CN115404006B

CN115404006B - 疏水防尘路面防护涂层材料及其制备方法与应用

Info

Publication number: CN115404006B
Application number: CN202210815187.5A
Authority: CN
Inventors: 马辉; 李明亮; 杨振海; 庄园; 荣晓辉; 武昊; 任仲山; 徐亚; 李俊
Original assignee: Jiangsu Ningsuxu Expressway Co ltd; Jiangsu Expressway Engineering Maintenance Technology Co ltd; Research Institute of Highway Ministry of Transport
Current assignee: Jiangsu Ningsuxu Expressway Co ltd; Jiangsu Expressway Engineering Maintenance Technology Co ltd; Research Institute of Highway Ministry of Transport
Priority date: 2022-07-11
Filing date: 2022-07-11
Publication date: 2023-06-09
Anticipated expiration: 2042-07-11
Also published as: CN115404006A

Abstract

本发明涉及疏水防尘路面防护涂层材料及其制备方法与应用。疏水防尘路面防护涂层材料包括如下质量份的组分：改性乳化沥青60‑80份、水性环氧树脂乳液3‑9份、有机硅树脂10‑30份。本发明路面防护涂层材料可用于高速公路应急车道、转弯路段、耐久性要求高、容易被灰尘污染及容易积水的路段。所述疏水防尘路面防护涂层材料在保证不影响路面排水、降噪功能的同时，能够较好地改善路面疏水、防尘效果，达到大空隙沥青路面局部或整体增强的目的。

Description

疏水防尘路面防护涂层材料及其制备方法与应用

技术领域

本发明涉及疏水防尘路面防护涂层材料及其制备方法与应用。

背景技术

大空隙沥青路面采用具有18％以上空隙率、骨架-空隙结构的沥青混合料做上面层，与普通路面相比，它能快速将流入路面的雨水通过其结构内部的连通空隙排出路面范围外，使路面积水快速消除，提高了道路在雨天的抗滑性和行车的安全性。同时路面结构存在的大量空隙，可降低车轮行驶过程中与路面产生的噪声。

然而在大空隙沥青路面使用过程中，车辆附带的灰尘容易堆积在路表，尤其在应急车道路表的连通空隙极易被灰尘堵塞，使大空隙沥青路面的功能性下降，严重影响了大空隙沥青路面的使用寿命。此外，大空隙沥青路面施工过程中，由于压路机过度碾压作用，容易造成沥青膜损伤、缺失等情况发生，严重时甚至会引起石料掉粒、破碎等，导致沥青混合料局部粘聚力下降现象，影响沥青路面施工质量。

因此，有必要提供一种新的路面防护涂层材料。

发明内容

本发明提供一种疏水防尘路面防护涂层材料及其制备方法与应用。该疏水防尘路面防护涂层材料可主要用于高速公路应急车道、转弯路段、耐久性要求高、容易被灰尘污染及容易积水的路段。通过在新建或新养护的大空隙沥青路面表面洒布本发明路面防护涂层材料，在保证不影响路面排水、降噪功能的同时，进一步改善疏水、防尘效果，解决大空隙沥青路面连通空隙抗堵塞和耐久性问题，达到大空隙沥青路面局部或整体增强的目的。

本发明疏水防尘路面防护涂层材料也可称为疏水防尘大空隙路面防护涂层材料。

本发明人创造性地将改性乳化沥青、水性环氧树脂乳液和有机硅树脂以特定比例混合，所得涂层材料既保证了良好的施工和易性，亦通过界面粘附作用、固化作用、憎水作用，达到疏水、防尘、强化沥青膜的效果，从而在不影响大空隙沥青路面渗水性能、抗滑性能的前提下，提高大空隙沥青路面的疏水防尘能力。

