专利名称：一种降低冰层与沥青路面粘附性的疏水涂料的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种能有效降低冰冻层与浙青路面粘附性的疏水涂料，通过在浙青路 面涂覆一层低表面能疏水涂料，可显著减少冬季冰冻层对浙青路面的附着力，使得机械铲 除或轮胎碾压等传统除冰方式能轻易清除路面积冰。
背景技术：
在冬季，浙青路面形成的冰冻层严重威胁着车辆交通安全。特别是寒冷潮湿的季 节，路面所产生的薄冰、积雪，使得各种浙青路面的抗滑性急剧下降，常常导致车辆侧滑、失 控甚至侧翻，是导致冬季交通事故频发的主要原因，给交通安全带来极大隐患和威胁。自从 2008年南方多省出现大范围的降雪、冰冻灾害以来，研发优秀的清除浙青路面薄冰技术显 得尤为迫切。由于路面结冰前，冰水常常已经渗透入浙青路面层，在浙青路面构造的孔隙内形 成“冰须”，紧紧“钉住”路面，使得冰层与浙青路面的粘连力非常大，即便使用镐刨锹铲，甚 至坦克碾压，其除冰效果依然很不理想。因此，寻找主动、节能、高效、环保的浙青路面冰雪 清除技术，确保冬季道路交通安全，已成为亟待解决的冬季交通主要问题目前，世界各国除雪化冰法主要采用机械清除法和融化法1.机械除冰雪法主要采用抛雪车、吸雪车、推雪车和喷气除雪车等除雪机械。虽 然除雪效率较高，但是，由于浙青路面构造内的冰很难被清除掉，使得路面除冰效率却很 低，路面抗滑性难易提高。因此，仅仅依靠机械除冰不仅效益低、成本高，而且对路面的损害 非常大。每年大规模除冰行动后，由于石料表面的浙青膜被大量破坏，导致浙青路面出现大 范围的坑槽、松散等病害，大大降低了浙青路面的使用寿命。2.盐类化合物除冰法主要通过撒盐，以降低雨水的结冰点，使得雨水在摄氏零 度附近不宜结冰。该法具有材料来源广泛、价格便宜、化冰雪效果好等特点，因而得到了普 遍应用。可是，大量的撒盐，不仅严重腐蚀车辆、破坏桥梁钢铁结构，还对城市土壤、植被等 生态环境造成长期的破坏。例如，盐类导致植物泛黄枯萎、土壤成分盐化、地下管线腐蚀、路 面寿命下降、桥面钢筋纤维锈蚀等。2010年，河南等省已明令禁止使用盐类融雪剂。近年常用的环保型除雪剂，主要原理仍是在氯盐中加入少量防腐剂。日本前田株 式会社开发了 Mafilon除雪技术，该技术通过将含有氯化物等活性成分(氯化钠，氯化钙 等)的材料添加的到浙青混合料中，形成盐类缓释性浙青路面，可降低冰点3 5°C，从而使 路面具有2年左右的降低路面结冰效果。该技术虽然融雪有效性长，但是，其本质仍然是释 放盐类，对交通设施和生态环境的破坏效应依然存在，不符合现代绿色环保要求。为此，近年来，一些基于物理原理的除冰技术得到了较快的发展，并且已应用到一 些特殊路面。其中，“加热融化技术”和“应力除冰技术”较为典型。1.加热融化法，主要是利用各类热源，如电能、天然气、蒸汽、地热等进行融雪，融 冰雪速度快，安全环保，但是，通常能耗大、费用高、工艺复杂，对路面材料、结构和施工难 度都有特殊的或很高的要求，适用路段也有一定的限制；另外，后期维修养护常需要开挖
4路面，其成本较高，因而，使用范围受到很大的限制。其中，使用导电混凝土技术(专利号 ZL02139160. 2)主要是通过在浙青混凝土中添加适当种类、含量的导电分散相材料，如石 墨、炭黑、碳纤维等，使浙青混凝土变成具有一定阻值的导电体。当路面存在积雪积冰时，通 过交流电加热，使路面温度升高，进而融化路面冰雪，保障道路畅通和行车安全。从低碳节 能角度看，很显然，这种技术需要消耗大量的宝贵电力，同时由于无机材料与浙青的相容性 差，还会对路面铺装性能提出很高的要求。如采用铁丝网电加热技术，裂缝渗水现象还会导 致加热铁丝网生锈、断裂，后期的维护也会很高。2.应力除冰法是指在路面铺设弹性材料。由于弹性材料的弹性，当车轮碾压时，路 面会有轻微变形，这种微小变形破坏了冰雪整体结构，使冰层产生破裂，易于被清除。