CN113265193A

CN113265193A - 一种沥青路面用超疏水涂层及其制备方法

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Publication number: CN113265193A
Application number: CN202110555266.2A
Authority: CN
Inventors: 李洪峰; 林祥文; 赵云辰; 刘瑶; 吴鹤翔
Original assignee: Northeast Forestry University
Current assignee: Northeast Forestry University
Priority date: 2021-05-20
Filing date: 2021-05-20
Publication date: 2021-08-17

Abstract

一种沥青路面用超疏水涂层及其制备方法，它涉及一种超疏水涂层及其制备方法。本发明的目的是要解决现有超疏水表面制备工艺较复杂且成本较高的问题。方法：一种沥青路面用超疏水涂层由粘结层和功能层组成。所述的粘结层由水性聚氨酯和无水乙醇配置而成；所述的功能层由疏水改性纳米二氧化钛和无水乙醇配制而成；所述的疏水改性纳米二氧化钛由纳米二氧化钛、硬脂酸和无水乙醇配制而成。利用喷涂法将粘结层喷涂于沥青路面表面，在粘结层未固化之前在粘结层的表面喷涂功能层，固化后，得到沥青路面用超疏水涂层，其表面水接触角均值可达153.5°。本发明可获得一种沥青路面用超疏水涂层。

Description

一种沥青路面用超疏水涂层及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种超疏水涂层及其制备方法。

背景技术

我国已建成通车的高等级公路路面结构形式大多为半刚性基层沥青路面。高等级公路交通量大且超载车较多，加上不利气候因素的影响，沥青路面病害如裂缝、泛油、车辙、松散、坑槽现象发展较快且较严重，导致路面使用寿命减短，增加了养护成本。沥青路面的常见损坏问题受自然因素和非自然因素的影响，在自然损害中，雨水与雪水的侵蚀是最为常见的。雨水与雪水中存在大量的酸性物质，具有一定的腐蚀性，沥青路面的渗水能力不强，雨水与雪水会在沥青路面的表面聚集，随着时间的推移，在沥青路面的表面会出现大小不一的唧浆、网裂、坑洞、坑槽，严重影响沥青路面的耐久性。

水损害是沥青路面非常常见的问题，在自然因素影响下，雨水与雪水在沥青路面表面聚集下，经过长时间的侵蚀作用，会使沥青路面产生车辙、坑槽、表面松散、唧浆、网裂等病害，破坏程度大，范围广，最终会降低沥青路面使用寿命，增加后期维修养护费用。对于预防沥青路面水损害早期损坏大致有两个研究方向，改善路面防水、排水能力和提高沥青混合料的粘结性。其中，改善路面结构的排水、防水性能是最直接有效的措施，它可以减少水在路面的积聚，防止水进入沥青路面结构内部以减少水损害。

近年来，超疏水性表面作为一种新型材料引起了人们的普遍关注，超疏水涂层是一种具有特殊表面浸润性质的涂层，其与水的接触角大于150°且滚动角小于10°。其表面具有良好的自清洁能力，能够快速的排除表面积水。但现有的超疏水表面制备工艺较复杂且成本较高，所以欲发明一种制备工艺简单、成本低廉、可应用于沥青路面的超疏水涂层，以使沥青路面获得超疏水能力，将路表积水快速排出，消除水破坏，这对提高沥青路面的耐久性和使用寿命，降低维修和养护成本具有重要意义。

发明内容

本发明的目的是要解决现有超疏水表面制备工艺较复杂且成本较高的问题，而提供一种沥青路面用超疏水涂层及其制备方法。

一种沥青路面用超疏水涂层由粘结层和功能层组成；

所述的粘结层由水性聚氨酯和无水乙醇配置而成；

所述的功能层由疏水改性纳米二氧化钛和无水乙醇配制而成；所述的疏水改性纳米二氧化钛由纳米二氧化钛、硬脂酸和无水乙醇配制而成。

一种沥青路面用超疏水涂层的制备方法是按以下步骤完成的：

利用喷涂法将粘结层喷涂于沥青路面表面，在粘结层未固化之前在粘结层的表面喷涂功能层，固化后，得到沥青路面用超疏水涂层。

本发明提供一种沥青路面用超疏水涂层，该涂层由粘结层和功能层组成；通过粘结层和具有粗糙度和低表面能的功能层在沥青路面上构建超疏水表面，最终使沥青路面获得超疏水能力，降低水对路面造成的损害。

