一种水性MMA彩色花纹防滑材料及其施工方法
技术领域
本发明属于道路养护领域，尤其是涉及一种水性彩色花纹防滑材料及其施工方法。
背景技术
目前传统的防滑材料的施工方法为将树脂上涂到道路上，在路面抛撒集料(钢粒)后，使用一定重量的压实辊压实并修整表面。在该方法中，由于颜色的表现不充分，且颜色的可见性差，在行驶的车辆的连续冲击后使浸渍在树脂中的聚集骨料脱落，导致产品的耐磨性和防滑性显着降低。由于其耐久性差，在长时间使用后基础骨料会脱落。另外，由于防滑材料耐候性弱，因此会迅速变色，防滑涂层颜色变白，产生可视性迅速降低的问题。
现有技术中另一种常规的防滑地板是使用热塑性树脂涂覆的方法。由于该方法使用单独的熔化机，因此可加工性良好，但是产品颜色的多样性差，并且由于颜色变色而使产品的可视性降低。此外，由于将厚的骨料如铝土矿或钢渣用作防滑骨料，因此在施加熔融产品时会出现产品中所含骨料下沉的现象，并且树脂层覆盖骨料成分低的表面，防滑功能降低。
因此，亟待研发一种防滑性能优异且使用寿命长的防滑材料。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出一种水性MMA彩色花纹防滑材料及其施工方法，以解决现有技术中防滑材料长时间使用后耐久性、耐候性且防滑性能降低得技术问题。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种水性MMA彩色花纹防滑材料，包括如下重量份数的组分：
20-25重量份数的水性MMA树脂；
15-22重量份数的水性丙烯酸树脂；
10-15重量份数的水性聚脲乳液；
5-10重量份数的水性聚醚有机硅；
8-12重量份数的溶剂；
0.3-0.5重量份数的消泡剂；
0.3-0.5重量份数的分散剂；
0.8-1.5重量份数的增稠剂；
2.5-3.5重量份数的二氧化钛；
0.1-0.2重量份数的异辛酸钴；
0.04-0.06重量份数的有机色浆；
40-50重量份数的骨料。
优选地，所述水性MMA树脂的制备工艺包括如下步骤：
S1：将MMA树脂溶化后脱去水分、去除杂质，调整pH值接近于7，200℃保温备用；
S2：将MMA树脂、乳化剂和水混合搅拌，转速为每分钟70-90转，搅拌均匀后过滤，即得到乳化后的水性MMA树脂乳液；
乳化剂它能吸附MMA树脂与水界面，从而显著降低MMA树脂与水界面的自由能，使其构成均匀而稳定的乳浊液的一种表面活性剂。其作用原理是在乳化过程中，分散相以微滴(微米级)的形式分散在连续相中，乳化剂降低了混合体系中各组分的界面张力，并在微滴表面形成较坚固的薄膜或由于乳化剂给出的电荷而在微滴表面形成双电层，阻止微滴彼此聚集，而保持均匀的乳状液。
S3：将改性剂加入到步骤S2中制得的乳化后水性MMA树脂乳液，搅拌，转速为每分钟70-90转，搅拌均匀即得到水性MMA树脂乳液。
水性丙烯酸树脂是一种无色、透明的水性树脂，通过丙烯酸单体聚合制得。丙烯酸树脂质地坚固，具有优异的耐候性、耐水性、耐酸性、耐碱性、耐污染性、耐油脂、耐石油溶剂等特性，被广泛用作建筑涂料。
水性聚脲乳液可由两种制备方法制备而得，即外乳化法和内乳化法。外乳化法是在溶剂的存在下,将疏水性的聚脲树脂经过扩链加入乳化剂(烷基磺酸盐、季铵盐等),在水中高速搅拌强行乳化分散,再脱除溶剂,得到水性聚脲乳液。或者将端-NCO基预聚体在水中加入乳化剂进行乳化,然后脱除溶剂。外乳化法应用较少。内乳化法是在聚聚脲分子链节中引入亲水基团。聚脲是由半预聚体、端氨基聚醚、胺扩链剂等原料现场施工而成。它疏水性极强，对环境湿度不敏感，甚至可以在水(或者冰)上喷涂成膜，在极端恶劣的环境条件下可正常施工，表现特别突出。聚脲材料添加入水性MMA防滑彩色图案地板材料中，完全打破了传统的防腐、防滑和防护观念，为材料保护行业树立了一个更高的标准。添加入水性聚脲后的涂层具有柔韧有余、刚性十足、色彩丰富，它致密、连续、无接缝，完全隔绝空气中水分和氧气的渗入，防腐和防护性能无与伦比。它同时具有耐磨、防水、抗冲击、抗疲劳、耐老化、耐高温、耐核辐射等多种功能。
