水性环氧彩色涂层路用性能

doi:10.19491/j.issn.1001-9278.2024.12.016

中国塑料 ›› 2024, Vol. 38 ›› Issue (12): 97-104.DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2024.12.016

水性环氧彩色涂层路用性能

张彩利¹^,²(), 张崇僖¹, 于焱龙¹, 杨凤雷³, 孟庆营³

^1.河北工业大学土木与交通学院，天津 300401
^2.天津市交通工程绿色材料技术工程中心，天津 300401
^3.天津市凯曼德工程技术有限公司，天津 300450

收稿日期:2024-02-28 出版日期:2024-12-26 发布日期:2024-12-25
作者简介:张彩利（1978—），女，博士，副教授，主要从事路面结构及路面材料研究，zhangcailimeng@163.com

Road performance of waterborne epoxy color coating

ZHANG Caili¹^,²(), ZHANG Chongxi¹, YU Yanlong¹, YANG Fenglei³, MENG Qingying³

^1.College of Civil and Transportation，Hebei University of Technology，Tianjin 300401，China
^2.Tianjin Traffic Engineering Green Material Technology Engineering Center，Tianjin 300401，China
^3.Tianjin Kaimande Engineering Technology Co，Ltd，Tianjin 300450，China

Received:2024-02-28 Online:2024-12-26 Published:2024-12-25

摘要/Abstract

摘要：

为解决传统彩色路面色彩暗淡、易开裂等问题，以水性环氧树脂、水性胺类固化剂、成膜助剂、颜填料和防滑砂为主要成分，制备路用水性环氧彩色涂层，采用红外光谱和扫描电子显微镜对水性环氧树脂固化体系微观形貌进行分析，并通过拉伸黏结强度试验、冻融循环试验和紫外老化试验等分析填料种类、防滑砂用量等对彩色涂层路用性能影响。结果表明，水性环氧树脂固化过程中形成性能稳定的固化产物；润湿剂对涂层附着力有增强作用；涂层抗滑性和耐磨性随防滑砂用量增加及目数减小而增长；涂层耐冲击性随填料用量增加而逐渐提高；添加紫外线吸收剂能提高涂层耐紫外线老化性。

关键词: 彩色涂层, 水性环氧树脂, 固化特性, 路用性能

Abstract:

To address the problems of dim color and easy cracking on traditional colored road surfaces， a waterborne epoxy color coating was prepared by using waterborne epoxy resin， waterborne amine curing agent， film⁃forming agent， pigment， filler， and anti⁃skid sand as main components. The microstructure of the waterborne epoxy resin curing system was analyzed by Fourier⁃transform infrared spectroscopy and scanning electron microscopy. The effects of filler type and content of anti⁃skid sand on the road performance of color coating were investigated by tensile bond strength test， freeze⁃thaw cycles， and ultraviolet aging test. The results indicated that the stable cured products were formed during the curing process of waterborne epoxy resin. The incorporation of wetting agent improved the adhesion of the coating. The skid resistance and wear resistance of the coating increased with an increase in the addition amount of anti⁃skid sand but with a decrease in the mesh number. The impact resistance of the coating increased gradually with an increase in the addition amount of filler. The addition of an ultraviolet absorber improved the UV⁃aging resistance of the coating.

Key words: color coating, waterborne epoxy resin, curing characteristics, road performance

中图分类号:

TQ323.5

张彩利, 张崇僖, 于焱龙, 杨凤雷, 孟庆营. 水性环氧彩色涂层路用性能[J]. 中国塑料, 2024, 38(12): 97-104.

ZHANG Caili, ZHANG Chongxi, YU Yanlong, YANG Fenglei, MENG Qingying. Road performance of waterborne epoxy color coating[J]. China Plastics, 2024, 38(12): 97-104.

图/表 20

参考文献 12

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组分	序号	材料	用量/g
组分A	1	水性环氧树脂	1 000
组分B	1	固化剂	200
	2	水	250
	3	颜料	50
	4	润湿剂	2
	5	分散剂	5
	6	消泡剂	3
	7	增稠剂	30
	8	nmSiO₂/WPU复合增韧剂	156

组分	序号	材料	用量/g
组分A	1	水性环氧树脂	1 000
组分B	1	固化剂	200
	2	水	250
	3	颜料	50
	4	润湿剂	2
	5	分散剂	5
	6	消泡剂	3
	7	增稠剂	30
	8	nmSiO₂/WPU复合增韧剂	156

填料种类	吸水率/%	耐水性/H
云母粉	10.1	144
煅烧高岭土	5.3	168
硅灰石	2.3	168
滑石粉	2.2	168
石英粉	6.6	168

填料种类	吸水率/%	耐水性/H
云母粉	10.1	144
煅烧高岭土	5.3	168
硅灰石	2.3	168
滑石粉	2.2	168
石英粉	6.6	168

浸水时间/d	沥青路面附着力/MPa		水泥路面附着力/MPa
浸水时间/d	均值	标准差	均值	标准差
1	3.468	0.027	2.216	0.021
3	3.382	0.034	2.141	0.031
5	3.368	0.029	2.124	0.035
7	3.324	0.031	2.111	0.023
15	3.304	0.033	2.109	0.018

