CN112521825A - 一种复合增强型热熔标线涂料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及道路标线涂料技术领域，具体涉及一种协同运用纳米活性微粉和无机矿物纤维的热熔型标线涂料及其制备方法。一种复合增强型热熔标线涂料，是由以下重量份的原料组成：成膜剂190‑250份、填料546‑646份、色料58‑73份、添加剂33‑59份、功能粉39‑80份、玻璃微珠23份。本发明综合利用纳米微粉和无机矿物纤维，同时优选了填料的颗粒级配，所制备的涂料涂层具有突出的抗压、抗裂、抗老化性能，反光持续性得到了进一步增强。

Description

一种复合增强型热熔标线涂料及其制备方法
技术领域
本发明涉及道路标线涂料技术领域，具体涉及一种协同运用纳米活性微粉和无机矿物纤维的热熔型标线涂料及其制备方法。
背景技术
道路标线涂料是涂覆在道路上，用于标志道路标线的涂料，是一种安全标记，是在公路交通中的一种“语言”。道路标线是交通设施的重要组成部分，鲜明完整的道路标线能给司机和行人以良好的条件反射，可以有效的减少事故和提高行车效率。
我国使用的道路标线涂料有热熔型、双组份型、水性和常温溶剂型四类。热熔型交通标线涂料具有速干、涂层厚度大、反光持续性好，以及其组材来源广泛、成本较低等优点，是目前使用最为广泛的一类。此类涂料，一般以石油树脂、松香改性树脂等热熔型树脂为成膜剂，以钛白粉、氧化锌、中铬黄、铅铬黄等为色料，再以石英粉、重质碳酸钙等为填料组成的多组材混合体系，辅以邻苯二甲酸酯、脂肪族二元酸酯等塑化剂，并配有少量的聚乙烯蜡，达到施工涂布所需的理想黏度和流动性。施工前，将上述组材混合均匀待用；施工时，首先利用加热搅拌釜将涂料融化，而后利用标线机按预定厚度施划。为使标线具有反光作用，施划时，向涂层表面撒布玻璃微珠；考虑到标线长期经受车轮的反复碾压和磨擦，特别是在季冻区除雪机的刮磨，导致面撒玻璃珠大量剥落，标线的逆反射亮度系数在其投入使用后不久就发生大幅度衰减，为此除面撒玻璃珠外，还需向熔融涂料中添加一定量的玻璃微珠，以期维持标线的长期反光性能。
虽然热熔标线涂料优势突出，但由于热熔树脂脆性较大、易老化，涂层容易龟裂、耐磨性也较差，特别是在北方季冻地区尤显突出，因此提高热熔型标线涂层的强韧性、耐老化性和耐冻融性始终是此类标线涂料提质和改进的热点。对于反光性能的保持，尽管采取使标线涂层含有一定量玻璃微珠的措施在理论上是可行的，但是在实际使用中，这一措施并未显现出预期的效果。
发明内容
针对现有技术中存在热熔涂料对玻璃微珠裹附不足、涂层强韧性有限等问题，本发明的目的是提供一种复合增强型热熔标线涂料及其制备方法，本发明综合利用纳米微粉和无机矿物纤维，同时优选了填料的颗粒级配，获得一种强韧性优异、反光性能突出的热熔标线涂料及其制备方法。本发明以填料堆密度最大为原则，调控30～60目、60～90目、90～120目三挡填料的相对比例，得到粒度分布连续的级配填料；添加适量的纳米微粉，在其促流平和改善“填料颗粒-树脂”界面相容性的作用下，使涂布后的涂料涂层更加连续、致密，强度更大；再添加一定量长径比适宜的矿物纤维，发挥纤维应力吸收、裂纹偏转的作用，提高涂料涂层的任性，同时取代典型标线热熔涂料中常用的高分子聚合物增韧剂以减少涂料涂层老化诱因，提高涂料涂层的抗老化、抗粉化性能，制备的热熔标线涂料具有较高强韧性、与面撒玻璃微珠黏附更为牢固。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案。
一种复合增强型热熔标线涂料，是由以下重量份的原料组成：成膜剂190-250份、填料546-646份、色料58-73份、添加剂33-59份、功能粉39-80份、玻璃微珠23份。
进一步地，所述的成膜剂为加氢C5石油树脂。
