本发明属于道路工程领域，具体涉及一种长效疏水型抑冰涂层及其制备方法。
背景技术：
：冬季愈加极端恶劣的冰雪天气，对路面的行车安全造成了极大的影响，重大交通事故往往发生在因冰雪天气而结冰的路段。如何清除路面冰层或者说抑制路面结冰是目前道路领域的一个迫切问题。以往路面的除冰方式往往采用直接撒布盐类融雪剂和机械除雪的方式，不仅需要大量的人力物力，同时盐类融雪剂的直接撒布也会对周边环境造成破坏。现阶段存在的自应力弹性铺装技术是将橡胶颗粒掺入到沥青混凝土中，利用材料的应变被动抑冰，但路面性能会受到影响，路面导电技术，热管技术分别是在使路面导电或在地下铺设导热管来进行主动抑冰，可达到一定的抑冰效果。以武汉为代表的中部地区的冬季天气属于不算极冷，降雪量一般，但天气潮湿，因此降雪后雪层易融化，形成中厚度冰层，冰雪天气的天数也不多，在这种气候的地区采用热管或者导电技术可发挥一定的融雪抑冰效果，但喷涂技术相对来说就施工简单方便，成本较低，也可以发挥良好的抑冰效果。目前的抑冰涂层普遍存在与路面粘结强度差，融雪剂释放短暂的问题；粘结强度差，在车辆荷载行驶的碾压下，涂层结构就会被破坏；且融雪剂释放速度快，在后续的低温冰雪天气中则无或少量融雪剂发挥融雪抑冰的作用；不能达到长期稳定释放的效果，耐久性能差。面对中部地区或其他地区持续低温天气的冬季气候情况不能保障冬季持续的抑冰效果。技术实现要素：本发明的主要目的在于针对现有技术存在的不足，提供一种长效疏水型抑冰涂料涂层，它与路面粘结强度好，并具有长期有效抑制路面结冰等特点，且涉及的制备方法简单、原料易得，适合推广应用。为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种长效疏水型抑冰涂层，所用材料为一种长效疏水型抑冰涂料，它包括a料、b料和石蜡粉，其中a料包括聚氨酯、长效疏水抑冰剂和聚氨酯固化剂；b料包括水性环氧树脂和水性环氧树脂固化剂。上述方案中，所述a料、b料和石蜡粉的质量比为(4-6):(1-3):(0.5-1)；a料中氨酯与长效疏水抑冰剂的质量比为(7-8):(1-2)，聚氨酯与聚氨酯固化剂的质量比为1:(0.5-1)；b料中水性环氧树脂与水性环氧树脂固化剂的质量比为1:(0.5-1)。上述方案中，所述长效疏水抑冰剂的制备方法包括如下步骤：1)复合融雪剂饱和溶液的配制；配制分别在60-80℃温度条件下配制氯化钙饱和溶液、氯化镁饱和溶液、氯化钠饱和溶液，然后将三者混合得复合融雪剂饱和溶液；2)沸石粉-硅藻土复合融雪剂的制备；向复合融雪剂饱和溶液中加入沸石粉和硅藻土，进行水浴加热搅拌，然后加入减水剂，并将所得混合物进行高速剪切处理、静置(12-24h)，将所得混合液进行过滤、真空干燥，得沸石粉-硅藻土复合融雪剂；3)将所得沸石粉-硅藻土复合融雪剂分散于有机溶剂中，进行超声震荡(2-3h)形成悬浊液，加入偶联剂，继续进行超声震荡(3-5h)，再经抽滤、真空干燥(4-6h)、球磨(4-12h)，得长效疏水抑冰剂。上述方案中，所述沸石粉、硅藻土和减水剂的质量比为(0.5-1):(1-2):(0.1-0.3)；沸石粉和硅藻土的总质量与复合融雪剂饱和溶液的质量比为(0.5-1):(7-9)。上述方案中，所述偶联剂为硅烷偶联剂，所述偶联剂为硅烷偶联剂，偶联剂与沸石粉-硅藻土复合融雪剂的质量比为(0.1-0.3):(7-9)。