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水性路标涂料的研制

来源:广西远航公路桥梁工程有限公司 作者:粱哲 时间:2015-01-17 点击:
导读:研制开发了一种水性路标涂料。采用特殊的水性高分子材料作乳化剂合成丙烯酸乳液树脂,并对水性高分子的羧基做特殊处理,从而使水性涂料的耐水性显著提高,采用纯丙烯酸酯聚合并适度交联的办法使水性涂料对沥青路面的附着力显著提高。
0 前言
目前我国路标涂料以丙烯酸类常温溶剂型和C5 石油树脂及松香改性树脂类的热熔型为两大支柱。丙烯酸树脂具有突出的耐候性,保光保色性,干燥速度快,非常适宜作路标涂料。20世纪90年代,随着我国丙烯酸工业的迅速发展,丙烯酸路标涂料成了我国溶剂型白干路标涂料的主流。很显然,这类涂料存在着有毒、易燃、易爆和污染环境的严重弊端。水性路标涂料属低HAP(有害气体污染物)和低VOC(挥发性有机化合物)的环保型涂料,其开发和应用是当前涂料的发展方向。由于其干燥速度快,可形成足够厚的涂膜,对玻璃珠的粘结力好,耐磨性好,在美国、欧洲及澳大利亚等国得到了广泛的应用水性丙烯酸树脂与溶剂型丙烯酸树脂涂膜的特性一致(在单体配方相同条件下),但通常情况下水性树脂膜的耐水性和附着力不如溶剂型树脂。

本文采用具有一定酸值的碱溶性丙烯酸固体树脂(酸值215 mgKOH/g,不溶于冷热水),经用氨水溶解后作为乳化剂,合成纯丙烯酸乳液树脂,此树脂的流变性良好,对颜填料的润湿性好,配制涂料时无需加水性分散剂及水性增稠剂等水溶性助剂,又在涂料配方中加入能在成膜过程中使羧基交联的助剂,更进一步降低了膜的亲水性。成膜过程中会有两个化学反应自动发生,一是作为乳化剂部分的水性丙烯酸树脂的铵盐自行分解,释放出羧基和氨气(进入大气),从而使树脂的水溶性丧失,二是游离出的羧基与交联剂发生反应,使羧基的亲水性进一步降低,同时使相对分子质量在l万左右的碱可溶性树脂分子发生交联,相对分子质量急剧增, 由热塑型向热固型转变,致使体系的亲水性显著降低。水性自由基引发剂(过硫酸铵)虽然是完全水溶性的,但其加入量甚微,加之在反应过程中,引发剂和单体分子形成了相对分子质量大于20万的高分子(乳液聚合的特性) ],引发剂的水溶性也基本丧失。因此整个水性树脂体系不存在明显的亲水性因素,确保了涂料优异的耐水性能。
成膜过程的化学反应可表述如下:

1 树脂的合成
1.1 主要原材料

1.2 生产工艺及技术指标
在夹层反应器中加入水,氨水和树脂,加热到80℃,搅拌,待固体丙烯酸树脂完全溶解后,加入引发剂过硫酸铵,搅拌溶解,滴加丙烯酸丁酯单体,体系温度会自动上升,用水冷却带走反应放出的热量,控制温度80~90℃,在90 min内加完全部单体,随后继续保温搅拌1 h,冷却到50℃,出料,过滤,所得树脂的指标如表2所示。

2 路标涂料的配方及生产工艺
2.1原料及配方

2.2 生产工艺
将配方量的水、树脂、交联剂放人混合桶中,搅拌下加入各种粉料,分散均匀后,用砂磨机研磨至细度合格,出料,过滤,包装。

2.3 涂料产品质量指标
参照GB 9755—88合成树脂乳液型外墙涂料及GAFf 298-2001道路标线涂料(常温标线溶剂型涂料A)标准:
在容器中的状态:搅拌混合后无硬块;
固含量(%):≥55;
遮盖力(g,m ):≤190;
耐冻融循环(10次):无粉化、不起鼓、不开裂、不剥落;
耐人工老化(250 h):不起泡、不剥落、无裂纹、
粉化≤1级;
附着力:≤5级;
耐磨性(mg):≤40(200 r/1 000 g磨耗减量);
耐水性:水浸泡7 d后无开裂、起泡、孔隙、起皱等异常现象发生。

3 产品主要性能测试及对比
3.1 与溶剂型路标涂料的主要性能对比
附着力依据GB/T 1720测]定,耐磨性依据CB/T1768进行测定,结果见表4。结果表明该水性涂料在耐水前后的附着力均可达到或超过传统溶剂型涂料标准。

3.2 涂料的实际应用检测
将该水性涂料涂于沥青路面上(车流量较大),7个月后观察涂膜无脱落现象,用木棍划也无块状膜脱落,可见牢度及各种耐抗性良好。

4 结语
通过合成不含水溶性组分的水性丙烯酸乳液树脂,将其制得水性路标涂料,其耐水性和附着力等性能指标完全可达到溶剂型丙烯酸涂料的标准,有望在这一领域取代传统的溶剂型产品。
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