本发明属于道路工程材料技术领域，具体涉及一种兼具隔热降温和汽车尾气处理的路用多功能涂层材料及其制备方法。
背景技术：
沥青混合料作为一种黑色路面材料，对太阳光具有较高的吸收率，从而导致沥青路面产生较高的温度，在车辆荷载作用下会由于路面高温情况下承载力下降形成各种病害，降低道路的使用性能及使用寿命，并且在夜间低温时路面的热量不断释放到外界，使外界温度久高不下，也是造成城市热岛效应的原因之一。
在经济迅速发展的今天，人均汽车拥有量不断地增大，我国已经连续三年成为世界机动车产销第一大国，车辆行驶喷出大量的尾气，大自然的净化空气污染物的能力已显得微不足道。机动车污染是造成光化学烟雾、雾霾的重要原因，是我国空气污染的重要来源，严重危害人们的身体健康影响人们的日常生活，由此可见我国汽车尾气污染防治工作的紧迫性。
目前道路界积极地研究采用多种措施(保水性路面、遮热式路面、高热阻的集料等)来降低沥青表面的温度，但基于沥青材料的吸热特性及温度敏感性的本质特征，这些措施并不能从根本上缓解由于高温带来的路面问题及有效降低路表的温度。
如今我国对加强机动车污染防治工作提出了明确的要求，各有关部分和地区均制定机动车污染排放的工作方案以及相应的配套政策，同时实施各种方法来减少尾气的排放及处理排放的尾气，但作为直接供车辆行驶的道路——最直接与汽车尾气接触的结构物在治理尾气方面尚未有相应的有效对策，所以一种直接涂覆于路面表面用来降解尾气的涂层材料将应时而生。
技术实现要素：
针对现有技术的不足及遵循环境友好型道路的要求，本发明提供一种既能降低沥青路面路表温度，又能很好的净化汽车尾气、降解尾气有害物质减少环境污染的路面涂层材料。
本发明还提供了上述兼具隔热降温和汽车尾气处理的路用多功能涂层材料的制备方法。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是该兼具隔热降温和汽车尾气处理的路用多功能涂层材料，包括以下质量份配比的原料：硅丙乳液50～60份，水20～30份，铁掺杂氧化铝负载的纳米二氧化钛5～9份，中空玻璃微珠5～9份，钛白粉5～9份，超细硅藻土11～14份，丙二醇5～9份，分散剂0.6～0.9份。
上述路用多功能涂层材料优选以下配方：硅丙乳液53～58份，水15～22份，铁掺杂氧化铝负载的纳米二氧化钛6～8份，中空玻璃微珠5～8份，钛白粉6～9份，超细硅藻土12～14份，丙二醇6～8份，分散剂0.6～0.8份。
上述路用多功能涂层材料还包括助剂0.3～2.1份，所述助剂是由流平剂、消泡剂、增稠剂、润湿剂按质量比为0.5～1.5：0.5～1.5:0.5～1.5:1组成。
上述分散剂为BYK-163分散剂、BYK-161分散剂或BOK-F-501分散剂。
上述消泡剂为BYK-141消泡剂、BYK-052消泡剂或BOK-X-401消泡剂；流平剂为BYK-333流平剂或BYK-306流平剂；润湿剂为BYK-331润湿剂或BYK-378润湿剂；增稠剂为BYK-420增稠剂或BYK-425增稠剂。
制备上述兼具隔热降温和汽车尾气处理的路用多功能涂层材料的方法由以下步骤实现：
(1)将丙二醇、分散剂、水按照配方量加入研磨罐，在400～600rpm下搅拌10～20min，将超细硅藻土、钛白粉依次加入研磨罐中，在2300～2700rpm下搅拌20～30min，加入铁掺杂氧化铝负载的纳米TiO2粒子，继续在2800～3200rpm状态下搅拌30～40min；
