CN113480908A - 新型环保标线涂料的制备方法 - Google Patents

新型环保标线涂料的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及道路标线涂料加工技术领域,特别是涉及一种新型环保标线涂料的制备方法。该新型环保标线涂料,由以下重量份数的原料制备而成:纳米二氧化硅10‑15份,空心多孔玻璃微珠5‑10份,钛白粉10‑20份,钛酸酯偶联剂1‑2份,异氰酸酯5‑12份,聚对苯二甲酸乙二醇酯2‑3份,乙烯‑醋酸乙烯共聚物6‑7份,聚甲基丙烯酸甲酯纳米球10‑12份,二氧化锆1‑2份,硬脂酸5‑6份,稀土材料10‑15份,含氢硅油2‑5份,聚酰胺蜡2‑5份,邻苯二甲酸二异壬酯1‑2份,六氟异丙醇溶液2‑3份,正硅酸乙酯2‑3份,反光强度好,荧光亮度持续时间长,亮度量,耐水,耐热,该新型环保标线涂料反光强度好,干燥速度快,耐水,耐碱性好。

Description

新型环保标线涂料的制备方法
技术领域
本发明涉及道路标线涂料加工技术领域,特别是涉及一种新型环保标线涂料的制备方法。
背景技术
道路路面标线和标志是加强道路交通管理,合理疏引车流,保障道路交通安全的交通工程设置的重要组成部分,现今使用的标线涂料是主要由荧光粉,玻璃微珠,及其他纳米材料来提高标线的荧光亮度,然而大量的使用玻璃微珠和纳米材料,在车辆来回碾压后,极易脱落,并且,玻璃微珠和纳米材料的大量加入虽然可以增加其涂料的折射效率,但是玻璃微珠本身极易破碎,剥落,致使涂料在使用过程中,反光效果逐渐降低,并且使用者发现,剥落后的剥落微珠,会致使涂料表面大量的出现裂纹,又经过雨水和阳光照射,极易老化,还有加入大量玻璃微珠(常规用量在18—25%),稀土材料和纳米材料的涂料,会稳定差的情况,特别是在我国沿海的地区,由于其气候潮湿,雨多,日光照射时间长,夏日天气过热,更加快了,玻璃微珠、稀土材料和纳米材料会经过雨水的冲刷,逐渐消失,道路标线的老化,致使使用寿命不长,需要经常补充喷涂,因此,现有技术需要进一步的改进。
发明内容
本发明的目的在于提供一种反光强度好,荧光亮度持续时间长,亮度量,耐水,耐热的新型环保标线涂料的制备方法。
一种新型环保标线涂料,由以下重量份数的原料制备而成:纳米二氧化硅 10-15份,空心多孔玻璃微珠5-10份,钛白粉10-20份,钛酸酯偶联剂1-2份,异氰酸酯5-12份,聚对苯二甲酸乙二醇酯2-3份,乙烯-醋酸乙烯共聚物6-7 份,聚甲基丙烯酸甲酯纳米球10-12份,二氧化锆1-2份,硬脂酸5-6份,稀土材料10-15份,含氢硅油2-5份,聚酰胺蜡2-5份,邻苯二甲酸二异壬酯1-2 份,六氟异丙醇溶液2-3份,正硅酸乙酯2-3份。
一种权利要求1所述的新型环保标线涂料的制备方法,由以下步骤制备而成:
(1)将乙醇溶液和氨水混合均匀后,加入正硅酸乙酯和原料中二分之一的纳米二氧化硅,搅拌均匀,加入盐酸调节pH为6-7,得改性后的纳米二氧化硅溶液,再将原料中三分之一的稀土材料与丙酮混合得稀土溶液,将该混合液加入纳米二氧化硅溶液,离心,取沉淀物,干燥后,得白色粉末;
(2)再将聚对苯二甲酸乙二醇酯和步骤(1)中的白色粉末混合,再加入六氟异丙醇溶液,再加入三分之一的稀土材料,搅拌溶解后,并使用注射器注射入纺丝设备进行纺丝,再将其剪切长度为0.5-1cm的细短纤维;