本发明的防滑材料中添加的水性MMA树脂乳液和水性聚脲乳液材料后，经化学交联反应快速固化成坚韧的网状高分子结构，形成了永久弹性表面纹理结构，与水性丙烯酸树脂、水性聚醚有机硅、溶剂、消泡剂、分散剂、增稠剂、二氧化钛、有机色浆和矿物骨料等有机、无机物的合成，制备出高聚物或共聚物联合反应体，通过聚合反应把低分子量的单体转化成高分子量的聚合物，反应形成多分子，相互键合交联成网络结构的较稳定分子(体型分子)的反应。这种悬浮聚合反应使线型或轻度支链型的大分子转变成三维网状结构，与聚脲聚合反应后，优异性能显著提高。这种由于同时添加了水性MMA甲基丙烯酸甲酯和聚脲材料后聚合物的平均聚合度与转化率的关系在链式聚合反应中转化率有很大的提升，在逐步聚合反应中，转化率达到98％从而形成杂链高聚物，最终形成水性MMA彩色防滑图案地板材料，其抗冲击强度、柔韧性、耐磨性、防湿滑、耐老化、防腐蚀的特点明显提升。
水性聚醚有机硅外观为乳白色液体、有效含量为55％，相对密度为0.99(25℃)、闭杯闪点为大于100℃、粘度为2000-5000cps(25℃)，PH值6.5-7.5，在低有效含量(25ppm)浓度下就具有消泡性、抑泡性、在水性体系易分散性、高剪切力下具有稳定性；水性聚醚有机硅粘接力强，拉伸强度大，同时又具有耐候性、抗振性，和防潮、抗臭气和适应冷热变化大的特点。建筑领域适用性广泛，能实现大多数建材产品之间的粘合，因此应用价值非常大。
异辛酸钴是紫色液体，主要用作MMA树脂的固化促进剂。同时，异辛酸钴能为MMA树脂和聚脲提供载体，使用稳定性得到了保障，增加了成型后的亮度，使材料能在稳定的状态下完成施工。
本发明的防滑材料中添加的异辛酸钴在水性MMA彩色防滑图案地板材料中的作用为催化剂，其自身的组成、化学性质和质量在反应前后不发生变化；它和反应体系中的水性MMA树脂乳液、水性聚脲乳液的关系就像锁与钥匙，具有高度的选择性(或专一性)。异辛酸钴作为催化剂的作用是降低该反应发生所需要的活化能，本质上是把一个比较难发生的反应变成了两个很容易发生的化学反应(与之相反的称为抑制剂)。在这两个反应中，第一个反应中催化剂扮演反应物的角色，第二个反应中催化剂扮演生成物的角色。异辛酸钴催化剂是指参与化学反应中间历程的，又能选择性地改变化学反应速率，而其本身的数量和化学性质在反应前后基本保持不变的物质，使反应尽快达到化学平衡的作用。
另外，消泡剂用于抑制或除去气泡的产生，分散剂用于将颜料的细颗粒分散在液体中，表面活性剂可将颜料均匀地分散在脱模剂中。
优选地，所述溶剂选自水或矿物油的一种。矿物油是由石油所得精炼液态烃的混合物，主要为饱和的环烷烃与链烷烃混合物，原油经常压和减压分馏、溶剂抽提和脱蜡，加氢精制而得。包括轻质、重质燃料油，润滑油，冷却油等矿物性碳氢化合物。矿物油可漂浮于水体表面，影响空气与水体界面氧的交换；也可分散在水中、吸附于悬浮颗粒中。该矿物油是通过溶解聚合物来控制涂料的流动性并控制涂装时的干燥速度的稀释剂，同时还可改善性能或增加涂膜光滑度(流动性)。
优选地，所述骨料包含18-22重量份数的碳酸钙和22-28重量份数的硅砂。
所述硅砂包含5号硅砂、6号硅砂和7号硅砂。具体地，5号硅砂是指分布粒径为20-30目(0.6至0.85毫米)的二氧化硅颗粒，6号硅砂是指分布粒径为30-60目(0.25至0.6毫米)的二氧化硅颗粒，7号硅砂是指分布粒径为60-80目(0.18至0.25毫米)的二氧化硅颗粒。
本发明还提供一种上述水性彩MMA色花纹防滑材料得施工工艺，包括如下步骤：
a)清除沥青表面异物的清洁操作步骤；
在沥青表面的清洁操作中，使用专用清洁剂或弱酸清洁剂清洁建筑表面上的各种杂质，例如灰尘、污垢、油污、铁锈、渍和其他油性产品，并使用高压清洗器再次去除污染物。
