道路標(biāo)線是交通管理設(shè)施中最基礎(chǔ)的、最有效的一個組成部分，是有效引導(dǎo)車輛規(guī)范行駛的方式之一。道路標(biāo)線涂料是一種刷涂在路面上指示交通的涂料。一般路標(biāo)涂料應(yīng)具備以下特性：涂料對瀝青路面或水泥路面應(yīng)具有良好的粘結(jié)力，在使用過程中不易剝落;標(biāo)線涂料應(yīng)具有良好的耐候性、耐磨性，在使用過程中色澤變化小，標(biāo)線清晰，不易開裂，不易磨損;能保持良好的反光性，在較長的時間內(nèi)反光效果不會明顯下降;應(yīng)具備良好的施工性能，干燥快，表面平整，對玻璃珠粘結(jié)力強(qiáng);在施工過程中易控制標(biāo)線的厚度，保持標(biāo)線厚度的均勻性。通常路標(biāo)涂料可分為溶劑型和熱熔型兩大類[1]，其中以溶劑型道路標(biāo)線涂料最為常用，但是該種涂料在使用過程中要釋放出大量的溶劑，嚴(yán)重污染環(huán)境。1966年，美國洛杉磯州率先頒布限制有機(jī)溶劑揮發(fā)的環(huán)保法令，規(guī)定溶劑型涂料中有機(jī)溶劑(尤其是易產(chǎn)生光化學(xué)煙霧的溶劑)含量要低于17%(體積)。
這一規(guī)定無疑極大地限制了溶劑型路標(biāo)涂料的使用。此后其他先進(jìn)的工業(yè)國也陸續(xù)效仿，相繼出臺環(huán)保法規(guī)，規(guī)定有機(jī)揮發(fā)物(VOC)限值，溶劑型路標(biāo)涂料的發(fā)展從此走上了下坡路。如今隨著生活水平的提高，人們對于生活環(huán)境的要求越來越高，溶劑型路標(biāo)涂料已無法適應(yīng)當(dāng)代社會的需求。因此，近十幾年間低(零)污染路標(biāo)涂料的研究一直是熱門研究方向，逐漸形成了環(huán)保型路標(biāo)涂料這一品種。
本文將現(xiàn)有各種環(huán)保型路標(biāo)涂料分為水性路標(biāo)涂料、熱熔型路標(biāo)涂料、無溶劑型路標(biāo)涂料。分別討論了上述幾種路標(biāo)涂料的低(零)污染的機(jī)理及發(fā)展現(xiàn)狀，并且對環(huán)保型路標(biāo)涂料的未來發(fā)展趨勢做出了預(yù)測。
1.水性路標(biāo)涂料
水性涂料是以水溶性樹脂或不同類型的分散樹脂為基料的涂料，因而也常稱為水基涂料。由于采用水代替有機(jī)溶劑，涂料的VOC含量較低且無異味，不燃燒，毒性低[2]。水溶性樹脂是一種在分子鏈中引入離子型結(jié)構(gòu)單元的一種離子型樹脂。離子型基團(tuán)的存在賦予了樹脂的水溶性。常用的水性改性劑有揮發(fā)性胺、磺酸鹽等。這些單體可以單獨使用也可復(fù)合使用，由其產(chǎn)生或引入的鹽基，可以賦予樹脂水溶性或水分散性。控制樹脂的不同分子量可提供不同的水溶性，制成不同的分散體系，如溶液型、膠體型、乳液型等。
但是由于傳統(tǒng)的水基涂料干燥慢，熱穩(wěn)定性差、易粘臟、不耐磨等缺點不能用于劃制道路標(biāo)線，因此對于其改性研究從未間斷過[3]。吳明江[4]等以聚己二酸丁二醇酯二醇(PBA)、二羥甲基丙酸(DMPA)和甲苯二異氰酸酯(TDI)等為主要原料，配合防老劑和紫外光吸收劑，用預(yù)聚體法制備不揮發(fā)物質(zhì)量分?jǐn)?shù)為40%的單組分水性聚氨酯樹脂;以此樹脂為基礎(chǔ)，用鈦白粉作為著色劑，制備白色水性聚氨酯路標(biāo)涂料。研究結(jié)果表明，預(yù)聚體法制備的水性聚氨酯樹脂在40℃下放置24h即可達(dá)到最終性能;水性聚氨酯樹脂在水中呈柱狀分散;以此樹脂制備的水性聚氨酯路標(biāo)涂料附著良好，表干時間短，各項指標(biāo)符合路標(biāo)涂料技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。孫道興[5]等將水性聚氨酯彈性樹脂2344用硅烷偶聯(lián)劑改性,并與納米二氧化硅、功能多胺聚合物、顏填料和助劑等復(fù)配,制得了性能優(yōu)異的自交聯(lián)環(huán)保型道路標(biāo)志涂料。該水性納米復(fù)合道路標(biāo)志涂料具有干燥速度快、強(qiáng)耐磨、耐水和耐老化的特性。硅烷偶聯(lián)劑改性后的彈性樹脂能明顯改善涂料的干燥速度、附著力和耐水性。納米二氧化硅、云母和玻璃粉等功能填料與硅烷偶聯(lián)劑改性后的彈性樹脂和多胺聚合物發(fā)揮協(xié)同作用,能明顯增強(qiáng)涂料的干燥速度、硬度、耐磨性和抗紫外線粉化性能,滿足道路標(biāo)線涂料的特殊性能要求。梁哲[6]等采用特殊的高分子材料乳化劑合成丙烯酸乳液樹脂，并對水性高分子的羧基做特殊處理，從而使水性涂料的耐水性顯著提高，采用純丙烯酸聚合并適度交聯(lián)的辦法使水性涂料對瀝青路面的附著力顯著提高。
2.熱熔型路標(biāo)涂料
