CN113563787A - 一种用于沥青路面的微波易清除复合水性标线及其制备方法 - Google Patents

一种用于沥青路面的微波易清除复合水性标线及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及道路标线技术领域，且公开了一种用于沥青路面的微波易清除复合水性标线及其制备方法，该复合水性标线由水性标线层、阻抗匹配层和功能粘结层构成。其中阻抗匹配层为掺有复合微波吸收剂的水性树脂乳液，功能粘结层为掺有复合微波吸收剂的水性环氧树脂改性乳化沥青。本发明的目的在于平衡与解决交通标线粘附性与清除性之间的矛盾，得到的复合水性标线不仅能够满足交通标线的正常路用性能，而且在吸收微波后可以轻易与沥青路面分离，不会对原有沥青路面造成视觉残留以及纹理损伤，能够很好地满足沥青路面交通标线清除性能的要求。

Description

一种用于沥青路面的微波易清除复合水性标线及其制备方法
技术领域
本发明涉及道路标线技术领域，具体为一种用于沥青路面的微波易清除复合水性标线及其制备方法。
背景技术
近年来随着我国城市以及高速公路的不断发展，城市道路以及高速公路改扩建规模也在不断扩大。在城市道路以及高速公路改扩建的过程中，由于车道界限的变化以及交通标线使用期限内的磨损等，需要对原有的道路标线进行清除。清晰可辨识的交通标线对于驾驶员的驾驶行为具有十分重要的影响，清除不彻底的残留标线与新标线混在一起容易造成视觉干扰，不仅会影响美观，而且会诱导驾驶员做出错误的判断，进而引发一系列的交通事故。
目前沥青路面交通标线的清除方法主要有抛丸法、天然气燃烧法、高压水射流法、干冰爆破法等。这些方法大都是采用一种暴力的方式破坏标线材料的内聚力或者标线与路面之间的粘附力，虽然能在一定程度上清除原有的交通标线，但都不可避免地会对原有沥青路面造成视觉残留以及路表损伤等损坏，不仅会耗费大量的能源而且伴随着一定的环境污染。
交通标线清除的重点在于平衡与解决交通标线粘附性与清除性之间的矛盾，如果找到一种既与沥青路面之间有较强粘附性并且在某种特定条件下可以与沥青路面分离的功能材料就有可能解决困扰研究人员多年来的标线清除难题。乳化沥青不仅与沥青路面之间具有很强的粘附性而且可以实现加热下的软化流动变形，乳化沥青功能粘结层与微波加热技术的结合为沥青路面交通标线清除提供了新思路。目前交通标线清除技术正向着环保、高效、自动化的方向发展，如何在不降低交通标线常规路用性能的前提下，高效节能而又绿色环保地清除原有交通标线成为科研单位和施工单位亟待解决的问题。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种用于沥青路面的微波易清除复合水性标线及其制备方法，以解决上述背景技术中存在的问题，通过在水性标线层和沥青面层之间添加阻抗匹配层和功能粘结层的方式设计出一种用于沥青路面的微波易清除复合水性标线，添加阻抗匹配层可以改善复合水性标线整体的阻抗匹配特性进而提高微波吸收性能，而功能粘结层兼具粘附性以及微波易除性。本发明得到的微波易清除复合水性标线不仅可以满足规范规定的交通标线基本路用性能要求，而且还可以在2.45GHz工业微波加热下轻易除去，视觉残留以及路表损伤都很小。本发明提出的一种用于沥青路面的微波易清除复合水性标线制备方法以及清除方法都简单高效，能够较好地满足高速公路以及城市道路改扩建过程中对于交通标线清除性能的要求。
为实现上述的一种用于沥青路面的微波易清除复合水性标线及其制备方法目的，本发明提供如下技术方案：一种用于沥青路面的微波易清除复合水性标线，由水性标线层、阻抗匹配层和功能粘结层组成。
