一种蓄能发光型相变热熔标线材料及其制备方法

本发明属于道路材料领域，涉及热熔型道路标线材料，具体涉及一种高性能道路标线材料及其制备方法。

背景技术：

1、道路交通安全设施是保证行车安全、降低交通事故率的重要保障。作为基本交通设施，道路交通标线是传递道路交通信息的重要载体，起着渠化交通、线形诱导、分流导流、提示限制等作用，是确保行车安全的重要手段。热熔反光型道路交通标线因价格较低、施工便利，其提供的全天候可视性一定程度上保证了行车安全而在工程中被大量应用。热熔型道路标线的主要优点包括：①具有良好的耐磨性和稳定性，可较长期保持逆反射效果。②具有较好的生产效率和经济效益。热熔涂料成本较低，可在较短时间内完成施工，施工完成短时间内即可通车，具有较高的社会经济效益。目前，市政道路与高速公路主要使用热熔标线作为主要的道路标线。

2、热熔标线材料在有突出优点的同时也存在不足，目前热熔标线在使用过程中主要存在的问题是热熔标线抗裂性较差和能源消耗较多、污染严重。在昼夜温差较大的区域，标线极易出现开裂，导致标线被污染，标线中的玻璃珠也大量脱落，造成标线逆反射性能迅速降低。因此热熔标线的中长期逆反射系数普遍较低，且标线完整度较差，出现网裂、脱落等病害。当前的研究主要集中在材料改进，提升其耐老化性、耐热性等；改善其加工工艺，确保其具有良好的施工性能；增强热熔标线的逆反射性能，确保其在各种光照和天气条件下具有良好的视认性。但是，现有的热熔标线仍存在抗裂性较差的缺点，热熔标线在冷热循环、车轮磨耗作用下，固化的标线发生开裂；此外降水削弱了玻璃微珠的逆反射性能，同时加速标线的污损和破坏，无法长期稳定提供较好的视认性。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于，提供一种蓄能发光型相变热熔标线材料及其制备方法，以解决现有技术中的热熔标线材料无法长期稳定提供较好的视认性的技术问题。

2、为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案予以实现：

3、一种蓄能发光型相变热熔标线材料，由以下原料制成：c5石油树脂、玻璃微珠、硅烷偶联剂、聚甲醛、聚氧乙烯、硫酸钠、多壁碳纳米管，膨胀石墨、低聚多巴胺(pda)、异佛尔酮二异氰酸酯(ipdi)、四亚乙基五胺(tepa)、全氢聚硅氮烷(phps)、n,n,n',n'-四甲基联苯胺(tmb)，2,8-双(二苯基磷酰基)二苯并[b,d]噻吩(ppt)，二氧化硅气凝胶粉、纳米二氧化钛粉末、碳酸钙粉、重晶石粉、月桂酸、棕榈酸、十六烷基三甲基溴化铵(ctab)、聚乙二醇辛基苯基醚(triton x-100)、邻苯二甲酸二辛脂(dop)以及乙酸。

4、本发明还具有如下区别技术特征：

5、具体的，以重量分数计，由以下原材料制成：10％～20％的c5石油树脂，30％～33％的玻璃微珠，0.1％～1％的硅烷偶联剂，3％～7％的聚甲醛，1％～5％的聚氧乙烯，3％～7％的硫酸钠，0.1％～1％的多壁碳纳米管，0.2％～0.3％的膨胀石墨，0.3％～1％的异佛尔酮二异氰酸酯，0.3％～1％的四亚乙基五胺，0.3％～1％的全氢聚硅氮烷，1.5％～3％的n,n,n’,n’-四甲基联苯胺，1.5％～3％的2,8-双(二苯基磷酰基)二苯并[b,d]噻吩，3％～6％的二氧化硅气凝胶粉，0.1％～1.8％的低聚多巴胺，1％～7％的纳米二氧化钛粉末，6％～15％的碳酸钙粉，8％～15％的重晶石粉，1％～8％的月桂酸，1％～5％的棕榈酸，0.4％～0.7％的十六烷基三甲基溴化铵，0.3％～0.5％的聚乙二醇辛基苯基醚，1％～3％的邻苯二甲酸二辛脂，0.1～0.5％的乙酸。

