引 言
道路標(biāo)線是交通安全設(shè)施的核心部分，在交通控制中發(fā)揮著不可替代的作用。隨著我國(guó)道路交通運(yùn)輸業(yè)的快速發(fā)展，以及原有道路標(biāo)線涂料的損耗，原有道路以及新建的道路需要重新施劃大量的標(biāo)線。目前我國(guó)世面上常見的道路標(biāo)線涂料主要有4種，分別是溶劑型、熱熔型、雙組分以及水性涂料。其中溶劑型涂料在施工過(guò)程中污染嚴(yán)重，施工器械操作復(fù)雜；雙組份和水性涂料雖然施工簡(jiǎn)單，污染性小，但是耐磨和耐久性較差，使用時(shí)間短，使得很難被大規(guī)模推廣使用；而熱熔道路標(biāo)線涂料由于具有附著力強(qiáng)、耐磨且使用壽命長(zhǎng)、施工時(shí)干燥迅速、工程造價(jià)低等優(yōu)勢(shì)，長(zhǎng)期以來(lái)一直占據(jù)道路標(biāo)線涂料的首要地位。
1、實(shí)驗(yàn)部分
1.1原料及儀器
加氫改性的 C5石油樹脂、松香樹脂和酚醛樹脂：分析級(jí)，廣州市斌龍化工有限公司；銳鈦型的二氧化鈦：分析級(jí)，上海顏鈦電子商務(wù)有限公司；重體碳酸鈣（鈣粉）、滑石粉：分析級(jí)，上海顏鈦電子商務(wù)有限公司；玻璃微珠：分析級(jí)，石家莊潤(rùn)邦新材料科技有限公司；甲苯磺酰胺、PE蠟、醋酸乙烯酯：分析級(jí)，東莞市千泰塑膠原料有限公司。
電動(dòng)攪拌器：江陰市愛達(dá)機(jī)械有限公司；漆膜磨耗儀（JM-I）：吉明儀器有限公司；加熱套（ZNHW-3000ml）：長(zhǎng)沙米淇?jī)x器設(shè)備有限公司；軟化點(diǎn)測(cè)試儀（LRHD-4）：滄州坎信儀器設(shè)備有限公司；紅外光譜儀（傅立葉 SP2100）：日本島津公司；逆反射系數(shù)儀（SMD-2001）：天津首科實(shí)驗(yàn)儀器有限公司。
1.2 熱熔線道路標(biāo)線涂料的制備工藝
（1）稱取配方條件下的22 g的C5石油樹脂、4 g鈦白粉、46 g填料，并攪拌均勻，然后在125 ℃熔融情況下下進(jìn)行攪拌。
（2）待上述原料全部融化并攪拌5 min之后，再加入25 g玻璃微珠、1 g的增塑劑和2 g的消泡劑，并提高溫度到160~170 ℃繼續(xù)攪拌10 min。
（3）最后全部組分熔融之后，繼續(xù)升溫到200 ℃，加蓋保溫30 s左右即可出料。
2、結(jié)果與討論
2.1 成膜樹脂種類對(duì)標(biāo)線涂料性能的影響
成膜樹脂作為道路標(biāo)線涂料的基體材料，同時(shí)也是主要的成膜物質(zhì)，對(duì)道路標(biāo)線涂料的性能有著極大的影響，不僅影響涂料本身的軟化點(diǎn)和抗壓強(qiáng)度等性能，還會(huì)在一定程度上影響涂料成膜時(shí)間以及涂料涂刷在地面后的粘接性能和使用效果，所以合適的成膜樹脂不僅可以有效提升材料的耐磨、耐污性能，還可以降低材料的生產(chǎn)成本。由于基體樹脂和其他材料是通過(guò)加熱的方式均勻混合的。所以數(shù)值必須是熱塑性的，且與其他材料具有良好的融合性，同時(shí)樹脂材料的要求有合適的軟化點(diǎn)，過(guò)高的軟化點(diǎn)使得材料加熱過(guò)程中的溫度變高，不僅浪費(fèi)能源，污染環(huán)境，還可能影響其他輔助材料的性能，而較低的軟化點(diǎn)則會(huì)導(dǎo)致當(dāng)氣溫過(guò)高時(shí)，涂料標(biāo)線軟化造成損壞以及污染。所以綜合上述要求，本實(shí)驗(yàn)選擇1#松香樹脂、2#C5石油樹脂和3#酚醛樹脂三種樹脂用來(lái)作為備選的基質(zhì)材料。按照表一的配方比例進(jìn)行試驗(yàn)后由圖1可知，酚醛樹脂的軟化點(diǎn)較高，但是抗壓強(qiáng)度最低，只有不到18 MPa，松香樹脂的軟化點(diǎn)和抗壓強(qiáng)度都較低，所以綜合而言，應(yīng)該選擇1#C5石油樹脂為道路標(biāo)線涂料的基體樹脂。
