沥青路面水性聚氨酯丙烯酸热反射涂料制备

doi:10.19491/j.issn.1001-9278.2024.01.004

中国塑料 ›› 2024, Vol. 38 ›› Issue (1): 21-27.DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2024.01.004

沥青路面水性聚氨酯丙烯酸热反射涂料制备

李宁利¹(), 王瑞¹, 常紫攀¹, 栗培龙²()

^1.河北工业大学土木与交通学院，天津 300401
^2.长安大学道路结构与材料交通行业重点实验室，西安 710064

收稿日期:2023-07-23 出版日期:2024-01-26 发布日期:2024-01-22
通讯作者: 栗培龙（1980-），男，教授，从事路面材料结构与性能、特种沥青材料研究，lipeilong@chd.edu.cn
E-mail:lnl808@hebut.edu.cn;lipeilong@chd.edu.cn
作者简介:李宁利(1977-),女,副教授,研究方向为沥青与沥青混合料，lnl808@hebut.edu.cn

Preparation of waterborne poly（urethane acrylic） heat⁃reflective coatings for asphalt pavement

LI Ningli¹(), WANG Rui¹, CHANG Zipan¹, LI Peilong²()

^1.School of Civil and Transportation Engineering，Hebei University of Technology，Tianjin 300401，China
^2.Key Laboratory of Highway Structure and Materials，Chang’an University，Xi’an 710064，China

Received:2023-07-23 Online:2024-01-26 Published:2024-01-22
Contact: LI Peilong E-mail:lnl808@hebut.edu.cn;lipeilong@chd.edu.cn

摘要/Abstract

摘要：

以异佛尔酮二异氰酸酯（IPDI）、聚丙二醇（PPG）等原料制备水性聚氨酯（WPU），通过丙烯酸单体和交联剂改性WPU制得水性聚氨酯丙烯酸（WPUA）乳液。利用傅里叶变换红外光谱（FTIR）分析WPUA的官能团，利用铅笔硬度和百格划线法对WPUA膜的硬度、附着力进行测定，利用水接触角试验对WPUA膜的疏水性能进行测试；以降温值、黏度值、光泽度作为评价指标，借助正交试验设计确定WPUA热反射涂料的最佳配方；通过室内太阳辐射模拟装置以及室外太阳照射试验对WPUA热反射涂料的降温效果进行测试。结果表明，WPUA膜的附着力和硬度均得到提高，具有较好的疏水性；WPUA热反射涂料的最佳制备配方为固含量30 %的WPUA乳液、16 %的金红石型钛白粉、2 %的石英砂和4 %的中空玻璃微珠。WPUA热反射涂料室内外降温效果显著。

关键词: 道路工程, 水性聚氨酯丙烯酸热反射涂料, 红外光谱, 正交试验, 降温效果

Abstract:

Waterborne polyurethane （WPU） was prepared by using isophorone diisocyanate （IPDI）， polypropylene glycol （PPG） as raw materials， and it was further modified by using an acrylic monomer and a crosslinking agent to prepare the waterborne poly（urethane acrylic acid）（WPUA） lotion. The functional groups of the as⁃prepared WPUA were analyzed by Fourier⁃transform infrared spectroscopy. The hardness and adhesion of the WPUA film was measured by using pencil hardness and hundred grid marking methods， respectively， and its hydrophobicity of WPUA film was tested by a water contact angle meter. The optimum formulation of the WPUA heat⁃reflective coating was determined through orthogonal experimental design by taking cooling value， viscosity value， and gloss as evaluation indexes. The cooling effect of the WPUA heat⁃reflective coating was investigated by using indoor solar radiation simulation devices and outdoor solar irradiation experiments. The results indicated that the WPUA film not only exhibited good hydrophobicity but also obtained an improvement in adhesion and hardness. The optimal preparation formulation of the WPUA heat reflective coating was determined to a WPUA lotion with 30 wt% solid content， 16 wt% rutile titanium dioxide， 2 wt% quartz sand， and 4 % hollow glass beads. The WPUA heat⁃reflective coating presents a significant cooling effect both indoors and outdoors.