优选的，所述偶联剂由y-氨基丙基三乙氧基硅烷和聚二甲基硅氧烷按(3-5):(0.5-1)的质量比混合而成。上述方案中，步骤2)中所述水浴加热搅拌温度为60-70℃，时间为5-10min。上述方案中，步骤2)中所述高速剪切速度为2000转/min，时间为30-40min。上述方案中，步骤2)中所述真空干燥压强为100-200kpa，温度为100-200℃，时间为1-2h。上述方案中，所述沸石粉粒径为0.5-1mm；硅藻土的粒径为2.5-5.5mm，其中sio2含量≥88.9％(质量比)。上述方案中，所述聚氨酯的固含量≥50％；水性环氧树脂环氧当量为185-190，固含量≥60％，为非离子型水性环氧树脂。上述方案中，所述聚氨酯固化剂的固含量≥50％，为非离子型固化剂；水性环氧树脂固化剂固含量≥60％，voc含量≥70％，为非离子型固化剂。上述方案中，所述石蜡粉为全晶型石蜡，含油量为0.5-1.5％(质量比)，粒度为1-2mm。上述一种长效疏水型抑冰涂层的制备方法，包括如下步骤：将聚氨酯和长效疏水抑冰剂按比例混合并搅拌均匀，加入聚氨酯固化剂，继续搅拌均匀，得到a料；将水性环氧树脂和水性环氧树脂固化剂按比例混合并搅拌均匀，得b料；将a料、b料和石蜡粉按比例混合并搅拌均匀，即得长效疏水型抑冰涂料。将上述长效疏水型抑冰涂料应用于沥青路面制备长效疏水型抑冰涂层，具体包括如下步骤：将长效疏水型抑冰涂料滚涂于沥青路面，涂覆厚度为0.5-1mm，3-6h表干后，即得长效疏水型抑冰涂层。与现有技术相比，本发明的有益效果是：1)本发明将水、氯化钙、氯化镁、氯化钠四相混合，初步制备复合融雪组分，所得混合料的熔点(凝固点)低，可发挥良好的抑冰效果；2)本发明结合具备多孔结构的沸石和硅藻土，其中硅藻土具有比沸石孔隙更小且更致密的孔道结构，可形成不同的通道来吸收融雪剂，且融雪剂的释放在不同通道中进行，并表现出不同的释放速度，可达到长效释放融雪材料的效果。3)本发明将复合融雪剂进行疏水化处理后，涂层表面在憎水的基础上又变得更加粗糙，润湿角增大，提高了涂层表面的抑冰效果；此外，在融雪剂呈点状分布的基础上，加入石蜡覆盖在表面层，连接点状呈网络结构，使表面疏水层更加稳定，抑冰效果进一步加强。4)聚氨酯材料兼具良好的柔性和疏水特性，与粘结性好的水性环氧树脂复合在一起作为涂料的粘结层，可有效提升涂料与路面的附着力，避免抑冰涂层的脱落，且呈憎水效果，可抑制水的结冰。5)本发明所得长效疏水型抑冰涂层，可以在冰冻雨雪天气中有效抑制路面冰层的结成，在极端恶劣天气下也可以对冰层起到融化、破坏、使冰层变薄的效果；且在路面行车荷载下仍然持续释放融雪剂，发挥长效稳定的作用；这种长效稳定型抑冰涂料可与沥青路面直接粘附，喷涂于沥青路面，有效减小路面冰冻灾害，对于冰雪天气行车安全有着重要意义。具体实施方式为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。