一种耐久型抗凝冰涂层及其制备方法与流程

1.本发明属于道路工程技术领域，具体涉及一种耐久型抗凝冰涂层及其制备方法。


背景技术：

2.我国广大的北方地区及南方山区道路冬季极易出现积雪结冰，降低了道路附着系数、车辆制动距离延长，且路面积雪遮挡了驾驶员视线，在弯道处极易发生交通事故，威胁人员生命财产安全，同时降低道路运输效率。传统的人工、机械清除冰雪、撒布融雪剂方法，被动不及时，费用高，易污染环境，造成路面损害。流体加热、电加热、热管加热等热力融冰雪技术施工复杂，造价高，维护不便。抗凝冰涂层技术通常由乳化沥青或者树脂材料作为基体材料，加入低冰点材料、外加剂共混形成，在入冬前喷洒到路面上，利用车辆荷载作用及其他其他外界作用，主动释放降低冰点的物质，减弱冰
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路界面的粘结力，可以起到主动预防结冰的效果，施工方便、快捷，且可提高人工、机械除冰雪效率，减少对路面损伤，是一种经济、高效的技术手段，得到了广泛的关注。
3.《一种融雪除冰乳液涂层及其施工方法》(cn110698986a)开发一种由水基胶粘剂、氟树脂乳液、ph调节剂、表面活性剂、增效剂组成的除冰乳液涂层。《一种长效疏水型抑冰涂层及其制备方法》(cn109233600a)开发了一种由聚氨酯、长效疏水抑冰剂和聚氨酯固化剂、水性环氧树脂和水性环氧树脂固化剂及石蜡粉组成了疏水性抑冰涂层。《一种路面融雪化冰涂层及其制备方法》(cn106867361b)开发了一种由环氧树脂﹑弹性改性剂﹑环氧活性稀释剂、融雪剂、消泡剂、分散剂、环氧固化剂﹑固化促进剂﹑偶联剂、磁铁粉等组成的具有微波辐射致热功能的融雪化冰涂层。《一种长效路面抗凝冰涂层材料及制备方法》(cn111138913a)开发了一种由橡胶粉、工业盐、碳酸钙、硬酸脂和环烷油组成的抗凝冰涂层。《一种环保型路面融冰雪涂层材料及其制备方法和使用方法》(cn102199398a)开发了一种由融雪物质、水性环氧树脂、乳化沥青和水性环氧树脂固化剂组成的环保型融冰雪涂层。这些产品大都采用乳化沥青或者环氧树脂作为载体，主要关注涂层的疏水效果、环保性能、加热效果等，对涂层与旧路面的粘接效果考虑不足，导致涂层施工后，在雨水冲刷、车轮泵吸作用下，短则几天，长则个把月就完全剥落，入冬后起不到缓解路面结冰的效果；此外，低冰点材料因为憎水处理后，呈弱碱性，且会在基体溶液中析出离子，导致基体溶液的稳定性差，常常需要在现场配制涂层，比例控制不准，且施工性较差。因此，研发耐久型低冰点涂层十分必要。


