路用熱反射材料用基料樹(shù)脂淺析

摘 要：本文闡述了路用熱反射材料用基料樹(shù)脂的選擇原則，介紹了常見(jiàn)的路用熱反射材料用基料樹(shù)脂，指出了基料樹(shù)脂存在的問(wèn)題，并展望了其發(fā)展趨勢(shì)。

關(guān)鍵詞：路用熱反射材料；基料樹(shù)脂；發(fā)展方向

基料樹(shù)脂在熱反射涂料中起著舉足輕重的作用，它將顏填料、助劑等組份粘結(jié)成整體，附著在瀝青路面的表面，干燥固化形成均勻連續(xù)且堅(jiān)韌的保護(hù)膜。

1 基料樹(shù)脂的選擇原則

路用熱反射材料直接受到太陽(yáng)光的暴曬，因此，不僅要求樹(shù)脂具有耐紫外線破壞等性能，同時(shí)，還要求樹(shù)脂透明度高，結(jié)構(gòu)中盡量少含C-O-C-、O=C-、-OH等吸能基團(tuán)。如丙烯酸樹(shù)脂、聚氨酯樹(shù)脂、環(huán)氧樹(shù)脂等不僅透明度高，且折光指數(shù)一般都在1.45～1.50之間，能夠滿足路用熱反射材料的應(yīng)用要求。

盡管基料種類對(duì)熱反射涂層降溫效果影響較小，卻是影響涂層硬度、柔韌性、耐磨性、耐水性、耐候性及其他物理化學(xué)性能的重要因素[ 1 ]。如普通環(huán)氧樹(shù)脂、芳香族聚氨酯耐候性較差，戶外使用后涂層性能下降。目前，國(guó)內(nèi)外應(yīng)用于瀝青路面熱反射材料成膜基料主要有丙烯酸樹(shù)脂、聚酯樹(shù)脂、聚氨酯樹(shù)脂、環(huán)氧樹(shù)脂、有機(jī)硅樹(shù)脂和硅丙乳液。

2 基料樹(shù)脂的種類

1）丙烯酸樹(shù)脂：丙烯酸樹(shù)脂是由丙烯酸酯類和甲基丙烯酸酯類及其它烯屬單體共聚而成的樹(shù)脂，其結(jié)構(gòu)中不含C-O-C-、O=C-、-OH等吸能基團(tuán)，所以丙烯酸涂料具有優(yōu)良的耐熱性和耐候性等。施工時(shí)VOC排放高，會(huì)污染環(huán)境。水性丙烯酸涂料具備良好的成膜性、附著力等優(yōu)點(diǎn)，但抗污染性、耐溶劑性等方面存在缺陷。

2）聚酯樹(shù)脂：聚酯樹(shù)脂是由多元醇和多元酸縮聚而制得的，分為飽和聚酯和不飽和聚酯。不飽和聚酯由于其具有較好的低溫固化工藝性能，耐熱性較好，電性能優(yōu)良，是一類很有前途的涂料用高分子材料。但耐化學(xué)介質(zhì)性和耐水性較差，采用化學(xué)改性可以賦予聚酯樹(shù)脂較好的性能。

3）聚氨酯樹(shù)脂：含有大量氨甲基酸酯鏈節(jié)的高分子化合物稱為聚氨酯樹(shù)脂。聚氨酯涂料具有很好的耐磨性和柔韌性、與極性基材具有優(yōu)良的附著性能、耐酸堿性等。但聚氨酯涂料不能與水、酸、堿接觸；多異氰酸酯組分中含有游離的異氰酸酯單體，施工時(shí)，還需加入大量的有機(jī)溶劑，這些對(duì)環(huán)境和人體健康有很大的危害。

4）有機(jī)硅樹(shù)脂：有機(jī)硅樹(shù)脂的主鏈?zhǔn)且粭l由硅原子和氧原子交替組成的穩(wěn)定骨架，側(cè)鏈通過(guò)硅原子與甲基等有機(jī)基團(tuán)相連。主鏈中的硅氧烷鍵的鍵能大，具有良好的耐高溫性；無(wú)雙鍵存在，具有良好的耐候性；表面張力低，斥水性強(qiáng)，污染物不易附著，具有良好的耐污染性。但有機(jī)硅涂料的附著力和重涂性較差，限制了其應(yīng)用范圍。

5）環(huán)氧樹(shù)脂：環(huán)氧樹(shù)脂是泛指分子中含有兩個(gè)或兩個(gè)以上環(huán)氧基團(tuán)的有機(jī)化合物，可與多種類型的固化劑發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)而形成熱塑性高聚物。環(huán)氧樹(shù)脂涂料具有防腐能力強(qiáng)，粘結(jié)力強(qiáng)，硬度高，耐磨性好等優(yōu)點(diǎn)。但由于結(jié)構(gòu)中存在苯環(huán)、環(huán)氧基，在紫外線的照射下易老化，戶外使用后力學(xué)性能下降較快，添加光穩(wěn)定劑能在一定程度上延緩其老化。

