一种公路用蓄盐环氧/聚氨酯复合涂覆材料及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于路面涂覆材料技术领域，具体涉及一种公路用蓄盐环氧/聚氨酯复合 涂覆材料及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 在我国北方地区或高海拔山区的冬季，路面结冰积雪是较为常见的现象，给道路 畅通和行车安全带来严重的不良影响，路面抗滑性能急剧下降，冰雪致使车辆轮胎的附着 系数大大降低，直接导致汽车在冰雪路面上打滑、跑偏，制动距离显著延长，极易造成交通 事故发生，严重影响了车辆的操作稳定性和安全性，是交通安全的重大隐患。因此如何提高 冬季冰雪道路的行车安全，避免或减少交通事故的发生，提高道路的通行能力和良好的道 路安全运行，对道路融冰除雪、提高路面抗滑性能是关键因素。目前进行有效的路面融雪化 冰技术基本上可分为两大类，第一类是被动抑制路面凝冰技术，主要为人工清除法、机械清 除法、撒融雪剂、撒砂石材料等。第二类是主动抑制路面凝冰技术，主要有在路面材料中添 加蓄盐类材料降低冰点、在路面材料中添加高弹性材料产生自应力除冰、在路面材料中埋 植能量转化系统除冰法等。
[0003][0004][0005][0006][0007] 俞文生等《高弹蓄盐融冰雪沥青混合料除冰特性》中国矿业大学学报 2015. Vol.44No. 5。应用SBS高弹改性沥青与蓄盐类融雪剂材料，制配形成高弹蓄盐类沥青 混合料，既可增强路面的主动除冰雪能力，又可避免由于石料掺配量降低而导致的路用性 能降低。但无机盐在油性沥青中的相容性较差，在体系中会形成无机盐的聚集状态，铺设后 的蓄盐沥青深层的融雪剂难以析出，起不到良好的融雪效果。另外蓄盐类融雪剂的掺入会 一定程度上影响混合料的路用性能。
【发明内容】
[0008] 本发明的目的是基于以上现有技术路面涂覆材料存在的不足，利用水性环氧树脂 的高粘结性、高强度以及水性聚氨酯弹性体材料的高柔韧性、高弹性的特点，将两者水性材 料作为水性融冰剂的载体，与融冰剂进行复合，通过涂覆工艺，使其在公路表面上固化形成 一种蓄盐固体涂层，该涂层即具有环氧树脂涂层的高强度和粘结性，也具有聚氨酯材料的 弹性和韧性，同时涂层中均匀包覆有水性融冰剂，形成了具有缓释功能和化雪融冰功能，防 水透气功能，可从结构上确保融冰剂的缓慢释放，进一步保证了对道路融冰除雪运行周期 和功能，从而达到主动融除冰雪的目的，提供一种公路用蓄盐环氧/聚氨酯复合涂覆材料及 其制备方法。
[0009] 为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是:一种公路用蓄盐环氧/聚氨酯复合 涂覆材料，其中：由下列按质量份数计量的A组分、B组分和C组分组成；
[0010] 所述的A组分包括：
[0011] 水性环氧树脂乳液100份；
[0012] 所述的B组分包括：
[0013] 水性环氧树脂固化剂80~90份、水性聚氨酯114~72份、乳化石油沥青10~20份、 金红石型钛白粉3~7份、消泡剂0.3~0.8份、流平剂0.2~0.5份、工业水92.5~109.7份； [0014] 所述的C组分包括：
[0015] 融冰剂20份、工业水20份。
[0016] 所述的水性环氧树脂乳液为固含量50~52%、环氧值0.23~0.25mol/100g的非离 子型水性环氧树脂乳液；所述的水性环氧树脂固化剂为固含量50~52 %、胺值0.22~ 0.24mol/100g的水性环氧树脂固化剂;所述的乳化石油沥青为固含量50~52%的阳离子型 乳化石油沥青。
[0017] 所述的消泡剂为水性消泡剂;所述的流平剂为水性流平剂。
[0018] 所述的融冰剂为硝酸镁、硝酸铵、醋酸钾、醋酸钠中的任意几种的混合物。
[0019] 所述的水性聚氨酯由下列质量份数的原料组成：
[0020] 聚四氢呋喃二醇19份、二羟甲基丙酸2份、4,4^二苯基甲烷二异氰酸酯13份、1，4_ 丁二醇0.3份、三乙胺1.5份、乙二胺1.8份、十二烷基缩水甘油醚7.1份、水55.3份。
[0021] 所述的水性聚氨酯的制备方法，按以下步骤制备：
[0022]①称取相对分子质量为1000的聚四氢呋喃二醇19份置于三口烧瓶中，于120°C、真 空度-0.09MPa下脱水120min，降温至70~75°C后加入二羟甲基丙酸2份，搅拌并混溶，然后 再加入二苯基甲烷二异氰酸酯13份，在70~75°C反应40min后，将反应温度升温至80 ~85°C，并反应150min，得到含有羧基的聚氨酯预聚体；
[0023] ②在步骤①得到的含羧基的聚氨酯预聚体中加入1，4-丁二醇0.3份，在80~85°C 下进行扩链反应60min;
