CN114853388B - 一种绿道铺装材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于道路铺装材料的组合物技术领域，具体涉及一种快固型绿道铺装材料及制备方法。所述绿道铺装材料的主要组分为单组分甲基丙烯酸类树脂、促进剂、固化剂、隔氧剂、填料、细集料、彩色陶瓷颗粒。所述单组分甲基丙烯酸类树脂由甲基丙烯酸甲酯单体、共聚柔性单体、引发剂和活性增韧剂组成。本发明的绿道铺装材料固化快、耐水性优异、柔韧性好，可在常温下拌合施工。本发明主要适用于人行钢构桥、公园、广场等步行道的路面铺装。

Description

一种绿道铺装材料及其制备方法
技术领域
本发明属于沥青材料的组合物技术领域，具体涉及一种绿道铺装材料及其制备方法。
背景技术
近年来，国家交通运输部印发了《关于实施绿色公路建设的指导意见》，并指出绿色公路建设是构建“慢游”交通网络不可或缺的部分，对打造具有通达、宜居、体验、运动、健身、文化、教育等复合功能的交通网络至关重要。慢行交通系统作为绿色公路建设的重点，同时也是交通强国建设的重要组成部分，是实现城市环境舒适性、安全性、便捷性的最佳选择。绿道铺装作为一种重要的慢行交通基础设施，随着城市建设的不断发展越来越多的出现在城市道路系统中，且其铺装质量的好坏将直接影响市民的休闲品质。目前，城市的沿江两岸、湿地公园、人行步道等地均涉及绿道铺装。譬如，成都市锦江绿道、云南怒江美丽公路绿道、温州瓯江绿道、泰州市靖江小桥港栈桥等项目中的绿道铺装里程达1000公里，铺装规模较大且极具市场前景。因此，绿道铺装材料迎来了新的发展契机。
CN109135486A公开了一种含砂雾封层材料，主要组分为改性甲基丙烯酸类树脂，所述改性甲基丙烯酸类树脂由甲基丙烯酸甲酯单体、醋酸乙烯酯单体和丙烯酸丁酯单体，在催化剂、增韧剂和抗老化剂作用下共聚而得。含砂雾封层为双组分、材料成分复杂且成本会高一些，而且为提升施工效率，其施工时只能采用双组分喷涂机喷涂，主要应用于高速公路、市政道路等沥青路面的微裂缝修复与抗渗水性提升。虽然解决了水性雾封层材料的耐磨性不好和固化时间的问题，但其施工时需采用双组分喷涂机进行喷涂施工且主要用于沥青路面微裂缝修复与抗渗水性提升，并不能解决绿道铺装所要求的施工便捷与低成本问题。
CN112028545A公开一种绿道铺装材料，解决了热拌彩色沥青混合料容易出现的不方便摊铺、碾压而造成的铺装层病害的问题；但仍存在耐水性不佳，固化时间较慢和养护时间长的问题。
目前，绿道铺装材料主要包括彩色沥青混凝土、冷拌彩色环氧树脂、冷拌彩色聚氨酯等。彩色沥青混凝土在早期应用广泛，但铺装色彩耐久性差、抗水损性差；冷拌环氧树脂铺装单价高、易低温开裂；冷拌聚氨酯铺装单价高、抗水损性差。近年来，城市人流量激增及非机动车出行数量增加对绿道铺装材料提出了更高的要求。现有铺装材料养护时间长、刚性大、耐水性差、造价高，无法满足快速投入使用的要求且材料耐水性不佳，严重影响了绿道铺装材料的使用品质。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种绿道铺装材料，该材料的耐水性好和柔韧性好。
除特别说明外，本发明所述份数均为质量份。
此外，发明人还发现，现有的绿道铺装材料的养护时间长。
为实现上述目的，本发明的技术方案为：
一种绿道铺装材料，主要组分为单组分甲基丙烯酸类树脂，所述单组分甲基丙烯酸类树脂由甲基丙烯酸甲酯单体和丙烯酸乙酯单体，在引发剂、活性增韧剂作用下共聚而得；所述甲基丙烯酸甲酯单体、丙烯酸乙酯单体的质量比为10:5-7；所述共聚反应的温度为70-80℃，反应时间为2h。
发明人意外发现，主要组分为单组分甲基丙烯酸类树脂，所述单组分甲基丙烯酸类树脂由甲基丙烯酸甲酯单体、丙烯酸乙酯单体，在引发剂、活性增韧剂作用下共聚而得的绿道铺装材料的柔韧性好。
同时，该绿道铺装材料解决了现有绿道铺装材料养护时间长的问题。