优选的，所述水性标线层至少包括水性树脂乳液、水性分散介质、成膜助剂、消泡剂、防沉剂、增稠剂、硅烷偶联剂和钛白粉。
优选的，所述阻抗匹配层至少包括水性树脂乳液、消泡剂、防沉剂、硅烷偶联剂和复合微波吸收剂。
优选的，所述功能粘结层至少包括粘结剂、无机稳定剂、消泡剂、防沉剂、硅烷偶联剂和复合微波吸收剂。
优选的，所述水性树脂乳液为水性环氧树脂乳液、水性丙烯酸树脂乳液、水性聚氨酯乳液中的一种。
优选的，所述复合微波吸收剂为等质量比混合的电损耗型微波吸收剂与磁损耗型微波吸收剂，所述电损耗型微波吸收剂为石墨粉，所述磁损耗型微波吸收剂为羰基铁粉，所述复合微波吸收剂的粒径范围为1～20μm，所述复合微波吸收剂的振实密度为2.0～4.2g/cm3。
优选的，所述粘结剂为水性环氧树脂改性乳化沥青，所述无机稳定剂为氯化钙，所述水性环氧树脂改性乳化沥青的蒸发残留物含量≤55％，所述水性环氧树脂改性乳化沥青的蒸发残留物软化点≥70℃，所述水性环氧树脂改性乳化沥青的25℃附着力拉拔强度≥1.50MPa。
进一步地，一种用于沥青路面的微波易清除复合水性标线，其制备方法包括以下步骤：
步骤一，水性标线层的制备：将水性分散介质和钛白粉加入搅拌器中混合均匀，以1000～1500rpm的转速搅拌15～20min得到混合溶液，待混合溶液分散均匀，依次加入水性树脂乳液、成膜助剂、消泡剂、防沉剂、增稠剂和硅烷偶联剂，以500～800rpm的转速搅拌10～15min直至成型；
步骤二，阻抗匹配层的制备：将水性树脂乳液、消泡剂、防沉剂、硅烷偶联剂和复合微波吸收剂加入搅拌器中混合均匀，以500～800rpm的转速搅拌10～15min直至成型；
步骤三，功能粘结层的制备：将粘结剂、无机稳定剂、消泡剂、防沉剂、硅烷偶联剂和复合微波吸收剂加入搅拌器中混合均匀，以500～800rpm的转速搅拌10～15min直至成型；
步骤四，涂层涂覆：使用涂刷法，将功能粘结层、阻抗匹配层和水性标线层由下而上逐一涂覆在车辙板试件上，上一层完全实干固化后涂覆下一层。
其中，
(1)所述水性标线层按照重量份包括以下组分：水性树脂乳液50～70份、水性分散介质10～20份、成膜助剂0.1～0.5份、消泡剂0.1～0.5份、防沉剂0.1～0.5份、增稠剂0.1～0.5份、硅烷偶联剂0.5～1.5份和钛白粉10～20份；
(2)所述阻抗匹配层按照重量份包括以下组分：水性树脂乳液60～90份、消泡剂0.1～1份、防沉剂0.1～1份、硅烷偶联剂0.5～1.5份和复合微波吸收剂10～30份；
(3)所述功能粘结层按照重量份包括以下组分：粘结剂60～80份、无机稳定剂0.5～2份、消泡剂0.1～0.5份、防沉剂0.1～0.5份、硅烷偶联剂0.5～1.5份和复合微波吸收剂20～40份。
其中，所述功能粘结层的厚度为0.2～0.8mm，所述阻抗匹配层的厚度为0.2～0.8mm，所述水性标线层的厚度为0.2～0.8mm。
其中，所述水性标线层、阻抗匹配层和功能粘结层构成阻抗匹配结构，在微波频率为2.45GHz时复合水性标线表层微波反射率小于-3.5dB。
与现有技术相比，本发明提供了一种用于沥青路面的微波易清除复合水性标线及其制备方法，具备以下有益效果：
1、本一种用于沥青路面的微波易清除复合水性标线及其制备方法，功能粘结层选用的水性环氧树脂改性乳化沥青与水性树脂与沥青之间均具有很好的相容性，并通过添加复合微波吸收剂改善其流动性与粘度，使得功能粘结层固化之后能够有效填充路表孔隙，并且与沥青面层以及水性标线层之间均具有很强的粘附力。功能粘结层较高的蒸发残留物软化点使得复合水性标线在夏季高温天气仍粘结牢固，从而保证复合水性标线能够满足规范规定的基本路用性能要求。
