一种路用水性蓄能发光涂料及其制备方法与应用与流程

本发明涉及道路交通安全，特别涉及一种路用水性蓄能发光涂料及其制备方法与应用。

背景技术：

1、作为一种视觉引导和交通诱导的重要交通安全设施，道路交通标线对于发挥道路功能、预防和减少安全事故的发生，有着十分重要的作用，极大地影响着交通运输业的平稳发展。随着公路交通运输业快速发展，行车安全保障任务对路面交通标线的视认性提出了更高要求。近年来，现有传统道路交通标线逐渐暴露出了雨天和夜间视认性低、诱导效果不佳等弊端，且随着气候环境的侵蚀作用和车轮的冲击摩擦，道路标线出现大范围磨损、脱落、开裂等功能性缺陷，使得道路交通安全难以保障。因此，针对路面交通标线普遍存在的视认性低、耐久性差等问题，亟需对路面标线路用性能进行有效提升，尤其是提高其夜间潮湿状态下的视认性及极端气候条件下的耐候性，显得尤为重要。

2、蓄能发光材料是一种具有自发光特性的长余辉材料，该类发光材料在太阳光或灯光等可见光照射下吸收并储存光能，光照停止后，可将吸收的能量再以可见光的形式缓慢释放出来。若将具有蓄能发光功能的长余辉发光体制成标线涂料，进而为夜间道路标线赋予主动发光能力，便可以很好地解决夜间和无照明条件下交通标线难以识别的问题，显著提升交通标线的夜视性能。稀土离子激活的铝酸盐是现有最常见的蓄能发光长余辉材料，由该种材料制备的发光涂料具有余辉时间长、亮度高、无放射等特性，已被广泛用于隧道涵洞、建筑墙面涂鸦等领域。但由于稀土金属铝酸盐材料自身耐水性差，极易吸水而失去发光特性，在制作路面标线时，亟需提升其表面的耐水性。另外，对于交通标线路用性能而言，还需提升蓄能发光涂层的抗滑性、耐磨性、粘附性等性能，以及在极端气候条件下蓄能发光涂层的耐久性，这些都是制约蓄能发光长余辉涂料在交通标线领域推广应用的关键技术瓶颈。

3、因此，针对现有道路交通标线视认性与耐久性亟需提升的工程需求，本发明公开了一种路用水性蓄能发光涂料及其制备方法与应用，用于提供一种具有高耐水性的蓄能发光粉改性方法及水性蓄能发光涂料的制备方案，实现路面标线的主动发光特效，提高路面标线的夜间视认性；再者提出水性蓄能发光路面标线的涂覆技术，提高蓄能发光标线的发光效果及路用耐久性，形成一种兼具主动发光和被动发光特质的蓄能发光道路标线。本发明材料制备技术简单，方法科学合理、易于实现，可用于用于工业化生产，其推广应用对提升路面服务质量、保障道路交通安全，具有重要的工程意义与社会价值。

技术实现思路

1、解决的技术问题：本技术主要是解决现有技术中存在的传统道路交通标线逐渐暴露出了雨天和夜间视认性低、诱导效果不佳等弊端，且随着气候环境的侵蚀作用和车轮的冲击摩擦，道路标线出现大范围磨损、脱落、开裂等功能性缺陷，使得道路交通安全难以保障，由于稀土金属铝酸盐材料自身耐水性差，极易吸水而失去发光特性，在制作路面标线时，亟需提升其表面的耐水性等技术问题，提出一种路用水性蓄能发光涂料及其制备方法与应用，实现路面标线的主动发光特效，提高路面标线的夜间视认性；提高蓄能发光标线的发光效果及路用耐久性，形成一种兼具主动发光和被动发光特质的蓄能发光道路标线。

2、技术方案：

3、一种路用水性蓄能发光涂料，所述路用水性蓄能发光涂料原料按质量份数配比为：蓄能发光粉80-100份、溶剂去离子水61.6-77份、基料丙烯酸乳液184-230份、助剂20.96-26.2份、填料49.6-62份。

4、作为本发明的一种优选技术方案：所述蓄能发光粉为改性的铝酸锶类稀土碱金属铝酸盐粉体，通过硅膜嫁接改性工艺对铝酸锶类稀土碱金属铝酸盐粉体进行包膜保护处理，形成一种具有高耐水性的长余辉发光材料，丙烯酸乳液为硅丙乳液，助剂由分散剂六偏磷酸钠、成膜助剂十二碳醇酯、防沉剂羧甲基纤维素钠、水性消泡剂、ph调节剂氨水组成，填料为轻质碳酸钙和滑石粉。