圖1 3種不同成膜樹脂種類對(duì)標(biāo)線涂料軟化點(diǎn)和抗壓強(qiáng)度的影響
2.2成膜樹脂含量對(duì)標(biāo)線涂料性能的影響
由圖1可知，成膜樹脂種類主要影響了道路標(biāo)線涂料的軟化點(diǎn)和抗壓強(qiáng)度，對(duì)其他性能的影響則較小，而成膜樹脂的含量不僅影響標(biāo)新涂料的軟化點(diǎn)和流動(dòng)性等施工性能，同時(shí)還嚴(yán)重影響著涂料的耐磨性和抗壓強(qiáng)度等耐久性能，且是決定涂料生產(chǎn)成本的最大因素之一。本實(shí)驗(yàn)通過(guò)將樹脂含量從16%提高到24%后研究樹脂含量對(duì)涂料磨損量和抗壓強(qiáng)度的影響，由圖2可知，隨著成膜樹脂含量的提高，涂料的磨損量也在不斷提升，耐磨性降低，當(dāng)含量從16%提升到20%時(shí)，磨損量從31.2 mg增加到44.6 mg，而再提升樹脂含量到24%時(shí)，損耗量大大提升到62.9 mg；而抗壓強(qiáng)度則隨著樹脂含量的增加不斷提升，這是因?yàn)闃渲康奶嵘沟猛苛象w系的交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)密度變大，并且體系內(nèi)分子鏈段運(yùn)動(dòng)能力減弱，從而導(dǎo)致抗壓強(qiáng)度增大，當(dāng)樹脂含量從20%提升到24%時(shí)抗壓強(qiáng)度提高不大，所以綜合實(shí)驗(yàn)性能和成本考慮，當(dāng)樹脂含量為20%時(shí)，涂料的綜合性能最佳。
圖2 樹脂含量對(duì)標(biāo)線涂料耐磨性和抗壓強(qiáng)度的影響
2.3鈦白粉用量對(duì)標(biāo)線涂料性能的影響
鈦白粉主要通過(guò)提高涂料的白度從而來(lái)提升涂料的逆反射性能，而對(duì)抗壓強(qiáng)度和耐磨性等其他性能影響較小。由圖3可知，隨著鈦白粉含量的增加，涂料的亮度系數(shù)不斷增大，亮度越來(lái)越好，說(shuō)明逆反射系數(shù)越來(lái)越高，行車越安全。當(dāng)鈦白粉含量在 3%~5%時(shí)，曲線增長(zhǎng)較快，而在5%~7%時(shí)亮度系數(shù)變化較小，所以綜合考慮，本實(shí)驗(yàn)擬采用5%的鈦白粉含量。
圖3 鈦白粉含量對(duì)道路標(biāo)線涂料性能的影響
2.4玻璃微珠用量對(duì)標(biāo)線涂料性能的影響
玻璃微珠主要通過(guò)它的成圓率影響涂料的逆反射系數(shù)，以及作為一種重要的填料影響涂料的耐磨性，由圖4可知，當(dāng)玻璃微珠含量從18%逐漸上升到26%時(shí)，涂料的逆反射系數(shù)先增加然后降低，這是因?yàn)楫?dāng)玻璃微珠含量較低時(shí)，涂料表面層的玻璃微珠較少，入射光無(wú)法形成集中的反射光源，導(dǎo)致反射回到駕駛員眼中的光源較少，從而影響視野，但是不是玻璃微珠含量越高越好。當(dāng)玻璃微珠含量過(guò)高時(shí)，玻璃微珠會(huì)造成過(guò)量的反復(fù)折射，從而大大降低入射光線反射效果；對(duì)于耐磨性而言，玻璃微珠含量的提高同樣使得涂料耐磨性先提升到一個(gè)最高值，然后再提高玻璃微珠含量時(shí)，涂料耐磨性會(huì)開始降低，這是因?yàn)楫?dāng)玻璃微珠含量過(guò)高時(shí)，涂料表面覆蓋的玻璃微珠會(huì)增大摩擦系數(shù)，從而降低耐磨性。當(dāng)玻璃微珠含量為22%時(shí)，涂料的耐磨性和逆反射系數(shù)最好。