技术实现要素：

4.针对现有技术中涂层与原沥青路面的粘附性能差，容易脱落以及施工性差的问题，本发明提供一种耐久型抗凝冰涂层及制备方法，其目的在于：改善涂层与原沥青路面的粘附性能，抵抗车轮磨耗及动水的冲刷作用。同时提高涂层的施工性能，减少涂层干燥时间，缩短通车时间。
5.本发明采用的技术方案如下：
6.一种耐久型抗凝冰涂层，按重量份数计，包括水性单组分自干涂料1份、低冰点材
料0.2～0.3份、分散剂0.1份、蒸馏水0.1～0.15份、润湿剂0.025份。
7.优选的，所述分散剂为带颜料基团的高分子共聚物。
8.优选的，所述润湿剂为非离子表面活性剂复配物。
9.优选的，所述低冰点材料为填料型，含有无机或有机融雪抑冰成分，粒径小于0.075mm，且经过憎水处理，具有缓释效果。
10.优选的，所述水性单组分自干涂料由成膜树脂、填料、颜料、水、助溶剂和助剂组成，按重量分数计，各组分的含量为：成膜树脂1份，填料为0.3份，颜料0.1份，水0.1份，助溶剂0.05份，助剂0.03份。
11.优选的，所述成膜树脂为单组分丙烯酸树脂或改性醇酸树脂。
12.优选的，所述填料为硫酸钡、滑石粉、云母粉。
13.优选的，所述助剂为水性润湿剂、分散剂、消泡剂、防沉剂中的一种或多种。
14.优选的，所述助溶剂为丙二醇丁醚、二丙二醇丁醚、丙二醇甲醚中的一种或多种。
15.一种耐久型抗凝冰涂层的制备方法，包括以下步骤：
16.步骤1：将蒸馏水、润湿剂和分散剂按比例混合并搅拌2min配制成分散液，然后向分散液中按比例加入低冰点材料并搅拌5min，使低冰点材料完全润湿分散；
17.步骤2：按比例将润湿分散后的低冰点材料溶液加入到水性单组分自干涂料中，搅拌5min后制得耐久型抗凝冰涂层。
18.综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
19.1.本发明采用含极性基团的树脂作为涂料的基体材料，通过氢键及分子间的范德华力，增强涂层与原路面的粘附性，抵抗动水的冲刷作用。树脂材料硬度高，可以有效抵抗车轮的磨耗作用，延长涂层的使用寿命，在冬季能切实发挥延缓路面冻结的作用。
20.2.本发明采用非离子表面活性剂复配物润湿剂，以及带颜料基团的高分子共聚物有机分散剂，降低涂料与低冰点材料之间的表面张力，使涂层体系更加稳定，解决了低冰点材料因表面憎水处理后呈弱碱性，与水性自干涂料体系不共存的问题，涂层稳定性好，流动强，粘度低，渗透性好，可工厂化配制，且具有优异施工性能，便于现场喷洒施工，可以减少涂层干燥时间，缩短通车时间，提高施工质量。
附图说明
21.本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：
22.图1是磨耗试验裸露率
23.图2是磨耗60min后image pro
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plus 6.0软件识别状态
24.图3是汉堡车辙试验裸露率
25.图4是汉堡车辙image pro
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plus 6.0软件识别状态(60℃)
具体实施方式
26.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本技术的
实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本技术的范围，而是仅仅表示本技术的选定实施例。基于本技术的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
27.下面结合图1
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4对本发明作详细说明。
28.实施例1
29.取蒸馏水20g，分散剂2g，润湿剂0.5g，搅拌5min配制分散溶液；加入40g低冰点材料，搅拌2min后，制得低冰点材料分散溶液；加入200g水性单组分自干涂料(水性漆)，搅拌5min后制得耐磨性型低冰点涂层，磨耗不同时间及汉堡车辙碾压20000次后的裸露率如图1(白色代表裸露面积)和图3(白色代表裸露面积)所示。
30.实施例2
31.取固含量50％的普通乳化沥青200g，加入润湿剂6g搅拌5min，加入低冰点材料40g，搅拌5min，制得低冰点涂层，磨耗不同时间及汉堡车辙碾压20000次后的裸露率如图1和图3所示。
32.实施例3
33.取固含量50％的普通乳化沥青200g，加入润湿剂6g，防水粘结剂20g，搅拌5min，加入低冰点材料40g，搅拌5min，制得低冰点涂层，磨耗不同时间裸露率如图1所示和图3所示。
34.实施例4
35.取固含量50％的普通乳化沥青200g，加入润湿剂6g，水泥浆(水泥含量50％)8g，搅拌5min，加入低冰点材料40g，搅拌5min，制得低冰点涂层，磨耗不同时间裸露率如图1所示。
36.实施例5
37.取固含量62％的改性乳化沥青200g，加入润湿剂6g搅拌5min，加入低冰点材料40g，搅拌5min，制得低冰点涂层，汉堡车辙碾压20000次后的裸露率如图3所示。
38.涂层施工方法为：可采用喷涂施工，施工气温不低于15℃，喷涂用量根据路面老化程度，并进行充分的干燥养生。
39.涂层抗磨耗性能测试方法为：
40.采用ac
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13型级配，添加8％水泥，旋转压实成型直径150mm，高度65mm试件，养生7天后，喷涂涂层材料，用量为0.6kg/m2，在室温条件下养生1天后，在20℃水浴中浸泡1d，然后采用乳化沥青混合料扫刷磨耗仪进行磨耗15min、30min、45min、60min，对试件进行拍照，采用image pro
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plus 6.0软件识别图片中裸露集料面积，按照公式计算涂层磨耗裸露率。
[0041][0042]
式中：c1为试件磨耗裸露率，a1为磨耗不同时间后裸露面积，a0为试件表面积。涂层抗水损害性能测试方法为：
[0043]
采用ac
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13型级配，添加8％水泥，旋转压实成型直径150mm，65mm高度试件，养生7天后，喷涂涂层材料，用量为1.2kg/m2，在室温条件下养生2天后，采用汉堡车辙试验仪在50℃和60℃条件下碾压20000次后，观察轮迹处涂层剥落情况，对轮迹带部位进行拍照，采用image pro
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plus 6.0软件识别图片中轮迹带裸露的面积，按照公式计算轮迹带涂层碾压裸露率。
[0044][0045]
式中：c2为碾压裸露率，b1为轮迹带裸露面积，b0为轮迹带表面积。
[0046]
从图1和图2中可以看出，对比实施例1～4，随着磨耗时间的增加，裸露率不断增加，表明越来越多的涂层被磨耗掉。实施例2采用普通乳化沥青为基体材料，耐磨耗性能差，磨耗1小时裸露率27％，实施例3、实例4添加防水粘结剂、水泥可以在一定程度上改善低耐磨耗性能，但改善幅度不大；而实施例1采用水性单组分自干涂料作为基体材料的涂层耐磨耗性能大大提高，磨耗1小时的裸露率仅7.7％。可见涂层抗磨耗性能排序为：实施例2<实施例4<实施例3<实施例1，本发明的耐久型低冰点涂层具有优异的抗磨耗性能。
[0047]
从图3和图4可以看出，对比实施例1、实施例2和实施例5，随着水温升高，涂层裸露率增大，表明不同材料抗水损害性能受水温影响较大；实施2在50℃水浴中，不但轮迹带区域裸露面积达87％，非荷载轮作用区域在高温水浸泡下也直接剥落掉了；实施例5水浴温度由50℃增加到60℃，裸露率由57.9％增加到76.9％；实施例1水浴温度由50℃增加到60℃，裸露率由6.3％增加到66.1％。可见涂层抗水损害性能排序为：实施例2<实施例5<实施例1，本发明的耐久型低冰点涂层具备优异抗水损害性能。
[0048]
以上所述实施例仅表达了本技术的具体实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本技术保护范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术技术方案构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本技术的保护范围。