新型環(huán)保路標(biāo)涂料的研究進展
道路標(biāo)線是新型交通管理設(shè)施中最基礎(chǔ)的、最有效的環(huán)保一個組成部分，是涂料
河北瑞翰防腐材料有限公司有效引導(dǎo)車輛規(guī)范行駛的方式之一。道路標(biāo)線涂料是究進一種刷涂在路面上指示交通的涂料。一般路標(biāo)涂料應(yīng)具備以下特性：涂料對瀝青路面或水泥路面應(yīng)具有良好的新型粘結(jié)力，在使用過程中不易剝落;標(biāo)線涂料應(yīng)具有良好的環(huán)保耐候性、耐磨性，涂料在使用過程中色澤變化小，究進標(biāo)線清晰，新型不易開裂，環(huán)保不易磨損;能保持良好的涂料反光性，在較長的究進時間內(nèi)反光效果不會明顯下降;應(yīng)具備良好的施工性能，干燥快，新型表面平整，環(huán)保對玻璃珠粘結(jié)力強;在施工過程中易控制標(biāo)線的涂料厚度，保持標(biāo)線厚度的均勻性。通常路標(biāo)涂料可分為溶劑型和熱熔型兩大類[1]，其中以溶劑型道路標(biāo)線涂料最為常用，但是
河北瑞翰防腐材料有限公司該種涂料在使用過程中要釋放出大量的溶劑，嚴(yán)重污染環(huán)境。1966年，美國洛杉磯州率先頒布限制有機溶劑揮發(fā)的環(huán)保法令，規(guī)定溶劑型涂料中有機溶劑(尤其是易產(chǎn)生光化學(xué)煙霧的溶劑)含量要低于17%(體積)。這一規(guī)定無疑極大地限制了溶劑型路標(biāo)涂料的使用。此后其他先進的工業(yè)國也陸續(xù)效仿，相繼出臺環(huán)保法規(guī)，規(guī)定有機揮發(fā)物(VOC)限值，溶劑型路標(biāo)涂料的發(fā)展從此走上了下坡路。如今隨著生活水平的提高，人們對于生活環(huán)境的要求越來越高，溶劑型路標(biāo)涂料已無法適應(yīng)當(dāng)代社會的需求。因此，近十幾年間低(零)污染路標(biāo)涂料的研究一直是熱門研究方向，逐漸形成了環(huán)保型路標(biāo)涂料這一品種。 本文將現(xiàn)有各種環(huán)保型路標(biāo)涂料分為水性路標(biāo)涂料、熱熔型路標(biāo)涂料、無溶劑型路標(biāo)涂料。分別討論了上述幾種路標(biāo)涂料的低(零)污染的機理及發(fā)展現(xiàn)狀，并且對環(huán)保型路標(biāo)涂料的未來發(fā)展趨勢做出了預(yù)測。 1.水性路標(biāo)涂料 水性涂料是以水溶性樹脂或不同類型的分散樹脂為基料的涂料，因而也常稱為水基涂料。由于采用水代替有機溶劑，涂料的VOC含量較低且無異味，不燃燒，毒性低[2]。水溶性樹脂是一種在分子鏈中引入離子型結(jié)構(gòu)單元的一種離子型樹脂。離子型基團的存在賦予了樹脂的水溶性。常用的水性改性劑有揮發(fā)性胺、磺酸鹽等。這些單體可以單獨使用也可復(fù)合使用，由其產(chǎn)生或引入的鹽基，可以賦予樹脂水溶性或水分散性。控制樹脂的不同分子量可提供不同的水溶性，制成不同的分散體系，如溶液型、膠體型、乳液型等。 但是由于傳統(tǒng)的水基涂料干燥慢，熱穩(wěn)定性差、易粘臟、不耐磨等缺點不能用于劃制道路標(biāo)線，因此對于其改性研究從未間斷過[3]。吳明江[4]等以聚己二酸丁二醇酯二醇(PBA)、二羥甲基丙酸(DMPA)和甲苯二異氰酸酯(TDI)等為主要原料，配合防老劑和紫外光吸收劑，用預(yù)聚體法制備不揮發(fā)物質(zhì)量分?jǐn)?shù)為40%的單組分水性聚氨酯樹脂;以此樹脂為基礎(chǔ)，用鈦白粉作為著色劑，制備白色水性聚氨酯路標(biāo)涂料。研究結(jié)果表明，預(yù)聚體法制備的水性聚氨酯樹脂在40℃下放置24h即可達到最終性能;水性聚氨酯樹脂在水中呈柱狀分散;以此樹脂制備的水性聚氨酯路標(biāo)涂料附著良好，表干時間短，各項指標(biāo)符合路標(biāo)涂料技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。孫道興[5]等將水性聚氨酯彈性樹脂2344用硅烷偶聯(lián)劑改性,并與納米二氧化硅、功能多胺聚合物、顏填料和助劑等復(fù)配,制得了性能優(yōu)異的自交聯(lián)環(huán)保型道路標(biāo)志涂料。該水性納米復(fù)合道路標(biāo)志涂料具有干燥速度快、強耐磨、耐水和耐老化的特性。硅烷偶聯(lián)劑改性后的彈性樹脂能明顯改善涂料的干燥速度、附著力和耐水性。納米二氧化硅、云母和玻璃粉等功能填料與硅烷偶聯(lián)劑改性后的彈性樹脂和多胺聚合物發(fā)揮協(xié)同作用,能明顯增強涂料的干燥速度、硬度、耐磨性和抗紫外線粉化性能,滿足道路標(biāo)線涂料的特殊性能要求。梁哲[6]等采用特殊的高分子材料乳化劑合成丙烯酸乳液樹脂，并對水性高分子的羧基做特殊處理，從而使水性涂料的耐水性顯著提高，采用純丙烯酸聚合并適度交聯(lián)的辦法使水性涂料對瀝青路面的附著力顯著提高。 