一般 地，弹性材料常采用橡胶、废轮胎胶粉颗粒、氨甲酸酯树脂等。添加弹性材料的方法，有在浙 青中掺加弹性材料，也有在新铺浙青路面撒上弹性材料，并压入路面层，或填入排水性路面 的空隙中。哈尔滨工业大学的专利技术(申请号200710144972. 8)提出，在温度_2°C、冰层 厚度2mm时，应力技术能够有效除冰；但在_12°C以下低温时，积雪厚度在IOmm时，该技术 则对冰层的破坏力将会变小。发明概述本发明的主要目的在于克服上述现有技术在浙青路面上除冰的缺陷，提出了一种 通过降低冰层与路面粘结力的界面除冰方法，即通过在浙青路面涂覆一层低表面能的硅 橡胶涂层，以降低浙青路面的表面能，从而大幅降低冰层对路面的粘结性，使得传统机械除 冰技术得以高效、环保、无损地清除浙青路面冰冻层。
发明内容
影响冰层与路面粘附性的主要因素有路面温度和路面材料性质，特别是路面材料 性质的表面能。在低表面能材料的表面，水对对材料表面的浸润性降低，冰晶呈现疏水状 态，可极大地减小冰晶对材料表面的粘附性，从而使路面积冰容易被清除。因此，路面除冰 的关键技术就必须降低水对路面的浸润性，使路面具有憎水性或疏水性，从而降低冰层对 路面的粘附性基于有机硅橡胶分子优越的低表面能(24X10_3N/m)和低玻璃转化温度点 (_105°C)特性，本发明提出了一种双组份环保型有机硅橡胶乳液疏水性涂料。该涂料被喷 涂或滚刷到浙青路面后，可迅速渗透到浙青路面缝隙和集料表面内部，形成疏水性薄膜，该 薄膜能显著降低冰晶体对路面的粘附性。当冰层受到车辆轮胎的震动或碾压时，施加在冰 层的能量或应力将无法再传递到路面上，这些能量将被冰层所吸收，进而使冰层形成反射 状或网状的碎裂。因此，借助该技术，可使得路面冰层更容易被轮胎等机械力所彻底清除。实现本发明的技术方案是该涂料的主要成分由100份固含量为40 57%的有 机硅橡胶乳液、5 30份补强剂、8 15份填料、0. 5 3份催化剂、1 2份成膜剂、5 10份增塑剂和0. 001 0. 15份消泡剂等构成的A组分；以0. 3 4份多官能团有机硅交联 剂和0. 2 3份硅烷偶联剂和0. 001 0. 15份消泡剂等构成的B组分；分散介质为150 250份碱性蒸馏水或去离子水。所述组分A中补强剂为固含量为25%的碱性硅溶胶、气相白炭黑中的一种；所述 填料为碳酸钙、硫酸钡、硅藻土中的一种或一种以上的混合物；所述催化剂为二月桂酸二丁基锡；消泡剂为201甲基硅油乳液；成膜剂为乙酸乙酯；增塑剂为乳化浙青；分散介质为蒸 馏水或去离子水，用氨水调节PH值为8. 5 9。所述组分B中的交联剂为四乙氧基硅烷、甲基三乙酰氧基硅烷、乙烯基三乙酰氧 基硅烷、甲基三丁酮肟基硅烷中的一种；硅烷偶联剂为Y-氨丙基三乙氧基硅烷、Y-缩水 甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷苯胺甲基三乙氧基硅烷中的一种；消泡剂为201甲基硅油乳 液。为了使疏水涂料涂层的除冰性和力学性能更好，以重量计，组分B/组分A为3 6/100。本发明的双组份室温硫化硅橡胶路面涂料，其制备通过如下步骤实现1.以重量计，将150 250份碱性水投入高速分散罐内，加大搅拌速度，按先轻后 重的顺序，依将5 30份补强剂、8 15份填料加入到多功能搅拌机中，以800-1200rpm 的转速搅拌20min，经分散混合均勻后，加入100份固含量为40 57 %的有机硅橡胶乳液、 1 2份成膜剂、0. 5 3份二月桂酸二丁基锡、5 10份乳化浙青和0. 001 0. 15份消泡 剂，以300-500rpm的转速搅拌20min，混合均勻后制得A组分。2. 0. 3 4份硅橡胶类交联剂、0. 2 3份硅烷偶联剂和0. 001 0. 15份消泡剂 消混合搅拌制成B组分。