一种高耐磨磷镁水泥基道路标线材料及其制备方法与应用技术

本发明专利技术涉及道路标线材料技术领域，具体公开一种高耐磨磷镁水泥基道路标线材料及其制备方法与应用。所述磷镁水泥材料包括如下比例的原料组成：磷镁水泥350～410重量份、缓凝剂20～45重量份、减水剂5～9重量份、消泡剂1～3重量份和强化剂悬混液，该强化剂悬混液添加量为其余组分质量的0.16～0.2倍。所述强化剂悬混液是由片状的铝基有机骨架材料(Al

【技术实现步骤摘要】
一种高耐磨磷镁水泥基道路标线材料及其制备方法与应用


[0001]本专利技术涉及道路标线材料
，具体涉及一种高耐磨磷镁水泥基道路标线材料及其制备方法与应用。

技术介绍

[0002]公开该
技术介绍
部分的信息仅仅旨在增加对本专利技术的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
[0003]我国公路交通发展迅速，道路标线材料已广泛应用于各种等级的公路交通。目前国内标线材料主要是热熔型，其主要由热熔标线涂料制成，在道路标线中占比超过80％，应用十分广泛。然而，热熔型道路标线涂料作为一种有机与无机的复合材料，在服役过程中受到温度、氧气、紫外线和水等环境因素的影响，极易发生老化，导致标线涂料性能劣化，耐磨性差以及耐久性不足，并且还存在有机组分中含大量有害物质、伤害施工人员身体、环境后遗症大、能耗高等一系列缺点。
[0004]相对于上述的热熔型道路标线涂料，无机非热熔类水泥基标线材料具有绿色环保、有害物质排放量低等方面的优势。但是水泥基标线存在粘结性差、凝结时间慢、早期强度低等方面的不足，导致刷涂期间无法通车，难以满足道路标线施工需要的快速成型固化、施工周期短等要求。磷镁水泥具有快硬早强、粘结性强的优势，是极具潜力的水泥基道路标线材料。但由于传统的磷镁水泥使用重烧氧化镁、磷酸二氢钾/铵和硼砂作为初始组分，水化速度较快，不能满足施工条件的要求。常用的缓凝措施是提高缓凝剂的用量，然而这会严重降低磷镁水泥道路标线的早期强度和耐磨性。