为了进一步提高上述绿道铺装材料的柔韧性，所述甲基丙烯酸甲酯单体、丙烯酸乙酯单体的质量比为10:7。为了进一步提高上述绿道铺装材料的柔韧性，所述引发剂为偶氮二异丁腈(AIBN)；所述引发剂的用量为甲基丙烯酸甲酯单体、丙烯酸乙酯单体总质量的0.4％-0.6％。
为了进一步提高上述绿道铺装材料的柔韧性，所述活性增韧剂为橡胶类增韧剂；所述活性增韧剂的用量为甲基丙烯酸甲酯单体、丙烯酸乙酯单体总质量的0.5％-0.8％。
为了进一步提高上述绿道铺装材料的柔韧性，所述活性增韧剂的用量为甲基丙烯酸甲酯单体、丙烯酸乙酯单体总质量的0.6％。
为了进一步提高上述绿道铺装材料的柔韧性，所述绿道铺装材料还包括以下组分：促进剂、固化剂、隔氧剂、填料、细集料和彩色陶瓷颗粒的一种或多种。
为了进一步提高上述绿道铺装材料的柔韧性，所述促进剂为有机胺类促进剂。
为了进一步提高上述绿道铺装材料的柔韧性，所述隔氧剂为聚合物蜡液。
为了进一步提高上述绿道铺装材料的柔韧性，所述彩色陶瓷颗粒的粒径为1～2mm或2～3mm。
为了进一步提高上述绿道铺装材料的柔韧性，所述固化剂为过氧化二苯甲酰(BPO)；所述填料为重质碳酸钙或滑石粉；所述细集料为石英砂或金刚砂。
为了进一步提高上述绿道铺装材料的柔韧性，所述绿道铺装材料以质量份计，配比关系为：单组分甲基丙烯酸类树脂100-120份和/或固化剂2-4份和/或促进剂1-2份和/或隔氧剂0.5-1份和/或填料40-60份和/或细集料60-100份和/或彩色陶瓷颗粒200-300份。
为了进一步提高上述绿道铺装材料的柔韧性，所述绿道铺装材料以质量份计，配比关系为：单组分甲基丙烯酸类树脂100份和/或固化剂2-4份和/或促进剂1-2份和/或填料40份和/或细集料60份和/或彩色陶瓷颗粒200份。该绿道铺装材料固化快、养护时间短。
该绿道铺装材料耐水性优异。
该绿道铺装材料柔韧性好。
本发明还在于保护所述绿道铺装材料的制备方法，包括以下步骤：
将单组分甲基丙烯酸类树脂、促进剂、固化剂、隔氧剂、填料、细集料混合，搅拌、分散均匀后撒布彩色陶瓷颗粒即得绿道铺装层。
进一步地，绿道铺装材料的制备方法，包括以下步骤：(1)将100份MMA(甲基丙烯酸甲酯)单体，50-70份丙烯酸乙酯单体，在0.4％-0.6％的引发剂，0.5％-0.8％的活性增韧剂在70-80℃条件下进行共聚反应，反应时间为2h，得到单组分甲基丙烯酸类树脂；其中，所述偶氮二异丁腈、活性增韧剂所占百分比均为甲基丙烯酸甲酯单体、丙烯酸乙酯单体总质量的百分比；
(2)将100-120份单组分甲基丙烯酸类树脂、1-2份促进剂、2-4份固化剂、0.5-1份隔氧剂、40-60份填料和60-100份细集料混合，用高速分散机于1000转/min转速下分散搅拌10min，静置、分散均匀后撒布彩色陶瓷颗粒即得绿道铺装层。
本发明的制备方法操作简单、适于工业化规模生产。
本发明的有益效果在于：
本发明的绿道铺装材料分散性好，其外观均匀、无结皮、无油斑。
本发明的绿道铺装材料的力学性能优异，拉伸强度为8-11MPa，断裂伸长率为150％-220％。
本发明的绿道铺装材料固化快、养护时间短、可现场拌合使用、施工便捷，25℃下的完全干燥时间为0.5h；仅需养护1小时可达到通行要求。
本发明的绿道铺装材料的耐水性优异，在水中浸泡7天不起泡、不剥落。
本发明的绿道铺装MMA材料，为单组分材料，可在现场拌合后由人工施工，无需采用机械喷涂机，施工简便，特别满足步道、人行钢桥等机械不容易上去的区域施工。
本发明的绿道铺装材料的制备方法简单便捷、适于工业化规模生产。
附图说明
图1为本发明所制备的绿道铺装层样板示意图。
具体实施方式
所举实施例是为了更好地对本发明的内容进行说明，但并不是本发明的内容仅限于所举实施例。所以熟悉本领域的技术人员根据上述发明内容对实施方案进行非本质的改进和调整，仍属于本发明的保护范围。
以下甲基丙烯酸甲酯的CAS编号为80-62-6；
以下丙烯酸乙酯的CAS编号为140-88-5；
以下偶氮二异丁腈的CAS编号为78-67-1；
以下过氧化二苯甲酰的CAS编号为94-36-0。