本发明具有如下有益效果：

本发明提供一种沥青路面用超疏水涂层及其制备方法，涂层材料选用的组分简单，成本低，不需要复杂的反应，采用简单的共混法即可完成，涂层的制备工艺选用两步喷涂法，可以在常温下在沥青混凝土路面构筑超疏水表面，其表面水接触角均值可达153.5°，超疏水性能显著，可以有效提高沥青路面的排水能力，避免水分在路面表面的积聚，有助于减少沥青路面水损害早期破坏，提高沥青路面的耐久性和使用寿命。

具体实施方式

以下实施例进一步说明本发明的内容，但不应理解为对本发明的限制。在不背离本发明实质的情况下，对本发明方法、步骤或条件所作的修改和替换，均属于本发明的范围。

具体实施方式一：本实施方式一种沥青路面用超疏水涂层由粘结层1和功能层2组成；

所述的粘结层1由水性聚氨酯和无水乙醇配置而成；

所述的功能层2由疏水改性纳米二氧化钛和无水乙醇配制而成；所述的疏水改性纳米二氧化钛由纳米二氧化钛、硬脂酸和无水乙醇配制而成。

具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同点是：所述的纳米二氧化钛为锐钛矿型纳米二氧化钛。其它步骤与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二之一不同点是：所述的粘结层1 是按以下步骤制备的：

一、按重量份数称取6～10份水性聚氨酯和60～80份无水乙醇；

二、将6～10份水性聚氨酯加入到60～80份无水乙醇中，再磁力搅拌，得到粘结层1。其它步骤与具体实施方式一或二相同。

具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同点是：所述的磁力搅拌的速度为400r/min～600r/min，磁力搅拌的时间为30min～60min。其它步骤与具体实施方式一至三相同。

具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同点是：所述的功能层2 是按以下步骤制备的：

一、制备疏水改性纳米二氧化钛：

①、按重量份数称取5～8份纳米二氧化钛、3～6份硬脂酸和60～80份无水乙醇；

②、将5～8份纳米二氧化钛分散到60～80份无水乙醇中，然后加入3～6份硬脂酸，超声分散，得到混合溶液；

③、将混合溶液进行磁力搅拌，再静置分层，去除上清液，得到下层固液混合物；

④、将下层固液混合物进行干燥，再研磨，得到疏水改性纳米二氧化钛；

二、分散：

①、称取5～8份疏水改性纳米二氧化钛和60～80份无水乙醇；

②、将5～8份疏水改性纳米二氧化钛加入到60～80份无水乙醇中，磁力搅拌，得到功能层2。其它步骤与具体实施方式一至四相同。

具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至五之一不同点是：步骤一②中所述的超声分散的功率为480W，超声分散的时间为30min～45min；步骤一③中所述的磁力搅拌的温度为50℃～70℃，磁力搅拌的速度为400r/min～600r/min，磁力搅拌的时间为2.5h～4h；步骤一④中所述的干燥的温度为80℃，干燥的时间为1h～2h。其它步骤与具体实施方式一至五相同。

具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一至六之一不同点是：步骤一④得到的疏水改性纳米二氧化钛的粒径为10nm～20nm；步骤二②中所述的磁力搅拌的温度为室温，磁力搅拌的速度为400r/min～600r/min，磁力搅拌的时间为30min～60min。其它步骤与具体实施方式一至六相同。

具体实施方式八：本实施方式一种沥青路面用超疏水涂层的制备方法是按以下步骤完成的：

利用喷涂法将粘结层1喷涂于沥青路面表面，在粘结层1未固化之前在粘结层1的表面喷涂功能层2，固化后，得到沥青路面用超疏水涂层。

具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式一至八之一不同点是：所述的沥青路面用超疏水涂层的表面水接触角大于150°。其它步骤与具体实施方式一至八相同。

