CN113185883B - 一种环保高性能公路标线涂料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及标线涂料技术领域，具体涉及一种环保高性能公路标线涂料。将40‑50wt％的聚丙烯酸树脂乳液、20‑40wt％硅微粉、5‑10wt％钛白粉、1.0‑3.0wt％增稠剂、2.0‑5.0wt％分散剂、1.0‑5.0wt％流变助剂和去离子水依次加入混合釜中，在室温条件下，搅拌混合均匀，再加入0.5‑1.5wt％的消泡剂，继续搅拌，然后经三辊研磨机混合后即可得到高固含量的环保高性能公路标线涂料。本发明有效利用具有似球形的拓扑结构的端羟基超支化聚合物与聚丙烯酸树脂乳液的羧基形成氢键和酯化反应，提高涂料的耐磨性，超支化聚合物的双亲性功能有效提高水性涂料对公路的润湿性及附着力，获得固含量高于70wt%的高流变、低粘度的水性涂料标线涂料，工艺简单、成本低廉、附加值高、适于工业化生产，可望应用于公路标线。

Description

一种环保高性能公路标线涂料及其制备方法

技术领域

本发明涉及标线涂料技术领域，特别是涉及一种环保高性能公路标线涂料及其制备方法。

背景技术

公路标线涂料是一种涂在公路表面具有指示交通、规范交通功能的涂料，对规范和指引行人和车辆安全有序前行起到至关重要的作用，尤其是夜间、雨天等环境，因此公路标线高耐磨性、耐用性和环保性显得尤为重要。

当前国内用于交通安全设施的道路标识材料有很多种，如溶剂型道路标线涂料、热熔型道路标线涂料、水性道路标线涂料、双组份道路标线涂料、预成型标线带(粘贴标线)等等。以热塑性丙烯酸树脂(或醇酸树脂和聚酯树脂)为基料的溶剂型道路标线涂料，具有快干耐磨、附着力强、视认度好、施工简单、易重涂等特点，但含甲苯等有机溶剂40-50％，VOC含量高、不符合国家环保要求。热熔型道路标线涂料主要由C5和C9石油树脂、石英砂、玻璃珠、颜料、碳酸钙、邻苯二甲酸二辛酯、橡胶弹性体，含甲苯等有机溶剂40-50％；施工复杂、不易重涂、容易剥落，目前在我国公路占主要地位。双组份道路标线涂料是基于甲基丙烯酸甲酯树脂系统的冷塑型产品，具有较好的抗滑和高耐磨性能，但储存和施工较复杂，成本偏高。预成型标线带(粘贴标线)形状类似地板革，表面附有玻璃微珠，夜间反光效果好，施工简单；主要用于道路上文字、箭头、图案等的粘贴；但价格比较高。水性道路标线涂料具有绿色环保性，无毒无刺激味，干燥快，涂膜厚，是未来道路标线涂料发展的主要方向，但目前国内水性标线涂料对沥青路面的粘结力、耐水性和流变性能不够。针对公路标线涂料存在的问题和环保可持续发展的要求，需要对水性标线涂料的配方进行改进，获得一种耐磨、快速涂覆的环保型公路标线涂料。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种耐磨、流变性能好、快速涂覆的水溶性环保型标线涂料，所述标线涂料对水泥基路面和路面残余的多种热熔型涂料层具有较好的附着力，是一种能持久耐磨耐候抗滑，快速涂覆且适合工业化生产的涂料。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种环保高性能公路标线涂料及其制备方法。

本发明的技术方案为：

一种环保高性能公路标线涂料，其由质量百分比如下的原料制备而成：

所述流变助剂为端羟基超支化聚酯；

所述聚丙烯酸树脂乳液、硅微粉、钛白粉、增稠剂、消泡剂、分散剂、流变助剂、去离子水的质量百分比之和为100％。

优选地，所述聚丙烯酸树脂乳液的固含量为40-50wt％，pH值7-8，粘度2000-3000cp。

优选地，所述硅微粉的平均粒径为0.1-0.3微米，二氧化硅含量≥94％。

优选地，所述钛白粉的平均粒径为0.2-0.3微米，二氧化钛含量≥94％。

优选地，所述增稠剂为聚乙烯醇、羧甲基纤维素和羧乙基纤维素中的一种或几种，更优选为：聚合度为1700、醇解度为88％的聚乙烯醇。

优选地，所述消泡剂为BYK-012、BYK-014、BYK-018、BYK-019和BYK-022中的一种或多种。

优选地，所述分散剂为琥珀酸二异辛酯磺酸钠、十二烷基聚氧乙烯醚硫酸钠、十二烷基磺酸钠、十六烷基磺酸钠和十二烷基苯磺酸钠中的一种或多种。

优选地，所述端羟基超支化聚酯为武汉超支化树脂科技有限公司的HyPer H101、HyPer H102、HyPer H103、HyPer H201、HyPer H202和HyPer H203中的一种或多种，端羟基超支化聚酯的摩尔质量为800～2600g/mol，羟值为500～700mgKOH/g。它们的性质如表1所示。