优选的，C5石油树脂的分子量控制范围为1500～2500，软化点控制范围为95～105℃，色号≤5(Ga#)，酸值≤2.0mgKOH/g，比重0.95～1.0g/cm3，熔融黏度(BRF，200℃，Acps)≤250mPa·s，灰分≤0.03％。
进一步地，所述的填料为石英砂和重质碳酸钙，利用气流混合机预混，而后利用负压筛分机分级成三档粒度区分度较大的填料，再按适宜比例，对每档填料分别称重，利用槽型螺带式分级机混匀。
优选的，石英砂与重质碳酸钙的质量比为1.2：1；二者混合后，粒度控制范围为30～120目，其中，30～60目占40％，60～90目占35％，90～120目占25％。
进一步地，所述色料为白色颜料或黄色颜料。
优选的，所述白色颜料为钛白粉，所述黄色颜料为耐晒中铬黄。
优选的，钛白粉为锐钛型，主要技术要求为，TiO2含量≥98％、消色力(与标样比较)≥90％、吸油量≤22g/100g。
进一步地，所述的添加剂包括增塑剂和抗污剂。
优选的，所述的增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯，抗污剂为聚乙烯蜡。
进一步地，所述的功能粉由纳米微粉和矿物纤维组成，利用气流混合机预混。
优选的，纳米微粉与矿物纤维的质量比为4：6。
所述的纳米微粉为纳米碳酸钙、纳米氧化锌、纳米碳酸镁其中的一种。
优选的，所述的纳米微粉粒径控制范围为30～50nm。
所述的无机矿物纤维为硅灰石、硫酸钙晶须、玻璃纤维中的一种。
优选的，所述的无机矿物纤维直径控制范围为5～30μm，长径比控制范围为100～300:1。
进一步地，所述的玻璃微珠粒径为5～120目。
所述的增强型热熔标线涂料的制备方法，具体包括以下步骤。
步骤1、功能粉的制备：利用气流混合机预混纳米微粉和无机矿物纤维得到功能微粉，气流混合机的操作压力为1MPa、混合时间为5min。
步骤2、填料的制备：利用气流混合机预混石英砂和重质碳酸钙，气流混合机的操作压力为1MPa、混合时间为5min，而后利用负压筛分机将预混的石英砂和重质碳酸钙分级成三档填料，按预定比例分别称重各档填料后，一并投入到槽型螺带式混合机中，混合15～20min，得到级配填料。
步骤3、混料：称取功能粉、石油树脂、填料、色料、添加剂和玻璃微珠一并投入至槽型螺带式搅拌机中以150～200r/min的转速搅拌10～15min，完成增强型热熔标线涂料的制备。
按照上述制备方法制备的增强型热熔标线涂料：不黏胎干燥时间为≤3min；抗压强度为19～25MPa；按JT/T 280-2004评价低温抗裂性能，最大可达到15次冻融循环不发生开裂；耐磨性不大于24～35mg；耐水、耐碱性良好；逆反射亮度系数3个月衰减率最大不超过29％。
本发明的有益效果如下。
本发明提供的复合增强型热熔标线涂料是按填料最大堆密度原则获得连续型的级配填料，功能粉中的纳米微粉颗粒弥散于填料颗粒骨架间的空隙，涂料固结后，涂层的连续、致密性大幅度提高。
本发明提供的复合增强型热熔标线涂料原料中采用适宜长径比的无机矿物纤维取代了典型热熔涂料配方中常用的乙烯-醋酸乙烯(EVA)增韧剂，在纳米微粉促流平的作用下，纤维在涂料中分布取向更加理想，促进了纤维在涂层中的应力吸收、裂纹偏转作用，与纳米微粉、级配填料发挥协同作用，较大程度地提高了标线涂层的强韧性，同时增强了涂料涂层与路面、面撒玻璃微珠的黏固性。由此，所制备的涂料涂层具有突出的抗压、抗裂、抗老化性能，反光持续性得到了进一步增强。
附图说明
图1是本发明提供的一种复合增强型热熔标线涂料的制备方法的流程图。
具体实施方式
下面结合具体实施列和附图对本发明的内容进行详细说明。本专利中除特别说明外，涉及的比例均为质量百分比。
一种复合增强型热熔标线涂料，是由以下重量份的原料组成：成膜剂190-250份、填料546-646份、色料58-73份、添加剂33-59份、功能粉39-80份、玻璃微珠23份。
