路用熱反射材料用基料樹脂淺析

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

關(guān)鍵詞：路用熱反射材料；基料樹脂；發(fā)展方向

基料樹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 基料樹脂的選擇原則

路用熱反射材料直接受到太陽光的暴曬，因此，不僅要求樹脂具有耐紫外線破壞等性能，同時，還要求樹脂透明度高，結(jié)構(gòu)中盡量少含C-O-C-、O=C-、-OH等吸能基團(tuán)。如丙烯酸樹脂、聚氨酯樹脂、環(huán)氧樹脂等不僅透明度高，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脂、聚酯樹脂、聚氨酯樹脂、環(huán)氧樹脂、有機(jī)硅樹脂和硅丙乳液。

2 基料樹脂的種類

1）丙烯酸樹脂：丙烯酸樹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VOC排放高，會污染環(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）聚酯樹脂：聚酯樹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脂較好的性能。

3）聚氨酯樹脂：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，還需加入大量的有機(jī)溶劑，這些對環(huán)境和人體健康有很大的危害。

4）有機(jī)硅樹脂：有機(jī)硅樹脂的主鏈?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)氧樹脂：環(huán)氧樹脂是泛指分子中含有兩個或兩個以上環(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)氟樹脂：有機(jī)氟樹脂是指主鏈或側(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，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)致氟聚合物樹脂產(chǎn)品較少。

日本多家企業(yè)聯(lián)合開發(fā)了幾種用于不同場合的路面熱反射涂層鋪裝材料，其中丙烯酸樹脂多用于行車道，聚氨酯樹脂用于行車道或人行道，水性丙烯酸樹脂多用于人行道。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脂制備熱反射材料，并通過加入甲基丙酸甲酯和丙烯酸丁酯調(diào)節(jié)樹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)氧樹脂和改性雙酚A型環(huán)氧樹脂為基料制備瀝青路面熱反射涂料[ 5 ][ 6 ]，雖然環(huán)氧樹脂有很強(qiáng)的附著力，以其為基料樹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)也是值得研究的問題。

3 存在的問題及發(fā)展方向

目前用于路用熱反射涂料的基料樹脂大部分為溶劑型，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，現(xiàn)有路用熱反射樹脂也備受涂料市場的考驗(yàn)。樹脂水性化是涂料發(fā)展的大勢所趨，但基于水性樹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。

丙烯酸樹脂、不飽和聚酯樹脂等用于熱反射涂料時，通常耐磨性能難以達(dá)到路用標(biāo)準(zhǔn)，而環(huán)氧樹脂雖然具有強(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。利用樹脂鏈上活性基團(tuán)與其他類型樹脂中活性基團(tuán)的共聚反應(yīng)，將兩種或兩種以上樹脂的優(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脂的重要途徑。涂層耐沾污性對涂層的熱反射性能有很大影響，污染物的附著會增加涂層對太陽能的吸收，因此制備耐污性較強(qiáng)的基料樹脂也值得深入研究。

參考文獻(xiàn)：

[1] 殷燕子，曹陽，劉秀生等.顏填料對太陽熱反射涂料性能的影響[J].電鍍與涂飾，2006，25（3）：36-39.

[2] 馮德成，張鑫.熱反射涂層開發(fā)及路用性能觀測研究[J].公路交通科技，2010，27（10）：17-20.

[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價[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，2012，34（12）：41-46.

[5] 鄧琰榮.瀝青路面太陽熱反射涂層組成設(shè)計及路用性能研究[D].西安：長安大學(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，2013，13（5）：10-16.

作者簡介：

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)。