CN116769366A - 一种防止公路环境污物粘附的涂层的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种防止公路环境污物粘附的涂层的制备方法，包括以下步骤：一、将硅油原料、异氰酸酯和溶剂搅拌，得到接枝交联物；二、将聚乙烯醇缩丁醛和溶剂混合后搅拌，得到树脂液；三、将接枝交联物与树脂液进行混合，得到防污涂料；四、将防污涂料涂装，形成防止公路环境污物粘附的涂层。本发明采用具有良好的附着力、耐老化和抗冲击等性能的聚乙烯醇缩丁醛作为基体树脂，通过接入大量的低表面能接枝交联物获得更高的防污性能，由于在接枝侧链的同时，也有部分交联反应在聚乙烯醇缩丁醛分子链之间产生，致使防污涂料更致密，防腐性和耐热性更好，防污涂料在获得了防污性能的同时，也具有了更高的防腐性能、耐热性、耐老化性和硬度。
Description
技术领域
本发明属于公路防污技术领域，具体涉及一种防止公路环境污物粘附的涂层的制备方法。
背景技术
公路系统环境中，有大量而稳定的灰尘和汽车排放的含未充分燃烧的碳颗粒和柴油燃烧过程中的聚合物等尾气，尤其是柴油燃烧过程中产生的聚合物有一定的粘性，粘附在隧道和其他公路设施的表面后难以清理干净。这些污染物会粘附在公路实施如隧道壁、公路护栏和其他公路实施的表面，造成视觉污染甚至破坏公路设施。清理这些污物需要花费巨大的人力物力，并且清理过程会造成污水排放等二次污染。
因此，需要一种防止公路环境污物粘附的涂层的制备方法。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种防止公路环境污物粘附的涂层的制备方法。该方法采用具有良好的附着力、耐老化和抗冲击等性能的聚乙烯醇缩丁醛作为基体树脂，是良好的成膜树脂，由于聚乙烯醇缩丁醛的分子链上含有比其他常用树脂更多的羟基，因此通过接入大量的低表面能侧链即接枝交联物，获得更高的防污性能，由于在接枝侧链的同时，也有部分交联反应在聚乙烯醇缩丁醛分子链之间产生，致使防污涂料更致密，防腐性和耐热性比纯粹的聚乙烯醇缩丁醛树脂更好，因而接枝交联后的防污涂料在获得了防污性能的同时，也具有了更高的防腐性能、耐热性、耐老化性和硬度。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种防止公路环境污物粘附的涂层的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤一、将硅油原料和异氰酸酯混合，然后加入溶剂稀释，再进行搅拌，得到接枝交联物；
步骤二、将聚乙烯醇缩丁醛和溶剂混合后搅拌，得到树脂液；
步骤三、将步骤一中得到的接枝交联物与步骤二中得到的树脂液进行混合，得到防污涂料；
步骤四、将防污涂料涂装至公路沿线，形成防止公路环境污物粘附的涂层。
本发明将硅油原料和异氰酸酯混合，使硅油原料和异氰酸酯发生接枝反应形成接枝交联物，该接枝交联物上含有异氰酸根，与聚乙烯醇缩丁醛上的羟基反应，把硅油分子接枝到聚乙烯醇缩丁醛分子上，形成防污涂料，加入溶剂稀释是为了保证混合均匀和反应后产物的粘度适合于后续制备。
上述的一种防止公路环境污物粘附的涂层的制备方法，其特征在于，步骤一中所述硅油原料为分子量小于100000，羟基含量小于15％的羟基硅油、分子量小于80000，羟基含量小于15％的羟烃基硅油、分子量小于60000，羟基含量小于15％的羟基乙烯基硅油、分子量小于60000，羟基含量小于15％的羟基苯基硅油、分子量小于3000，氨基含量小于35％的氨烃基硅油或3-氨丙基三乙氧基硅烷；所述异氰酸酯为六亚甲基二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯三聚体或六亚甲基二异氰酸酯缩二脲。本发明通过控制硅油和异氰酸酯的成分，使硅油和异氰酸酯充分接枝形成接枝交联物。