表1端羟基超支化聚酯的性质

产品名称	羟值，mgKOH/g	摩尔质量，g/mol
			HyPer H101	700	800
HyPer H102	600	1100
			HyPer H103	560	2400
HyPer H201	540	1000
			HyPer H202	520	1200
HyPer H203	500	2600

本发明还提供了上述环保高性能公路标线涂料的制备方法，包括如下步骤：将聚丙烯酸树脂乳液、硅微粉、钛白粉、增稠剂、分散剂、流变助剂、去离子水依次加入混合釜中，在室温条件下，搅拌混合均匀(优选搅拌20-30分钟)，再加入消泡剂，继续搅拌均匀(优选搅拌5-10分钟)，然后经三辊研磨机混合即可得到高固含量的环保高性能公路标线涂料。

本发明制备的涂料与现有的水性标线涂料相比具有以下优点：

(1)端羟基超支化聚酯具有似球形的拓扑结构，添加到涂料中，可以提高流变性和降低粘度，获得更高固含量的水性涂料，干燥速度更快；

(2)干燥过程中，端羟基超支化聚酯的羟基能与聚丙烯酸树脂乳液的羧基进一步形成氢键和酯化反应，进一步提高交联密度和涂料的耐磨性；

(3)端羟基超支化聚酯具有双亲性功能，可有效提高水性涂料对公路的润湿性，进一步提高涂料的附着力。

附图说明

图1为实施例1制备的环保高性能公路标线涂料应用于某公路时的外观图片，可以看出，涂料呈均匀的白色，且表面无开裂、起泡等不良现象。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

以下所有实施例中：

所用聚丙烯酸树脂乳液均为购自于武汉赫斯特涂层材料股份有限公司的WB1500丙烯酸聚硅氧烷树脂加水配制成的。

所用硅微粉的平均粒径为0.1-0.3微米，二氧化硅含量≥94％，为市售产品。

所用钛白粉的平均粒径为0.2-0.3微米，二氧化钛含量≥94％，为市售产品。

所用聚乙烯醇的聚合度为1700、醇解度为88％。

所用流变助剂-端羟基超支化聚酯均采购自武汉超支化树脂科技有限公司，具体性能见发明内容中的表1。

对比实施例一种环保高性能公路标线涂料，由以下方法制备得到：

分别将固含量为50wt％的聚丙烯酸树脂乳液(粘度3000cp)400g、硅微粉370g、钛白粉100g、聚乙烯醇10g、琥珀酸二异辛酯磺酸钠20g、去离子水95g依次加入混合釜中，在室温条件下，搅拌混合30分钟，然后向其中加入5g消泡剂BYK-012，继续搅拌10分钟，然后经三辊研磨机混合即得到高固含量的环保高性能公路标线涂料。

实施例1一种环保高性能公路标线涂料，由以下方法制备得到：

分别将固含量为50wt％的聚丙烯酸树脂乳液(粘度3000cp)400g、硅微粉360g、钛白粉100g、聚乙烯醇10g、琥珀酸二异辛酯磺酸钠20g、流变助剂HyPer H101 10g、去离子水95g依次加入混合釜中，在室温条件下，搅拌混合30分钟，然后向其中加入5g消泡剂BYK-012，继续搅拌10分钟，然后经三辊研磨机混合即得到高固含量的环保高性能公路标线涂料。

实施例2一种环保高性能公路标线涂料，由以下方法制备得到：

分别将固含量为45wt％的聚丙烯酸树脂乳液(粘度2500cp)500g、硅微粉265g、钛白粉100g、羧甲基纤维素20g、十二烷基聚氧乙烯醚硫酸钠50g、流变助剂HyPer H102 30g、去离子水20g依次加入混合釜中，在室温条件下，搅拌混合20分钟，然后向其中加入15g消泡剂BYK-014，继续搅拌10分钟，然后经三辊研磨机混合即得到高固含量的环保高性能公路标线涂料。

实施例3一种环保高性能公路标线涂料，由以下方法制备得到：

分别将固含量为40wt％的聚丙烯酸树脂乳液(粘度2000cp)450g、硅微粉400g、钛白粉50g、羧乙基纤维素15g、十二烷基磺酸钠30g、流变助剂HyPer H10320g、去离子水25g依次加入混合釜中，在室温条件下，搅拌混合30分钟，然后向其中加入10g消泡剂BYK-018，继续搅拌5分钟，然后经三辊研磨机混合即得到高固含量的环保高性能公路标线涂料。

实施例4一种环保高性能公路标线涂料，由以下方法制备得到：

分别将固含量为50wt％的聚丙烯酸树脂乳液(粘度3000cp)400g、硅微粉300g、钛白粉100g、聚乙烯醇30g、十六烷基磺酸钠40g、流变助剂HyPer H20150g、去离子水70g依次加入混合釜中，在室温条件下，搅拌混合25分钟，然后向其中加入10g消泡剂BYK-019，继续搅拌7分钟，然后经三辊研磨机混合即得到高固含量的环保高性能公路标线涂料。

