3D打印抑冰型彩色路面涂层材料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种3D打印抑冰型彩色路面涂层材料及其制备方法，材料由水性丙烯酸、增韧剂、触变剂、消泡剂、色粉、抗滑填料、有机盐和光稳定剂制成。本发明专利技术改变了传统单组份水性丙烯酸的施工和易性，使其具有良好的流动性、触变性、可堆积性，能连续顺滑地从3D打印设备喷头喷出，且材料易于清洗。所开发的3D打印抑冰型彩色路面材料稳定性好，在原料储罐和打印管道中不沉降；可操控性强，材料喷射到路面上和成膜过程中不塌落、喷射界面清晰，拼接界面完整。同时，该材料还具有抑冰作用，能够有效降低路面与冰层的粘结力，使得冰层易于铲除清理，可广泛应用于冬季结冰的道面、路面、桥面铺装层上。

3D Printing Anti-Ice Color Pavement Coating Material and Its Preparation Method

The present invention relates to a 3D printing ice-suppressing color pavement coating material and its preparation method. The material is made of water-borne acrylic acid, toughening agent, thixotropic agent, defoamer, color powder, anti-skid filler, organic salt and light stabilizer. The invention changes the construction and workability of the traditional One-component Water-borne Acrylic acid, makes it have good fluidity, thixotropy and stackability, can continuously and smoothly eject from the nozzle of 3D printing equipment, and the material is easy to clean. The developed 3D printing anti-icing color pavement material has good stability, no settlement in the raw material storage tank and printing pipeline, strong controllability, no collapse in the process of material spraying onto the pavement and film forming, clear spraying interface and complete splicing interface. At the same time, the material also has the function of ice suppression, which can effectively reduce the bonding force between the pavement and the ice layer, make the ice layer easy to eradicate and clean up, and can be widely used in winter icing pavement of pavement, pavement and bridge deck.

【技术实现步骤摘要】
3D打印抑冰型彩色路面涂层材料及其制备方法
本专利技术属于建筑材料领域，具体涉及一种3D打印抑冰型彩色路面涂层材料及其制备方法。
技术介绍