5、作为本发明的一种优选技术方案：所述蓄能发光粉由发光基体、无机硅膜包覆层、有机硅膜包覆层和丙烯酸有机相容改善层四部分构成，发光基体为铝酸锶类稀土碱金属铝酸盐粉体，位于蓄能发光粉的核心，发光基体外部裹覆无机硅膜包覆层，无机硅膜包覆层外部裹覆有机硅膜包覆层，有机硅膜包覆层外部裹覆丙烯酸有机相容改善层。

6、作为本发明的一种优选技术方案：所述无机硅膜包覆层为硅胶si(oh)4胶体薄膜，硅胶si(oh)4胶体薄膜由按质量份数配比称取的液体硅酸钠3-4份、乙二醇40-50份、盐酸1-2份制成，液体硅酸钠在乙二醇与盐酸的环境中会发生如下反应：na2sio3+2h++(x-1)h2o→sio2·xh2o+2na+，生成硅胶si(oh)4胶体薄膜。

7、作为本发明的一种优选技术方案：所述有机硅膜包覆层为硅烷偶联剂分子薄膜，按质量份数配比由含有烷氧基官能团的硅烷偶联剂kh5700.5-1份与无水乙醇35-70份制成。

8、作为本发明的一种优选技术方案：所述丙烯酸有机相容改善层按质量份数配比由过硫酸钠0.4-0.8份、十二烷基苯磺酸钠0.06-0.12份、去离子水12-24份、丙烯酸单体0.125-0.25份、甲基丙烯酸甲酯0.125-0.25份制成。

9、作为本发明的一种优选技术方案：所述蓄能发光粉的改性制备工艺如下：

10、步骤(1)：按质量份数配比称取乙二醇40-50份和发光基体4-5份，采用超声波分散仪分散均匀；发光基体为铝酸锶类稀土碱金属铝酸盐粉体，粒径为20～40μm，乙二醇为分散介质；

11、步骤(2)：采用双流进料法滴加液体硅酸钠3-4份和盐酸1-2份，调整溶液ph值至9～11，采用集热式恒温磁力搅拌器对溶液进行恒温和搅拌，在1500r/min搅拌作用下保持80℃恒温反应3h，得混合溶液；

12、步骤(3)：将反应恒定时间后的混合液进行陈化、洗涤、抽滤、干燥、过筛处理，得到发光基体外部裹覆有无机硅膜包覆层的发光粉体a备用，陈化环境为23℃，陈化时间为3h，；

13、步骤(4)：按质量份数配比称取发光粉体a 5-10份、硅烷偶联剂kh5700.5-1份、无水乙醇35-70份；

14、步骤(5)：在容器中超声波分散8～10min至均匀，在75～85℃环境下采用800r/min的中速搅拌，逐滴滴加硅烷偶联剂kh570，用盐酸调节溶液ph 2-3，控制反应温度80℃，反应4h后，得到含有裹覆有无机硅膜包覆层与有机硅膜包覆层的发光粉体b的混合液c；

15、步骤(6)：按质量份数配比称取引发剂过硫酸钠0.4-0.8份与表面活性剂十二烷基苯磺酸钠0.06-0.12份，用去离子水12-24份充分溶解，形成混合液d，随后将混合液d加入40.5-81份混合液c中，形成混合液e；

16、步骤(7)：按质量份数配比称取丙烯酸单体0.125-0.25份与甲基丙烯酸甲酯0.125-0.25份混合后加入52.6-105.92份混合液e中，采用磁力搅拌器800r/min搅拌2h均匀，形成混合液f；

17、步骤(8)：对混合液f按800r/min搅拌2h后，进行洗涤、抽滤、干燥、过筛处理，得到硅膜嫁接改性工艺处理的蓄能发光粉。

18、本技术还公开了路用水性蓄能发光涂料的制备方法，具体包括以下步骤：

19、步骤一、按质量份数配称取蓄能发光粉80-100份、溶剂去离子水61.6-77份、基料丙烯酸乳液184-230份、助剂20.96-26.2份、填料49.6-62份；所述去离子水与基料丙烯酸乳液的水基比为1:3，所述填料由质量比为1:1的轻质碳酸钙和滑石粉组成，所述助剂由分散剂六偏磷酸钠、成膜助剂十二碳醇酯、防沉剂羧甲基纤维素钠、水性消泡剂、ph调节剂氨水组成，助剂中分散剂六偏磷酸钠是12.96-16.2份，成膜助剂十二碳醇酯4-5份，防沉剂羧甲基纤维素钠2-2.5份，水性消泡剂1.2-1.5份，ph调节剂氨水0.8-1份；