熱熔型路標(biāo)涂料是20世紀(jì)50年代中期首先在歐洲開發(fā)成功[7]，并在60年代后期在世界范圍內(nèi)逐漸得到推廣使用的一種全新型道路安全標(biāo)線涂料。與溶劑型路標(biāo)涂料相比，其成分中無溶劑揮發(fā)分，施工時依靠加熱使粉狀涂料熔融，然后再利用專門的設(shè)備涂敷在地面上，冷凝后成為鮮明的標(biāo)線。它的成膜機(jī)理不是靠普通油漆的溶劑揮發(fā)，而是物理冷凝固化[8]。因此，也屬于環(huán)保型路標(biāo)涂料。由于熱熔涂料具有標(biāo)線涂膜厚，干燥速度快、耐久耐磨性強(qiáng)和夜間反光、使用壽命長的特點，應(yīng)用范圍和使用量都在逐年擴(kuò)大，同時它也成為當(dāng)前路標(biāo)涂料研究領(lǐng)域的熱點。
張薇[9]等通過加入熱塑性彈性體乙烯一醋酸乙烯共聚物(EVA)改性熱熔型路標(biāo)涂料，確定了最佳工藝條件，改進(jìn)了涂料的性能，所得涂膜可以達(dá)到日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JISK一5665一1987。趙嬌嬌[7]等以改性松香樹脂、350-1醇酸樹脂和,VA900型EVA樹脂為成膜物質(zhì)，并填加顏料、助劑和玻璃微珠制備了熱熔型路標(biāo)涂料，研究了影響改性松香樹脂酸值和涂料軟化點的條件，結(jié)果表明：改性松香樹脂的酸值隨反應(yīng)時間的延長而下降，反應(yīng)時間達(dá)到6h，反應(yīng)溫度為270℃時，酯化反應(yīng)較完全，樹脂的顏色較淺;改性松香樹脂、350-1醇酸樹脂和,VA900型EVA樹脂的質(zhì)量比達(dá)到4:1:0.5時，涂料具有適當(dāng)?shù)母稍飼r間及較高的軟化點。制備出的熱熔型路標(biāo)涂料具有干燥時間短、反光性能好、耐摩擦等性能，符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。
但是需要指出，該種路標(biāo)涂料也存在施工費(fèi)用過高，施工效率低，標(biāo)線難以補(bǔ)涂等缺點，需要近一步的研究。
3.無溶劑路標(biāo)涂料
無溶劑路標(biāo)涂料要求涂料固化通過化學(xué)反應(yīng)完成,而不是物理的溶劑揮發(fā)。因此在施工過程中,無任何成分揮發(fā),從而保護(hù)了標(biāo)線施工現(xiàn)場與周圍的環(huán)境空氣質(zhì)量。無溶劑路標(biāo)涂料最早是由ALTANA公司在20世紀(jì)80年代研制成功并投放于歐洲市場的。在國外已有20多年的發(fā)展歷史[10]。如今用量在逐年增長。在歐洲、北美等地，其總體市場占有率已達(dá)到10%以上。其中瑞士已達(dá)90%,德國達(dá)到20%,美國為10%左右，在這其中又以丙烯酸無溶劑路標(biāo)涂料的發(fā)展最快。在我國，無溶劑路標(biāo)涂料還是一種不太為人們所熟知的新型道路標(biāo)線涂料，能生產(chǎn)這種涂料的中國廠家其配方、技術(shù)均由外國廠商提供。研究工作目前也處于起步階段[1]。林建筑[11]等用干性油替代部分二元醇合成具有氣干性的不飽和聚酯樹脂，在賦予聚酯涂料氣干性的同時降低了涂料的生產(chǎn)成本。他們將該樹脂作為雙組份道路標(biāo)線涂料的主要成膜物，所得涂膜性能經(jīng)交通部工程測試中心測試各項指標(biāo)均優(yōu)于其它道路標(biāo)線產(chǎn)品，具有廣闊的市場前景。竇小燕[12]等采用活性丙烯酸樹脂與丙烯酸單體為基體,用引發(fā)劑交聯(lián)固化,制備出具有黏度低、固體含量高、固化時間適宜、低污染、耐磨、與玻璃珠粘結(jié)牢固、耐候性好等特點的雙組分道路標(biāo)線涂料。著重討論涂料配方中的樹脂、活性單體、鈦白粉的用量及填料粒徑的合理級配。馬慶雷[13]等以苯乙烯為反應(yīng)性溶劑,廢舊聚苯乙烯、不飽和聚酯樹脂為主要成膜物制備了道路標(biāo)線涂料。在成膜時單體小分子參與聚合反應(yīng),基本上無“三廢”排放,是一種環(huán)保型涂料。通過正交分析及電鏡照片,討論了影響涂膜附著力的因素,制得的涂料具有施工方便、涂膜厚度適中、附著力強(qiáng)、氣候適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點。
4.結(jié)語
環(huán)保型路標(biāo)涂料是一類性能優(yōu)良、能適應(yīng)社會發(fā)展需要的涂料品種，相信隨著人們環(huán)保意識的逐漸增強(qiáng)，該類涂料品種的優(yōu)勢將更加顯著。展望未來，無溶劑和水性路標(biāo)涂料應(yīng)該是環(huán)保型路標(biāo)涂料未來發(fā)展的主要方向，相信其今后其必然會在交通指示和道路管理方面發(fā)揮舉足輕重的作用。