3D打印技术是一个多学科跨界融合的技术体系。该技术在飞机零件、建筑模型、鞋类、工业设计、生物医疗和食品等领域都有所应用，但在公路、桥梁、隧道、公园等路面抑冰、防水、抗滑保护封层铺装领域的研究尚处于起步阶段。3D打印彩色路面技术的两个关键因素是材料和设备。材料不仅是实现3D打印彩色路面的重要物质基础，也是当前制约3D打印彩色路面技术发展的主要瓶颈。与传统彩色路面涂层材料的技术要求不同，除了要满足路用性能外，3D打印彩色路面封层材料的施工和易性还必须满足打印工艺要求，主要包括：良好的流动性、不堵塞打印喷头、良好的触变性、储存和输送过程中无沉降；良好的堆积性、施工拼接界面清晰、不腐蚀设备和易于清洗等要求。从现有材料入手进行比选，发现传统丙烯酸材料在抗黄变性、粘度性、易清洗等方面基本满足要求，但是还存在一定的成膜易开裂、触变性不足、流动性差、不可堆积、涂层拼接界面接缝易互相污染等问题。因此，可以对传统水性丙烯酸材料进行较大地改性，解决传统水性丙烯酸流动性差，触变性不足，可堆积性差，无抑冰作用等问题，开发一种抑冰抗滑、性能卓越、经济合理、施工便捷、低碳环保的适用于3D打印工艺的彩色路面封层材料。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种3D打印抑冰型彩色路面涂层材料及其制备方法，这种材料具有储存稳定性高、可操控性强、触变性好、具备主动抗冰效果，是一种满足3D打印工艺要求的性能卓越、经济合理、施工便捷、低碳环保的水性丙烯酸体系封层材料。这种材料，可应用于沥青路面、水泥砼路面、桥面铺装层及隧道道面的抑冰、抗滑保护，能改善或提高传统路面封层材料的3D打印施工和易性和抑冰性能。本专利技术所采用的技术方案为：3D打印抑冰型彩色路面涂层材料，其特征在于：由以下重量份的组分制成：水性丙烯酸27.0-32.0份；增韧剂7-8份；触变剂0.4-0.6份；消泡剂0.8-1.2份；色粉2-4份；抗滑填料37-42份；有机盐18-22份；光稳定剂0.7-1.1份。所述增韧剂为聚乙二醇400。所述触变剂为羟丙基甲基纤维素。所述消泡剂为二甲基硅油。所述色粉为氧化铁红、氧化铁绿、氧化铁蓝、氧化铁黄或者炭黑。所述抗滑填料为40～120目石英砂，莫氏硬度7.0，pH值6.0。所述有机盐为乙酸钾。所述光稳定剂为双(1-辛氧基-2，2，6，6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯。如所述的3D打印抑冰型彩色路面涂层材的制备方法，其特征在于：包含有以下步骤：步骤一：称取27.0-32.0份水性丙烯酸、7-8份增韧剂、0.8-1.2份消泡剂、2-4份色粉、0.7-1.1份光稳定剂，注入搅拌桶中，搅拌10min后，配制成混合物A；步骤二：在混合物A中加入0.4～0.6份触变剂，静置12h后搅拌60min，配制成混合物B；步骤三：在混合物B中加入37-42份抗滑填料、18-22份有机盐，在低速搅拌条件下搅拌均匀，制得3D打印抑冰型彩色路面涂层材料。所述增韧剂为聚乙二醇400；所述触变剂为羟丙基甲基纤维素；所述消泡剂为二甲基硅油；所述色粉为氧化铁红、氧化铁绿、氧化铁蓝、氧化铁黄或者炭黑；所述有机盐为乙酸钾；所述光稳定剂为双(1-辛氧基-2，2，6，6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯。本专利技术具有以下优点：本专利技术配制、生产的3D打印抑冰型彩色路面涂层材料采用了单组份水性丙烯酸组分，具有良好的流动性、触变性、可堆积性，能够连续顺地从3D打印设备喷头喷出，不堵塞3D打印喷头，材料易于清洗，满足3D打印彩色路面设备要求材料在原料储罐和打印管道中不沉降，材料挤压到路面上和成膜过程中不塌落、喷射界面清晰，拼接界面完整的要求。该专利技术中的3D打印抑冰型彩色路面涂层材料采用了有机盐，不腐蚀3D打印彩色路面设备，并能够有效降低传统路面涂层与冰层的粘结力，使得冰层易于铲除清理，可广泛应用于冬季结冰的道面、路面、桥面铺装层上。具体实施方式下面结合具体实施方式对本专利技术进行详细的说明。本专利技术涉及一种3D打印抑冰型彩色路面涂层材料，可应用于沥青路面、水泥砼路面、桥面铺装层及隧道道面的抑冰、抗滑保护，能改善或提高传统路面封层材料的3D打印施工和易性和抑冰性能，具体由以下重量份的组分制成：水性丙烯酸27.0-32.0份；增韧剂7-8份；触变剂0.4-0.6份；消泡剂0.8-1.2份；色粉2-4份；抗滑填料37-42份；有机盐18-22份；光稳定剂0.7-1.1份。所述增韧剂为聚乙二醇400，起到稀释混合物和增韧涂层的作用，一方面保证水性丙烯酸体系具有良好的流动性，使其能顺利地从3D打印设备喷头连续顺滑喷出的要求；另一方面增强抑冰型彩色路面涂层的韧性和抗开裂性能，满足3D打印彩色路面封层成膜无开裂的要求。