实施例1涂料一种长效疏水型抑冰涂料，其制备方法包括如下步骤：1)复合融雪剂饱和溶液的配制用蒸馏水配制氯化钙饱和溶液，控制温度为60℃加热溶液，并用玻璃棒搅拌至氯化钙完全溶解；用蒸馏水配制氯化镁饱和溶液，控制温度为60℃加热溶液，并用玻璃棒搅拌至氯化钙完全溶解；用蒸馏水配制氯化钠饱和溶液，控制温度为60℃加热溶液，并用玻璃棒搅拌至氯化钙完全溶解；将所得氯化钙饱和溶液、氯化镁饱和溶液、氯化钠饱和溶液以1:1:0.5的质量比混合，制得复合融雪剂饱和溶液；2)沸石粉-硅藻土复合融雪剂的制备向融雪剂饱和溶液中加入沸石粉和硅藻土，控制水浴加热温度为60℃，搅拌5min后加入减水剂，其中，融雪剂饱和溶液、沸石粉、硅藻土和减水剂的质量比为7:0.1:0.4:0.05。将所得混合物以2000转/min的速度放入高速剪切机内剪切30min，静置12h；然后对所得混合液进行过滤，收取固体残留物，在100kpa、100℃的条件下对过滤后的固体残留物进行真空干燥1h，得沸石粉-硅藻土复合融雪剂；3)长效疏水型融雪剂的制备在烧杯内加入无水乙醇，加入沸石粉-硅藻土复合融雪剂，用超声波震荡2h后形成悬浮液；再滴加偶联剂，偶联剂与沸石粉-硅藻土复合融雪剂的质量比为0.1:7，用超声波震荡3h，再进行减压抽滤，具体步骤为：将滤纸放入布氏漏斗内，用蒸馏水润湿滤纸，微开水龙头，在30kpa的负压下减压抽气使滤纸紧贴在漏斗瓷板上，先把清液倾入漏斗中，让沉淀尽可能地留在烧杯内转移所制得的溶液，开大水龙头，待溶液快流尽时再转移沉淀；当吸滤瓶内液面快达到支管口位置时，拔掉吸滤瓶上的橡皮管，从吸滤瓶上口倒出溶液；用玻棒轻揭起滤纸边，取出滤纸和沉淀；将所得沉淀真空干燥4h，然后置于球磨机中球磨4-12h，制得长效疏水抑冰剂；4)长效疏水型抑冰涂料的制备将聚氨酯与长效疏水抑冰剂以7:1的质量比混合，搅拌5min后，加入聚氨酯固化剂(与聚氨酯的质量比为1:0.5)，继续搅拌5min，得到a料；将水性环氧树脂与水性环氧树脂固化剂按1:0.5的质量比混合，搅拌5min.，得到b料；将a料、b料、石蜡粉以4:1:0.5的质量比混合搅拌8h，得长效疏水型抑冰涂料。涂层将本实施所得长效疏水型抑冰涂料滚涂于沥青路面，涂层厚度为0.5mm，5h表干后，即得长效疏水型抑冰涂层。步骤1)所用氯化钠为分析纯，氯化钠含量≥99.5；采用的氯化镁为分析纯，氯化镁含量大于等于99％；采用的氯化钙为分析纯，氯化钙含量≥99.5％。步骤2)所用沸石粉为分析纯，粒度为0.5-1mm；所用硅藻土的粒径为2.5-5.5mm，sio2含量≥88.9；所用减水剂为聚羧酸型减水剂。步骤3)所用偶联剂为硅烷偶联剂，为y-氨基丙基三乙氧基硅烷和聚二甲基硅氧烷的复合物，质量比为3:0.5。步骤4)所用聚氨酯为分析纯，固含量≥50％；所用水性环氧树脂环氧当量为185-190，固含量≥60％，为非离子型水性环氧树脂；所用聚氨酯固化剂固含量≥50％，为非离子型固化剂，所用水性环氧树脂固化剂固含量≥60％，voc含量≥70％，为非离子型固化剂。所用石蜡粉全晶型石蜡，含油量为0.5-1.5％，粒度为1-2mm。