(2)将搅拌好的浆料由研磨罐转移至调漆桶，在400～600rpm状态下按照配方量加入硅丙乳液和中空玻璃微珠，搅拌20～30min，得到兼具隔热降温和汽车尾气处理的路用多功能涂层材料。
上述步骤(1)优选：将丙二醇、分散剂、助剂、水按照配方量加入研磨罐，在450～550rpm搅拌15～18min，将超细硅藻土、钛白粉依次加入研磨罐中，在2500～2600rpm下搅拌18～22min，加入铁掺杂氧化铝负载的纳米TiO2粒子，在3000～3200rpm状态下搅拌35～40min。
本发明的兼具隔热降温和汽车尾气处理的路用多功能涂层材料是将硅丙乳液、铁掺杂氧化铝负载的纳米二氧化钛、中空玻璃微珠以及钛白粉、超细硅藻土、丙二醇等复配，在发挥其各成分优点的同时，能够起到协同作用，提高其路用性能，该涂层材料可以涂于沥青路面表面，还可以应用于道路的附属设施(中央分隔带栏杆、路缘石、边坡、标志牌、交通灯等)，隧道内壁，桥梁护栏及墩柱等，此外，该发明所使用的原料直接在市场就可以购买到，制作成本低，与路面具有较强的附着力，并且有较好的防腐能力、超耐侯性，有较好的使用性能和较长的使用周期。与现有技术相比，其主要具有以下优点：
(1)本发明充分利用了TiO2的光催特性，可循环使用，而且其在气相降解反应中造成的可逆性失效可以通过简单的清洁使其恢复活性，并且TiO2具有自清洁功能，只要定期喷洒适量的水就可以清除污染物恢复其活性，同时TiO2作为光催化剂具有很强的氧化还原能力，可与汽车尾气发生氧化还原反应，所生成产物无环境污染，并且TiO2自身对环境也没有污染，是一种环保的高效的尾气处理材料。
(2)本发明利用了中空玻璃微珠较好的光反射能力以及硅藻土良好的阻热效果，能很好的减少沥青对光的吸收并能阻隔热量的向下传递，有效降低路面温度，减少由于高温带来的路面病害，延长路面使用寿命，并且能缓解城市的热岛效应。
(3)本发明利用改性二氧化钛、钛白粉、中空玻璃微珠及超细硅藻土等产生协同效果，将TiO2的尾气处理特性和中空玻璃微珠及超细硅藻土的隔热降温、缓解城市热岛效应的特性协同，发挥其各自优势的同时，与其他作用复合形成了路用性能高、耐候性好，附着力强、防腐性好的路用涂层材料。
具体实施方式
现结合实施例和实验数据对本发明的技术方案进行进一步说明，但是本发明不仅限于下述的实施情形。
实施例1
本实施例的兼具隔热降温和汽车尾气处理的路用多功能涂层材料是由以下配比的原料组成：以g为单位，硅丙乳液55g，水20g，铁掺杂氧化铝负载的纳米二氧化钛8g，中空玻璃微珠8g，钛白粉7g，超细硅藻土11g，丙二醇8g，消泡剂0.2g，流平剂0.2g，增稠剂0.2g，润湿剂0.2g，分散剂0.7g。
其中：中空玻璃微珠的粒径为250目，抗压强度大于0.8MPa，消泡剂为BYK-052消泡剂、流平剂为BYK-333流平剂、增稠剂为BYK-420增稠剂、润湿剂为BYK-378润湿剂，所述分散剂为BYK-161分散剂。
其制备方法是由以下步骤实现：
(1)按照上述配方量称取消泡剂、流平剂、增稠剂、分散剂、润湿剂以及丙二醇，按照配方量量取水加入研磨罐中，并加入称量好的消泡剂、流平剂、增稠剂、分散剂、润湿剂以及丙二醇，在500rpm下搅拌16min；再加入配方量的钛白粉和超细硅藻土，在2500rpm下搅拌20min，加入配方量的铁掺杂氧化铝负载的纳米TiO2粒子，继续在3000rpm下搅拌36min；
(2)将搅拌好的浆料由研磨罐转移至调漆桶，在500rpm状态下加入配方量的硅丙乳液和中空玻璃微珠，继续搅拌25min出料，即制得兼具隔热降温和汽车尾气处理的路用多功能涂层材料。
实施例2