所述触变剂为羟丙基甲基纤维素（HPMC纤维素），保证水性丙烯酸体系在3D打印设备原料储罐和打印管道中不发生沉降，并防止3D打印彩色路面材料在打印过程中和打印后塌落的问题，满足3D打印彩色路面涂层材料的储存稳定性和连续打印的要求。所述消泡剂为二甲基硅油，消除水性丙烯酸体系在打印时发泡造成的涂层凹陷和孔洞等不良现象，提高3D打印彩色路面涂层的打印拼接强度和完整性。根据使用要求，所述色粉可为氧化铁红、氧化铁绿、氧化铁蓝、氧化铁黄或者炭黑。所述抗滑填料为40～120目石英砂，莫氏硬度7.0，pH值6.0，可提高3D打印彩色路面涂层的抗滑性能，且其粒径满足不堵塞3D打印喷头的要求。所述有机盐为乙酸钾，使3D打印抑冰型彩色路面涂层具有抑冰效果，同时对3D设备没有腐蚀伤害。所述光稳定剂为双(1-辛氧基-2，2，6，6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯，能抑制水性丙烯酸涂层失光、开裂、起泡、脱落和变色等病害的产生，提高3D打印抑冰型彩色路面涂层耐久性。上述3D打印抑冰型彩色路面涂层材的制备方法，包含有以下步骤：步骤一：称取27.0-32.0份水性丙烯酸、7-8份增韧剂、0.8-1.2份消泡剂、2-4份色粉、0.7-1.1份光稳定剂，注入搅拌桶中，搅拌10min后，配制成混合物A；步骤二：在混合物A中加入0.4～0.6份触变剂，静置12h后搅拌60min，配制成混合物B；步骤三：在混合物B中加入37-42份抗滑填料、18-22份有机盐，在低速搅拌条件下搅拌均匀，制得3D打印抑冰型彩色路面涂层材料。本专利技术克服了传统水性丙烯酸涂层材料流动性差，触变性不足，无抑冰效果等缺点，使其能满足彩色路面3D打印工艺对涂层材料施工和易性的要求。通过系统改性后，本专利技术的3D打印抑冰型彩色路面涂层材料25℃粘度低于5.5Pa•s，触变指数大于4，可堆积性好，喷射和打印过程中不塌落，满足彩色路面3D打印设备对材料施工性能的要求。封层固化后，冰层与封层粘度强度小于1.0MPa，冰层易被清除，具有良好的抑冰作用。本专利技术在配制好3D打印抑冰型彩色路面涂层材料后，采用专用彩色路面3D打印设备（如华创智造（天津）科技有限公司制造的行走式喷射混凝土3D打印机）将材料挤压于原铺面表面，形成一种抑冰、抗滑的保护涂层。实施例：本专利技术所述的3D打印抑冰型彩色路面材料的配制均按照总重量为100份计算，由以下重量份的组分制成：制备方法为：本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.3D打印抑冰型彩色路面涂层材料，其特征在于：由以下重量份的组分制成：水性丙烯酸 27.0‑32.0份；增韧剂 7‑8份；触变剂0.4‑0.6份；消泡剂0.8‑1.2份；色粉 2‑4份；抗滑填料37‑42份；有机盐 18‑22份；光稳定剂0.7‑1.1份。

【技术特征摘要】
1.3D打印抑冰型彩色路面涂层材料，其特征在于：由以下重量份的组分制成：水性丙烯酸27.0-32.0份；增韧剂7-8份；触变剂0.4-0.6份；消泡剂0.8-1.2份；色粉2-4份；抗滑填料37-42份；有机盐18-22份；光稳定剂0.7-1.1份。2.根据权利要求1所述的3D打印抑冰型彩色路面涂层材料，其特征在于：所述增韧剂为聚乙二醇400。3.根据权利要求1所述的3D打印抑冰型彩色路面涂层材料，其特征在于：所述触变剂为羟丙基甲基纤维素。4.根据权利要求1所述的3D打印抑冰型彩色路面涂层材料，其特征在于：所述消泡剂为二甲基硅油。5.根据权利要求1所述的3D打印抑冰型彩色路面涂层材料，其特征在于：所述色粉为氧化铁红、氧化铁绿、氧化铁蓝、氧化铁黄或者炭黑。6.根据权利要求1所述的3D打印抑冰型彩色路面涂层材料，其特征在于：所述抗滑填料为40～120目石英砂，莫氏硬度7.0，pH值6.0。7.根据权利要求1所述的3D打印抑冰型彩色路面涂层材料，其特征在于：所述有机盐为乙酸钾。8.根据权利要求1所述的3D...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈团结，许丽，王锴，向豪，樊孟孟，苗思雨，闫朗，皎晓明，臧晓宁，屈腾，
申请(专利权)人：中交第一公路勘察设计研究院有限公司，中交瑞通路桥养护科技有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西,61