上述的一种防止公路环境污物粘附的涂层的制备方法，其特征在于，步骤一中所述硅油原料中的羟基和异氰酸酯中的异氰酸酯基的数量比为1：2～3。本发明通过使异氰酸酯基过量，使接枝交联物上含有过量的异氰酸酯基，保证了接枝交联物与聚乙烯醇缩丁醛进行反应，并通过异氰酸酯基接在聚乙烯醇缩丁醛上。
需要说明的是，当硅油原料为3-氨丙基三乙氧基硅烷，满足硅油原料中的氨基和异氰酸酯中的异氰酸酯基的数量比为1：2～3，通过氨基和异氰酸酯基进行反应。
上述的一种防止公路环境污物粘附的涂层的制备方法，其特征在于，步骤一中所述接枝交联物的粘度为20000mPa.S以下。本发明通过溶剂控制接枝交联物的粘度，适合于后续制备反应。
上述的一种防止公路环境污物粘附的涂层的制备方法，其特征在于，步骤一中所述搅拌伴随加热，所述加热的温度为70℃～90℃。本发明混合均匀后连续搅拌，氨烃基硅油在常温下即有较快的反应速率，其他含羟基的硅油也可加热以加快反应速率。
上述的一种防止公路环境污物粘附的涂层的制备方法，其特征在于，步骤二中所述聚乙烯醇缩丁醛的分子量为2000～50000，羟基含量为10％～30％。本发明通过控制聚乙烯醇缩丁醛的参数，保证了聚乙烯醇缩丁醛与接枝交联物充分反应并连接，形成防污涂料。
上述的一种防止公路环境污物粘附的涂层的制备方法，其特征在于，步骤二中所述聚乙烯醇缩丁醛和溶剂的质量比为1：0.5～1.5，所述树脂液的粘度小于3000mPa.S。本发明通过控制聚乙烯醇缩丁醛和溶剂的质量比，使树脂液的粘度小于3000mPa.S，以便于施工。
上述的一种防止公路环境污物粘附的涂层的制备方法，其特征在于，步骤一和步骤二中所述溶剂均为醋酸丁酯、环己酮或丁酮。本发明通过控制溶剂的种类便于进行反应，保证了防污涂料的性能。
上述的一种防止公路环境污物粘附的涂层的制备方法，其特征在于，步骤三中所述防污涂料中羟基和异氰酸酯基的数量比为1～3：1。本发明通过控制防污涂料中羟基和异氰酸酯基的数量比，保证聚乙烯醇缩丁醛分子上可以接枝适量的硅油，即聚乙烯醇缩丁醛分子的每3个链节上可以接1～3硅油分子，以满足不同防污性能要求，硅油分子接入的越多，产物的防污性能越好。
上述的一种防止公路环境污物粘附的涂层的制备方法，其特征在于，步骤四中所述涂装至公路沿线为涂装至公路沿线的公路隧道侧壁、公路标志牌或公路围栏；所述防止公路环境污物粘附的涂层的厚度为10μm～200μm。本发明通过将防污涂料涂装至公路沿线的公路隧道侧壁、公路标志牌或公路围栏，对公路隧道侧壁、公路标志牌或公路围栏进行保护，防止其被公路环境污物粘附，提高公路的安全性，通过控制涂层的厚度在保证防污效果的同时具有最佳的经济效益。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
1、本发明采用具有良好的附着力、耐老化和抗冲击等性能的聚乙烯醇缩丁醛作为基体树脂，是良好的成膜树脂，由于聚乙烯醇缩丁醛的分子链上含有比其他常用树脂更多的羟基，因此通过接入大量的低表面能侧链即接枝交联物，可以获得更高的防污性能，由于在接枝侧链的同时，也有部分交联反应在聚乙烯醇缩丁醛分子链之间产生，致使防污涂料更致密，防腐性和耐热性比纯粹的聚乙烯醇缩丁醛树脂更好，因而接枝交联后的防污涂料在获得了防污性能的同时，也具有了更高的防腐性能、耐热性、耐老化性和硬度。