技术实现思路
<br/>[0005]针对上述的问题，本专利技术提供一种高耐磨磷镁水泥基道路标线材料及其制备方法与应用。本专利技术通过合成的耐磨强化剂，有效增强了磷镁水泥的耐磨性和耐久性，使其更好地满足作为道标标线的要求。为实现上述目的，本专利技术公开如下所示的技术方案。
[0006]首先，本专利技术公开一种高耐磨磷镁水泥基道路标线材料，其包括如下比例的原料组成：磷镁水泥350～410重量份、缓凝剂20～45重量份、减水剂5～9重量份、消泡剂1～3重量份和强化剂悬混液，该强化剂悬混液添加量为其余组分质量的0.16～0.2倍。所述强化剂悬混液是由片状的铝基有机骨架材料(Al
‑
MOF)与氧化石墨烯(GO)相互穿插形成的纳米多层片状结构分散在水相中形成。
[0007]进一步地，所述强化剂悬混液采用如下所示的工艺制备：
[0008](1)将氧化石墨烯清洗后与聚乙烯吡咯烷酮、十二烷基苯磺酸钠混合后分散在水中超声分散得到分散液，备用。
[0009](2)将铝源、四(4
‑
羧苯基)卟吩、4
‑4’
联吡啶与N
‑
N
’
二甲基甲酰胺混匀后在加热条件下反应，完成后分离出固体产物，即得所述铝基有机骨架材料(Al
‑
MOF)，备用。
[0010](3)将所述Al
‑
MOF与分散液混合后在加热条件下反应，完成后进行超声剥离处理，即得所述强化剂悬混液。
[0011]进一步地，步骤(1)中，所述氧化石墨烯、聚乙烯吡咯烷酮、十二烷基苯磺酸钠、水的比例为0.8～1.2重量份：1.5～2.5重量份：1.0～2.0重量份：55～75重量份。应当理解的是，所述十二烷基苯磺酸钠、聚苯乙烯磺酸钠任选其一即可。
[0012]进一步地，步骤(1)中，所述超声分散的时间范围为1～3h，超声功率范围为300～400W。在本专利技术中，所述聚乙烯吡咯烷酮、十二烷基苯磺酸钠或聚苯乙烯磺酸钠可吸附在石墨烯表面，起到空间位阻和静电斥力的作用，能够有效克服氧化石墨烯容易团聚的问题。
[0013]进一步地，步骤(2)中，所述铝源、四(4
‑
羧苯基)卟吩、4
‑4’
联吡啶与N
‑
N
’
二甲基甲酰胺的比例为0.8～1.2重量份：1.5～2.5重量份：0.2～0.3重量份：80～90重量份。可选地，所述铝源包括硝酸铝、醋酸铝、磷酸铝，氢氧化铝等中的至少一种。
[0014]进一步地，步骤(2)中，所述加热温度范围为130～140℃，反应时间为10～14h。
[0015]进一步地，步骤(3)中，所述加热温度范围为80～120℃，反应时间为5～24h。在本步骤中，氧化石墨烯表面具有大量的有机官能团的悬挂键形成的活性位点，其可以与Al
‑
MOF中的Al
3+
结合，从而使氧化石墨烯与Al
‑
MOF键合在一起。
[0016]进一步地，步骤(3)中，所述超声剥离处理的时间范围为1～3h，超声功率范围为300～400W。在本步骤中，所述分散液在超声波的作用下形成大量的微小气泡在超声波纵向传播时形成的负压区下形成并且长大，在其形成的正压区下闭合，气泡迅速闭合形成的瞬间高压连续冲击氧化石墨烯使其片层逐渐剥离，形成氧化石墨烯片，与所述Al
‑
MOF键合形成相互穿插形成的纳米多层片状结构。
[0017]进一步地，所述磷镁水泥包括280～320重量份的重烧氧化镁和70～90重量份的磷酸二氢钾。可选地，所述重烧氧化镁是煅烧处理后的菱镁矿，其氧化镁含量为90～92％，细度为150～300目。
[0018]进一步地，所述缓凝剂包括10～30重量份磷酸氢二钾和10～15重量份三聚磷酸钠。所述缓凝剂的主要作用是延长磷镁水泥的凝结时间，增加了刷涂时的可操作时间，避免因凝固硬化过快而影响施工。
[0019]进一步地，上述的原料组成中还包括颜料、玻璃微珠等中的至少一种。可选地，所述颜料添加比例为5～10重量份、所述玻璃微珠添加比例为20～50重量份。
[0020]可选地，所述颜料为钛基无机颜料，如二氧化钛、钛镍黄等。所述颜料细度为150～300目。
[0021]进一步地，所述玻璃微珠粒度为100～1000μm，其折光系数在常温下为1.4～1.8。
[0022]其次，本专利技术公开所述高耐磨磷镁水泥基道路标线材料的制备方法，包括步骤：将所述磷镁水泥和缓凝剂混合均匀，然后再加入所述强化剂悬混液，混合均匀后即得高耐磨磷镁水泥基道路标线材料。
[0023]进一步地，还包括在所述磷镁水泥和缓凝剂混合阶段加入所述颜料等组分的步骤。所述玻璃微珠在高耐磨磷镁水泥基道路标线材料涂刷后喷洒在其表面上即可。
[0024]最后，本专利技术公开所述高耐磨磷镁水泥基道路标线材料在道路建设中的应用，优选作为道路标线材料。
[0025]相较于现有技术，本专利技术的技术方案至少具有以下方面的有益效果：
[0026]正如前文所述，虽然磷镁水泥由于快硬早强、粘结性强的优势是极具潜力的水泥基道路标线材料。但由于磷镁水泥的使用需要搭配较高含量的缓凝剂使用，从而会严重降低磷镁水泥的早期强度和耐磨性，导致磷镁水泥实际上难以满足作为道路标线材料的要求。为此，本专利技术制备了由片状的铝基有机骨架材料(Al
‑
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高耐磨磷镁水泥基道路标线材料，其特征在于，该材料包括如下比例的原料组成：磷镁水泥350～410重量份、缓凝剂20～45重量份、减水剂5～9重量份、消泡剂1～3重量份和强化剂悬混液，该强化剂悬混液添加量为其余组分质量的0.16～0.2倍；其中：所述强化剂悬混液是由片状的铝基有机骨架材料与氧化石墨烯相互穿插形成的纳米多层片状结构分散在水相中形成。2.根据权利要求1所述的高耐磨磷镁水泥基道路标线材料，其特征在于，所述强化剂悬混液采用如下所示的工艺制备：(1)将氧化石墨烯清洗后与聚乙烯吡咯烷酮、十二烷基苯磺酸钠混合后分散在水中超声分散得到分散液，备用；(2)将铝源、四(4
‑
羧苯基)卟吩、4
‑4’
联吡啶与N
‑
N
’
二甲基甲酰胺混匀后在加热条件下反应，完成后分离出固体产物，即得所述铝基有机骨架材料，备用；(3)将所述铝基有机骨架材料与分散液混合后在加热条件下反应，完成后进行超声剥离处理，即得所述强化剂悬混液。3.根据权利要求2所述的高耐磨磷镁水泥基道路标线材料，其特征在于，步骤(1)中，所述氧化石墨烯、聚乙烯吡咯烷酮、十二烷基苯磺酸钠、水的比例为0.8～1.2重量份：1.5～2.5重量份：1.0～2.0重量份：55～75重量份；可选地，步骤(1)中，所述超声分散的时间范围为1～3h，超声功率范围为300～400W。4.根据权利要求2所述的高耐磨磷镁水泥基道路标线材料，其特征在于，步骤(2)中，所述铝源、四(4
‑
羧苯基)卟吩、4
‑4’
联吡啶与N
‑
N
’
二甲基甲酰胺的比例为0.8～1.2重量份：1.5～2.5重量份：0.2～0.3重量份：80～90重量份；可选地，所述铝源包括硝酸铝、醋酸铝、磷酸铝，氢氧化铝中的至少一种；可选地，步骤(2)中，所述加热温度范围为所述加热温度...

【专利技术属性】
技术研发人员：甘星宇，李来波，孟德仁，陈育瀚，陶宏时，芦令超，
申请(专利权)人：济南大学，
类型：发明
国别省市：