亲水/超疏水复合表面；
（4）通过激光加工或机械加工的方法在超疏水表面上形成轨道，即超亲水轨道。
本发明的有益效果在于：
1、在护栏表面同时构筑了超亲水和超疏水膜层，可以对护栏进行有效的防腐蚀防护。
2、在超疏水表面上形成了超亲水轨道，并对超亲水轨道的截面形状、尺寸、路径、分布密度等进行控制，确保了水滴在整个超疏水表面的大部分区域上定向滚动，实现有效的自清洁。
附图说明
图1是本发明的公路护栏自清洁涂料膜的结构示意图。
图2是超亲水轨道的截面形状为V型的公路护栏自清洁涂料膜的结构示意图。
图3是超亲水轨道的截面形状为U型的公路护栏自清洁涂料膜的结构示意图。
图4是超亲水轨道的截面形状为倒品字型的公路护栏自清洁涂料膜的结构示意图。
图5示出了超亲水轨道的路径为直线型。
图6示出了超亲水轨道的路径为S型。
图7示出了超亲水轨道的路径为折线型。
其中，1为护栏基底、2为超亲水涂料膜层、3为超疏水涂料膜层。
具体实施方式
下面，结合本发明中的较佳的实施方式中的技术方案对本发明进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例，不能理解为对本发明的限制。
本发明提供了一种公路护栏自清洁涂料膜，如图1所示，依次包括护栏基底1、超亲水涂料膜层2、超疏水涂料膜层3，其特征在于：超疏水涂料膜层上具有多条超亲水轨道，具体如图2-7所示。
实施例1
一种公路护栏自清洁涂料膜，依次包括护栏基底1、超亲水涂料膜层2、超疏水涂料膜层3，其特征在于：超疏水涂料膜层上具有多条超亲水轨道。超亲水轨道的截面形状为V型，如图2所示，超亲水轨道的路径为直线型，如图5所示。
超亲水涂料膜层的组成为：亲水树脂50质量份、纳米二氧化钛20质量份、流平剂0.4质量份、亲水纳米氧化铝10质量份、润湿剂3质量份。
超疏水涂料膜层的组成为：丙烯酸树脂30质量份、氟碳树脂30质量份、疏水纳米二氧化硅20质量份、流平剂0.5质量份、润湿剂5质量份。
其制备方法包括如下步骤：
（1）、对不锈钢材质的公路护栏表面进行清洁预处理；
（2）、按照超亲水涂料膜层的组成，配制相应的超亲水涂料，然后将超亲水涂料涂敷在公路护栏表面，干燥固化，得到超亲水表面；
（3）按照超疏水涂料膜层的组成，配制相应的超疏水涂料，然后将超疏水涂料涂敷在步骤（2）得到的超亲水表面，干燥固化，得到超亲水/超疏水复合表面；
（4）通过激光加工的方法在超疏水表面上形成轨道，即超亲水轨道。
实施例2
一种公路护栏自清洁涂料膜，依次包括护栏基底1、超亲水涂料膜层2、超疏水涂料膜层3，其特征在于：超疏水涂料膜层上具有多条超亲水轨道。超亲水轨道的截面形状为U型，如图3所示，超亲水轨道的路径为S型，如图6所示。
超亲水涂料膜层的组成为：亲水树脂60质量份、纳米二氧化钛10质量份、流平剂0.1质量份、亲水纳米氧化铝20质量份、润湿剂1质量份。
超疏水涂料膜层的组成为：丙烯酸树脂40质量份、氟碳树脂30质量份、疏水纳米二氧化硅20质量份、流平剂0.4质量份、润湿剂2质量份。
其制备方法包括如下步骤：
（1）、对不锈钢材质的公路护栏表面进行清洁预处理；
（2）、按照超亲水涂料膜层的组成，配制相应的超亲水涂料，然后将超亲水涂料涂敷在公路护栏表面，干燥固化，得到超亲水表面；