实施例2涂料一种长效疏水型抑冰涂料，其制备方法包括如下步骤：1)复合融雪剂饱和溶液的配制用蒸馏水配制氯化钙饱和溶液，控制温度为70℃加热溶液，并用玻璃棒搅拌至氯化钙完全溶解；用蒸馏水配制氯化镁饱和溶液，控制温度为70℃加热溶液，并用玻璃棒搅拌至氯化钙完全溶解；用蒸馏水配制氯化钠饱和溶液，控制温度为70℃加热溶液，并用玻璃棒搅拌至氯化钙完全溶解；将所得氯化钙饱和溶液、氯化镁饱和溶液、氯化钠饱和溶液以1:1:0.6的质量比混合，制得复合融雪剂饱和溶液；2)沸石粉-硅藻土复合融雪剂的制备向融雪剂饱和溶液中加入沸石粉和硅藻土，控制水浴加热温度为65℃，搅拌8min后加入减水剂，其中融雪剂饱和溶液、沸石粉、硅藻土和减水剂的质量比为8:0.2:0.6:0.2；将所得混合物以2000转/min的速度放入高速剪切机内剪切35min，静置18h；然后对所得混合液进行过滤，收取固体残留物，在150kpa、150℃的条件下对过滤后的固体残留物进行真空干燥1.5h，得沸石粉-硅藻土复合融雪剂；3)长效疏水型融雪剂的制备在烧杯内加入无水乙醇，加入沸石粉-硅藻土复合融雪剂，用超声波震荡2-3h后形成悬浮液；再滴加偶联剂，偶联剂与沸石粉-硅藻土复合融雪剂的质量比为0.2:8；用超声波震荡4h，再进行减压抽滤；将所得沉淀真空干燥5h，然后置于球磨机中球磨10h，制得长效疏水抑冰剂；4)长效疏水型抑冰涂料的制备将聚氨酯与长效疏水抑冰剂以7:1的质量比混合，搅拌8min后，加入聚氨酯固化剂(与聚氨酯的质量比为1:0.8)，继续搅拌8min，得到a料；将水性环氧树脂与水性环氧树脂固化剂按1:0.8的质量比混合，搅拌8min.，得到b料；将a料、b料、石蜡粉以5:2:0.7的质量比混合搅拌9h，得长效疏水型抑冰涂料。涂层将本实施所得长效疏水型抑冰涂料滚涂于沥青路面，涂层厚度为0.8mm，5h表干后，即得长效疏水型抑冰涂层。步骤1)所用氯化钠为分析纯，氯化钠含量≥99.5；采用的氯化镁为分析纯，氯化镁含量大于等于99％；采用的氯化钙为分析纯，氯化钙含量≥99.5％。步骤2)所用沸石粉为分析纯，粒度为0.5-1mm；所用硅藻土的粒径为2.5-5.5mm，sio2含量≥88.9；所用减水剂为聚羧酸型减水剂。步骤3)所用偶联剂为硅烷偶联剂，为y-氨基丙基三乙氧基硅烷和聚二甲基硅氧烷的复合物，质量比为4:0.8。步骤4)所用聚氨酯为分析纯，固含量≥50％；所用水性环氧树脂环氧当量为185-190，固含量≥60％，为非离子型水性环氧树脂；所用聚氨酯固化剂固含量≥50％，为非离子型固化剂，所用水性环氧树脂固化剂固含量≥60％，voc含量≥70％，为非离子型固化剂。所用石蜡粉全晶型石蜡，含油量为0.5-1.5％，粒度为1-2mm。实施例3涂料一种长效疏水型抑冰涂料，其制备方法包括如下步骤：1)复合融雪剂饱和溶液的配制用蒸馏水配制氯化钙饱和溶液，控制温度为80℃加热溶液，并用玻璃棒搅拌至氯化钙完全溶解；用蒸馏水配制氯化镁饱和溶液，控制温度为80℃加热溶液，并用玻璃棒搅拌至氯化钙完全溶解；用蒸馏水配制氯化钠饱和溶液，控制温度为80℃加热溶液，并用玻璃棒搅拌至氯化钙完全溶解；将所得氯化钙饱和溶液、氯化镁饱和溶液、氯化钠饱和溶液以1:1:0.7的质量比混合，制得复合融雪剂饱和溶液；2)沸石粉-硅藻土复合融雪剂的制备向融雪剂饱和溶液中加入沸石粉和硅藻土(质量比为1:2)，控制水浴加热温度为70℃，搅拌10min后加入减水剂，其中融雪剂饱和溶液、沸石粉、硅藻土和减水剂的质量比为9:0.3:0.7:0.1；将所得混合物以2000转/min的速度放入高速剪切机内剪切40min，静置24h；然后对所得混合液进行过滤，收取固体残留物，在200kpa、200℃的条件下对过滤后的固体残留物进行真空干燥2h，得沸石粉-硅藻土复合融雪剂；3)长效疏水型融雪剂的制备在烧杯内加入无水乙醇，加入沸石粉-硅藻土复合融雪剂，用超声波震荡3h后形成悬浮液；再滴加偶联剂，偶联剂与沸石粉-硅藻土复合融雪剂的质量比为0.3:9。