(3)继而将其余的二分之一的纳米二氧化硅,空心多孔玻璃微珠,钛白粉,钛酸酯偶联剂,异氰酸酯,聚对苯二甲酸乙二醇酯,乙烯-醋酸乙烯共聚物,聚甲基丙烯酸甲酯纳米球,二氧化锆,硬脂酸,剩余的三分之一稀土材料,含氢硅油,聚酰胺蜡,邻苯二甲酸二异壬酯混合加热至60-75℃,然后使用。
进一步的,所述的聚甲基丙烯酸甲酯纳米球,由以下步骤制备而成:(1) 将甲基丙烯酸甲酯、过硫酸钾和去离子水在N2下以30-45rmp/min的速率下搅拌 1-2h,离心,过滤,取沉淀物,干燥制得。
进一步的,所述的甲基丙烯酸甲酯、过硫酸钾和去离子水的质量体积比为: 5-6mg:12_15ml:15-20ml。
进一步的,所述的稀土材料为Tb3+荧光粉。
进一步的,所述的步骤(1)中乙醇溶液、氨水、正硅酸乙酯和丙酮的质量体积比为:20-30ml:5-12ml:2-3mg:10-15ml;所述的乙醇溶液的质量百分比为 65-80%。
进一步的,所述的纺丝设备为静电纺丝设备,该静电纺丝的参数:电压 16-22kV,注射器给液速率0.2-0.3mL/h,,注射器的针头直径为0.3-0.5mm,接收距离32-41cm,纺丝温度25-28℃,湿度为62%~71%。
本发明将纳米二氧化硅和空心多孔玻璃微珠在涂料里面混合,纳米二氧化硅会通过空心多孔玻璃微珠的空隙进入玻璃微珠中,并通过钛酸酯偶联剂粘合,增加光的反射效率,同时为了保证纳米二氧化硅的稳定性,并增加涂料在涂布后使用的韧性,减少涂料使用过程中反光材料纳米二氧化硅的脱落,本发明不仅将二氧化硅与稀土材料复合,形成具有荧光特性的纳米微球,还使用静电纺丝的方式,制得具有高亮度的荧光和高反射效率的细短纤维,细短纤维在涂料涂布过程中,相互交错交织,大大增加涂料的韧性和抗压能力,而且经过静电纺丝的纳米二氧化硅也不易脱落,进一步增加其使用寿命,该细短纤维在涂料成型之后,也增加了其抗老化的性质,及其韧性,耐磨,抗压强,耐污水的能力,防止开裂,与此同时,还具有高的反射效率,并且热稳定性好,使用寿命长,并适合于高温炎热,高湿润度的沿海气候。
具体实施方式
实施例1:
一种新型环保标线涂料,由以下重量份数的原料制备而成:纳米二氧化硅 10份,空心多孔玻璃微珠5份,钛白粉10份,钛酸酯偶联剂1份,异氰酸酯5 份,聚对苯二甲酸乙二醇酯2份,乙烯-醋酸乙烯共聚物6份,聚甲基丙烯酸甲酯纳米球10份,二氧化锆1份,硬脂酸5份,稀土材料10份,含氢硅油2份,聚酰胺蜡2份,邻苯二甲酸二异壬酯1份,六氟异丙醇溶液2份,正硅酸乙酯2 份。
一种所述的新型环保标线涂料的制备方法,由以下步骤制备而成:
(1)将乙醇溶液和氨水混合均匀后,加入正硅酸乙酯和原料中二分之一的纳米二氧化硅,搅拌均匀,加入盐酸调节pH为6-7,得改性后的纳米二氧化硅溶液,再将原料中三分之一的稀土材料与丙酮混合得稀土溶液,将该混合液加入纳米二氧化硅溶液,离心,取沉淀物,干燥后,得白色粉末;
(2)再将聚对苯二甲酸乙二醇酯和步骤(1)中的白色粉末混合,再加入六氟异丙醇溶液,再加入三分之一的稀土材料,搅拌溶解后,并使用注射器注射入纺丝设备进行纺丝,再将其剪切长度为0.5cm的细短纤维;
(3)继而将其余的二分之一的纳米二氧化硅,空心多孔玻璃微珠,钛白粉,钛酸酯偶联剂,异氰酸酯,聚对苯二甲酸乙二醇酯,乙烯-醋酸乙烯共聚物,聚甲基丙烯酸甲酯纳米球,二氧化锆,硬脂酸,剩余的三分之一稀土材料,含氢硅油,聚酰胺蜡,邻苯二甲酸二异壬酯混合加热至60-75℃,然后使用。