实施例1
一种绿道铺装材料，采用以下原材料按照以下步骤制备而得：
A.原料准备
A1.单组分甲基丙烯酸类树脂的制备：将100份MMA(甲基丙烯酸甲酯)单体，50份丙烯酸乙酯单体，0.4％的偶氮二异丁腈，0.5％的活性增韧剂在70℃条件下混合搅拌均匀，反应2h，得到单组分甲基丙烯酸类树脂；其中，所述偶氮二异丁腈、活性增韧剂所占百分比均为甲基丙烯酸甲酯单体、丙烯酸乙酯单体总质量的百分比；
A2.称量
固化剂：称取步骤A1制得的单组分甲基丙烯酸类树脂质量的3％的过氧化二苯甲酰(BPO)为固化剂；
促进剂：称取步骤A1制得的单组分甲基丙烯酸类树脂质量的1％的胺类促进剂；
隔氧剂：称取步骤A1制得的单组分甲基丙烯酸类树脂质量的0.5％的隔氧剂；
填料：称取步骤A1制得的单组分甲基丙烯酸类树脂质量的40％的滑石粉为填料；
细集料：称取步骤A1制得的单组分甲基丙烯酸类树脂质量的60％的石英砂为细集料；
彩色陶瓷颗粒：称取步骤A1制得的单组分甲基丙烯酸类树脂质量的260％的彩色陶瓷颗粒。
B.投料生产
将单组分甲基丙烯酸类树脂、促进剂、固化剂、隔氧剂、填料和细集料混合，用高速分散机于1000转/min转速下分散搅拌10min，静置，即得胶结料。将胶结料撒布于铺装基面后立即撒布彩色陶瓷颗粒，即可得到绿道铺装层。
用本发明所述方法所制得的绿道铺装层如图1所示，外观均匀、无结皮、无油斑。
实施例2
一种绿道铺装材料，采用以下原材料按照以下步骤制备而得：
A.原料准备
A1.单组分甲基丙烯酸类树脂的制备：将100份MMA(甲基丙烯酸甲酯)单体，60份丙烯酸乙酯单体，0.5％的偶氮二异丁腈，0.7％的活性增韧剂在70℃条件下混合搅拌均匀，反应2h，得到单组分甲基丙烯酸类树脂；其中，所述偶氮二异丁腈、活性增韧剂所占百分比均为甲基丙烯酸甲酯单体、丙烯酸乙酯单体总质量的百分比；
A2.称量
固化剂：称取步骤A1制得的单组分甲基丙烯酸类树脂质量的4％的过氧化二苯甲酰(BPO)为固化剂；
促进剂：称取步骤A1制得的单组分甲基丙烯酸类树脂质量的1％的胺类促进剂；
隔氧剂：称取步骤A1制得的单组分甲基丙烯酸类树脂质量的0.5％的隔氧剂；
填料：称取步骤A1制得的单组分甲基丙烯酸类树脂质量的40％的重质碳酸钙为填料；
细集料：称取步骤A1制得的单组分甲基丙烯酸类树脂质量的60％的石英砂为细集料；
彩色陶瓷颗粒：称取步骤A1制得的单组分甲基丙烯酸类树脂质量的260％的彩色陶瓷颗粒。
B.投料生产
将单组分甲基丙烯酸类树脂、促进剂、固化剂、隔氧剂、填料和细集料混合，用高速分散机于1000转/min转速下分散搅拌10min，静置，即得胶结料。将胶结料撒布于铺装基面后立即撒布彩色陶瓷颗粒，即可得到绿道铺装层。
实施例3
一种绿道铺装材料，采用以下原材料按照以下步骤制备而得：
A.原料准备
A1.单组分甲基丙烯酸类树脂的制备：将100份MMA(甲基丙烯酸甲酯)单体，70份丙烯酸乙酯单体，0.6％的偶氮二异丁腈，0.8％的活性增韧剂在70℃条件下混合搅拌均匀，反应2h，得到单组分甲基丙烯酸类树脂；其中，所述偶氮二异丁腈、活性增韧剂所占百分比均为甲基丙烯酸甲酯单体、丙烯酸乙酯单体总质量的百分比；
A2.称量
固化剂：称取步骤A1制得的单组分甲基丙烯酸类树脂质量的4％的过氧化二苯甲酰(BPO)为固化剂；
促进剂：称取步骤A1制得的单组分甲基丙烯酸类树脂质量的2％的胺类促进剂；
隔氧剂：称取步骤A1制得的单组分甲基丙烯酸类树脂质量的0.5％的隔氧剂；
填料：称取步骤A1制得的单组分甲基丙烯酸类树脂质量的40％的重质碳酸钙为填料；
细集料：称取步骤A1制得的单组分甲基丙烯酸类树脂质量的60％的石英砂为细集料；
彩色陶瓷颗粒：称取步骤A1制得的单组分甲基丙烯酸类树脂质量的260％的彩色陶瓷颗粒。
B.投料生产
将单组分甲基丙烯酸类树脂、促进剂、固化剂、隔氧剂、填料和细集料混合，用高速分散机于1000转/min转速下分散搅拌10min，静置，即得胶结料。将胶结料撒布于铺装基面后立即撒布彩色陶瓷颗粒，即可得到绿道铺装层。