圖4 玻璃微珠含量對(duì)道路標(biāo)線涂料逆反射系數(shù)和抗壓強(qiáng)度的影響
2.5填料含量對(duì)標(biāo)線涂料性能的影響
填料是涂料中含量最高的原料，填料含量的大小不僅嚴(yán)重影響著道路標(biāo)線涂料施工過(guò)程的流動(dòng)性和施工完成后的機(jī)械強(qiáng)度，同時(shí)也是影響涂料成本的決定性因素，高含量的填料可以有效降低涂料的生產(chǎn)成本。本次實(shí)驗(yàn)選擇400目重鈣和325目滑石粉，質(zhì)量比為1:1，研究了填料含量從40%增加到56%時(shí)，涂料的軟化點(diǎn)和磨耗量的變化。由圖5可知，當(dāng)填料含量在不斷提高時(shí)，涂料的軟化點(diǎn)也在略微提升，從109℃提升到116℃；而涂料的磨耗量則隨填料的含量先減小后增大，說(shuō)明所選擇的填料在一定的范圍能起到增大涂料耐磨性能的作用，但是當(dāng)超過(guò)一定的量時(shí)，填料就會(huì)起到副作用，所以綜合涂料的耐磨性能和流動(dòng)性而言，實(shí)驗(yàn)選擇填料的含量為48%。
圖5 填料含量對(duì)道路標(biāo)線涂料磨損量和軟化點(diǎn)的影響
2.6增塑劑用量對(duì)標(biāo)線涂料性能的影響
由于樹脂本身固化后的脆性較大，所以道路標(biāo)線涂料在加熱融化后成膜的過(guò)程中柔韌性不佳，導(dǎo)致與混凝土基材的粘附力不夠，故添加合適的增塑劑可以有效改善涂料的韌性以及與材料的相容性。本實(shí)驗(yàn)選擇對(duì)甲苯磺酰胺為本體系下的道路標(biāo)線涂料，研究增塑劑含量從0.6%到1.4%時(shí)，涂料的軟化點(diǎn)和抗壓強(qiáng)度的變化趨勢(shì)。由圖6可知，當(dāng)增塑劑含量增加時(shí)，涂料的軟化點(diǎn)在增大，流動(dòng)性減小，而抗壓強(qiáng)度在不斷減小，這是因?yàn)榧妆交酋０泛蜆渲谌廴诘臓顟B(tài)下具有優(yōu)異的相容性，從而增強(qiáng)基體樹脂的流動(dòng)性，起到增加涂料塑性和降低抗壓強(qiáng)度的作用，所以在保證涂料流動(dòng)性和抗壓強(qiáng)度的基礎(chǔ)上，本體系選擇增塑劑含量為1%。
圖6 增塑劑含量對(duì)道路標(biāo)線涂料軟化點(diǎn)和抗壓強(qiáng)度的影響
2.7 道路標(biāo)線涂料綜合性能分析
按照上述試驗(yàn)研究所獲得的最佳工藝參數(shù)：C5石油樹脂含量為20%，鈦白粉含量為5%，玻璃微珠含量為22%，填料為48%，增塑劑含量為1%，其他助劑為4%，在該體系下，所制備的道路標(biāo)線涂料與市售熱熔道路標(biāo)線涂料的綜合性能如表1所示。
表1 道路標(biāo)線涂料性能對(duì)比分析
由表1可知，本實(shí)驗(yàn)制備的道路標(biāo)線涂料相比市售涂料具有更優(yōu)異的抗壓強(qiáng)度和漆膜損耗量，可以提升涂料的使用壽命，同時(shí)逆反射系數(shù)更高，可以有效提升涂料的夜間反光性能，減少交通事故的發(fā)生。
3、結(jié)語(yǔ)
（1）以C5石油樹脂為基礎(chǔ)成膜樹脂，添加了鈦白粉、玻璃微珠、重鈣和滑石粉為填料以及增塑劑等助劑，制備一款綜合性能優(yōu)異的熱熔線道路標(biāo)線涂料。
（2）當(dāng)體系采用20% C5石油樹脂、5%鈦白粉、22%玻璃微珠、1%的增塑劑時(shí)，合成的熱熔型道路標(biāo)涂料具有干燥時(shí)間短、軟化點(diǎn)合適、柔韌性好、耐磨性優(yōu)異、逆反射性能好、耐水以及耐酸堿效果強(qiáng)。
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