进一步地，所述的成膜剂为加氢C5石油树脂。
优选的，C5石油树脂的分子量控制范围为1500～2500，软化点控制范围为95～105℃，色号≤5(Ga#)，酸值≤2.0mgKOH/g，比重0.95～1.0g/cm3，熔融黏度(BRF，200℃，Acps)≤250mPa·s，灰分≤0.03％。
进一步地，所述的填料为石英砂和重质碳酸钙，利用气流混合机预混，而后利用负压筛分机分级成三档粒度区分度较大的填料，再按适宜比例，对每档填料分别称重，利用槽型螺带式分级机混匀。
优选的，石英砂与重质碳酸钙的质量比为1.2：1；二者混合后，粒度控制范围为30～120目，其中，30～60目占40％，60～90目占35％，90～120目占25％。分别称取各档填料，投入到槽型螺带式混合机混匀，得到级配填料。
进一步地，所述色料为白色颜料或黄色颜料。
优选的，所述白色颜料为钛白粉，所述黄色颜料为耐晒中铬黄。
优选的，钛白粉为锐钛型，主要技术要求为，TiO2含量≥98％、消色力(与标样比较)≥90％、吸油量≤22g/100g。
进一步地，所述的添加剂包括增塑剂和抗污剂。
优选的，所述的增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯；抗污剂为聚乙烯蜡。
进一步地，所述的功能粉由纳米微粉和矿物纤维组成，利用气流混合机预混。
优选的，纳米微粉与矿物纤维的质量百分比为4:6。
所述的纳米微粉为纳米碳酸钙、纳米氧化锌、纳米碳酸镁其中的一种。
优选的，所述的纳米微粉粒径控制范围为30～50nm。
所述的无机矿物纤维为硅灰石、硫酸钙晶须、玻璃纤维中的一种。
优选的，所述的无机矿物纤维直径控制范围为5～30μm，长径比控制范围为100～300:1。
进一步地，所述的玻璃微珠粒径为5～120目。
所述的增强型热熔标线涂料的制备方法，具体包括以下步骤。
步骤1、功能粉的制备：利用气流混合机预混纳米微粉和无机矿物纤维得到功能微粉，气流混合机的操作压力为1MPa、混合时间为5min。
步骤2、填料的制备：利用气流混合机预混石英砂和重质碳酸钙，气流混合机的操作压力为1MPa、混合时间为5min，而后利用负压筛分机将预混的石英砂和重质碳酸钙分级成三档填料，按预定比例分别称重各档填料后，一并投入到槽型螺带式混合机中，混合15～20min，得到级配填料。
步骤3、混料：称取功能粉、石油树脂、填料、色料、添加剂和玻璃微珠一并投入至槽型螺带式搅拌机中以150～200r/min的转速搅拌10～15min，完成增强型热熔标线涂料的制备。所述复合增强型热熔标线涂料的制备方法的流程图如图1所示。
实施例1。
利用气流混合机预混纳米碳酸钙、硅灰石，得到功能粉，称取功能粉3.9kg，待用。称取加氢C5石油树脂20kg、填料64.6kg、钛白粉7.3kg、邻苯二甲酸二辛酯0.7kg、PE蜡3.5kg、玻璃微珠23kg，与称重好的的功能粉一并投入到槽型螺带式拌合机混合，得到123kg复合增强型热熔标线涂料。
实施例2。
利用气流混合机预混纳米氧化锌、硫酸钙晶须，得到功能粉，称取功能粉4.6kg，待用。称取加氢C5石油树脂22kg、填料64.3kg、防晒中铬黄5.8kg、邻苯二甲酸二辛酯0.5kg、PE蜡2.8kg、玻璃微珠23kg，与称重好的功能粉一并投入到槽型螺带式拌合机混合，得到123kg复合增强型热熔标线涂料。
实施例3。
利用气流混合机预混纳米碳酸镁、硫酸钙晶须，得到功能粉，称取功能粉7.5kg，待用。称取加氢C5石油树脂19kg、填料59.8kg、钛白粉8.3kg、邻苯二甲酸二辛酯0.9kg、PE蜡4.5kg、玻璃微珠23kg，与称重好的功能粉一并投入到槽型螺带式拌合机混合，得到123kg复合增强型热熔标线涂料。
实施例4。