b)在清洁过的沥青表面铺设花纹模板形成工作表面；
花纹模板可采用纸板，包括穿孔区域和非穿孔区域，其中穿孔区域和非穿孔区域组合形成各种图案。
c)将水性MMA彩色花纹防滑材料涂覆在工作表面上形成防滑涂层；
d)去除花纹模板后，干燥防滑涂层；
除去花纹模板后，只有涂在穿孔区域上的防滑涂料保留在沥青表面上，施加到无孔区域的防滑涂料与花纹图案模板一起被去除，从而在需要施工的沥青地板上产生各种类型的花纹图案。
e)在干燥的工作表面上最终形成水性MMA彩色防滑图案地板。
优选地，干燥后的所述防滑涂层的厚度为1-2mm。
优选地，所述花纹模具的厚度0.1-0.15mm。
相对于现有技术，本发明所述的水性MMA彩色花纹防滑材料及其施工方法具有以下优势：
(1)本发明通过涂覆防滑材料具有优异的可加工性。
(2)本发明可以使用花纹模具容易且精确地表达各种图案，其具有美化城市美感的效果。
(3)本发明可以产生多种颜色和多种图案，具有优异的可见性，并且具有适合在需要公众注意的公共场所使用的效果，例如在行人和自行车的道路，学校区域和绿色区域。
(4)本发明的防滑材料不会变色，并且具有优异的粘附性，因此具有防滑和延长寿命的优异效果。
附图说明
图1为本发明水性MMA彩色花纹防滑材料施工的工艺流程图；
图2为本发明水性MMA彩色花纹防滑材料施工完成后的现场图。
具体实施方式
除有定义外，以下实施例中所用的技术术语具有与本发明所属领域技术人员普遍理解的相同含义。以下实施例中所用的试验试剂，如无特殊说明，均为常规生化试剂；所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法。
下面结合实施例来详细说明本发明。
实施例中：水性聚脲乳液购自蓝风水性聚脲，型号为LF-W810；水性聚醚有机硅购自青岛兴业，型号为XY-1280；水性丙烯酸树脂购自上海贝青利公司，型号为SL-111。
实施例1
本实施例中水性MMA彩色花纹防滑材料包括如下重量份数的组分：
20份水性MMA树脂；16份水性丙烯酸树脂；10份水性聚脲乳液；6份水性聚醚有机硅；9份溶剂；0.3份消泡剂；0.3份分散剂；1份增稠剂；2.5份二氧化钛；0.1份异辛酸钴；0.04份有机色浆；40份骨料。其中，40份骨料中包括20份碳酸钙和25份硅砂，溶剂选用的是矿物油。
本实施例中的水性MMA树脂的制备工艺包括如下步骤：
S1：将MMA树脂溶化后脱去水分、去除杂质，调整pH值接近于7，200℃保温备用；
S2：将MMA树脂、乳化剂和水混合搅拌，转速为每分钟70-90转，搅拌均匀后过滤，即得到乳化后的水性MMA树脂乳液；
S3：将改性剂加入到步骤S2中制得的乳化后水性MMA树脂乳液，搅拌，转速为每分钟70-90转，搅拌均匀即得到水性MMA树脂乳液。
应用上述水性MMA彩色花纹防滑材料对道路进行施工，如图1所示，具体的施工步骤如下：
a)清除沥青表面异物的清洁操作步骤；
在沥青表面的清洁操作中，使用专用清洁剂或弱酸清洁剂清洁建筑表面上的各种杂质，例如灰尘、污垢、油污、铁锈、渍和其他油性产品，并使用高压清洗器再次去除污染物。
b)在清洁过的沥青表面铺设花纹模板形成工作表面；
花纹模板的厚度为0.1mm，花纹模板可采用纸板，包括穿孔区域和非穿孔区域，其中穿孔区域和非穿孔区域组合形成各种图案。
c)先将水性彩色花纹防滑材料的所有组分混合配制成水性防滑浆料，将制备好的水性彩色花纹防滑材料涂覆在工作表面上形成防滑涂层；
d)去除花纹模板后，干燥防滑涂层，保证干燥后的防滑图层的厚度保持在1-2mm之间；
除去花纹模板后，只有涂在穿孔区域上的防滑涂料保留在沥青表面上，施加到无孔区域的防滑涂料与花纹图案模板一起被去除，从而在需要施工的沥青地板上产生各种类型的花纹图案。
e)在干燥的工作表面上最终形成水性MMA彩色防滑图案地板。
实施例2
本实施例中水性彩色花纹防滑材料包括如下重量份数的组分：