3.使用时，以重量计，将组分A/组分B为100/3 6的比例把组分B缓慢地加入 到慢速搅拌的A组分中，然后以300-500rpm的转速搅拌20min，混合均勻后制得降低冰层与 浙青路面粘附性的疏水涂料。本发明与现有技术相比，具有以下有益效果1.本发明的双组份室温硫化硅橡胶路面涂料对浙青混凝土路面有着良好的吸附 性和渗透性，弹性和耐磨抗滑性、抗拉伸性能好。2.本发明的双组份室温硫化硅橡胶路面涂料具有良好的路面施工性。施工时环境 温度只要大于4°C、相对湿度小于75%，风速小于6级，24小时内无雨雪冰冻发生即可。3.本发明的双组份室温硫化硅橡胶路面涂料具有优异的冰雪易除性、良好的憎水 迁移性和憎水恢复性。4.本发明的双组份室温硫化硅橡胶路面涂料为水性涂料，具有环境友好性。
具体实施例方式以下通过具体实例来说明本发明。实施例1以重量计，将将150份碱性水投入高速分散罐内，加大搅拌速度，按先轻后重的顺 序，依将5份疏水气象二氧化硅、10份疏水硫酸钡加入到多功能搅拌机中，以800-1200rpm 的转速搅拌20min，经分散混合均勻后，加入100份固含量为57%的有机硅橡胶乳液、5份乙 酸乙酯、2份二月桂酸二丁基锡、2份二甲基亚砜、5份乳化浙青和0. 15份201甲基硅油乳 液，以300-500rpm的转速搅拌20min，混合均勻后制得A组分。将4份甲基三乙酰氧基硅 烷、0. 8份苯胺甲基三乙氧基硅烷和0. 15份201甲基硅油乳液混合搅拌制成B组分。使用 时，以重量计，将组分A/组分B为100/6的比例把组分B缓慢地加入到慢速搅拌的A组分 中，然后以300-500rpm的转速搅拌20min，混合均勻后制得减少冰雪与路面粘结力并使得冰雪易于铲除的双组份室温硫化硅橡胶路面涂料。在新旧铺浙青路面上，浙青路面在喷涂前必须彻底清扫干净，对车辙、坑槽、裂缝 进行处理或挖补。要求路表面充分干燥、清洁、平整。满幅喷涂时用乳化浙青喷涂车，喷涂 面的搭接宽度为1/2-1/3。若喷涂两次时，第一次沿着行车方向喷涂，第二次喷涂逆着行车 方向进行。一次喷涂用量为0. 3kg/m2。两遍喷涂间隔时间不能太长，大约3-4h。第一遍涂 层固化后，再喷第二遍时，固化后的薄膜已经开始憎水，第二遍就无法喷涂上去。涂膜固化 6 他后即可开放交通。为了提高涂料与路面的连接附着强度，保证涂料和路面的亲和性， 旧的浙青路面需要用乳化浙青喷涂车喷涂粘结层，喷洒量为0. 3kg/m2实施例2以重量计，将100份固含量57%的硅橡胶乳液、30份碱性硅溶胶(固含量25% )、 5份乙酸乙酯、0. 015份201甲基硅油乳液、2份二月桂酸二丁基锡、5份乳化浙青和2g 二甲 基亚砜加入到250g碱性水溶液(PH 8. 5-9)中，以300_500rpm的转速搅拌20min，混合均 勻后制的A组分。将0.8份甲基三乙酰氧基硅烷、5份Y-氨丙基三乙氧基硅烷和0.015份 201甲基硅油乳液混合，使用时，以重量计，将组分A/组分B为100/6的比例把组分B缓慢 地加入到慢速搅拌的A组分中，然后以300-500rpm的转速搅拌20min，混合均勻后制得减少 冰雪与路面粘结力并使得冰雪易于铲除的双组份室温硫化硅橡胶路面涂料。实施例3浙青路面构造深度试验和路面摩擦系数试验由于涂膜覆于路表面可能会对路面的抗滑性(构造深度、摩擦系数)产生重要影 响，而路面抗滑性是反应路面安全性的一个重要指标，因此，我们对实际路面涂层的抗滑性 进行了测试。实施例1和实施例2构造深度检测结果列于表1和表2，数据表明涂料对路面的原 始构造深度影响较小，有浙青粘结层的路面构造深度比无浙青粘结层的路面构造深度的略 小。实施例1和实施例2摩擦系数检测结果列于表3和表4，数据表明涂层对路面 的摩擦系数略有下降，属于中等抗滑性安全范围内，符合路面防滑涂料行业标准规定当 55 ^ BPN < 70时属于中防滑。其中，使用乳化浙青做粘结层试样的路面摩擦系数比无乳化 浙青粘结层的略小。表1实施例1构造深度检测结果