利用气流混合机预混纳米氧化锌、玻璃纤维，得到功能粉，称取功能粉8.0kg，待用。称取加氢C5石油树脂25kg、填料54.6kg、防晒中铬黄6.5kg、邻苯二甲酸二辛酯0.8kg、PE蜡5.1kg、玻璃微珠23kg，与称重好的功能粉一并投入到槽型螺带式拌合机混合，得到100kg复合增强型热熔标线涂料。
实施例1-4中所述的填料为石英砂和重质碳酸钙，石英砂与重质碳酸钙的质量比为1.2：1，利用气流混合机预混石英砂、重质碳酸钙，二者混合后，再利用负压筛分机将预混的填料分级本专利预定的三档粒度控制范围为30～120目，其中，30～60目占40％，60～90目占35％，90～120目占25％。分别称取各档填料，投入到槽型螺带式混合机混匀，得到级配填料。
对比例1。
不添加功能微粉的情况下，将称取加氢C5石油树脂22kg、填料64.3kg、防晒中铬黄5.8kg、邻苯二甲酸二辛酯0.5kg、PE蜡2.8kg、玻璃微珠23kg，一并投入到槽型螺带式拌合机混合，得到123kg复合增强型热熔标线涂料；其中，填料的预混采用气流混合机，混合前不对石英砂进行分级控制，称取粒度范围为30～120目的石英砂35.1kg、重质碳酸钙29.2kg。
对比例2。
利用气流混合机预混纳米氧化锌、硫酸钙晶须，得到功能粉，称取功能粉4.6kg，待用。称取加氢C5石油树脂22kg、填料64.3kg、防晒中铬黄5.8kg、邻苯二甲酸二辛酯0.5kg、PE蜡2.8kg、玻璃微珠23kg，与称重好的功能粉一并投入到槽型螺带式拌合机混合，得到123kg复合增强型热熔标线涂料。其中，填料的预混采用气流混合机，混合前不对石英砂进行分级控制，称取粒度范围为30～120目的石英砂35.1kg、重质碳酸钙29.2kg。
对比例3。
利用气流混合机预混纳米氧化锌、硫酸钙晶须，得到功能粉，称取功能粉4.6kg，待用。称取加氢C5石油树脂22kg、填料64.3kg、防晒中铬黄5.8kg、邻苯二甲酸二辛酯0.5kg、PE蜡2.8kg、玻璃微珠23kg，与称重好的功能粉一并投入到槽型螺带式拌合机混合，得到123kg复合增强型热熔标线涂料。填料为石英砂和重质碳酸钙，石英砂与重质碳酸钙的质量比为1:1，利用气流混合机预混石英砂、重质碳酸钙，二者混合后，再利用负压筛分机将预混的填料分级本专利预定的三档粒度控制范围为30～120目，其中，30～60目占40％，60～90目占35％，90～120目占25％。分别称取各档填料，投入到槽型螺带式混合机混匀，得到级配填料。
对比例4。
利用气流混合机预混纳米氧化锌、硫酸钙晶须，得到功能粉，称取功能粉4.6kg，待用。称取加氢C5石油树脂22kg、填料64.3kg、防晒中铬黄5.8kg、邻苯二甲酸二辛酯0.5kg、PE蜡2.8kg、玻璃微珠23kg，与称重好的功能粉一并投入到槽型螺带式拌合机混合，得到123kg复合增强型热熔标线涂料。填料为石英砂和重质碳酸钙，石英砂与重质碳酸钙的质量比为1.2：1，利用气流混合机预混石英砂、重质碳酸钙，二者混合后，再利用负压筛分机将预混的填料分级本专利预定的三档粒度控制范围为30～120目，其中，30～60目占30％，60～90目占40％，90～120目占30％。分别称取各档填料，投入到槽型螺带式混合机混匀，得到级配填料。
对比例5。
称取4.6kg的乙烯-醋酸乙烯(EVA)、再称取加氢C5石油树脂22kg、填料64.3kg、防晒中铬黄5.8kg、邻苯二甲酸二辛酯0.5kg、PE蜡2.8kg、玻璃微珠23kg，将上述原料一并投入到槽型螺带式拌合机混合，得到123kg复合增强型热熔标线涂料。
实施例1-4和对比例1-5制得的复合增强型热熔标线涂料的测试结果见表1。
表1.实施例1-4和对比例1-5制得的复合增强型热熔标线涂料的性能指标。
Figure BDA0002823211000000071