22份水性MMA树脂；20份水性丙烯酸树脂；10份水性聚脲乳液；8份水性聚醚有机硅；9份溶剂；0.3份消泡剂；0.3份分散剂；1份增稠剂；3份二氧化钛；0.1份异辛酸钴；0.05份有机色浆；40份骨料。其中，40份骨料中包括20份碳酸钙和25份硅砂，溶剂选用的是矿物油。
水性MMA彩色花纹防滑材料的制备工艺和施工工艺同实施例1。
实施例3
本实施例中水性MMA彩色花纹防滑材料包括如下重量份数的组分：
25份水性MMA树脂；20份水性丙烯酸树脂；10份水性聚脲乳液；8份水性聚醚有机硅；9份溶剂；0.3份消泡剂；0.3份分散剂；1.5份增稠剂；3份二氧化钛；0.3份异辛酸钴；0.06份有机色浆；40份骨料。其中，50份骨料中包括20份碳酸钙和28份硅砂，溶剂选用的是矿物油。
水性MMA彩色花纹防滑材料的制备工艺和施工工艺同实施例1。
对比例1
本对比例中彩色花纹防滑材料包括如下重量份数的组分：
20份水性MMA树脂；16份水性丙烯酸树脂；6份水性聚醚有机硅；9份溶剂；0.3份消泡剂；0.3份分散剂；1份增稠剂；2.5份二氧化钛；0.1份异辛酸钴；0.04份有机色浆；40份骨料。其中，40份骨料中包括20份碳酸钙和25份硅砂，溶剂选用的是矿物油。
水性MMA彩色花纹防滑材料的制备工艺和施工工艺同实施例1。
对比例2
本对比例中彩色花纹防滑材料包括如下重量份数的组分：
20份水性MMA树脂；16份水性丙烯酸树脂；10份水性聚脲乳液；9份溶剂；0.3份消泡剂；0.3份分散剂；1份增稠剂；2.5份二氧化钛；0.1份异辛酸钴；0.04份有机色浆；40份骨料。其中，40份骨料中包括20份碳酸钙和25份硅砂，溶剂选用的是矿物油。
水性MMA彩色花纹防滑材料的制备工艺和施工工艺同实施例1。
对比例3
本对比例中彩色花纹防滑材料包括如下重量份数的组分：
20份水性MMA树脂；16份水性丙烯酸树脂；10份水性聚脲乳液；6份水性聚醚有机硅；9份溶剂；0.3份消泡剂；0.3份分散剂；1份增稠剂；2.5份二氧化钛；0.04份有机色浆；40份骨料。其中，40份骨料中包括20份碳酸钙和25份硅砂，溶剂选用的是矿物油。
彩色花纹防滑材料的制备工艺和施工工艺同实施例1。
对比例4
本实施例中彩色花纹防滑材料包括如下重量份数的组分：
16份水性丙烯酸树脂；10份水性聚脲乳液；6份水性聚醚有机硅；9份溶剂；0.3份消泡剂；0.3份分散剂；1份增稠剂；2.5份二氧化钛；0.1份异辛酸钴；0.04份有机色浆；40份骨料。其中，40份骨料中包括20份碳酸钙和25份硅砂，溶剂选用的是矿物油。
彩色花纹防滑材料的制备工艺和施工工艺同实施例1。
将实施例1施工后的水性MMA彩色防滑图案地板根据标准GB/T22374-2008(《地坪涂装材料》)、HG/T3829-2006(《地坪涂料》)、JC/T1050-2007(《地面石材防滑性能等级划分及试验方法》)、JG/T25-1999(《建筑涂料涂层耐冻融循环性测定法》)中的实验方法和要求进行测试，测试结果见表1。
表1物理性能检测数据
将实施例1施工后的水性MMA彩色防滑图案地板根据标准GB/T22374-2008(《地坪涂装材料》)中的实验方法和要求进行环保指标测试，测试结果见表2。
表2环保性能指标
将实施例1-3和对比例1-4得到的防滑材料分别进行抗压强度、抗折强度、粘结强度以及碱侵蚀性、耐盐性、耐磨性、伸长率的测试，测试结果见表3.表3实施例1-3和对比例1-4的性能测试结果
从表3可以看出，本发明所述的水性防滑涂料具有优异的可加工性，施工完成后不易发生变化，密合性优异，防滑效果优异且寿命长。可以使用图案模具来容易且精确地表现出各种图案。如图2所示，采用本发明的施工方法制作出的地板装饰精美，并可以产生各种颜色和图案，适合在需要公众关注的公共场所使用，例如人行道和自行车道，学校区域和绿色区域。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