所述的聚甲基丙烯酸甲酯纳米球,由以下步骤制备而成:将甲基丙烯酸甲酯、过硫酸钾和去离子水在N2下以30rmp/min的速率下搅拌1-2h,离心,过滤,取沉淀物,干燥制得。所述的甲基丙烯酸甲酯、过硫酸钾和去离子水的质量体积比为:5mg:12ml:15ml。所述的稀土材料为Tb3+荧光粉。所述的步骤(1)中乙醇溶液、氨水、正硅酸乙酯和丙酮的质量体积比为:20ml:5ml:2mg:10ml;所述的乙醇溶液的质量百分比为65%。六氟异丙醇溶液的质量百分比为65%。
所述的纺丝设备为静电纺丝设备,该静电纺丝的参数:电压16kV,注射器给液速率0.2mL/h,,注射器的针头直径为0.3mm,接收距离32cm,纺丝温度 25℃,湿度为62%。
实施例2:
一种新型环保标线涂料,由以下重量份数的原料制备而成:纳米二氧化硅 12份,空心多孔玻璃微珠8份,钛白粉15份,钛酸酯偶联剂1.5份,异氰酸酯10份,聚对苯二甲酸乙二醇酯2.5份,乙烯-醋酸乙烯共聚物6.5份,聚甲基丙烯酸甲酯纳米球11份,二氧化锆1.5份,硬脂酸5.5份,稀土材料12份,含氢硅油3份,聚酰胺蜡3份,邻苯二甲酸二异壬酯1.2份,六氟异丙醇溶液2.5 份,正硅酸乙酯2.5份。
一种所述的新型环保标线涂料的制备方法,由以下步骤制备而成:
(1)将乙醇溶液和氨水混合均匀后,加入正硅酸乙酯和原料中二分之一的纳米二氧化硅,搅拌均匀,加入盐酸调节pH为6.5,得改性后的纳米二氧化硅溶液,再将原料中三分之一的稀土材料与丙酮混合得稀土溶液,将该混合液加入纳米二氧化硅溶液,离心,取沉淀物,干燥后,得白色粉末;
(2)再将聚对苯二甲酸乙二醇酯和步骤(1)中的白色粉末混合,再加入六氟异丙醇溶液,再加入三分之一的稀土材料,搅拌溶解后,并使用注射器注射入纺丝设备进行纺丝,再将其剪切长度为0.8cm的细短纤维;
(3)继而将其余的二分之一的纳米二氧化硅,空心多孔玻璃微珠,钛白粉,钛酸酯偶联剂,异氰酸酯,聚对苯二甲酸乙二醇酯,乙烯-醋酸乙烯共聚物,聚甲基丙烯酸甲酯纳米球,二氧化锆,硬脂酸,剩余的三分之一稀土材料,含氢硅油,聚酰胺蜡,邻苯二甲酸二异壬酯混合加热至65℃,然后使用。所述的聚甲基丙烯酸甲酯纳米球,由以下步骤制备而成:将甲基丙烯酸甲酯、过硫酸钾和去离子水在N2下以35rmp/min的速率下搅拌1-2h,离心,过滤,取沉淀物,干燥制得。所述的甲基丙烯酸甲酯、过硫酸钾和去离子水的质量体积比为:5.5mg: 13ml:18ml。所述的稀土材料为Tb3+荧光粉。所述的步骤(1)中乙醇溶液、氨水、正硅酸乙酯和丙酮的质量体积比为:25ml:7ml:2.5mg:12ml;所述的乙醇溶液的质量百分比为70%。六氟异丙醇溶液的质量百分比为65%
所述的纺丝设备为静电纺丝设备,该静电纺丝的参数:电压20kV,注射器给液速率0.25mL/h,,注射器的针头直径为0.4mm,接收距离40cm,纺丝温度27℃,湿度为70%。
实施例3:
一种新型环保标线涂料,由以下重量份数的原料制备而成:纳米二氧化硅 15份,空心多孔玻璃微珠10份,钛白粉20份,钛酸酯偶联剂2份,异氰酸酯 12份,聚对苯二甲酸乙二醇酯3份,乙烯-醋酸乙烯共聚物7份,聚甲基丙烯酸甲酯纳米球12份,二氧化锆2份,硬脂酸6份,稀土材料15份,含氢硅油5 份,聚酰胺蜡5份,邻苯二甲酸二异壬酯2份,六氟异丙醇溶液3份,正硅酸乙酯3份。
一种所述的新型环保标线涂料的制备方法,由以下步骤制备而成:
(1)将乙醇溶液和氨水混合均匀后,加入正硅酸乙酯和原料中二分之一的纳米二氧化硅,搅拌均匀,加入盐酸调节pH为7,得改性后的纳米二氧化硅溶液,再将原料中三分之一的稀土材料与丙酮混合得稀土溶液,将该混合液加入纳米二氧化硅溶液,离心,取沉淀物,干燥后,得白色粉末;