实施例5一种环保高性能公路标线涂料，由以下方法制备得到：

分别将固含量为50wt％的聚丙烯酸树脂乳液(粘度3000cp)400g、硅微粉370g、钛白粉100g、聚乙烯醇15g、十二烷基苯磺酸钠30g、流变助剂HyPer H20220g、去离子水55g依次加入混合釜中，在室温条件下，搅拌混合30分钟，然后向其中加入10g消泡剂BYK-022，继续搅拌10分钟，然后经三辊研磨机混合即得到高固含量的环保高性能公路标线涂料。

实施例6一种环保高性能公路标线涂料，由以下方法制备得到：

分别将固含量为50wt％的聚丙烯酸树脂乳液(粘度3000cp)400g、硅微粉380g、钛白粉80g、聚乙烯醇10g、羧乙基纤维素10g、十二烷基苯磺酸钠20g、琥珀酸二异辛酯磺酸钠20g、流变助剂HyPer H203为10g、流变助剂HyPer H10310g、去离子水50g依次加入混合釜中，在室温条件下，搅拌混合30分钟，然后向其中加入5g消泡剂BYK-022、5g消泡剂BYK-014，继续搅拌10分钟，然后经三辊研磨机混合即得到高固含量的环保高性能公路标线涂料。

本发明的实施例和对比实施例制备的水溶性环保型标线涂料依据标准JT/T280-2004测试涂料固体含量、粘度、附着力、耐水性、耐磨性、耐碱性等性能指标，检测结果如下表2所示。

表2本发明实施例和对比实施例制备的道路标线涂料的性能

从表2中可以看出，与对比实施例相比，添加了端羟基超支化聚合物的实施例1-6所制备涂料的耐磨性、附着力都有显著提高，粘度明显降低，说明超支化聚合物可以显著提高流变性能。说明本发明的环保标线涂料产品综合性能优异。

以上结合实施例对本发明的实施方式作了详细说明，但本发明不限于所描述的实施方式。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本发明原理和精神的情况下，对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，仍落入本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种环保高性能公路标线涂料，其由质量百分比如下的原料制备而成：

原料 质量百分比

聚丙烯酸树脂乳液 40-50％；

硅微粉 20-40％；

钛白粉 5-10％；

增稠剂 1.0-3.0％；

消泡剂 0.5-1.5％；

分散剂 2.0-5.0％；

流变助剂 1.0-5.0％；

去离子水 余量；

所述流变助剂为端羟基超支化聚酯；

所述聚丙烯酸树脂乳液、硅微粉、钛白粉、增稠剂、消泡剂、分散剂、流变助剂、去离子水的质量百分比之和为100%；

所述端羟基超支化聚酯为武汉超支化树脂科技有限公司的HyPer H101、HyPer H102、HyPer H103、HyPer H201、HyPer H202和HyPer H203中的一种或多种，羟值为500～700mgKOH/g；

所述聚丙烯酸树脂乳液为武汉赫斯特涂层材料股份有限公司的WB1500丙烯酸聚硅氧烷树脂加水配制而成。

2.根据权利要求1所述的一种环保高性能公路标线涂料，其特征在于，所述聚丙烯酸树脂乳液的固含量为40-50wt%，pH值7-8，粘度2000-3000cp。

3.根据权利要求1所述的一种环保高性能公路标线涂料，其特征在于，所述硅微粉的平均粒径为0.1-0.3微米，二氧化硅含量≥94%。

4.根据权利要求1所述的一种环保高性能公路标线涂料，其特征在于，所述钛白粉的平均粒径为0.2-0.3微米，二氧化钛含量≥94%。

5.根据权利要求1所述的一种环保高性能公路标线涂料，其特征在于，所述增稠剂为聚乙烯醇、羧甲基纤维素和羧乙基纤维素中的一种或几种。

6.根据权利要求1所述的一种环保高性能公路标线涂料，其特征在于，所述消泡剂为BYK-012、BYK-014、BYK-018、BYK-019和BYK-022中的一种或多种。

7.根据权利要求1所述的一种环保高性能公路标线涂料，其特征在于，所述分散剂为琥珀酸二异辛酯磺酸钠、十二烷基聚氧乙烯醚硫酸钠、十二烷基磺酸钠、十六烷基磺酸钠和十二烷基苯磺酸钠中的一种或多种。

8.一种权利要求1-7任一项所述环保高性能公路标线涂料的制备方法，包括如下步骤：将聚丙烯酸树脂乳液、硅微粉、钛白粉、增稠剂、分散剂、流变助剂、去离子水依次加入混合釜中，搅拌混合均匀，再向其中加入消泡剂，继续搅拌均匀，然后经三辊研磨机混合即得。

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