一种疏水防尘路面防护涂层材料，包括如下质量份的组分：改性乳化沥青60-80份、水性环氧树脂乳液3-9份、有机硅树脂10-30份。

根据本发明实施例，所述改性乳化沥青的固含量不少于70％，例如固含量70-75％，属于高固含量改性乳化沥青。

根据本发明实施例，所述改性乳化沥青为快裂型阳离子乳化沥青。

根据本发明实施例，所述改性乳化沥青选自SBR改性乳化沥青、SBS改性乳化沥青、EVA改性乳化沥青中的一种或多种。

根据本发明实施例，所述水性环氧树脂乳液由水性环氧树脂和固化剂以质量比10:(1-3)混合而制得，例如10:1、10:2、10:3。

通常，常温条件下将水性环氧树脂与固化剂混合，并搅拌5-50min至充分均匀，即可得到水性环氧树脂乳液。

根据本发明实施例，所述水性环氧树脂为水溶性环氧树脂，固含量为60％-100％，例如70％-80％。

根据本发明实施例，所述水性环氧树脂的环氧值为0.40-0.50。

根据本发明实施例，所述水性环氧树脂的固含量为70％-80％、环氧值为0.40-0.50的水溶性环氧树脂。

根据本发明实施例，所述水性环氧树脂为水溶性环氧树脂，固含量为75％，环氧值为0.41。

根据本发明实施例，所述固化剂选自脂环胺环氧固化剂。

根据本发明实施例，所述固化剂选自脂肪族多胺、脂环族多胺、聚酰胺中的一种或多种。

根据本发明实施例，所述固化剂选自聚丙烯酰胺、聚乙烯醇、二乙烯三胺、三乙烯四胺或四乙烯五胺中的一种或多种。

根据本发明实施例，所述固化剂固含量为25％-50％。

根据本发明实施例，所述水性环氧树脂乳液为水性环氧树脂的乳化液或分散液，其固含量为40-60％。

根据本发明实施例，所述有机硅树脂优选甲基硅酸钠或聚硅氧烷类树脂；其为有机硅树脂的主体，硅基材料使涂层材料具有低表面能特性，可以使材料表面具有憎水效果，具有较好的疏水防尘特点。

根据本发明实施例，所述疏水防尘路面防护涂层材料包括如下质量份的组分：改性乳化沥青60份、水性环氧树脂乳液6份、有机硅树脂10-30份。

根据本发明实施例，所述疏水防尘路面防护涂层材料中，改性乳化沥青、水性环氧树脂乳液和有机硅树脂的质量比为60:6:(10-30)，可选为60:6:20。研究发现，有机硅树脂在上述含量范围内所制备的路面防护涂层具有较好的防尘防堵功能，针对高等级公路，在保证不影响路面排水、降噪功能的同时，改善具有良好的疏水、防尘效果。如果有机硅树脂的比例超过超过30，则影响大空隙沥青混合料的抗滑性能；如果低于10，则疏水防尘效果较差。

根据本发明一些实施例，所述疏水防尘路面防护涂层材料即是由上述改性乳化沥青、水性环氧树脂乳液和有机硅树脂组成或制成。

本发明所述疏水防尘路面防护涂层材料中，主体材料为改性乳化沥青，有机硅树脂为疏水防尘的功能型添加剂，水性环氧树脂乳液将乳化沥青与有机硅树脂产生固化、交联作用，使乳液形成具有疏水防尘作用的硅基网状结构。