(2)再将聚对苯二甲酸乙二醇酯和步骤(1)中的白色粉末混合,再加入六氟异丙醇溶液,再加入三分之一的稀土材料,搅拌溶解后,并使用注射器注射入纺丝设备进行纺丝,再将其剪切长度为1cm的细短纤维;
(3)继而将其余的二分之一的纳米二氧化硅,空心多孔玻璃微珠,钛白粉,钛酸酯偶联剂,异氰酸酯,聚对苯二甲酸乙二醇酯,乙烯-醋酸乙烯共聚物,聚甲基丙烯酸甲酯纳米球,二氧化锆,硬脂酸,剩余的三分之一稀土材料,含氢硅油,聚酰胺蜡,邻苯二甲酸二异壬酯混合加热至75℃,然后使用。所述的聚甲基丙烯酸甲酯纳米球,由以下步骤制备而成:将甲基丙烯酸甲酯、过硫酸钾和去离子水在N2下以45rmp/min的速率下搅拌2h,离心,过滤,取沉淀物,干燥制得。所述的甲基丙烯酸甲酯、过硫酸钾和去离子水的质量体积比为:6mg:15ml:20ml。所述的稀土材料为Tb3+荧光粉。所述的步骤(1)中乙醇溶液、氨水、正硅酸乙酯和丙酮的质量体积比为:30ml:12ml:3mg:15ml;所述的乙醇溶液的质量百分比为80%。六氟异丙醇溶液的质量百分比为65%
所述的纺丝设备为静电纺丝设备,该静电纺丝的参数:电压22kV,注射器给液速率0.3mL/h,,注射器的针头直径为0.5mm,接收距离41cm,纺丝温度 28℃,湿度为71%。
试验例1:
耐盐水试验:
取饱和的Nacl溶液,将本发明实施例1制得的涂料均匀涂布在表面积为10cm ×10cm×5cm的水泥板上,涂料厚度为5mm,并将其浸泡在配好的饱和的Nacl溶液中,观察其是否出现裂纹,开裂等情况,并取直接于市场购买XX牌荧光道路标线涂料为对比组1该涂料配料表中主要成分为:丙烯酸乳液,硫化钙荧光粉 15-20%,玻璃微珠为20-30%,聚乙烯树脂,苯乙烯36-42%,聚丙烯树脂,钛白粉12-35%,环氧树脂等原料组成,将其对比组也涂布在同样大小的水泥板上,厚度为其结果如下表1所示,并且再测量其浸泡Nacl溶液后的荧光辉度,如下表 2所示。
表1:
项目 10天 20天 1个月 2个月 3个月
实施例1 无裂纹 无裂纹 无裂纹 无裂纹 无裂纹
对比组 无裂纹 有起泡产生 部分脱落 脱落一半 完全脱落
由上可知,本发明制得的涂料在高盐的情况,无开裂等情况,稳定好,而对比组容易容易脱落和起泡。
表2和3:表2和3为未浸泡盐水和浸泡盐水10天后,将其从盐水中捞出,晾干后,使用辉度测试仪,测试其荧光辉度的变化。
表2:
实施例1 1min 30min 2h 4h 8h 10h
未浸泡盐水 20596 17632 16686 13365 10289 9865
浸泡盐水后 18432 15585 13551 11021 8265 8168
表3:
对比组1 1min 30min 2h 4h 8h 10h
未浸泡盐水 8356 2253 523 211 62 4
浸泡盐水后 1236 215 12 5 2 1
由上可知,在盐水浸泡前,本发明制得的荧光辉度相对于对比组强,盐水浸泡后其辉度值仍然较强。
试验例2:
检测实施例1中的涂料和对比组1的磨耗值检测分同样是取未浸泡盐水和浸泡盐水10天后的变化作为对比。涂层厚度和面积与试验例相同,以涂层磨平时为初始重量,每100转记录一次重量,结果如表4和表5所示:
表4:
实施例1 1次 2次 3次 4次 5次
未浸泡盐水 45386mg 45372mg 45369mg 45355mg 45351mg