本实施例的兼具隔热降温和汽车尾气处理的路用多功能涂层材料是由以下配比的原料组成：以g为单位，硅丙乳液50g，水15g，铁掺杂氧化铝负载的纳米二氧化钛5g，中空玻璃微珠5g，钛白粉5g，超细硅藻土11g，丙二醇5g，消泡剂0.06g，流平剂0.06g，增稠剂0.06g，润湿剂0.12g，分散剂0.6g。
其中：中空玻璃微珠粒径为200目，抗压强度大于0.8MPa，消泡剂为BYK-141消泡剂、流平剂为BYK-306流平剂、增稠剂为BYK-425增稠剂、润湿剂为BYK-331润湿剂，所述分散剂为BYK-163分散剂。
其制备方法是由以下步骤实现：
(1)按照上述配方量称取消泡剂、流平剂、增稠剂、分散剂、润湿剂以及丙二醇，按照配方量量取水加入研磨罐中，并加入称量好的消泡剂、流平剂、增稠剂、分散剂、润湿剂以及丙二醇，在450rpm下搅拌18min；再加入配方量的钛白粉和超细硅藻土，在2400rpm下搅拌22min，加入配方量的铁掺杂氧化铝负载的纳米TiO2粒子，继续在2900rpm下搅拌40min；
(2)将搅拌好的浆料由研磨罐转移至调漆桶，在400rpm状态下加入配方量的硅丙乳液和中空玻璃微珠，继续搅拌30min出料，即制得兼具隔热降温和汽车尾气处理的路用多功能涂层材料。
实施例3
本实施例的兼具隔热降温和汽车尾气处理的路用多功能涂层材料是由以下配比的原料组成：以g为单位，硅丙乳液60g，水25g，铁掺杂氧化铝负载的纳米二氧化钛9g，中空玻璃微珠9g，钛白粉9g，超细硅藻土14g，丙二醇9g，消泡剂0.57g，流平剂0.57g，增稠剂0.57g，润湿剂0.39g，分散剂0.9g。
其中：中空玻璃微珠要求粒径为400目，抗压强度大于0.8MPa，消泡剂为BOK-X-401消泡剂、流平剂为BYK-306流平剂、增稠剂为BYK-420增稠剂、润湿剂为BYK-331润湿剂，所述分散剂为BOK-F-501分散剂。
其制备方法是由以下步骤实现：
(1)按照上述配方量称取消泡剂、流平剂、增稠剂、分散剂、润湿剂以及丙二醇，按照配方量量取水加入研磨罐中，并加入称量好的消泡剂、流平剂、增稠剂、分散剂、润湿剂以及丙二醇，在550rpm下搅拌15min；再加入配方量的钛白粉和超细硅藻土，在2450rpm下搅拌18min，加入配方量的铁掺杂氧化铝负载的纳米TiO2粒子，继续在3000rpm下搅拌35min；
(2)将搅拌好的浆料由研磨罐转移至调漆桶，在600rpm状态下加入配方量的硅丙乳液和中空玻璃微珠，继续搅拌20min出料，即制得兼具隔热降温和汽车尾气处理的路用多功能涂层材料。
实施例4
本实施例的兼具隔热降温和汽车尾气处理的路用多功能涂层材料是由以下配比的原料组成：以g为单位，硅丙乳液53g，水22g，铁掺杂氧化铝负载的纳米二氧化钛6g，中空玻璃微珠8g，钛白粉6g，超细硅藻土12g，丙二醇8g，消泡剂0.3g，流平剂0.3g，增稠剂0.3g，润湿剂0.6g，分散剂0.8g。
其中：中空玻璃微珠要求粒径为350目，抗压强度大于0.8MPa，消泡剂为052消泡剂、流平剂为BYK-306流平剂、增稠剂为BYK-420增稠剂、润湿剂为BYK-378润湿剂，所述分散剂为BYK-161分散剂。
其制备方法是由以下步骤实现：
(1)按照上述配方量称取消泡剂、流平剂、增稠剂、分散剂、润湿剂以及丙二醇，按照配方量量取水加入研磨罐中，并加入称量好的消泡剂、流平剂、增稠剂、分散剂、润湿剂以及丙二醇，在400rpm下搅拌20min；再加入配方量的钛白粉和超细硅藻土，在2300rpm下搅拌25min，加入配方量的铁掺杂氧化铝负载的纳米TiO2粒子，继续在2800rpm下搅拌40min；