用超声波震荡5h，再进行减压抽滤；将所得沉淀真空干燥6h，然后置于球磨机中球磨12h，制得长效疏水抑冰剂；4)长效疏水型抑冰涂料的制备将聚氨酯与长效疏水抑冰剂以8:2的质量比混合，搅拌10min后，加入聚氨酯固化剂(与聚氨酯的质量比为1:1)，继续搅拌10min，得到a料；将水性环氧树脂与水性环氧树脂固化剂按1:1的质量比混合，搅拌10min，得到b料；将a料、b料、石蜡粉以6:3:1的质量比混合搅拌12h，得长效疏水型抑冰涂料。涂层将本实施所得长效疏水型抑冰涂料滚涂于沥青路面，涂层厚度为1mm，5h表干后，即得长效疏水型抑冰涂层。步骤1)所用氯化钠为分析纯，氯化钠含量≥99.5；采用的氯化镁为分析纯，氯化镁含量大于等于99％；采用的氯化钙为分析纯，氯化钙含量≥99.5％。步骤2)所用沸石粉为分析纯，粒度为0.5-1mm；所用硅藻土的粒径为2.5-5.5mm，sio2含量≥88.9；所用减水剂为聚羧酸型减水剂。步骤3)所用偶联剂为硅烷偶联剂，为y-氨基丙基三乙氧基硅烷和聚二甲基硅氧烷的复合物，质量比为5:1。步骤4)所用聚氨酯为分析纯，固含量≥50％；所用水性环氧树脂环氧当量为185-190，固含量≥60％，为非离子型水性环氧树脂；所用聚氨酯固化剂固含量≥50％，为非离子型固化剂，所用水性环氧树脂固化剂固含量≥60％，voc含量≥70％，为非离子型固化剂。所用石蜡粉全晶型石蜡，含油量为0.5-1.5％，粒度为1-2mm。将实施例1所得长效抑冰涂料进行粘结强度测试，涂层进行润湿角测定，测试结果见表1。其中，对比例为聚氨酯涂层，采用聚氨酯涂料直接滚涂于沥青路面，涂层厚度为0.5mm，5h表干后的形成的涂层。表1实施例1和对比例所得涂层的粘结强度与润湿角测定结果粘结强度润湿角实施例10.71mpa120.5对比例0.56mpa93将实施例1和对比例所制得的涂层上置于同等体积的水中以6h为周期，进行冻融循环(即6h置于-10℃环境中，6h置于25℃环境中，如此反复循环)，分别测试12h、7d、30d的水中氯化钠的浓度。表2不同冷冻保存后的氯化钠含量12h7d30d实施例1155mg/ml220mg/ml326mg/ml对比例282mg/ml303mg/ml321mg/ml上述结果表明：本发明所得涂层得憎水效果强于对比例中的普通涂层，且与沥青路面的粘结性能较好。实施例1中融雪剂浓度持续升高，而对比例在12h即达到接近峰值的浓度，说明本发明产品可以长期缓慢释出，可起着长效抑冰效果，对比例在短时间内释放基本完全，并不能起到长效稳定的抑冰效果。显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的实例，而并非对实施方式的限制。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而因此所引申的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之内。当前第1页12