权利要求
1. 一种降低冰层与浙青路面粘附性的疏水涂料，其特征在于该涂料的组分及重量份配 比为组分A 固含量为40 57%的107有机硅右翻交乳液100份补强剂5 30份填料8 15份消泡剂0.001 0. 15份成膜剂1 2份增塑剂5 10份渗透剂1 5份催化剂0.5 3份分散介质150 250份组分B 硅橡胶类交联剂0.3 4份硅烷偶联剂0.2 3份消泡剂0.001 0. 15份
2.根据权利要求1所述的一种降低冰层与浙青路面粘附性的疏水涂料，其特征在 于所述组分A中107有机硅橡胶乳液固含量为40 57%，粘度(25 °C)为7000 120000mPa.s ；所述补强剂为气相白炭黑或固含量为20 30%的碱性硅溶胶；所述填料为 碳酸钙、硫酸钡、硅藻土中的一种或一种以上的混合物；所述催化剂为二月桂酸二丁基锡； 所述消泡剂为201甲基硅油乳液；所述成膜剂为乙酸乙酯；所述增塑剂为普通基质浙青和 乳化浙青中的一种；所述渗透剂为二甲基亚砜；所述稀释剂为氨水配制的碱性去离子水或 碱性蒸馏水，PH值为8. 5 9。
3.根据权利要求1所述的一种降低冰层与浙青路面粘附性的疏水涂料，其特征在于 所述组分B中的硅橡胶交联剂为四乙氧基硅烷、甲基三乙酰氧基硅烷、乙烯基三乙酰氧基 硅烷、甲基三丁酮肟基硅烷中的一种；所述硅烷偶联剂为Y-氨丙基三乙氧基硅烷、Y-缩 水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷苯胺甲基三乙氧基硅烷中的一种；所述消泡剂为201甲基 硅油乳液。
4.根据权利要求1所述的一种降低冰层与浙青路面粘附性的疏水涂料，其特征在于以 重量计，组分B/组分A为3 6/100。
5.根据权利要求1所述的一种降低冰层与浙青路面粘附性的疏水涂料，其特征在于包 括如下步骤a.以重量计，将150 250份碱性水投入高速分散罐内，依次加入5 30份补强剂、 8 15份填料，并逐步增加搅拌速度，最终以800-1200rpm的转速搅拌20min。均勻分散后， 加入100份固含量为40 57%的有机硅橡胶乳液、1 2份成膜剂、0. 5 3份二月桂酸二 丁基锡、5 10份乳化浙青和0. 001 0. 15份消泡剂，以300-500rpm的转速搅拌20min， 待混合均勻后制得A组分。b.0. 3 4份硅橡胶类交联剂、0. 2 3份硅烷偶联剂和0. 001 0. 15份消泡剂混合 搅拌制成B组分。c.使用时，以重量计，按组分B/组分A为3 6/100比例，把组分B缓慢地加入到慢速 搅拌的A组分中，然后以转速300-500rpm搅拌20min，待混合均勻后制得一种可降低冰层与 浙青路面粘附性的水性有机硅橡胶涂料。
全文摘要
本发明涉及一种降低冰层与沥青路面粘附性的疏水涂料，涉及高速公路、匝道、高架、桥面等沥青路面。该发明是一种双组份有机硅橡胶涂料，其中A组分主要由107有机硅橡胶乳液、补强剂、填料、催化剂、成膜剂和消泡剂等构成，B组分以多官能团有机硅交联剂和硅烷偶联剂等构成；分散介质为碱性蒸馏水或去离子水。通过将本涂料喷涂或涂刷在沥青路面，并部分渗透到沥青路面构造缝隙和集料表面内部，可在沥青路面的表面形成疏水性薄膜。该涂层能够显著降低冰层对沥青路面的粘附性，使得冬季沥青路面冰层易于被清除。该涂层不仅对沥青路面具有很强的渗透性、附着力，以及较好的耐磨性和防滑性，而且，施工技术简单、快捷、适用范围很广。
文档编号C09D7/12GK102127365SQ201110029908
公开日2011年7月20日 申请日期2011年1月26日 优先权日2011年1月26日
发明者张鹏飞, 朱启洋, 朱湘, 杨朝辉, 王声乐 申请人:浙江交工高等级公路养护有限公司