性能测试
测试实施例1-3制得的绿道铺装材料的外观、胶结料拉伸强度与断裂伸长率、25℃下的完全干燥时间，结果如表1所示；
其中，外观检测方法为目测；
胶结料拉伸强度与断裂伸长率按照《GB/T16777-2008建筑防水涂料试验方法》进行检测；
25℃下的完全干燥时间按照《GB/T16777-2008建筑防水涂料试验方法》进行检测。
表1性能测试结果
检测项目 指标 实施例1 实施例2 实施例3
外观 均匀、无结皮 合格 合格 合格
拉伸强度/MPa ≥6 10 9.6 9.4
断裂伸长率/％ ≥100 160.7 180.2 184.2
25℃下的完全干燥时间/h ≤1 0.83 0.67 0.5
本发明所示检测规范只是借用检测方法，不与其他用途的指标进行直接对比。
由表1可知，实施例1-3制得的绿道铺装材料外观均匀、无结皮；胶结料拉伸强度为9.4-10MPa；断裂伸长率为160.7-184.2％；25℃下的完全干燥时间为0.5-0.83h。由此证明，本发明的绿道铺装材料的固化时间快、养护时间短，力学性能优异，可在常温下施工。
目前，关于绿道铺装材料，没有统一的标准或者规范，针对跑道面层材料，有可依据的规范GB/T 14833-2011。本发明中的材料力学性能指标与GB/T 14833-2011中合成材料跑道面层材料指标相比，拉伸强度、断裂伸长率均高于跑道面层材料所提指标要求。跑道面层材料，要经受运动员的冲击及循环碾压，GB/T 14833-2011中规定的非渗水型材料拉伸强度为0.5MPa及以上，断裂伸长率为40％及以上。本发明主要针对绿道，不走车，仅供人行或休闲运动，其拉伸强度、断裂伸长率等力学性能已远远超过跑道面层材料的技术要求，而现有绿道铺装材料如环氧树脂的断裂伸长率只有40％左右，因此认为其柔韧性好。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (10)

1.一种绿道铺装材料，其特征在于：所述绿道铺装材料以质量份计，配比关系为：单组分甲基丙烯酸类树脂100-120份、促进剂1-2份、固化剂2-4份、隔氧剂0.5-1份、填料40-60份、细集料60-100份和彩色陶瓷颗粒200-300份；所述单组分甲基丙烯酸类树脂组分为：质量比为10:5-7的甲基丙烯酸甲酯单体和丙烯酸乙酯单体；所述单组分甲基丙烯酸类树脂在引发剂、活性增韧剂作用下共聚而得；所述引发剂为偶氮二异丁腈；引发剂的用量为甲基丙烯酸甲酯单体、丙烯酸乙酯单体总质量的0.4%-0.6%；所述活性增韧剂为橡胶类增韧剂；所述活性增韧剂的用量为甲基丙烯酸甲酯单体、丙烯酸乙酯单体总质量的0.5%-0.8%。
2.根据权利要求1所述的绿道铺装材料，其特征在于：所述活性增韧剂的用量为甲基丙烯酸甲酯单体、丙烯酸乙酯单体总质量的0.6%。
3.根据权利要求1或2所述的绿道铺装材料，其特征在于：所述促进剂为有机胺类促进剂。
4.根据权利要求1或2所述的绿道铺装材料，其特征在于：所述隔氧剂为改性蜡液。
5.根据权利要求3所述的绿道铺装材料，其特征在于：所述隔氧剂为改性蜡液。
6.根据权利要求1、2、5任一项所述的绿道铺装材料，其特征在于：所述彩色陶瓷颗粒的粒径为1-2mm或2-3mm。
7.根据权利要求3所述的绿道铺装材料，其特征在于：所述彩色陶瓷颗粒的粒径为1-2mm或2-3mm。
8.根据权利要求4所述的绿道铺装材料，其特征在于：所述彩色陶瓷颗粒的粒径为1-2mm或2-3mm。
9.权利要求1-8任一项所述绿道铺装材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将单组分甲基丙烯酸类树脂、促进剂、固化剂、隔氧剂、填料、细集料混合，搅拌、分散均匀后撒布彩色陶瓷颗粒即得绿道铺装层。
10.权利要求1-8任一项所述绿道铺装材料在慢行交通系统中的应用。
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