本发明各组分均可市售购得。

本发明还提供上述路面防护涂层材料的制备方法，包括：

1)将改性乳化沥青和水性环氧树脂乳液混合混匀，制成混合液；

2)将有机硅树脂和步骤1)混合液混匀，制成路面防护涂层材料。

上述制备方法中，通常可将改性乳化沥青加入水性环氧树脂乳液中，搅拌5-50min至充分均匀。

通常可将有机硅树脂加入步骤1)混合液中，搅拌10-30min至充分均匀。通常可在施工前再进行该步骤，混合均匀即可施工应用。

本发明还提供上述路面防护涂层材料的施工方法，包括：

提供上述路面防护涂层材料；

将所述疏水防尘路面防护涂层材料洒布于路面；

养生。

上述施工方法，通常可在大空隙沥青路面新建或养护施工结束48h内将上述路面防护涂层材料进行洒布，洒布量为0.2-0.6kg/m²。

通常材料洒布后自然养生12h。

通常上述路面防护涂层材料洒布时温度不低于10℃。

通常可采用智能型洒布车、洒布机进行洒布施工。

本发明还包括上述路面防护涂层材料在路面养护或施工方面的应用。其中，所述路面包括大空隙沥青路面，可在路面新建或养护施工结束48h内进行施工应用，例如洒布。

本发明还包括上述路面防护涂层材料施工后所形成的路面防护涂层。

本发明还包括含有上述路面防护涂层的道路。

本发明路面防护涂层材料可用于高速公路应急车道、转弯路段、耐久性要求高、容易被灰尘污染及容易积水的路段。所述疏水防尘路面防护涂层材料在保证不影响路面排水、降噪功能的同时，能够较好地改善路面疏水、防尘效果，达到大空隙沥青路面局部或整体增强的目的。

附图说明

图1表示本发明实施例路面防护涂层材料适用的路面结构示意图；其中1为疏水防尘路面防护涂层材料；2为大空隙沥青层；3为密级配沥青中面层；4为密级配沥青下面层。

图2表示本发明实施例路面防护涂层材料的制备及施工流程图。

图3为实验例1实验结果(指标和值)。

图4为实验例2不同掺量有机硅树脂对堵塞率的影响。

图5为实验例2不同掺量有机硅树脂对摩擦系数的影响。

具体实施方式

以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

实施例1

本实施例提供一种疏水防尘大空隙路面防护涂层材料，由改性乳化沥青、水性环氧树脂乳液、有机硅树脂(甲基硅酸钠)掺配制成掺配质量比为60:6:20。

其中，所述水性环氧树脂乳液由水性环氧树脂、水性环氧树脂固化剂以质量比10:1混合而得，其中水性环氧树脂为水溶性环氧树脂，固含量为75％，环氧值为0.41；水性环氧树脂固化剂选择脂环胺环氧固化剂。所述改性乳化沥青为快裂型SBS改性乳化沥青，固含量为70％。

制备方法：将改性乳化沥青加入水性环氧树脂乳液中，搅拌至充分均匀(50min)；再向其中加入机硅树脂，搅拌至充分均匀(30min)。

实施例2

本实施例提供一种疏水防尘大空隙路面防护涂层材料，由改性乳化沥青、水性环氧树脂乳液、有机硅树脂(聚二甲基硅氧烷)掺配质量比为60:6:15。

制备方法同实施例1。

实施例3

本实施例提供一种疏水防尘大空隙路面防护涂层材料的施工方法，具体为：在新建排水沥青路面施工结束后24h将实施例1-2任一路面防护涂层材料进行洒布，并至少养生12h。

所述的抗飞散材料常温下(>10℃)洒布，洒布量为0.3kg/m²。所述的疏水防尘材料是采用智能型洒布车进行施工的。

实验1

材料：

改性乳化沥青为快裂型SBS改性乳化沥青，固含量为70％。

水性环氧树脂乳液由水性环氧树脂、固化剂以质量比10:1混合而得，其中水性环氧树脂为水溶性环氧树脂，固含量为75％，环氧值为0.41；固化剂为脂环胺环氧固化剂。

有机硅树脂为甲基硅酸钠。

疏水防尘路面防护涂层材料，由改性乳化沥青、水性环氧树脂乳液、有机硅树脂掺配制成。具体制备方法：将改性乳化沥青加入水性环氧树脂乳液中，搅拌至充分均匀(50min)；再向其中加入机硅树脂，搅拌至充分均匀(30min)。