从表1中可以看出实施例1-4中所述的填料为石英砂和重质碳酸钙，石英砂与重质碳酸钙的质量比为1.2：1，利用气流混合机预混石英砂、重质碳酸钙，二者混合后，再利用负压筛分机将预混的填料分级本专利预定的三档粒度控制范围为30～120目，其中，30～60目占40％，60～90目占35％，90～120目占25％。分别称取各档填料，投入到槽型螺带式混合机混匀，得到级配填料制得的复合增强型热熔标线涂料不黏胎干燥时间为≤3min；抗压强度为28～32MPa；按JT/T 280-2004评价低温抗裂性能，最大可达到15次冻融循环不发生开裂；耐磨性24-29mg；耐水、耐碱性良好；逆反射亮度系数3个月衰减率最大不超过19％，本发明实施例制得的产品性能指标优于对比例制得的产品，符合目前我国涂料行业的发展趋势。

Claims (10)

1.一种复合增强型热熔标线涂料，其特征在于，是由以下重量份的原料组成：成膜剂190-250份、填料546-646份、色料58-73份、添加剂33-59份、功能粉39-80份、玻璃微珠23份。
2.一种复合增强型热熔标线涂料，其特征在于，所述的成膜剂为加氢C5石油树脂；所述C5石油树脂的分子量控制范围为1500~2500，软化点控制范围为95 ~ 105℃，色号≤5（Ga#），酸值≤2.0 mgKOH/g，比重0.95~1.0g/cm3，熔融黏度（BRF，200℃，Acps）≤250mPa·s，灰分≤0.03%。
3.如权利要求1所述的一种复合增强型热熔标线涂料，其特征在于，所述的填料为石英砂和重质碳酸钙，利用气流混合机预混，然后利用负压筛分机分级成三档粒度区分度较大的填料，再按适宜比例，对每档填料分别称重，利用槽型螺带式分级机混匀；石英砂与重质碳酸钙的质量比为1.2：1；二者混合后，粒度控制范围为30~120目，其中30~60目占40%，60~90目占35%，90~120目占25%。
4.如权利要求1所述的一种复合增强型热熔标线涂料，其特征在于，所述色料为白色颜料或黄色颜料，所述白色颜料为钛白粉，所述黄色颜料为耐晒中铬黄。
5.如权利要求1所述的一种复合增强型热熔标线涂料，其特征在于，所述的添加剂包括增塑剂和抗污剂，所述的增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯，所述的抗污剂为聚乙烯蜡。
6.如权利要求1所述的一种复合增强型热熔标线涂料，其特征在于，所述的功能粉由纳米微粉和矿物纤维组成，利用气流混合机预混，纳米微粉与矿物纤维的质量比为4：6。
7.如权利要求7所述的一种复合增强型热熔标线涂料，其特征在于，所述的纳米微粉为纳米碳酸钙、纳米氧化锌、纳米碳酸镁其中的一种，所述的纳米微粉粒径控制范围为30~50nm。
8.如权利要求7所述的一种复合增强型热熔标线涂料，其特征在于，所述的无机矿物纤维为硅灰石、硫酸钙晶须、玻璃纤维中的一种，所述的无机矿物纤维直径控制范围为5~30μm，长径比控制范围为100 ~ 300 ：1。
9.如权利要求1所述的一种复合增强型热熔标线涂料，其特征在于，所述的玻璃微珠粒径为5~120目。
10.如权利要求1所述的一种复合增强型热熔标线涂料的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
步骤1、功能粉的制备：利用气流混合机预混纳米微粉和无机矿物纤维得到功能微粉，气流混合机的操作压力为1MPa、混合时间为5min；
步骤2、填料的制备：利用气流混合机预混石英砂和重质碳酸钙，气流混合机的操作压力为1MPa、混合时间为5min，而后利用负压筛分机将预混的石英砂和重质碳酸钙分级成三档填料，按预定比例分别称重各档填料后，一并投入到槽型螺带式混合机中，混合15~20min，得到级配填料；
步骤3、混料：称取功能粉、石油树脂、填料、色料、添加剂和玻璃微珠一并投入至槽型螺带式搅拌机中以150~200r/min的转速搅拌10~15min，完成增强型热熔标线涂料的制备。
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