浸泡盐水后 45258mg 45252mg 45248mg 45232mg 45228mg
表5:
对比组1 1次 2次 3次 4次 5次
未浸泡盐水 53561mg 51463mg 50258mg 46153mg 43216mg
浸泡盐水后 43215mg 33658mg 26351mg 20351mg 16321mg
由上可知,本发明相对于对比组具有更好的耐磨性,特别在盐水浸泡后,依然具有较强的耐磨性能,稳定性强,而对比组在盐水浸泡之后,耐磨性能大大降低。
试验例3:
耐碱液试验:
取质量百分比为10%的氨水溶液,将本发明实施例1制得的涂料均匀涂布在表面积为10cm×10cm×5cm的水泥板上,涂料厚度为5mm,并将其浸泡在配好的氨水溶液中,观察其是否出现裂纹,开裂等情况,并取直接于市场购买XX牌荧光道路标线涂料为对比组1该涂料配料表中主要成分为:丙烯酸乳液,硫化钙荧光粉15-20%,玻璃微珠为20-30%,聚乙烯树脂,苯乙烯36-42%,聚丙烯树脂,钛白粉12-35%,环氧树脂等原料组成,将其对比组也涂布在同样大小的水泥板上,厚度为其结果如下表1所示,并且再测量其浸泡氨水溶液的荧光辉度,如下表6所示。
表6:
项目 10天 20天 1个月 2个月 3个月
实施例1 无裂纹 无裂纹 无裂纹 无裂纹 无裂纹
对比组 有裂纹 起泡产生 局部脱落 局部脱落 一半脱落
由上可知,本发明制得的涂料在碱液长期浸泡的情况,无裂缝等情况,耐碱性好,而对比组容易容易脱落和起泡。
表7和8:表7和8为未浸泡氨水溶液和浸泡氨水溶液10天后,将其从盐水中捞出,晾干后,使用辉度测试仪,测试其荧光辉度的变化。
表7:
实施例1 1min 30min 2h 4h 8h 10h
未浸泡氨水 20472 17865 15254 14231 12321 9712
浸泡氨水后 19631 18823 13551 11632 8302 8231
表8:
Figure RE-GDA0003234630110000091
Figure RE-GDA0003234630110000101
由上可知,在氨水浸泡前,本发明制得的荧光辉度相对于对比组强,氨水浸泡后其辉度值仍然较强。
试验例4:
检测实施例1中的涂料和对比组1的磨耗值取未浸泡氨水和浸泡氨水10天后的变化作为对比。涂层厚度和面积与试验例相同,以涂层磨平时为初始重量,使用涂料磨耗仪,每100转记录一次重量,结果如表9和表10所示:
表9:
实施例1 1次 2次 3次 4次 5次
未浸泡氨水 53214mg 53113mg 53024mg 52968mg 51324mg
浸泡氨水后 53206mg 53202mg 53183mg 53181mg 53179mg
表10:
对比组1 1次 2次 3次 4次 5次
未浸泡氨水 45216mg 41263mg 40112mg 36523mg 35231mg
浸泡氨水后 40125mg 36582mg 29621mg 24513mg 15698mg
由上可知,本发明相对于对比组具有更好的耐磨性,特别在碱液浸泡,依然具有较强的耐磨性能,稳定性强,而对比组在碱液浸泡之后,耐磨性能较差。
试验例5:
将本发明实施例1制得涂料涂布在钢板上,其厚度为2mm,面积为5cm×5cm,涂料干了之后,将其分别在40℃,50℃,60℃,70℃,80℃,90℃,100℃下加热5分钟,记录其重量(此处连同钢板一起称量),同时,对比组使用同样方式涂布,在同样温度,(钢板质量控制在相同质量15g)时间下,测量重量,结果如下表11。