水性环氧彩色涂层路用性能

Road performance of waterborne epoxy color coating

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填料用量/%	云母粉	高岭土	石英粉	硅灰石	滑石粉
40	90	75	80	95	100
45	95	80	90	100	100
50	100	85	100	100	100
55	100	90	100	100	100
60	100	90	100	100	100

填料用量/%	云母粉	高岭土	石英粉	硅灰石	滑石粉
40	90	75	80	95	100
45	95	80	90	100	100
50	100	85	100	100	100
55	100	90	100	100	100
60	100	90	100	100	100

防滑砂用量/%	防滑砂目数
防滑砂用量/%	10~18目	18~30目	40~80目	80~120目
50	100	100	100	100
55	100	100	100	100
60	100	100	100	100
65	100	100	100	100
70	100	100	100	100

填料种类	耐酸性	耐碱性	耐油性
云母粉	起泡	合格	合格
煅烧高岭土	合格	合格	合格
硅灰石	合格	合格	合格
滑石粉	轻微起泡	合格	合格
石英粉	合格	合格	合格

冻融循环次数	涂层外观	沥青路面附着力/MPa		水泥路面附着力/MPa		抗滑性/BPN		耐磨性/g∙m^-2		耐冲击性/cm
冻融循环次数	涂层外观	均值	标准差	均值	标准差	均值	标准差	均值	标准差	均值	标准差
1	正常	3.029	0.051	2.161	0.021	65	1	214	4	100	0
3	正常	2.842	0.068	2.06	0.043	63	2	215	3	95	0
5	正常	2.611	0.072	1.961	0.051	59	2	221	4	95	0
7	正常	2.543	0.069	1.824	0.059	61	2	218	5	95	0
9	正常	2.305	0.081	1.69	0.061	63	1	220	5	95	0

温度/℃	涂层外观	沥青路面附着力/MPa		水泥路面附着力/MPa		抗滑性/BPN		耐磨性/g∙m^-2		耐冲击性/cm
温度/℃	涂层外观	均值	标准差	均值	标准差	均值	标准差	均值	标准差	均值	标准差
-30	正常	3.825	0.031	2.208	0.028	61	1	218	5	70	0
-10	正常	3.833	0.038	2.265	0.038	62	1	211	4	80	0
30	正常	2.593	0.091	2.21	0.029	68	2	221	3	100	0
60	正常	1.896	0.133	2.217	0.034	68	2	217	4	100	0
80	车辙板变形导致涂层变形	1.215	0.189	2.201	0.029	55	2	212	3	100	0

温变循环次数	涂层外观	沥青路面附着力/MPa		水泥路面附着力/MPa		抗滑性/BPN		耐磨性/g∙m^-2		耐冲击性/cm
温变循环次数	涂层外观	均值	标准差	均值	标准差	均值	标准差	均值	标准差	均值	标准差
1	正常	2.871	0.013	2.066	0.022	61	1	225	4	100	0
3	正常	1.877	0.032	1.805	0.031	65	2	236	3	90	0
5	轻微变形无开裂	1.734	0.047	1.558	0.046	63	2	231	5	90	0
7	明显变形无开裂	1.234	0.066	1.269	0.085	59	2	221	3	85	0
15	与基层横向开裂	1.163	0.085	0.78	0.115	61	2	234	6	80	0

紫外线吸收剂用量/%	涂层外观	沥青路面附着力/MPa		水泥路面附着力/MPa		抗滑性/BPN		耐磨性/ g∙m^-2		耐冲击性/cm
紫外线吸收剂用量/%	涂层外观	均值	标准差	均值	标准差	均值	标准差	均值	标准差	均值	标准差
0	严重变色	1.625	0.083	1.203	0.078	43	1	258	6	50	0
1	轻微变色	1.968	0.093	1.425	0.093	52	2	235	5	60	0
2	轻微变色	2.315	0.135	1.639	0.099	59	2	229	5	85	0
3	正常	2.611	0.176	1.926	0.132	61	2	221	6	95	0
4	正常	2.842	0.092	2.06	0.142	63	2	215	4	100	0
5	正常	3.029	0.088	2.161	0.155	65	3	214	3	100	0

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填料用量/%	云母粉	高岭土	石英粉	硅灰石	滑石粉
40	90	75	80	95	100
45	95	80	90	100	100
50	100	85	100	100	100
55	100	90	100	100	100
60	100	90	100	100	100

填料用量/%	云母粉	高岭土	石英粉	硅灰石	滑石粉
40	90	75	80	95	100
45	95	80	90	100	100
50	100	85	100	100	100
55	100	90	100	100	100
60	100	90	100	100	100

填料用量/%	云母粉	高岭土	石英粉	硅灰石	滑石粉
40	90	75	80	95	100
45	95	80	90	100	100
50	100	85	100	100	100
55	100	90	100	100	100
60	100	90	100	100	100

填料用量/%	云母粉	高岭土	石英粉	硅灰石	滑石粉
40	90	75	80	95	100
45	95	80	90	100	100
50	100	85	100	100	100
55	100	90	100	100	100
60	100	90	100	100	100