2、本一种用于沥青路面的微波易清除复合水性标线及其制备方法，选用的成膜物质水性树脂基本不吸收微波，并且通过在水性标线层与功能粘结层之间添加阻抗匹配层的方式来改善复合水性标线整体的阻抗匹配特性，从而保证微波能够有效进入复合水性标线内部被复合微波吸收剂集中吸收损耗，选用电损耗型以及磁损耗型两种微波吸收剂来增强电磁损耗能力，微波吸收效率高。
3、本一种用于沥青路面的微波易清除复合水性标线及其制备方法，得到的微波易清除复合水性标线在2.45GHz微波加热3min后功能粘结层处温度可达到90℃以上，远高于功能粘结层蒸发残留物的软化点，可以轻松实现复合水性标线与沥青路面之间的分离。
4、本一种用于沥青路面的微波易清除复合水性标线及其制备方法，得到的微波易清除复合水性标线的清除效率在99％以上，清除效率高；微波加热清除后车辙板试件摆值大幅提高，抗滑性能得到一定的提升，基本不会造成常规标线清除方法带来的视觉残留以及路表纹理损伤等问题。
5、本一种用于沥青路面的微波易清除复合水性标线及其制备方法，采用微波加热的方法清除复合水性标线，不仅清除方法安全简单，清除效率高，而且还会对沥青路面一定深度范围内产生微波加热修复效果，延长沥青路面使用寿命。
6、本一种用于沥青路面的微波易清除复合水性标线及其制备方法，得到的微波易清除复合水性标线制备方法简单、成本低廉，可在短时间内大量生产，有利于工业化；清除方法简单高效、安全无污染并且能耗低。
附图说明
图1为本发明一种用于沥青路面的微波易清除复合水性标线的结构示意图。
图中：1、水性标线层；2、阻抗匹配层；3、功能粘结层；4、沥青路面；5、复合微波吸收剂。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，一种用于沥青路面的微波易清除复合水性标线及其制备方法，包括以下步骤：
S1，水性标线层的制备：将20份水性分散介质和16.8份钛白粉加入搅拌器中混合均匀，以1500rpm的转速搅拌20min得到混合溶液；待混合溶液分散均匀，依次加入62份水性树脂乳液、0.2份成膜助剂、0.2份消泡剂、0.1份防沉剂、0.1份增稠剂和0.6份硅烷偶联剂，以500rpm的转速搅拌15min直至成型。
S2，阻抗匹配层的制备：将82.8份水性树脂乳液、0.2份消泡剂、0.2份防沉剂、0.8份硅烷偶联剂和16份复合微波吸收剂加入搅拌器中混合均匀，以500rpm的转速搅拌15min直至成型。
S3，功能粘结层的制备：将68份粘结剂、0.8份无机稳定剂、0.2份消泡剂、0.2份防沉剂、0.8份硅烷偶联剂和30份复合微波吸收剂加入搅拌器中混合均匀，以500rpm的转速搅拌15min直至成型。
S4，涂层涂覆：使用涂刷法，将功能粘结层、阻抗匹配层和水性标线层由下而上逐一涂覆在车辙板试件上，上一层完全实干固化后涂覆下一层。
综上，
所述水性树脂乳液为水性环氧树脂乳液；
所述复合微波吸收剂为等质量比混合的电损耗型微波吸收剂与磁损耗型微波吸收剂，所述电损耗型微波吸收剂为石墨粉，所述磁损耗型微波吸收剂为羰基铁粉，所述复合微波吸收剂的粒径范围为1～20μm，所述复合微波吸收剂的振实密度为2.0～4.2g/cm3。
所述粘结剂为水性环氧树脂改性乳化沥青，所述无机稳定剂为氯化钙，所述水性环氧树脂改性乳化沥青的蒸发残留物含量为50.5％，所述水性环氧树脂改性乳化沥青的蒸发残留物软化点为72.4℃，所述水性环氧树脂改性乳化沥青的25℃附着力拉拔强度为1.56MPa。