表11
Figure RE-GDA0003234630110000102
Figure RE-GDA0003234630110000111
由上可知,本发明制得涂料具有良好的耐热性,相对于对比组1的耐热性更强,热稳定性强。
试验例6:
使用逆反射系数测定仪测量实施例和对比组的逆反射系数,每个测定3组,其中,观察角0.2°,入射角为-4°,温度为35℃,观察结果如表10:
表12
1 2 3
实施例1(cd/lx/m<sup>2</sup>) 926 965 921
对比组(cd/lx/m<sup>2</sup>) 432 435 441
由上可知,本发明制得的涂料具有逆反射系数高,反射效果好。

Claims (7)

1.一种新型环保标线涂料,其特征在于,由以下重量份数的原料制备而成:纳米二氧化硅10-15份,空心多孔玻璃微珠5-10份,钛白粉10-20份,钛酸酯偶联剂1-2份,异氰酸酯5-12份,聚对苯二甲酸乙二醇酯2-3份,乙烯-醋酸乙烯共聚物6-7份,聚甲基丙烯酸甲酯纳米球10-12份,二氧化锆1-2份,硬脂酸5-6份,稀土材料10-15份,含氢硅油2-5份,聚酰胺蜡2-5份,邻苯二甲酸二异壬酯1-2份,六氟异丙醇溶液2-3份,正硅酸乙酯2-3份。
2.一种权利要求1所述的新型环保标线涂料的制备方法,其特征在于,由以下步骤制备而成:
将乙醇溶液和氨水混合均匀后,加入正硅酸乙酯和原料中二分之一的纳米二氧化硅,搅拌均匀,加入盐酸调节pH为6-7,得改性后的纳米二氧化硅溶液,再将原料中三分之一的稀土材料与丙酮混合得稀土溶液,将该混合液加入纳米二氧化硅溶液,离心,取沉淀物,干燥后,得白色粉末;
再将聚对苯二甲酸乙二醇酯和步骤(1)中的白色粉末混合,再加入六氟异丙醇溶液,再加入三分之一的稀土材料,搅拌溶解后,并使用注射器注射入纺丝设备进行纺丝,再将其剪切长度为0.5-1cm的细短纤维;
继而将其余的二分之一的纳米二氧化硅,空心多孔玻璃微珠,钛白粉,钛酸酯偶联剂,异氰酸酯,聚对苯二甲酸乙二醇酯,乙烯-醋酸乙烯共聚物,聚甲基丙烯酸甲酯纳米球,二氧化锆,硬脂酸,剩余的三分之一稀土材料,含氢硅油,聚酰胺蜡,邻苯二甲酸二异壬酯混合加热至60-75℃,然后使用。
3.根据权利要求1所述的新型环保标线涂料,其特征在于,所述的聚甲基丙烯酸甲酯纳米球,由以下步骤制备而成:(1)将甲基丙烯酸甲酯、过硫酸钾和去离子水在N2下以30-45rmp/min的速率下搅拌1-2h,离心,过滤,取沉淀物,干燥制得。
4.根据权利要求2所述的新型环保标线涂料,其特征在于,所述的甲基丙烯酸甲酯、过硫酸钾和去离子水的质量体积比为:5-6mg:12-15ml:15-20ml。
5.根据权利要求1所述的新型环保标线涂料,其特征在于,所述的稀土材料为Tb3+荧光粉。
6.根据权利要求1所述的新型环保标线涂料,其特征在于,所述的步骤(1)中乙醇溶液、氨水、正硅酸乙酯和丙酮的质量体积比为:20-30ml:5-12ml:2-3mg:10-15ml;所述的乙醇溶液的质量百分比为65-80%。
7.根据权利要求1所述的新型环保标线涂料,其特征在于,所述的纺丝设备为静电纺丝设备,该静电纺丝的参数:电压16-22kV,注射器给液速率0.2-0.3 mL/h,,注射器的针头直径为0.3-0.5mm,接收距离32-41 cm,纺丝温度25-28℃,湿度为62%~71%。
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