2、本发明采用具有低表面能功能的涂层来防止降低污染物在公路设施表面的粘附，在隧道等公路设施表面涂敷该涂料，其所形成的涂层由于表面具有低表面能特征，使得柴油燃烧产生的聚合物在附着时附着牢度大大降低，很容易通过常规方法清理干净。
3、本发明的防污涂料涂覆在公路隧道侧壁上，防污涂料具有很强的耐沾污性能，同时具有耐老化性和耐介质性能，可以长效保持隧道壁外观清洁，改善了隧道行车环境、提升隧道景观，促进公路基础设施健康持续发展。
下面通过实施例对本发明的技术方案作进一步的详细描述。
具体实施方式
实施例1
本实施例包括以下步骤：
步骤一、将硅油原料和异氰酸酯混合，然后加入醋酸丁酯稀释，再在80℃下进行加热搅拌，得到粘度为20000mPa.S以下的接枝交联物；所述硅油原料为分子量小于100000，羟基含量小于15％的羟基硅油；所述异氰酸酯为六亚甲基二异氰酸酯；所述硅油原料中的羟基和异氰酸酯中的异氰酸酯基的数量比为1：2.5；
步骤二、将分子量为10000，羟基含量20％的聚乙烯醇缩丁醛和醋酸丁酯混合后搅拌，得到粘度小于3000mPa.S的树脂液；所述聚乙烯醇缩丁醛和溶剂的质量比为1：1；
步骤三、将步骤一中得到的接枝交联物与步骤二中得到的树脂液进行混合，得到防污涂料；所述防污涂料中羟基和异氰酸酯基的数量比为3：1；
步骤四、将防污涂料涂装至公路沿线的公路隧道侧壁、公路标志牌或公路围栏，形成厚度为100μm的防止公路环境污物粘附的涂层。
经检测，本实施例制备的防止公路环境污物粘附的涂层具有优异的防污效果，并且仅需简单清洗即可去除表面污物。
实施例2
本实施例包括以下步骤：
步骤一、将硅油原料和异氰酸酯混合，然后加入环己酮稀释，再在90℃下进行加热搅拌，得到粘度为20000mPa.S以下的接枝交联物；所述硅油原料为分子量小于80000，羟基含量小于15％的羟烃基硅油；所述异氰酸酯为六亚甲基二异氰酸酯三聚体；所述硅油原料中的羟基和异氰酸酯中的异氰酸酯基的数量比为1：2；
步骤二、将分子量为50000，羟基含量为10％的聚乙烯醇缩丁醛和环己酮混合后搅拌，得到粘度小于3000mPa.S的树脂液；所述聚乙烯醇缩丁醛和溶剂的质量比为1：0.5；
步骤三、将步骤一中得到的接枝交联物与步骤二中得到的树脂液进行混合，得到防污涂料；所述防污涂料中羟基和异氰酸酯基的数量比为2：1；
步骤四、将防污涂料涂装至公路沿线的公路隧道侧壁、公路标志牌或公路围栏，形成厚度为200μm的防止公路环境污物粘附的涂层。
经检测，本实施例制备的防止公路环境污物粘附的涂层具有优异的防污效果，并且仅需简单清洗即可去除表面污物。
实施例3
本实施例包括以下步骤：
步骤一、将硅油原料和异氰酸酯混合，然后加入丁酮稀释，再在70℃下进行加热搅拌，得到粘度为20000mPa.S以下的接枝交联物；所述硅油原料为分子量小于60000，羟基含量小于15％的羟基乙烯基硅油；所述异氰酸酯为六亚甲基二异氰酸酯缩二脲；所述硅油原料中的羟基和异氰酸酯中的异氰酸酯基的数量比为1：3；
步骤二、将分子量为2000，羟基含量为30％的聚乙烯醇缩丁醛和丁酮混合后搅拌，得到粘度小于3000mPa.S的树脂液；所述聚乙烯醇缩丁醛和溶剂的质量比为1：1.5；
步骤三、将步骤一中得到的接枝交联物与步骤二中得到的树脂液进行混合，得到防污涂料；所述防污涂料中羟基和异氰酸酯基的数量比为1：1；