为确定本改性乳化沥青、水性环氧树脂乳液、有机硅树脂质量比，采用三因素三水平的正交实验确定，表1为正交实验中的三因素及其三水平，正交实验方案见表2。

表1三因素三水平表

表2正交实验方案

按照表2制备9组疏水防尘路面防护涂层材料(在室内大空隙沥青混合料车辙板表面均匀涂布)，对其进行室内空隙堵塞实验，实验过程如下。

(1)测量马歇尔试样的干质量(md)；

(2)装备与200g干土和1000g水混合的悬浮液，粒径为0.15-2.36mm。根据已有研究，这是导致孔隙堵塞的主要粒径。

(3)将相同量的悬浮液(1200g)倒入马歇尔试样表面30s。当试样下表面没有液体渗入时，将试样放入60℃的烘箱中2h。

(4)重复第2步和第3步四次，然后将试样放入烘箱中，直到试样达到恒重。然后在室温下冷却试样，并测量烘干后试样质量(mc)。

颗粒相关堵塞率(Cp)计算如式(式1)所示。堵塞率越大，说明混合料孔隙中吸附的颗粒越多，抗堵塞性能越差。

Cp＝(md-mc)/800×100％(式1)

分别计算上述5个指标的和值与极差，见表3和图3(a，堵塞率和值；b，摩擦系数和值)。

表3极差分析表

由表3可知，有机硅的阻塞率和摩擦系数极差最大，说明有机硅树脂为路面防护材料主要影响因素。

由图3中的a)可知，随着有机硅掺配比例的增大，堵塞率和值有显著下降，而改性乳化沥青和水性环氧树脂乳液对和值影响较小。说明随着有机硅掺配比例的增大，路面防护涂层材料的降尘效果有显著改善。

由图3中b)可知，随着有机硅掺配比例的增大，摩擦系数和值有显著下降。说明随着有机硅掺配比例的增大，路面防护涂层材料的抗滑性能在有明显衰减，且有机硅水平2～水平3之间时路面防护涂层材料抗滑衰减幅度加大；水性环氧树脂乳液掺量为水平2时，摩擦系数和值达到最大，说明此水平下路面防护涂层材料的抗滑性能最佳；乳化沥青掺量为水平1时摩擦系数和值达到最大，说明此水平下路面防护涂层材料的抗滑性能最佳。

综上所述，在保证路面防护涂层材料抗滑性能的前提下，改性乳化沥青：水性环氧树脂乳液：有机硅(甲基硅酸钠)质量比优选为60:6:20。

实验2

若无特殊说明，材料及制备方法同实验例1。

本实验例采用不同掺量有机硅树脂对疏水防尘大空隙路面防护涂层材料的性能进行实验，掺配比例如下：

试样1：改性乳化沥青、水性环氧树脂乳液、有机硅树脂(甲基硅酸钠)掺配质量比为60:6:0(无有机硅树脂)；

试样2：改性乳化沥青、水性环氧树脂乳液、有机硅树脂(甲基硅酸钠)掺配质量比为60:6:10；

试样3：改性乳化沥青、水性环氧树脂乳液、有机硅树脂(甲基硅酸钠)掺配质量比为60:6:20；

试样4：改性乳化沥青、水性环氧树脂乳液、有机硅树脂(甲基硅酸钠)掺配质量比为60:6:30；

试样5：改性乳化沥青、水性环氧树脂乳液、有机硅树脂(甲基硅酸钠)掺配质量比为60:6:40；

试样6：改性乳化沥青、水性环氧树脂乳液、有机硅树脂(聚二甲基硅氧烷)掺配质量比为60:6:10；

试样7：改性乳化沥青、水性环氧树脂乳液、有机硅树脂(聚二甲基硅氧烷)掺配质量比为60:6:20；

试样8：改性乳化沥青、水性环氧树脂乳液、有机硅树脂(聚二甲基硅氧烷)掺配质量比为60:6:30；

试样9：改性乳化沥青、水性环氧树脂乳液、有机硅树脂(聚二甲基硅氧烷)掺配质量比为60:6:40；

其中，改性乳化沥青、水性环氧树脂乳液为实验例1中同种材料。

对上述试样进行堵塞率、摩擦系数测试，实验结果见图4和图5。

由图4可知，随着有机硅树脂掺量的增加，洒布疏水防尘大空隙路面防护涂层材料的大空隙沥青路面试件堵塞率有明显下降趋势，说明有机硅树脂掺量的增加对路面具有明显的疏水防尘效果。有机硅树脂比例在0～10时，路面堵塞率下降效果不显著，说明该比例下疏水防尘大空隙路面防护涂层材料的疏水防尘效果不明显。