2.熱熔型路標(biāo)涂料 熱熔型路標(biāo)涂料是20世紀(jì)50年代中期首先在歐洲開發(fā)成功[7]，并在60年代后期在世界范圍內(nèi)逐漸得到推廣使用的一種全新型道路安全標(biāo)線涂料。與溶劑型路標(biāo)涂料相比，其成分中無溶劑揮發(fā)分，施工時依靠加熱使粉狀涂料熔融，然后再利用專門的設(shè)備涂敷在地面上，冷凝后成為鮮明的標(biāo)線。它的成膜機理不是靠普通油漆的溶劑揮發(fā)，而是物理冷凝固化[8]。因此，也屬于環(huán)保型路標(biāo)涂料。由于熱熔涂料具有標(biāo)線涂膜厚，干燥速度快、耐久耐磨性強和夜間反光、使用壽命長的特點，應(yīng)用范圍和使用量都在逐年擴大，同時它也成為當(dāng)前路標(biāo)涂料研究領(lǐng)域的熱點。 張薇[9]等通過加入熱塑性彈性體乙烯一醋酸乙烯共聚物(EVA)改性熱熔型路標(biāo)涂料，確定了最佳工藝條件，改進了涂料的性能，所得涂膜可以達到日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JISK一5665一1987。趙嬌嬌[7]等以改性松香樹脂、350-1醇酸樹脂和,VA900型EVA樹脂為成膜物質(zhì)，并填加顏料、助劑和玻璃微珠制備了熱熔型路標(biāo)涂料，研究了影響改性松香樹脂酸值和涂料軟化點的條件，結(jié)果表明：改性松香樹脂的酸值隨反應(yīng)時間的延長而下降，反應(yīng)時間達到6h，反應(yīng)溫度為270℃時，酯化反應(yīng)較完全，樹脂的顏色較淺;改性松香樹脂、350-1醇酸樹脂和,VA900型EVA樹脂的質(zhì)量比達到4:1:0.5時，涂料具有適當(dāng)?shù)母稍飼r間及較高的軟化點。制備出的熱熔型路標(biāo)涂料具有干燥時間短、反光性能好、耐摩擦等性能，符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。 但是需要指出，該種路標(biāo)涂料也存在施工費用過高，施工效率低，標(biāo)線難以補涂等缺點，需要近一步的研究。 3.無溶劑路標(biāo)涂料 無溶劑路標(biāo)涂料要求涂料固化通過化學(xué)反應(yīng)完成,而不是物理的溶劑揮發(fā)。因此在施工過程中,無任何成分揮發(fā),從而保護了標(biāo)線施工現(xiàn)場與周圍的環(huán)境空氣質(zhì)量。無溶劑路標(biāo)涂料最早是由ALTANA公司在20世紀(jì)80年代研制成功并投放于歐洲市場的。在國外已有20多年的發(fā)展歷史[10]。如今用量在逐年增長。在歐洲、北美等地，其總體市場占有率已達到10%以上。其中瑞士已達90%,德國達到20%,美國為10%左右，在這其中又以丙烯酸無溶劑路標(biāo)涂料的發(fā)展最快。在我國，無溶劑路標(biāo)涂料還是一種不太為人們所熟知的新型道路標(biāo)線涂料，能生產(chǎn)這種涂料的中國廠家其配方、技術(shù)均由外國廠商提供。研究工作目前也處于起步階段[1]。林建筑[11]等用干性油替代部分二元醇合成具有氣干性的不飽和聚酯樹脂，在賦予聚酯涂料氣干性的同時降低了涂料的生產(chǎn)成本。他們將該樹脂作為雙組份道路標(biāo)線涂料的主要成膜物，所得涂膜性能經(jīng)交通部工程測試中心測試各項指標(biāo)均優(yōu)于其它道路標(biāo)線產(chǎn)品，具有廣闊的市場前景。竇小燕[12]等采用活性丙烯酸樹脂與丙烯酸單體為基體,用引發(fā)劑交聯(lián)固化,制備出具有黏度低、固體含量高、固化時間適宜、低污染、耐磨、與玻璃珠粘結(jié)牢固、耐候性好等特點的雙組分道路標(biāo)線涂料。著重討論涂料配方中的樹脂、活性單體、鈦白粉的用量及填料粒徑的合理級配。馬慶雷[13]等以苯乙烯為反應(yīng)性溶劑,廢舊聚苯乙烯、不飽和聚酯樹脂為主要成膜物制備了道路標(biāo)線涂料。在成膜時單體小分子參與聚合反應(yīng),基本上無“三廢”排放,是一種環(huán)保型涂料。通過正交分析及電鏡照片,討論了影響涂膜附著力的因素,制得的涂料具有施工方便、涂膜厚度適中、附著力強、氣候適應(yīng)性強等優(yōu)點。 4.結(jié)語 環(huán)保型路標(biāo)涂料是一類性能優(yōu)良、能適應(yīng)社會發(fā)展需要的涂料品種，相信隨著人們環(huán)保意識的逐漸增強，該類涂料品種的優(yōu)勢將更加顯著。展望未來，無溶劑和水性路標(biāo)涂料應(yīng)該是環(huán)保型路標(biāo)涂料未來發(fā)展的主要方向，相信其今后其必然會在交通指示和道路管理方面發(fā)揮舉足輕重的作用。
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