(2)将搅拌好的浆料由研磨罐转移至调漆桶，在400rpm状态下加入配方量的硅丙乳液和中空玻璃微珠，继续搅拌28min出料，即制得兼具隔热降温和汽车尾气处理的路用多功能涂层材料。
实施例5
本实施例的兼具隔热降温和汽车尾气处理的路用多功能涂层材料是由以下配比的原料组成：以g为单位，硅丙乳液58g，水18g，铁掺杂氧化铝负载的纳米二氧化钛8g，中空玻璃微珠6g，钛白粉8g，超细硅藻土13g，丙二醇6g，消泡剂0.3g，流平剂0.3g，增稠剂0.3g，润湿剂0.2g，分散剂0.7g。
其中：中空玻璃微珠要求粒径为250目，抗压强度大于0.8MPa，消泡剂为052消泡剂、流平剂为BYK-306流平剂、增稠剂为BYK-420增稠剂、润湿剂为BYK-378润湿剂，所述分散剂为BYK-161分散剂。
其制备方法是由以下步骤实现：
(1)按照上述配方量称取消泡剂、流平剂、增稠剂、分散剂、润湿剂以及丙二醇，按照配方量量取水加入研磨罐中，并加入称量好的消泡剂、流平剂、增稠剂、分散剂、润湿剂以及丙二醇，在600rpm下搅拌10min；再加入配方量的钛白粉和超细硅藻土，在2700rpm下搅拌15min，加入配方量的铁掺杂氧化铝负载的纳米TiO2粒子，继续在3200rpm下搅拌30min；
(2)将搅拌好的浆料由研磨罐转移至调漆桶，在500rpm状态下加入配方量的硅丙乳液和中空玻璃微珠，继续搅拌20min出料，即制得兼具隔热降温和汽车尾气处理的路用多功能涂层材料。
现按照以下方法对本发明兼具隔热降温和汽车尾气处理的路用多功能涂层材料的性能进行检测，即将实施例1的兼具隔热降温和汽车尾气处理的路用多功能涂层材料涂抹于车辙板上，然后用自制的尾气净化测试设备和室内降温试验的试验系统对涂层材料的尾气处理性能和降温性能进行测试，具体试验方法如下：
一、尾气处理性能
将涂覆多功能涂料的车辙板放置到尾气净化测试设备中去，收集尾气，当尾气初始浓度稳定后开始记录第一组数据，打开白炽灯照射，模拟自然光环境，之后每间隔10min记录一次数据，直至60min终止或者数据变化不明显为止，一组试验结束。试验结果见表1、2：
表1 涂覆多功能涂料的车辙板净化尾气浓度变化表
表2 未涂覆多功能涂料的车辙板净化尾气浓度变化表
从上表1可以看出在普通光源下多功能涂料对汽车尾气CO、CO2、HC、NOX在60min的降解分别为8.2％、3.6％、12.2％、40％，表2中未涂覆多公涂料的尾气四种成分CO、CO2、HC、NOX分别降低了3.2％、1.4％、3.9％、7.7％，与表1数据相比较明显可以看出多功能路面涂层材料对尾气处理有较好的效果。
二、路面降温性能
将涂覆多功能涂料的车辙板置于自制的室内降温试验的试验系统对涂料的降温效果进行测试。在车辙板上均匀取点，用碘钨灯照射模拟自然光源，每隔30min测试各点的温度取平均值。测试结果见表3：
表3 温度平均值相对应温差
从表3可以看出涂覆多功能涂料的车辙板表面温度明显比未涂覆多功能涂料的车辙板表面温度低，最高相差6.1℃，说明该多功能路面涂层材料可以明显降低路面温度。
用上述相同的检测方法对其他实施例2～5的性能进行验证，其结果与上述试验结果一致，能够明显降低路面温度，并且对汽车尾气有较好的处理效果。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及添加或替换，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。