Key words: road works, waterborne poly（urethane acrylic acid） heat reflective coating, infrared spectrum, orthogonal experiment, cooling effect

中图分类号:

TQ323.8

李宁利, 王瑞, 常紫攀, 栗培龙. 沥青路面水性聚氨酯丙烯酸热反射涂料制备[J]. 中国塑料, 2024, 38(1): 21-27.

LI Ningli, WANG Rui, CHANG Zipan, LI Peilong. Preparation of waterborne poly（urethane acrylic） heat⁃reflective coatings for asphalt pavement[J]. China Plastics, 2024, 38(1): 21-27.

图/表 12

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样品	固含量/%	外观	黏度/mPa·s	硬度	附着力
WPU	35	透明泛蓝光	67	2H	2
WPUA1	26	乳白色	77	3H	1
WPUA2	28	乳白色	47.9	4H	1
WPUA3	30	乳白色	77.3	4H	1

样品	固含量/%	外观	黏度/mPa·s	硬度	附着力
WPU	35	透明泛蓝光	67	2H	2
WPUA1	26	乳白色	77	3H	1
WPUA2	28	乳白色	47.9	4H	1
WPUA3	30	乳白色	77.3	4H	1

水平	因素
水平	WPUA乳液固含量（A）/%	金红石型钛白粉掺量（B）/%	石英砂掺量（C）/%	中空玻璃微珠掺量（D）/%
1	26	12	2	3
2	28	14	3	4
3	30	16	4	5

水平	因素
水平	WPUA乳液固含量（A）/%	金红石型钛白粉掺量（B）/%	石英砂掺量（C）/%	中空玻璃微珠掺量（D）/%
1	26	12	2	3
2	28	14	3	4
3	30	16	4	5

试验号	A	B	C	D	光泽度/（°）	降温值/℃	黏度/mPa·s
1	26（1）	12（1）	2（1）	3（1）	12.3	5.6	160
2	26（1）	14（2）	3（2）	4（2）	26.2	7.4	147
3	26（1）	16（3）	4（3）	5（3）	15.2	6.2	133
4	28（2）	12（1）	2（2）	5（3）	6.1	6.7	103
5	28（2）	14（2）	3（3）	4（1）	9.6	6.3	287
6	28（2）	16（3）	4（1）	3（2）	8.4	9.2	275
7	30（3）	12（1）	2（3）	3（2）	16.1	9.6	118
8	30（3）	14（2）	3（1）	4（3）	14.9	8.7	113
9	30（3）	16（3）	4（2）	5（1）	40.1	9.4	275

沥青路面水性聚氨酯丙烯酸热反射涂料制备

Preparation of waterborne poly（urethane acrylic） heat⁃reflective coatings for asphalt pavement

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试验号	光泽度/°				降温值/℃				黏度/ mPa·s
试验号	A	B	C	D	A	B	C	D	A	B	C	D
K1	17.9	11.5	11.9	13.1	6.4	7.3	7.9	7.1	146.7	127	182.7	240.7
K2	8.0	16.9	24.1	16.9	7.4	7.5	7.8	8.5	221.7	182.3	175	180
K3	23.7	21.2	13.6	12.1	9.2	8.2	7.3	7.1	168.7	227.7	179.3	116.3
极差	15.7	32.7	12.2	4.8	2.8	0.9	0.6	1.4	75	100.7	7	124.4
显著性排序	B>A>C>D				A>D>B>C				D>B>A>C
最优水平	A₃	B₃	C₂	D₂	A₃	B₃	C₁	D₂	A₂	B₃	C₁	D₁
最优组合	A₃B₃C₁D₂

对照组表面温度/℃	室内涂层表面温度预测值/℃	室内涂层表面降温值/℃	室外涂层表面温度预测值/℃	室外涂层表面降温值/℃
30	28.4	1.6	28.4	1.6
35	32.0	3.0	32.0	3.0
40	35.5	4.5	35.6	4.4
45	39.1	5.9	39.2	5.8
50	42.7	7.3	42.8	7.2
55	46.3	8.7	46.4	8.6
60	49.8	10.2	50.0	10.0

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