20、步骤二、将溶剂去离子水放入搅拌容器内，加入分散剂六偏磷酸钠，2/3的水性消泡剂，用电动搅拌器以400r/min转速低速搅拌10min，直至溶液混合均匀；

21、步骤三、加入轻质碳酸钙和滑石粉，以1000r/min高速搅拌10min，令填料充分分散；

22、步骤四、调低转速至600r/min，加入基料丙烯酸乳液，再把防沉剂羧甲基纤维素钠与蓄能发光粉混合拌入，最后添加成膜助剂十二碳醇酯，继续搅拌10min；

23、步骤五、加入剩下1/3的水性消泡剂和ph调节剂氨水，将混合液ph值调整至7，得到路用水性蓄能发光涂料。

24、本技术还公开了一种路用水性蓄能发光涂料在路面标线的涂覆中的应用，包括涂装基层、蓄能发光层、透明抗磨层三部分，涂装基层涂装在路面上，蓄能发光层位于涂装基层上方，透明抗磨层位于蓄能发光层上方，具体步骤为：

25、第一步：选定路面标线涂覆位置，清除路表浮砂与污渍，确保路表干燥；

26、第二步：用白色热熔标线涂料对路面进行涂装，形成涂装基层，涂装基层厚度为0.2mm；

27、第三步：待涂装基层干燥固化后，在涂装基层上方涂覆路用水性蓄能发光涂料，形成蓄能发光层，蓄能发光层厚度为0.5mm；

28、第四步：待蓄能发光层干燥固化后，在蓄能发光层上方涂覆透明环氧树脂层，形成透明抗磨层，透明抗磨层厚度为0.1mm，最后得到水性蓄能发光路面标线。

29、作为本发明的一种优选技术方案，所述涂装基层为石油树脂热熔涂料。

30、原理解释：本技术丙烯酸有机相容改善层由过硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、去离子水、丙烯酸单体、甲基丙烯酸甲酯制成；借助甲基丙烯酸甲酯与丙烯酸单体的共聚反应，可生成一层丙烯酸膜，丙烯酸膜裹覆在有机硅膜包覆层的外部，可以改善发光基体与发光涂料有机溶剂的相容性。

31、有益效果：本技术所述一种路用水性蓄能发光涂料及其制备方法与应用采用的以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：

32、1、本发明公开的一种路用水性蓄能发光涂料制备及路面标线涂覆方法，用于提供一种具有高耐水性的蓄能发光粉改性方法及水性蓄能发光涂料的制备方案，制备的蓄能发光粉材料在太阳光或灯光等可见光照射下吸收并储存光能，光照停止后，可将吸收的能量再以可见荧光的形式缓慢释放出来。

33、2、通过添加具有蓄能发光功能的长余辉发光体可使道路标线实现主动发光功能，可以很好地解决夜间和无照明条件下交通标线难以识别的问题，显著提升交通标线的夜视性能。

34、3、提出水性蓄能发光路面标线的涂覆技术，提高蓄能发光标线的发光效果及路用耐久性，形成一种兼具主动发光和被动发光特质的蓄能发光道路标线。

35、4、本发明材料制备技术简单，方法科学合理、易于实现，可用于用于工业化生产，其推广应用对提升路面服务质量、保障道路交通安全，具有重要的工程意义与社会价值。

36、5、本发明制备的水性蓄能发光路面标线涂料在15℃常温下耐水、耐碱24h无异常，较现有的6h极限耐水、耐碱时间获得了大幅提高。

37、6、本发明制备的水性蓄能发光路面标线涂料实现了10min和60min荧光亮度达194.4mcd/m2和24.3mcd/m2，余晖时间12.8h，满足《建筑用蓄光型发光涂料》(jg/t 446-2014)中的10min荧光亮度≥50mcd/m2、10min荧光亮度≥10mcd/m2、余晖时间≥12h的技术要求，具有良好的蓄能发光效果。

38、7、本发明提出的硅膜嫁接改性技术可实现对铝酸锶类稀土碱金属铝酸盐粉体的包膜保护，嫁接改性后发光粉溶液的ph变化率由原来的75.0％降低到了26.3％，ph增长速度降低了64.9％，发光粉的耐水性能得到了大幅提升。