6）有機(jī)氟樹(shù)脂：有機(jī)氟樹(shù)脂是指主鏈或側(cè)鏈中的碳鏈含有氟原子的高分子化合物。氟聚物具有極低的分子間作用力和表面張力，同時(shí)，氟聚物在近紅外和遠(yuǎn)紫外區(qū)域均有良好的透明性，使得氟聚物具備高耐候性。然而，氟聚合物單體成本較高、工藝較復(fù)雜，導(dǎo)致氟聚合物樹(shù)脂產(chǎn)品較少。

日本多家企業(yè)聯(lián)合開(kāi)發(fā)了幾種用于不同場(chǎng)合的路面熱反射涂層鋪裝材料，其中丙烯酸樹(shù)脂多用于行車道，聚氨酯樹(shù)脂用于行車道或人行道，水性丙烯酸樹(shù)脂多用于人行道。馮德成等采用硅丙乳液為成膜物質(zhì)，制備瀝青路面熱反射材料[ 2 ]，但現(xiàn)有的純丙乳液、硅丙乳液雖然在乳液材料生產(chǎn)領(lǐng)域占有重要地位，但其耐化學(xué)腐蝕、耐沾污性尚滿足不了材料對(duì)耐污性的要求，且耐磨性較差，使用壽命短。曹雪娟等以不飽和聚酯為基料樹(shù)脂制備熱反射材料，并通過(guò)加入甲基丙酸甲酯和丙烯酸丁酯調(diào)節(jié)樹(shù)脂的粘度以及柔韌性[ 3 ]，但涂層的耐磨性及耐污性并不十分理想。羅婷倚等將含氟單體引入丙烯酸酯乳液中的殼層，合成含氟乳液，制備含氟熱反射涂料，該熱反射涂料耐水性和耐沾污性能優(yōu)良，但耐磨性差，難以運(yùn)用到瀝青路面[ 4 ]。鄧琰榮和鄭木蓮等分別以環(huán)氧樹(shù)脂和改性雙酚A型環(huán)氧樹(shù)脂為基料制備瀝青路面熱反射涂料[ 5 ][ 6 ]，雖然環(huán)氧樹(shù)脂有很強(qiáng)的附著力，以其為基料樹(shù)脂制備的熱反射涂料耐磨性較強(qiáng)，但其耐候性能否經(jīng)受戶外環(huán)境的考驗(yàn)也是值得研究的問(wèn)題。

3 存在的問(wèn)題及發(fā)展方向

目前用于路用熱反射涂料的基料樹(shù)脂大部分為溶劑型，施工中有50%以上的VOC排放到大氣中，造成二次污染，危害人體健康。節(jié)能高效、環(huán)境友好是當(dāng)今涂料發(fā)展的趨勢(shì)，現(xiàn)有路用熱反射樹(shù)脂也備受涂料市場(chǎng)的考驗(yàn)。樹(shù)脂水性化是涂料發(fā)展的大勢(shì)所趨，但基于水性樹(shù)脂制備的熱反射涂料存在粘附力、耐磨性及柔韌性較差等缺點(diǎn)。因此，進(jìn)一步提高水性熱反射涂料的性能是今后研究的一大方向。

丙烯酸樹(shù)脂、不飽和聚酯樹(shù)脂等用于熱反射涂料時(shí)，通常耐磨性能難以達(dá)到路用標(biāo)準(zhǔn)，而環(huán)氧樹(shù)脂雖然具有強(qiáng)的粘附力，其耐磨性優(yōu)良，但易老化、且脆性較大，難以直接用于路用熱反射材料。利用樹(shù)脂鏈上活性基團(tuán)與其他類型樹(shù)脂中活性基團(tuán)的共聚反應(yīng)，將兩種或兩種以上樹(shù)脂的優(yōu)良性能結(jié)合，是制備出性能優(yōu)異的熱反射涂料用基料樹(shù)脂的重要途徑。涂層耐沾污性對(duì)涂層的熱反射性能有很大影響，污染物的附著會(huì)增加涂層對(duì)太陽(yáng)能的吸收，因此制備耐污性較強(qiáng)的基料樹(shù)脂也值得深入研究。

參考文獻(xiàn)：

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[3] 曹雪娟，唐伯明等.瀝青路面不飽和聚酯熱反射涂料研制及性能評(píng)價(jià)[D].重慶交通大學(xué)，2010.

[4] 羅婷倚，曹雪娟，朱洪洲等.含氟丙烯酸酯熱反射涂料制備與降溫性能研究[J].武漢理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2012，34（12）：41-46.

[5] 鄧琰榮.瀝青路面太陽(yáng)熱反射涂層組成設(shè)計(jì)及路用性能研究[D].西安：長(zhǎng)安大學(xué)，2012.

[6] 鄭木蓮，何利濤，高璇等.基于降溫功能的瀝青路面熱反射涂層性能分析[J].交通運(yùn)輸工程學(xué)報(bào)，2013，13（5）：10-16.

作者簡(jiǎn)介：

劉攀（1990-），男，漢族，四川成都人，在讀碩士研究生，研究方向：材料科學(xué)。