6、优选的，以重量分数计，由以下原材料组成：10％～20％的c5石油树脂，30％～33％的玻璃微珠，0.1％的硅烷偶联剂，3％～5％的聚甲醛，1％～3％的聚氧乙烯，3％～4％的硫酸钠，0.4％～0.8％的多壁碳纳米管，0.2％的膨胀石墨，0.33％～0.67％的异佛尔酮二异氰酸酯，0.33％～0.67％的四亚乙基五胺，0.33％～0.67％的全氢聚硅氮烷，1.5％的n,n,n’,n’-四甲基联苯胺，1.5％的2,8-双(二苯基磷酰基)二苯并[b,d]噻吩，4％～6％的二氧化硅气凝胶粉，0.1％～0.5％的低聚多巴胺，6％～7％的纳米二氧化钛粉末，6％～15％的碳酸钙粉，8％～10％的重晶石粉，1％～5％的月桂酸，1％～5％的棕榈酸，0.4％的十六烷基三甲基溴化铵，0.3％的聚乙二醇辛基苯基醚，1％～2％的邻苯二甲酸二辛脂，0.1％的乙酸。

7、最优选的，以重量分数计，由以下原材料组成：15％的c5石油树脂，30％的玻璃微珠，0.1％的硅烷偶联剂，3％的聚甲醛，1％的聚氧乙烯，3％的硫酸钠，0.8％的多壁碳纳米管，0.2％的膨胀石墨，0.33％的异佛尔酮二异氰酸酯，0.33％的四亚乙基五胺，0.33％的全氢聚硅氮烷，1.5％的n,n,n',n'-四甲基联苯胺，1.5％的2,8-双(二苯基磷酰基)二苯并[b,d]噻吩，6％的二氧化硅气凝胶粉，0.1％的低聚多巴胺，6％的纳米二氧化钛粉末，9％的碳酸钙粉，10％的重晶石粉，5％的月桂酸，5％的棕榈酸，0.4％的十六烷基三甲基溴化铵，0.3％的聚乙二醇辛基苯基醚，1％的邻苯二甲酸二辛脂，0.1％的乙酸。

8、本发明还保护一种蓄能发光型相变热熔标线材料的制备方法，该方法按照以下步骤进行：

9、步骤一，制备表面处理剂：

10、配置质量浓度为0.5％的十六烷基三甲基溴化铵和聚乙二醇辛基苯基醚水溶液，再加入硅烷偶联剂，使用乙酸调节ph值至3.5～5.5，配置成玻璃微珠的表面处理剂；

11、步骤二，玻璃微珠表面处理：

12、玻璃微珠的表面处理剂对玻璃微珠进行表面处理，即将玻璃微珠浸润于步骤一制备的表面处理剂中1.5min，取出于110～120℃烘干至恒重，得到处理后的玻璃微珠；

13、步骤三，制备有机蓄能发光材料：

14、在氮气环境中，将n,n,n’,n’-四甲基联苯胺与2,8-双(二苯基磷酰基)二苯并[b,d]噻吩混合加热到250℃后，迅速冷却到室温，得到有机蓄能发光材料；

15、步骤四，壳层包覆：

16、将月桂酸、棕榈酸与聚氧乙烯混合加热至90℃，然后加入步骤三制得的有机蓄能发光材料并通过超声分散，加入异佛尔酮二异氰酸酯与四亚乙基五胺得到壳层包覆的有机蓄能发光材料；

