王清華

（山西路橋集團(tuán)晉北項(xiàng)目管理有限公司，山西太原 030000）

我國公路網(wǎng)的擴(kuò)大與完善，在很大程度上方便人們出行的同時(shí)，越來越多的問題也逐漸開始暴露出來，其中首當(dāng)其沖的是道路安全問題[1]。如今由于路網(wǎng)里程的急劇增加和汽車擁有量的增多，都成為交通擁堵、事故頻發(fā)的原因，所以設(shè)計(jì)和施劃新的道路標(biāo)線來緩解目前的交通狀況則顯得尤為重要。對于標(biāo)線的要求無論是在白天還是夜間都必須要有良好的可視性，實(shí)現(xiàn)全天候持續(xù)性反光[2]。

根據(jù)涂料的種類不同，路面標(biāo)線通常可分為：溶劑型標(biāo)線、熱熔型標(biāo)線、雙組分標(biāo)線和水性標(biāo)線[3]。熱熔型道路標(biāo)線涂料以其干燥時(shí)間短、與路面附著力好、對環(huán)境污染小、生產(chǎn)周期短等優(yōu)點(diǎn)，在我國市場占據(jù)主導(dǎo)地位。本文圍繞高亮耐久型熱熔標(biāo)線涂料展開研究，并進(jìn)行相關(guān)路用性能的驗(yàn)證，為制備高亮耐久型道路標(biāo)線涂料提供一種新的思路。

1 高亮耐久型道路標(biāo)線涂料的原材料及制備

1.1 原材料

高亮耐久型道路標(biāo)線涂料的原材料主要包括：①成膜物質(zhì)為加氫改性的C5石油樹脂；②顏料為銳鈦型的二氧化鈦；③填料為輕體碳酸鈣（鈣粉）、鈣砂；④玻璃微珠為進(jìn)口全天候高亮反光玻璃微珠，相關(guān)參數(shù)指標(biāo)見表1；⑤助劑為增塑劑——鄰苯二甲酸二辛酯（DOP）、PE蠟、醋酸乙烯酯（EVA）；⑥抗污材料為聚偏氟乙烯（PVDF），相關(guān)參數(shù)指標(biāo)見表2。

表1 玻璃微珠物理參數(shù)

表2 PVDF物理參數(shù)

1.2 制備工藝

①稱取C5石油樹脂、鈦白粉、鈣粉、鈣砂，干拌均勻，然后在120℃下進(jìn)行攪拌。②待成膜樹脂融化之后，加入玻璃微珠、抗污樹脂和助劑，溫度提高到160~180℃繼續(xù)攪拌。③全部組分熔融之后，升溫到200℃，加蓋保溫30s左右即可。

2 各組分對標(biāo)線涂料性能的影響

2.1 成膜樹脂含量的影響

成膜樹脂的選擇對熱熔型道路標(biāo)線涂料性能的影響極大，主要通過影響路面涂層的流動(dòng)性和黏附性。通過探究軟化點(diǎn)和抗壓強(qiáng)度來具體分析，分析成膜樹脂對熱熔型道路標(biāo)線涂料性能的影響。

由圖1可以看出，隨著吸收熱量的增加，在達(dá)到一定溫度以后，成膜樹脂由玻璃態(tài)逐漸向黏流態(tài)轉(zhuǎn)變。隨著其含量的增加：①體系軟化點(diǎn)降低，說明成膜樹脂與其他各組分子之間結(jié)合變?nèi)?，易于流?dòng)，有利于降低施工溫度，改善施工性能；②抗壓強(qiáng)度越來越大，說明體系的抗壓能力提高，可以承受大重量的荷載。但是考慮到成膜樹脂含量的增加，會(huì)造成成本增加和體系耐磨性的降低，所以綜合考慮，選擇成膜樹脂用量為16phr。

圖1 軟化點(diǎn)和抗壓強(qiáng)度與成膜樹脂含量的關(guān)系

2.2 鈦白粉含量的影響

鈦白粉的摻量主要影響材料體系色度性能，表3是不同鈦白粉摻量下白色標(biāo)線的色品坐標(biāo)和亮度因子。

表3 不同鈦白粉摻量下白色標(biāo)線的色品坐標(biāo)和亮度因子

色品坐標(biāo)、亮度因子見表4。

表4 色品坐標(biāo)、亮度因子表

不同鈦白粉含量的標(biāo)線表面色色品坐標(biāo)與規(guī)范對比情況如圖2所示。

圖2 不同鈦白粉含量的標(biāo)線表面色色品坐標(biāo)與規(guī)范對比情況

根據(jù)表4所示，《道路交通標(biāo)線質(zhì)量要求和檢測方法》GB/T 16311—2009中規(guī)定的標(biāo)線表面色色品圖中規(guī)定，對于標(biāo)線白色的色品坐標(biāo)和亮度因子范圍如圖2所示；圖2中可以看出，不同鈦白粉含量的標(biāo)線表面色色品坐標(biāo)均落在《道路交通標(biāo)線質(zhì)量要求和檢測方法》GB/T 16311—2009中規(guī)定的標(biāo)線表面色色品圖中，亮度因子也符合≥0.35的要求，此外，考慮到鈦白粉的成本問題，綜合選定鈦白粉摻量為10phr。

