摘要：現(xiàn)有熱熔標(biāo)線涂料在使用過程中存在耐磨性和耐候性較差、高溫穩(wěn)定性不足等缺點(diǎn)，同時(shí)在熱熔涂料配比設(shè)計(jì)中缺乏科學(xué)的配方優(yōu)選方法。文章針對熱熔型標(biāo)線涂料的7種組分進(jìn)行正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)，確定16種涂料配比，并對這16種涂料開展軟化點(diǎn)、密度、耐磨性、色度性能等材料試驗(yàn)，研究了標(biāo)線涂料各組分與標(biāo)線涂料技術(shù)指標(biāo)的關(guān)聯(lián)性，以及標(biāo)線涂料各組分對技術(shù)指標(biāo)的影響程度。采用綜合平衡法進(jìn)行分析，得到了各技術(shù)指標(biāo)下標(biāo)線涂料的合適配比為：石油樹脂∶鈦白粉∶雙飛粉∶增塑劑∶乙烯醋酸乙烯（EVA）∶聚乙烯蠟（PE）∶預(yù)混玻璃珠=15∶11∶34∶1∶2∶1∶36。

關(guān)鍵詞：熱熔型標(biāo)線涂料；正交試驗(yàn)；綜合平衡法

中圖分類號(hào)：U491.5+23

0 引言

熱熔反光型道路標(biāo)線涂料在配方設(shè)計(jì)方面不僅要考慮涂料本身的技術(shù)指標(biāo)，同時(shí)還應(yīng)考慮到涂料的施工性能、涂料施工成型后的使用性能等多方面因素。對于涂料的研制開發(fā)和生產(chǎn)，首先是涂料在技術(shù)性能上必須滿足相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，其次必須滿足業(yè)主或施工單位的特殊要求及在施工中或施工后標(biāo)線必須應(yīng)對的特殊環(huán)境因素［1-3］。目前熱熔標(biāo)線涂料存在耐磨性和耐候性較差、高溫穩(wěn)定性不足的問題，導(dǎo)致熱熔型標(biāo)線在使用過程中易被車輛磨損、自然條件下老化變色，以及夏季高溫條件下易被車輪碾壓變形。同時(shí)，國家及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)缺乏對標(biāo)線涂料組分設(shè)計(jì)的方法，導(dǎo)致合適的涂料配比未能進(jìn)行有效確定。本文針對以上問題，選擇涂料的軟化點(diǎn)、密度、抗壓強(qiáng)度、色度性能和耐磨性等5個(gè)技術(shù)指標(biāo)作為設(shè)計(jì)指標(biāo)，開展標(biāo)線涂料7種組分的正交試驗(yàn)，以期獲得各組分對標(biāo)線涂料技術(shù)指標(biāo)的作用規(guī)律和室內(nèi)試驗(yàn)下的最佳配方。

1 試驗(yàn)原材料

熱熔型反光標(biāo)線涂料配比設(shè)計(jì)所用原材料如下：

樹脂——蘭州亞華石油化工有限責(zé)任公司生產(chǎn)的C5石油樹脂。

鈦白粉——寧波新福鈦白粉有限公司的NTR-606型二氧化鈦，該產(chǎn)品為硫酸法生產(chǎn)的金紅石型鈦白粉。

雙飛粉——80目雪花白，主要成分為碳酸鈣。

預(yù)混玻璃珠——錦州金光交通設(shè)施材料有限公司生產(chǎn)的國標(biāo)2號(hào)珠。

增塑劑——采用二幸脂和石礦油的混合劑，比例為6∶4。

EVA——韓國樂天化工生產(chǎn)的EVA。

PE蠟——韓國大韓油化生產(chǎn)的PE蠟。

2 正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)與分析方法

2.1 組分正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)