由图5可知，随着有机硅树脂掺量的增加，洒布疏水防尘大空隙路面防护涂层材料的大空隙沥青路面试件摩擦系数有明显下降趋势，说明有机硅树脂掺量的增加对路面抗滑性能具有明显的负面影响。有机硅树脂比例在30～40时，路面摩擦系数下降效果大幅降低，说明该比例下疏水防尘大空隙路面防护涂层材料使路面抗滑性能明显衰减。

综上所述，在保证路面防护涂层材料抗滑性能的前提下，改性乳化沥青：水性环氧乳液：有机硅(甲基硅酸钠)质量比优选为60:6:10-30。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims

1.一种疏水防尘路面防护涂层材料，其特征在于，由如下质量份的组分组成：改性乳化沥青60-80份、水性环氧树脂乳液3-9份、有机硅树脂10-30份；

所述改性乳化沥青的固含量不少于70%；所述改性乳化沥青选自SBR改性乳化沥青、SBS改性乳化沥青、EVA改性乳化沥青中的一种或多种；

所述水性环氧树脂乳液由水性环氧树脂和固化剂以质量比10:（1-3）混合而制得；所述固化剂选自脂肪族多胺、脂环族多胺、聚酰胺中的一种或多种；

所述有机硅树脂为甲基硅酸钠或聚二甲基硅氧烷。

2.根据权利要求1所述疏水防尘路面防护涂层材料，其特征在于，所述改性乳化沥青的固含量为70-75%。

3.根据权利要求1或2所述疏水防尘路面防护涂层材料，其特征在于，所述水性环氧树脂为水溶性环氧树脂，固含量为60%-100%。

4.根据权利要求3所述疏水防尘路面防护涂层材料，其特征在于，所述水性环氧树脂的环氧值为0.40-0.50。

5.根据权利要求3所述疏水防尘路面防护涂层材料，其特征在于，所述水性环氧树脂为固含量为70%-80%、环氧值为0.40-0.50的水溶性环氧树脂。

6.根据权利要求1所述疏水防尘路面防护涂层材料，其特征在于，所述固化剂选自聚丙烯酰胺、聚乙烯醇、二乙烯三胺、三乙烯四胺或四乙烯五胺中的一种或多种。

7.根据权利要求6所述疏水防尘路面防护涂层材料，其特征在于，所述固化剂的固含量为25%-50%。

8.根据权利要求1、2、4-7任一项所述疏水防尘路面防护涂层材料，其特征在于，所述水性环氧树脂乳液为水性环氧树脂的乳化液或分散液，其固含量为40-60%。

9.根据权利要求1、2、4-7任一项所述疏水防尘路面防护涂层材料，其特征在于，所述疏水防尘路面防护涂层材料由如下质量份的组分组成：改性乳化沥青60份、水性环氧树脂乳液6份、有机硅树脂10-30份。

10.根据权利要求1、2、4-7任一项所述疏水防尘路面防护涂层材料，其特征在于，

所述疏水防尘路面防护涂层材料中，改性乳化沥青、水性环氧树脂乳液和有机硅树脂的质量比为60:6:20。

11.权利要求1-10任一项所述疏水防尘路面防护涂层材料的制备方法，其特征在于，包括：

1）将改性乳化沥青和水性环氧树脂乳液混合混匀，制成混合液；

2）将有机硅树脂和步骤1）混合液混匀，制成路面防护涂层材料。

12.权利要求1-10任一项所述疏水防尘路面防护涂层材料的施工方法，其特征在于，包括：

提供所述疏水防尘路面防护涂层材料；

在大空隙沥青路面新建或养护施工结束48h内将所述疏水防尘路面防护涂层材料洒布于路面；

养生。

13.根据权利要求12所述疏水防尘路面防护涂层材料的施工方法，其特征在于，所述疏水防尘路面防护涂层材料的洒布量为0.2-0.6kg/m²。

14.权利要求1-10任一项所述疏水防尘路面防护涂层材料在路面养护或施工方面的应用。