17、步骤五，制备有机蓄能发光材料相变微胶囊：

18、在步骤四获得的壳层包覆的有机蓄能发光材料中加入全氢聚硅氮烷、低聚多巴胺，使用超声处理将混合物分散均匀得到双层球壳包裹的有机蓄能发光材料相变微胶囊；

19、步骤六，制备混合物：

20、将c5石油树脂加热至160℃熔融状态，后加入膨胀石墨、二氧化硅气凝胶粉、多壁碳纳米管和硫酸钠，以400低速搅拌5min后，以2000r/min速度分散10min，得到混合物；

21、步骤七，混合物分散：

22、将步骤六中得到的混合物升温至180℃，加入聚甲醛并持续搅拌，融化并分散均匀；

23、步骤八，制备固体涂料：

24、向步骤七中得到的分散均匀后的混合物中加入纳米钛白粉、碳酸钙粉和重晶石粉，持续搅拌，待搅拌至均匀状态后加入邻苯二甲酸二辛脂，再次搅拌至均匀状态后停止加热，取出至容器，自然冷却至室温，得到固体涂料；

25、步骤九，制备蓄能发光型相变热熔标线材料：

26、将步骤八获得的固体涂料破碎至50～100目，加入步骤二制备的处理后的玻璃微珠以及步骤五得到的有机蓄能发光材料相变微胶囊，将其混合均匀即可得到蓄能发光型相变热熔标线材料。

27、本发明与现有技术相比，具有如下技术效果：

28、(ⅰ)本发明的热熔标线材料具有蓄能发光性能，并且具有较低施工温度与优异热循环耐久性的，在保证标线视认性与耐久性的基础上，降低热熔标线高温变形和低温开裂，减少热熔标线内部裂缝扩展，提高热熔标线的使用寿命，减少养护重划费用。向热熔标线中添加荧光粉可以实现蓄能发光，但传统蓄能无机发光粉价格高昂且极易水解，而使用有机蓄能发光材料则可以大幅降低发光粉添加成本。

29、(ⅱ)本发明所提供的蓄能发光型相变热熔标线材料使用c5石油树脂、硫酸钠、多壁碳纳米管与二氧化硅气凝胶粉构筑插层，膨胀石墨与插层互穿，形成空间穿插结构，添加opl相变微胶囊可以被穿插结构包覆，避免微胶囊破损；添加碳纳米管增强了材料的电导率，有利于opl材料吸收能量，达到长时间的蓄能发光效果。

30、(ⅲ)本发明所提供的蓄能发光型相变热熔标线材料使用opl相变微胶囊，opl材料与相变材料及微胶囊球壳可起到协同增效作用；opl材料在高温下发光效率降低且热熔标线基体中易发生结构与性能劣化；相变材料直接添加到涂料基体中会改变涂料的性能，使用微胶囊包覆可以使opl材料和相变材料的性能稳定发挥；微胶囊双层球壳结构有利于改善包裹性并提升材料强度及与涂料基材的粘附性，同时热熔涂料基体插层结构的碳纳米管可以提升opl材料的能量吸收效率；上述结构共同作用提升了opl材料在高温环境下的发光效率，保持了opl材料的性能与结构稳定性，延长了发光时间，增强了热熔涂料的温度稳定性，有助于缓解热熔标线开裂。即当高温时相变材料吸收热量，内部的骨架结构保证材料的刚度，防止标线由于过热发生推移、流淌等变形；当外界温度较低时，相变材料释放潜热，缓解材料内部温度应力，避免材料因为刚度过大而发生断裂。

31、(ⅳ)本发明所提供的蓄能发光型相变热熔标线材料使用纳米碳化硅、纳米钛白粉等与碳酸钙粉、重晶石粉形成颜、填料增强体系，提升标线材料的性能稳定性；同时纳米二氧化钛粉末可以减少外界环境污染物的附着，增强标线的色彩耐久性；纳米碳化硅可以增强标线的耐磨性，提升其使用寿命。

32、(ⅴ)本发明所提供的蓄能发光型相变热熔标线材料制备工艺简便快捷，无需专业的技术人员指导，只需要参照本发明的叙述操作进行即可。