本涂料有石油樹脂、鈦白粉、雙飛粉、增塑劑、EVA、PE蠟、玻璃微珠等7種組分，應(yīng)選擇至少7因素的正交表，因素水平如表1所示。查閱正交試驗(yàn)表，選擇L16（44×23）來設(shè)計(jì)配比，方案如表2所示。

依照正交試驗(yàn)方案表的水平組合進(jìn)行試驗(yàn)，涂料共有16個(gè)配比，分別進(jìn)行軟化點(diǎn)、密度、抗壓強(qiáng)度、色度性能和耐磨性等試驗(yàn)。

2.2 組分正交試驗(yàn)分析方法

分析試驗(yàn)指標(biāo)的極差，以確定各指標(biāo)下因素的主次順序。分別采用綜合平衡法來分析正交試驗(yàn)結(jié)果，得到標(biāo)線涂料組分的最優(yōu)配比。

采用綜合平衡法分析時(shí)，可以依據(jù)“少數(shù)服從多數(shù)”的原則，選取組分出現(xiàn)次數(shù)較多的水平作為優(yōu)摻量［4］。當(dāng)組分各摻量下性能相差不大時(shí)，可依據(jù)降低消耗、提高性能的原則選取組分合適的摻量。

3 正交試驗(yàn)結(jié)果與分析

16種配方的試驗(yàn)結(jié)果如表3所示。

3.1 因素相關(guān)性分析（表4）

由軟化點(diǎn)相關(guān)性系數(shù)可知，增塑劑對軟化點(diǎn)的影響最大，在涂料的配比設(shè)計(jì)時(shí)要嚴(yán)格控制增塑劑摻量，防止涂料軟化點(diǎn)不合格。雙飛粉和玻璃微珠與涂料軟化點(diǎn)呈正相關(guān)關(guān)系，表明增加雙飛粉、玻璃微珠的摻量，有利于提高涂料的軟化點(diǎn)。

由密度相關(guān)性系數(shù)可知，在涂料組分中石油樹脂、鈦白粉、增塑劑、EVA、PE與涂料的軟化點(diǎn)呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。其中石油樹脂和玻璃珠對密度的影響明顯，與二者用量大有較大關(guān)系。

由抗壓強(qiáng)度相關(guān)性系數(shù)可知，在涂料組分中石油樹脂、雙飛粉與涂料的抗壓強(qiáng)度呈正相關(guān)關(guān)系，二者摻量的增加將有助于提高涂料抗壓強(qiáng)度。

由亮度因數(shù)相關(guān)性系數(shù)可知，在涂料組分中石油樹脂、鈦白粉、增塑劑、EVA、PE與涂料的軟化點(diǎn)呈正相關(guān)關(guān)系，其中鈦白粉對亮度因數(shù)的影響最大，提高鈦白粉摻量將顯著提升涂料色度性能。

由損失質(zhì)量相關(guān)性系數(shù)可知，在涂料組分中雙飛粉和增塑劑與涂料的質(zhì)量損失呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，二者摻量增加有利于改善涂料耐磨性。但是增塑劑摻量過高會(huì)使涂料試樣表層不易干結(jié)，容易粘附磨耗物質(zhì)，導(dǎo)致磨耗試驗(yàn)損失質(zhì)量偏小。

3.2 因素主次順序分析

3.2.1 軟化點(diǎn)試驗(yàn)

對軟化點(diǎn)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行正交分析，所得數(shù)據(jù)如表5所示。

由表5可知，涂料各組分對軟化點(diǎn)影響的主次排序?yàn)椋涸鏊軇倦p飛粉＞石油樹脂＞鈦白粉＞玻璃微珠＞PE＞EVA。

3.2.2 密度試驗(yàn)

對密度試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行正交分析，所得數(shù)據(jù)如表6所示。

由表6可知，涂料各組分對密度影響的主次排序?yàn)椋弘p飛粉=石油樹脂＞玻璃微珠＞鈦白粉＞增塑劑＞EVA＞PE。

3.2.3 抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)

對抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行正交分析，所得數(shù)據(jù)如表7所示。

由表7可知，涂料各組分對抗壓強(qiáng)度影響的主次排序?yàn)椋涸鏊軇倦p飛粉＞石油樹脂＞鈦白粉＞玻璃微珠＞PE＞EVA。

3.2.4 色度性能試驗(yàn)

對色度性能試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行正交分析，所得數(shù)據(jù)如表8所示。

由表8可知，涂料各組分對亮度因數(shù)影響的主次排序?yàn)椋衡伆追郏倦p飛粉＞石油樹脂=玻璃微珠＞增塑劑＞PE=EVA。

3.2.5 耐磨性試驗(yàn)

對耐磨性試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行正交分析，所得數(shù)據(jù)如表9所示。

由表9可知，涂料各組分對耐磨性影響的主次排序?yàn)椋弘p飛粉＞增塑劑＞玻璃微珠＞石油樹脂＞PE＞鈦白粉＞EVA。

4 標(biāo)線涂料配比優(yōu)選

4.1 綜合平衡分析法

采用綜合平衡法，先確定單個(gè)性能指標(biāo)下各因素的最佳水平，再對各性能指標(biāo)下各因素的最佳水平進(jìn)行綜合考慮，初定因素水平，分析結(jié)果如表10所示。

由表10可知，采用綜合平衡分析法得到正交試驗(yàn)的優(yōu)選配方有兩個(gè)，差異僅在于鈦白粉的用量不同。由色度性能試驗(yàn)下涂料組分的關(guān)聯(lián)性分析和影響主次分析可知，增加鈦白粉的摻量有助于提升涂料的色度性能，故鈦白粉的水平選擇4。涂料優(yōu)選方案如表11所示。

4.2 配方驗(yàn)證

采用綜合平衡法得到的最佳配方是石油樹脂∶鈦白粉∶雙飛粉∶增塑劑∶EVA∶PE∶玻璃微珠=15∶11∶34∶1∶2∶1∶36。涂料有機(jī)物總含量為19%，玻璃珠含量為36%，滿足現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)要求［5］。因該配方不在正交試驗(yàn)的16種配方內(nèi)，故需對該配方進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證，結(jié)果如表12所示。由表12可知滿足現(xiàn)行規(guī)范要求。

5 結(jié)語

本文對熱熔標(biāo)線涂料開展正交試驗(yàn)研究，得出以下結(jié)論：

（1）對于熱熔標(biāo)線涂料軟化點(diǎn)，增塑劑的影響最大，增大增塑劑摻量后涂料軟化點(diǎn)顯著降低。

（2）對于熱熔標(biāo)線涂料密度，玻璃珠含量和石油樹脂用量的影響最大。其中玻璃珠增加，可顯著提升涂料密度。

（3）對于熱熔標(biāo)線涂料色度性能，鈦白粉的影響最大。增加鈦白粉摻量，可有效改善涂料的色度性能。

（4）對于熱熔標(biāo)線涂料耐磨性，增加雙飛粉的用量可提升涂料的耐磨性。

（5）對于熱熔標(biāo)線涂料抗壓強(qiáng)度，增塑劑和雙飛粉的影響較大，增塑劑用量增加會(huì)導(dǎo)致涂料抗壓強(qiáng)度顯著下降。

（6）綜合平衡法得出的配方并未在16種配方中，經(jīng)涂料性能試驗(yàn)驗(yàn)證，最佳配方滿足現(xiàn)行規(guī)范技術(shù)要求，最終確定合適配比為石油樹脂∶鈦白粉∶雙飛粉∶增塑劑∶EVA∶PE∶玻璃微珠=15∶11∶34∶1∶2∶1∶36。

參考文獻(xiàn)

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［5］JT/T 280-202 路面標(biāo)線涂料［S］.

收稿日期：2023-10-12

作者簡介：李乃強(qiáng)（1975—），碩士，高級(jí)工程師，主要從事高速公路運(yùn)營管理工作。