所述功能粘结层的厚度为0.5mm；所述阻抗匹配层的厚度为0.5mm；所述水性标线层的厚度为0.5mm。
对经过上述步骤制备而成的实施例微波易清除复合水性标线进行基本路用性能测试，附表1为实施例微波易清除复合水性标线的基本路用性能指标，其测试方法请参考《JT/T 280-2004路面标线涂料》。
附表1 实施例微波易清除复合水性标线基本路用性能指标表
Figure BDA0003191551880000071
由附表1可以看出，由实施例得到的微波易清除复合水性标线可以满足规范规定的路面标线水性涂料中的各项基本路用性能要求。
为了验证本发明的微波易清除复合水性标线的微波吸收以及微波加热清除效果，采用拱形法测试实施例复合水性标线在2.45GHz下的反射率。将粘附有复合水性标线的四分之一标准车辙板试件置于输出功率为700W的家用格兰仕微波炉中加热3min，用K型热电偶测量微波加热3min后功能粘结层处的温度；使用数字摄像机拍摄微波加热清除前后试件表面的照片，用清除效率(
Figure BDA0003191551880000072
％)作为评价复合水性标线微波加热清除效率的视觉指标，并用摆式仪法测量微波加热清除前后试件表面的摆值作为评价抗滑性能的指标。各项性能测试指标如附表2所示。
附表2 实施例微波易清除复合水性标线微波吸收及微波加热清除效果表
项目 实施例
2.45GHz下的反射率(拱形法，dB) -3.54
功能粘结层固化产物软化点(℃) 78.9
微波加热3min后粘结层处温度(℃) 92.4
微波加热清除前标线面积(mm2) 12965.4324
微波加热清除后标线面积(mm2) 23.3891
清除效率(％) 99.82
微波加热清除前摆值 56.45
微波加热清除后摆值 71.26
由附表2可以看出，本发明得到的微波易清除复合水性标线在2.45GHz下的反射率为-3.54dB，具有较好的微波吸收性能；微波加热3min后粘结层处温度比功能粘结层固化产物软化点高13.5℃，由于沥青本身是一种粘弹性热塑性材料，此时功能粘结层材料表现出较强的热塑性以及流动性，因而可以轻易实现复合水性标线与车辙板之间的分离，清除效率为99.82％。微波加热清除不仅不会破坏沥青路面的表面纹理，而且微波加热清除后试件表面摆值得到提高，抗滑性能得到改善，由此可见本发明得到的微波易清除复合水性标线具有优良的微波加热清除性能，可以有效解决常规标线清除方法带来的视觉残留以及路表损伤等问题，并且清除方案安全环保，简单高效，能够很好地满足交通标线清除性能的要求。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (11)

1.一种用于沥青路面的微波易清除复合水性标线，其特征在于：所述微波易清除复合水性标线由水性标线层、阻抗匹配层和功能粘结层组成。
2.根据权利要求1所述的一种用于沥青路面的微波易清除复合水性标线，其特征在于：所述水性标线层至少包括水性树脂乳液、水性分散介质、成膜助剂、消泡剂、防沉剂、增稠剂、硅烷偶联剂和钛白粉。
3.根据权利要求1所述的一种用于沥青路面的微波易清除复合水性标线，其特征在于：所述阻抗匹配层至少包括水性树脂乳液、消泡剂、防沉剂、硅烷偶联剂和复合微波吸收剂。
4.根据权利要求1所述的一种用于沥青路面的微波易清除复合水性标线，其特征在于：所述功能粘结层至少包括粘结剂、无机稳定剂、消泡剂、防沉剂、硅烷偶联剂和复合微波吸收剂。