2.3 填料含量的影響

填料不僅能影響涂料的流動(dòng)性和機(jī)械強(qiáng)度，還能通過提高填料含量適當(dāng)降低涂料制品的成本，提高涂膜的耐磨性等。本次實(shí)驗(yàn)中粉體（鈦白粉和鈣粉）總質(zhì)量為30phr，所以本部分改變填料鈣砂的比例，實(shí)驗(yàn)統(tǒng)一采取外摻法，保持其他組分比例不變，研究填料對材料性能的一些影響因素。

從圖3中可以看出，材料的軟化點(diǎn)隨著填料含量的增加逐漸升高，良好的軟化特性有助于改善材料的施工性能，提高材料的高溫性能。材料的磨耗程度隨著其含量的增加不斷增大，說明所選的填料在一定范圍內(nèi)可有效地為樹脂起到很好的抗摩擦性能，提高行車安全性。涂料的流動(dòng)性隨著填料含量的增多先變大后變小，說明在保證其他組分不變時(shí)，填料在適當(dāng)范圍內(nèi)流平性變好。根據(jù)實(shí)際需求選取摻量45phr的填料（即20phr鈣粉，25phr鈣砂）用來分析新型標(biāo)線材料的性能。

圖3 填料與標(biāo)線材料軟化點(diǎn)、磨耗量、流動(dòng)性的關(guān)系

2.4 預(yù)混玻璃微珠含量的影響

本實(shí)驗(yàn)探究了標(biāo)線材料的逆反射系數(shù)和耐磨性，進(jìn)而確定預(yù)混玻璃微珠的合適摻量。

從圖4可以看出，隨著預(yù)混玻璃微珠摻量的逐漸增大，逆反射系數(shù)逐漸增大，當(dāng)預(yù)混玻璃微珠摻量為30phr時(shí)，逆反射系數(shù)達(dá)到285mcd · m-2· lx-1此外，隨著玻璃微珠的含量的增加，涂料中各組分的機(jī)械強(qiáng)度也增加了，耐磨性也得到提升。雖然隨著預(yù)混玻璃微珠摻量的增大，成本會(huì)隨之增加，但考慮到各種復(fù)雜環(huán)境下，需要提高標(biāo)線的反光性，所以選擇添加30phr預(yù)混玻璃微珠摻量來表征新材料性能。

圖4 預(yù)混玻璃微珠含量對標(biāo)線涂料逆反射系數(shù)和磨耗性能的影響

3 高亮耐久型道路標(biāo)線涂料路用性能

通過研究各組分對高亮耐久新型標(biāo)線材料性能的影響，確定了各組分的摻量如表5，按照表5各組分摻量進(jìn)行新型標(biāo)線材料（A）的制備，與商品化熱熔反光道路標(biāo)線（B）和傳統(tǒng)配方設(shè)計(jì)的熱熔標(biāo)線材料（C）進(jìn)行相關(guān)路用性能的比較分析，具體操作方法和指標(biāo)參照《路面標(biāo)線涂料》JT/T 280—2004、《路面防滑涂料》JT/T 712—2008、《道路交通標(biāo)線質(zhì)量要求和檢測方法》GB/T 16311—2009、《公路路基路面現(xiàn)場測試規(guī)程》JTG E-60—2008等規(guī)范執(zhí)行。

表5 高亮耐久新型標(biāo)線涂料各組分摻量

3.1 基本性能

由表6可以看出：本研究的配方中含有一定摻量的高分子材料組分，其極性鏈段與石油樹脂材料中的羧基相結(jié)合，導(dǎo)致分子之間相對位置改變所需能量較大，從而提高了軟化點(diǎn)，改善了高溫穩(wěn)定性；此外降低了不黏胎干燥時(shí)間，有利于縮短道路封閉時(shí)間，減少道路擁堵。

表6 高亮耐久新型標(biāo)線涂料基本性能參數(shù)