（3）按照超疏水涂料膜层的组成，配制相应的超疏水涂料，然后将超疏水涂料涂敷在步骤（2）得到的超亲水表面，干燥固化，得到超亲水/超疏水复合表面；
（4）通过机械加工的方法在超疏水表面上形成轨道，即超亲水轨道。
实施例3
一种公路护栏自清洁涂料膜，依次包括护栏基底1、超亲水涂料膜层2、超疏水涂料膜层3，其特征在于：超疏水涂料膜层上具有多条超亲水轨道。超亲水轨道的截面形状为倒品字型，如图4所示，超亲水轨道的路径为折线型，如图7所示。
超亲水涂料膜层的组成为：亲水树脂45质量份、纳米二氧化钛15质量份、流平剂0.2质量份、亲水纳米氧化铝13质量份、润湿剂1质量份。
超疏水涂料膜层的组成为：丙烯酸树脂35质量份、氟碳树脂25质量份、疏水纳米二氧化硅15质量份、流平剂0.5质量份、润湿剂5质量份。
其制备方法包括如下步骤：
（1）、对不锈钢材质的公路护栏表面进行清洁预处理；
（2）、按照超亲水涂料膜层的组成，配制相应的超亲水涂料，然后将超亲水涂料涂敷在公路护栏表面，干燥固化，得到超亲水表面；
（3）按照超疏水涂料膜层的组成，配制相应的超疏水涂料，然后将超疏水涂料涂敷在步骤（2）得到的超亲水表面，干燥固化，得到超亲水/超疏水复合表面；
（4）通过激光加工的方法在超疏水表面上形成轨道，即超亲水轨道。

Claims (9)

1.一种公路护栏自清洁涂料膜，依次包括护栏基底、超亲水涂料膜层、超疏水涂料膜层，其特征在于：超疏水涂料膜层上具有多条超亲水轨道。
2.如权利要求1所述的一种公路护栏自清洁涂料膜，其特征在于：所述超亲水轨道的截面形状为V型、U型或倒品字型。
3.如权利要求1所述的一种公路护栏自清洁涂料膜，其特征在于：所述超亲水轨道的路径是直线型、S型或折线型，且每条超亲水轨道之间相互平行。
4.如权利要求1所述的一种公路护栏自清洁涂料膜，其特征在于：所述超亲水轨道的宽度为50-1000um，优选为50-200um，更优选为50-100um。
5.如权利要求1所述的一种公路护栏自清洁涂料膜，其特征在于：相邻两条超亲水轨道的间隔为100-1000um。
6.如权利要求1所述的一种公路护栏自清洁涂料膜，其特征在于：超亲水轨道的方向为大致从上向下的方向。
7.如权利要求1所述的一种公路护栏自清洁涂料膜，其特征在于：所述的超亲水涂料膜层的组成为：亲水树脂30-60质量份、纳米二氧化钛10-20质量份、流平剂0.1-0.5质量份、亲水纳米氧化铝10-20质量份、润湿剂1-5质量份。
8.如权利要求1所述的一种公路护栏自清洁涂料膜，其特征在于：所述的超疏水涂料膜层的组成为：丙烯酸树脂30-40质量份、氟碳树脂20-30质量份、疏水纳米二氧化硅10-20质量份、流平剂0.1-0.5质量份、润湿剂1-5质量份。
9.一种制备如权利要求1-8任一项所述的一种公路护栏自清洁涂料膜的方法，包括如下步骤：
（1）、对不锈钢材质的公路护栏表面进行清洁预处理；
（2）、按照超亲水涂料膜层的组成，配制相应的超亲水涂料，然后将超亲水涂料涂敷在公路护栏表面，干燥固化，得到超亲水表面；
（3）按照超疏水涂料膜层的组成，配制相应的超疏水涂料，然后将超疏水涂料涂敷在步骤（2）得到的超亲水表面，干燥固化，得到超亲水/超疏水复合表面；
（4）通过激光加工或机械加工的方法在超疏水表面上形成轨道，即超亲水轨道。
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