步骤四、将防污涂料涂装至公路沿线的公路隧道侧壁、公路标志牌或公路围栏，形成厚度为10μm的防止公路环境污物粘附的涂层。
经检测，本实施例制备的防止公路环境污物粘附的涂层具有优异的防污效果，并且仅需简单清洗即可去除表面污物。
实施例4
本实施例与实施例3的不同之处在于：所述硅油原料为分子量小于60000，羟基含量小于15％的羟基苯基硅油。
实施例5
本实施例与实施例3的不同之处在于：所述硅油原料为分子量小于3000，氨基含量小于35％的氨烃基硅油。
实施例6
本实施例与实施例3的不同之处在于：所述硅油原料为3-氨丙基三乙氧基硅烷，所述硅油原料中的氨基和异氰酸酯中的异氰酸酯基的数量比为1：3。
Claims (10)
1.一种防止公路环境污物粘附的涂层的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤一、将硅油原料和异氰酸酯混合，然后加入溶剂稀释，再进行搅拌，得到接枝交联物；
步骤二、将聚乙烯醇缩丁醛和溶剂混合后搅拌，得到树脂液；
步骤三、将步骤一中得到的接枝交联物与步骤二中得到的树脂液进行混合，得到防污涂料；
步骤四、将防污涂料涂装至公路沿线，形成防止公路环境污物粘附的涂层。
2.根据权利要求1所述的一种防止公路环境污物粘附的涂层的制备方法，其特征在于，步骤一中所述硅油原料为分子量小于100000，羟基含量小于15％的羟基硅油、分子量小于80000，羟基含量小于15％的羟烃基硅油、分子量小于60000，羟基含量小于15％的羟基乙烯基硅油、分子量小于60000，羟基含量小于15％的羟基苯基硅油、分子量小于3000，氨基含量小于35％的氨烃基硅油或3-氨丙基三乙氧基硅烷；所述异氰酸酯为六亚甲基二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯三聚体或六亚甲基二异氰酸酯缩二脲。
3.根据权利要求1所述的一种防止公路环境污物粘附的涂层的制备方法，其特征在于，步骤一中所述硅油原料中的羟基和异氰酸酯中的异氰酸酯基的数量比为1：2～3。
4.根据权利要求1所述的一种防止公路环境污物粘附的涂层的制备方法，其特征在于，步骤一中所述接枝交联物的粘度为20000mPa.S以下。
5.根据权利要求1所述的一种防止公路环境污物粘附的涂层的制备方法，其特征在于，步骤一中所述搅拌伴随加热，所述加热的温度为70℃～90℃。
6.根据权利要求1所述的一种防止公路环境污物粘附的涂层的制备方法，其特征在于，步骤二中所述聚乙烯醇缩丁醛的分子量为2000～50000，羟基含量为10％～30％。
7.根据权利要求1所述的一种防止公路环境污物粘附的涂层的制备方法，其特征在于，步骤二中所述聚乙烯醇缩丁醛和溶剂的质量比为1：0.5～1.5，所述树脂液的粘度小于3000mPa.S。
8.根据权利要求1所述的一种防止公路环境污物粘附的涂层的制备方法，其特征在于，步骤一和步骤二中所述溶剂均为醋酸丁酯、环己酮或丁酮。
9.根据权利要求1所述的一种防止公路环境污物粘附的涂层的制备方法，其特征在于，步骤三中所述防污涂料中羟基和异氰酸酯基的数量比为1～3：1。
10.根据权利要求1所述的一种防止公路环境污物粘附的涂层的制备方法，其特征在于，步骤四中所述涂装至公路沿线为涂装至公路沿线的公路隧道侧壁、公路标志牌或公路围栏；所述防止公路环境污物粘附的涂层的厚度为10μm～200μm。
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