3.2 識認(rèn)性能

由表7可以看出：①亮度因子Y，A>B>C，說明鈦白粉摻量的增加對于涂料亮度因子的提高有很大作用；此外，三種配方的色度坐標(biāo)也均落入規(guī)范要求中的色品圖中；②經(jīng)過配方改進(jìn)之后，A標(biāo)線涂料逆反射系數(shù)達(dá)到380，比基礎(chǔ)配方提高135%，可以在夜間或者不良天氣下提高標(biāo)線的反光性能；③配方改進(jìn)后，涂膜與水的接觸角相比較于商品配方B、基礎(chǔ)配方C提高17.9%、21.1%；涂膜與油的接觸角相比較于商品配方B、基礎(chǔ)配方C提高6.7%、2.3%。說明配方改進(jìn)后的配方標(biāo)線材料的疏水性能優(yōu)異，可以極大改善日常標(biāo)線的抗污性能和雨霧天標(biāo)線的逆反射性。

表7 高亮耐久新型標(biāo)線涂料識認(rèn)性能

3.3 耐久性能

由圖6可以看出：①水中浸泡24h之后，材料A、B、C均沒有出現(xiàn)失光、變色、氣泡、起皺、脫落、生銹等現(xiàn)象，這說明配方改進(jìn)后可以很好地抵抗水的破壞，具有很好的耐水性；②氫氧化鈣溶液中浸泡24h結(jié)束后，取出試板用水沖洗干凈，甩掉板面上的水珠，再用濾紙吸干。通過觀察發(fā)現(xiàn)材料C出現(xiàn)些許裂紋現(xiàn)象，B出現(xiàn)變色現(xiàn)象，A基本沒有變化，這說明所選的配方改進(jìn)后的A材料可以很好地抵抗堿性的破壞，能增強(qiáng)標(biāo)線在下雨的抗化學(xué)腐蝕破壞能力，增強(qiáng)可以標(biāo)線涂層的耐久性；③A、B、C配方下的涂料均沒有裂紋現(xiàn)象。將制作的試板，經(jīng)水浴、冷凍、熱烘后，再取出靜置2h，再觀察，結(jié)合圖5對比可以看出樣板前后無明顯的裂紋和脫落現(xiàn)象。這說明配方改進(jìn)后仍具有優(yōu)良的低溫抗裂性，涂膜彈性大，環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。

圖5 高亮耐久新型標(biāo)線涂料耐水性能、耐堿性能、低溫抗裂性能對比

表8結(jié)果表明：涂膜耐磨數(shù)據(jù)均符合規(guī)范要求，配方改進(jìn)后可獲得良好的耐磨性能。

表8 耐磨性測試磨耗損失

然后對配方A再進(jìn)行不同重量下的磨耗實(shí)驗(yàn)檢測來模擬不同荷載下車輛的磨損狀況綜合評價(jià)，結(jié)果如表9所示。

表9 配方A不同荷載耐磨性測試磨耗損失

通過表9可以看出，其表面磨損量正常。再結(jié)合實(shí)際磨損的情況來看，說明配方改進(jìn)后制作的產(chǎn)品磨損小，符合規(guī)范要求。

采用紫外老化實(shí)驗(yàn)箱，按照J(rèn)T/T 280—2004中規(guī)定的方法進(jìn)行耐候?qū)嶒?yàn)。比較實(shí)驗(yàn)前后試樣的色品坐標(biāo)和亮度因子，結(jié)果如表10所示。

由表10可以看出，經(jīng)過600h的人工加速耐候性實(shí)驗(yàn)，涂膜的亮度因子均有不同程度的下降，其中基礎(chǔ)配方C下降最多，達(dá)到8%，不過色品坐標(biāo)仍可以落在色品圖內(nèi)。

表10 耐磨性測試磨耗損失

4 結(jié)束語

從高亮耐久標(biāo)線涂料的組成研究出發(fā)，在常規(guī)標(biāo)線配方基礎(chǔ)上，研究各組分對性能的影響，確定了改進(jìn)后的配方，并從基本性能（軟化點(diǎn)、不黏胎干燥時(shí)間、抗壓強(qiáng)度、抗滑性能）、識認(rèn)性能（色度性能、光度性能、抗污性能）和耐久性能（耐水性能、耐堿性能、低溫抗裂性能、耐磨性能、耐候性能）出發(fā)對其路用性能進(jìn)行研究，性能指標(biāo)均符合《路面標(biāo)線涂料》JT/T 280—2004中對熱熔型標(biāo)線的相關(guān)要求，進(jìn)而得到一種高亮耐久型道路標(biāo)線涂料，為后續(xù)應(yīng)用提供了基礎(chǔ)。