具体实施方式十：本实施方式与具体实施方式一至九之一不同点是：所述的沥青路面为沥青混凝土路面。其它步骤与具体实施方式一至九相同。

下面结合实施例对本发明进行详细的说明。

实施例1：一种沥青路面用超疏水涂层的制备方法，是按以下步骤完成的：

利用喷涂法将粘结层1喷涂于AC-16沥青混合料试件表面，在粘结层1未固化之前在粘结层1的表面喷涂功能层2，固化后，得到沥青路面用超疏水涂层；

所述的粘结层1是按以下步骤制备的：

(1)、按重量份数称取6份水性聚氨酯和60份无水乙醇；

(2)、将6份水性聚氨酯加入到60份无水乙醇中，再在室温和搅拌速度为600r/min磁力搅拌30min，得到粘结层1；

所述的功能层2是按以下步骤制备的：

一、制备疏水改性纳米二氧化钛：

①、按重量份数称取5份纳米二氧化钛、3份硬脂酸和60份无水乙醇；

②、将5份纳米二氧化钛分散到60份无水乙醇中，然后加入3份硬脂酸，再在超声功率为480W下超声分散45min，得到混合溶液；

③、将混合溶液在70℃和搅拌速度为600r/min下进行磁力搅拌2.5h，再静置分层，去除上清液，得到下层固液混合物；

④、将下层固液混合物再80℃下进行干燥2h，再研磨，得到疏水改性纳米二氧化钛；

步骤一④中所述的疏水改性纳米二氧化钛的粒径为10nm～20nm；

二、分散：

①、称取5份疏水改性纳米二氧化钛和60份无水乙醇；

②、将5份疏水改性纳米二氧化钛加入到60份无水乙醇中，在室温和搅拌速度为600r/min下磁力搅拌30min，得到功能层2。

表1为实施例1制备的沥青路面用超疏水涂层表面接触角测定结果：

测试项目	试件1	试件2	试件3	平均值
					接触角(°)	154.1	152.7	153.8	153.5
滚动角(°)	4.7	4.3	5.0	5.0

表2为实施例1制备的沥青路面用超疏水涂层对沥青混合料吸水率的影响；

表2中的普通组为未设置超疏水涂层的AC-16沥青混合料试件；

表3为实施例1制备的沥青路面用超疏水涂层对沥青混合料渗水系数的影响；

表3中的普通组为未设置超疏水涂层的AC-16沥青混合料试件；

表4为实施例1制备的沥青路面用超疏水涂层对沥青混合料抗滑性能的影响；

表4中试件1、试件2、试件3、试件4、试件5为重复实施例1的操作；

表4中的普通组为多次重复检测多个相同的未设置超疏水涂层的AC-16沥青混合料试件。

Claims

1.一种沥青路面用超疏水涂层，其特征在于一种沥青路面用超疏水涂层由粘结层(1)和功能层(2)组成；

所述的粘结层(1)由水性聚氨酯和无水乙醇配置而成；

所述的功能层(2)由疏水改性纳米二氧化钛和无水乙醇配制而成；所述的疏水改性纳米二氧化钛由纳米二氧化钛、硬脂酸和无水乙醇配制而成。

2.根据权利要求1所述的一种沥青路面用超疏水涂层，其特征在于所述的纳米二氧化钛为锐钛矿型纳米二氧化钛。

3.根据权利要求1所述的一种沥青路面用超疏水涂层，其特征在于所述的粘结层(1)是按以下步骤制备的：

一、按重量份数称取6～10份水性聚氨酯和60～80份无水乙醇；

二、将6～10份水性聚氨酯加入到60～80份无水乙醇中，再磁力搅拌，得到粘结层(1)。

4.根据权利要求3所述的一种沥青路面用超疏水涂层，其特征在于所述的磁力搅拌的速度为400r/min～600r/min，磁力搅拌的时间为30min～60min。

5.根据权利要求1所述的一种沥青路面用超疏水涂层，其特征在于所述的功能层(2)是按以下步骤制备的：

一、制备疏水改性纳米二氧化钛：

二、分散：

①、称取5～8份疏水改性纳米二氧化钛和60～80份无水乙醇；

②、将5～8份疏水改性纳米二氧化钛加入到60～80份无水乙醇中，磁力搅拌，得到功能层(2)。

6.根据权利要求5所述的一种沥青路面用超疏水涂层，其特征在于步骤一②中所述的超声分散的功率为480W，超声分散的时间为30min～45min；步骤一③中所述的磁力搅拌的温度为50℃～70℃，磁力搅拌的速度为400r/min～600r/min，磁力搅拌的时间为2.5h～4h；步骤一④中所述的干燥的温度为80℃，干燥的时间为1h～2h。

7.根据权利要求5所述的一种沥青路面用超疏水涂层，其特征在于步骤一④得到的疏水改性纳米二氧化钛的粒径为10nm～20nm；步骤二②中所述的磁力搅拌的温度为室温，磁力搅拌的速度为400r/min～600r/min，磁力搅拌的时间为30min～60min。

8.如权利要求1所述的一种沥青路面用超疏水涂层的制备方法，其特征在于一种沥青路面用超疏水涂层的制备方法是按以下步骤完成的：

利用喷涂法将粘结层(1)喷涂于沥青路面表面，在粘结层(1)未固化之前在粘结层(1)的表面喷涂功能层(2)，固化后，得到沥青路面用超疏水涂层。

9.根据权利要求8所述的一种沥青路面用超疏水涂层的制备方法，其特征在于所述的沥青路面用超疏水涂层的表面水接触角大于150°。

10.根据权利要求8所述的一种沥青路面用超疏水涂层的制备方法，其特征在于所述的沥青路面为沥青混凝土路面。