5.根据权利要求2所述的一种用于沥青路面的微波易清除复合水性标线及其制备方法，其特征在于：所述水性树脂乳液为水性环氧树脂乳液、水性丙烯酸树脂乳液、水性聚氨酯乳液中的一种。
6.根据权利要求3或4所述的一种用于沥青路面的微波易清除复合水性标线及其制备方法，其特征在于：所述复合微波吸收剂为等质量比混合的电损耗型微波吸收剂与磁损耗型微波吸收剂，所述电损耗型微波吸收剂为石墨粉，所述磁损耗型微波吸收剂为羰基铁粉，所述复合微波吸收剂的粒径范围为1～20μm，所述复合微波吸收剂的振实密度为2.0～4.2g/cm3。
7.根据权利要求4所述的一种用于沥青路面的微波易清除复合水性标线及其制备方法，其特征在于：所述粘结剂为水性环氧树脂改性乳化沥青，所述无机稳定剂为氯化钙，所述水性环氧树脂改性乳化沥青的蒸发残留物含量≤55％，所述水性环氧树脂改性乳化沥青的蒸发残留物软化点≥70℃，所述水性环氧树脂改性乳化沥青的25℃附着力拉拔强度≥1.50MPa。
8.一种用于沥青路面的微波易清除复合水性标线的制备方法，其特征在于：根据权利要求1-7所述的一种用于沥青路面的微波易清除复合水性标线，其制备方法包括以下步骤：
步骤一，水性标线层的制备：将水性分散介质和钛白粉加入搅拌器中混合均匀，以1000～1500rpm的转速搅拌15～20min得到混合溶液，待混合溶液分散均匀，依次加入水性树脂乳液、成膜助剂、消泡剂、防沉剂、增稠剂和硅烷偶联剂，以500～800rpm的转速搅拌10～15min直至成型；
步骤二，阻抗匹配层的制备：将水性树脂乳液、消泡剂、防沉剂、硅烷偶联剂和复合微波吸收剂加入搅拌器中混合均匀，以500～800rpm的转速搅拌10～15min直至成型；
步骤三，功能粘结层的制备：将粘结剂、无机稳定剂、消泡剂、防沉剂、硅烷偶联剂和复合微波吸收剂加入搅拌器中混合均匀，以500～800rpm的转速搅拌10～15min直至成型；
步骤四，涂层涂覆：使用涂刷法，将功能粘结层、阻抗匹配层和水性标线层由下而上逐一涂覆在车辙板试件上，上一层完全实干固化后涂覆下一层。
9.根据权利要求8所述的一种用于沥青路面的微波易清除复合水性标线的制备方法，其特征在于：
(1)所述水性标线层按照重量份包括以下组分：水性树脂乳液50～70份、水性分散介质10～20份、成膜助剂0.1～0.5份、消泡剂0.1～0.5份、防沉剂0.1～0.5份、增稠剂0.1～0.5份、硅烷偶联剂0.5～1.5份和钛白粉10～20份；
(2)所述阻抗匹配层按照重量份包括以下组分：水性树脂乳液60～90份、消泡剂0.1～1份、防沉剂0.1～1份、硅烷偶联剂0.5～1.5份和复合微波吸收剂10～30份；
(3)所述功能粘结层按照重量份包括以下组分：粘结剂60～80份、无机稳定剂0.5～2份、消泡剂0.1～0.5份、防沉剂0.1～0.5份、硅烷偶联剂0.5～1.5份和复合微波吸收剂20～40份。
10.根据权利要求8所述的一种用于沥青路面的微波易清除复合水性标线的制备方法，其特征在于：所述功能粘结层的厚度为0.2～0.8mm，所述阻抗匹配层的厚度为0.2～0.8mm，所述水性标线层的厚度为0.2～0.8mm。
11.根据权利要求8所述的一种用于沥青路面的微波易清除复合水性标线的制备方法，其特征在于：所述水性标线层、阻抗匹配层和功能粘结层构成阻抗匹配结构，在微波频率为2.45GHz时复合水性标线表层微波反射率小于-3.5dB。
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