[0024] ③将步骤②扩链后的反应物降温至55~60°C时加入三乙胺1.5份，进行中和反应 30min；
[0025] ④然后再加入乙二胺1.8份，在50~60°C下封端反应60min;
[0026] ⑤接着加入7.1份十二烷基缩水甘油醚与封端后的端氨基在55~60°C下反应 50min，使端氨基仲氢化，最后加入55.3份水进行乳化分散，即得到固含量45%、胺值为 0.03mol/100g的水性聚氨酯。
[0027] -种制备所述的一种公路用蓄盐环氧/聚氨酯复合涂覆材料的方法，具体包括以 下步骤：
[0028] (1)取A组分的水性环氧树脂乳液100份备用；
[0029] (2)B组分的制备:首先将水性环氧树脂固化剂80~90份、水性聚氨酯114~72份、 乳化石油沥青10~20份、消泡剂0.3~0.8份、流平剂0.2~0.5份依次加入混合容器中混合， 并搅拌均匀;再将金红石型钛白粉3~7份加入92.5~109.7份工业水中，搅拌分散均匀后加 入混合容器中再次搅拌混合均匀，得到300份的B组分；
[0030] (3)C组分的制备:取融冰剂20份加入到20份工业水中，混合搅拌至完全溶解后，得 到40份质量含量为50 %的融冰剂水溶液为C组分；
[0031] (4)依次将步骤（1)的A组分100份、步骤(2)的B组分300份和步骤(3)的C组分40份 加入容器中，搅拌混合均匀，制得公路用蓄盐环氧/聚氨酯复合涂覆材料。
[0032] 所述的水性环氧树脂乳液为固含量50~52%、环氧值0.23~0.25mol/100g的非离 子型水性环氧树脂乳液；所述的水性环氧树脂固化剂为固含量50~52 %、胺值0.22~ 0.24mol/100g的水性环氧树脂固化剂;所述的乳化石油沥青为固含量50~52%的阳离子型 乳化石油沥青。
[0033] 所述的消泡剂为水性消泡剂;所述的流平剂为水性流平剂。
[0034] 所述的融冰剂为硝酸镁、硝酸铵、醋酸钾、醋酸钠中的任意几种的混合物。
[0035] 与现有技术相比，本发明具有以下优点：
[0036] 1.利用水性环氧树脂的尚粘结性、尚强度以及水性聚氣酯弹性体材料的尚柔初 性、高弹性等特点，将两者水性材料作为水性融冰剂的载体，与融冰剂及其它助剂进行复 合，通过涂覆工艺，使其在公路表面固化形成一种蓄盐固体涂层，由于该涂层即具有环氧树 脂材料的高强度和粘结性，也具有聚氨酯材料的弹性和韧性，同时涂层中均匀包覆有水性 融冰剂，形成了具有缓释功能和融冰化雪功能的环氧/聚氨酯蓄盐功能路面复合涂覆材料， 从而达到主动融冰除雪的目的。
[0037] 2.当冬季有雪覆盖至路面上时，一方面复合涂层中的融冰剂会使路面和冰雪界面 形成一层含有融冰剂的低冰点的液体膜，阻止路面结冰；另一方面在车轮的碾压下通过复 合有聚氨酯弹性材料的自应力形变可有效抑制路面积雪结冰，降低冰雪与路面的粘结状 态，双重作用使路面的积雪难以结冰并便于清除。
[0038] 3.合成的水性聚氨酯端基为含有仲氢的氨基基团，是环氧树脂的良好固化剂，在 体系中聚氨酯链段的存在，不仅使所得到的复合涂覆材料具有弹性和韧性，而且在和环氧 树脂反应后可形成一种互传网络的大分子结构，使复合涂覆材料具有良好的附着力和耐冲 击性。
[0039] 4.本发明的一种公路用蓄盐环氧/聚氨酯复合涂覆材料具有皮肤式的防水透气功 能，可从结构上确保融冰剂的缓慢释放，进一步保证了对道路融冰化雪的运行周期和功能。 该复合涂覆材料还具有优异的物理机械性能、耐磨性、耐水性以及耐高低温性能，涂覆后同 时可对旧路面及微裂缝进行雾封保护和美化，防止雨水下渗、延长路面寿命，增加行车舒适 感，降低视疲劳，同时该复合涂覆材料施工操作方便，养护成本低廉，具有事半功倍的效果。
[0040] 5.本发明的一种公路用蓄盐环氧/聚氨酯复合涂覆材料，其所使用的融冰剂为硝 酸盐和醋酸盐，其对环境和周围设施、植物无明显的伤害和副作用，属于绿色环保型产品。
[0041] 将所述的A、B、C三组分混合均匀固化后，参考相关标准对所制得的公路用蓄盐环 氧/聚氨酯复合涂覆材料性能进行测试，所测性能见表1。
[0042] 表1. 一种公路用蓄盐环氧/聚氨酯复合涂覆材料性能
[0043]
[0044] 将上述A、B、C三组分混合均匀后，将150g混合物均匀涂于面积为0.2m2、且四周封 闭的水泥板上，待其完全固化后，在其表面均匀喷洒200g水，使水泥板表面形成一层1mm厚 的水膜，每隔一定时间测定水的电导率，以此考察上述公路用蓄盐环氧/聚氨酯复合涂覆材 料降低冰点效果。所测数据见表2:
[0045] 表2.-种公路用蓄盐环氧/聚氨酯复合涂覆材料的降低冰点效果
[0046]
【附图说明】
[0047] 图1是本发明中水性聚氨酯各步反应过程中含羧基的聚氨