我國的公路總里程已達到368萬km[1] ，公路承擔的客、貨運量分別占全國總運量的88.7%和99%，是國民經(jīng)濟發(fā)展的基礎和命脈[2] 。但是與發(fā)達國家相比，我國的交通基礎設施不足，管理薄弱。例如道路線標，除了大中城市和高等級公路外，一般道路上大部分無標線，嚴重影響行車安全。  我國研制及使用路標涂料的歷史不長，最早在20世紀70年代使用氧化固化型酯膠漆[3] ，80年代開發(fā)了環(huán)氧、氯化橡膠、丙烯酸型路標涂料。  到了90年代，隨著我國丙烯酸工業(yè)的迅速發(fā)展，丙烯酸路標涂料成了我國溶劑型自干路標涂料的主流[4] 。目前我國路標涂料以丙烯酸類常溫溶劑型和C5石油樹脂及松香改性樹脂類的熱熔型為兩大支柱，均為低檔溶劑型路標涂料。  近年來開始研制并使用水性標線涂料，但國內市場占有率非常小，不像北美洲大面積使用。  水性標線涂料的主要特征是以水代替溶劑，有機揮發(fā)物含量(VOC)極低，屬環(huán)保性產品，施工方式主要是噴涂。  目前，水性路標涂料主要是水性丙烯酸型，考慮到水性聚氨酯在性能方面獨特的優(yōu)勢，開發(fā)水性聚氨酯路標涂料是個不錯的選擇。

　　1.實驗部分。

　　1.1主要原料  聚己二酸丁二醇酯二醇(PBA)：工業(yè)品，青島新宇田;甲苯二異氰酸酯(TDI)：工業(yè)品，

　　甘肅銀光;二羥甲基丙酸(DMPA)：工業(yè)品，廣州匯采;三乙胺(TEA)：分析純，上海化學試劑公司;

　　鈦白粉：杜邦公司;重晶石粉：福威礦業(yè)。

　　1.2路標涂料用水性聚氨酯樹脂合成  將計量好的聚酯多元醇、DMPA、小分子擴鏈劑及交聯(lián)劑加入四口燒瓶，緩慢升溫至100℃，減壓脫水2h，降溫至55~65℃，加入計量好的TDI，在75℃反應3h，二正丁胺滴定反應終點，將物料降溫至50℃以下，加入DMPA量的90%的TEA中和10min，然后將物料加入計量好的水中，乳化15min，得到一不揮發(fā)物質量分數(shù)為40%、半透明的淡藍色乳液，0.074mm(200目)濾網(wǎng)過濾，備用。將此乳液在40℃下熟化24h，得到性能穩(wěn)定的水性聚氨酯樹脂。

　　1.3白色路標涂料制備  取240g上述水性聚氨酯樹脂，加入潤濕分散劑和消泡劑，充分攪拌，然后向乳液中加入150g鈦白粉，100g重晶石粉，充分研磨，再加入流平劑、殺菌防腐劑等助劑，調整黏度和pH值，即得到一白色路標涂料。

　　1.4路標涂料的分析測試  路標涂料的分析測試按照JT/T280—2004路面標線涂料[5]執(zhí)行。

　　2結果與討論

　　2.1乳化前NCO含量對乳液性能的影響  預聚法制備水性聚氨酯時，為了能保證乳化前的預聚體黏度和乳化后樹脂的相對分子質量，異氰酸酯要保證一定的過量，即在乳化前是NCO封端的預聚體。NCO的含量決定著乳化前預聚體的黏度，直接影響是否能順利乳化;NCO的含量對乳化后樹脂的分子結構有很大的影響，隨著NCO含量的增加，樹脂中脲鍵的含量增大，樹脂的內聚強度增強;因此，預聚法合成水性聚氨酯時選擇合適的NCO含量尤為重要。預聚體中NCO含量對乳液的性能影響。隨著NCO含量的增加，預聚體的相對分子質量和黏度減小，乳化性能由難變易，乳液中膠粒粒徑的變化使得乳液狀態(tài)由乳白變?yōu)榈{至淡黃。NCO含量過低，預聚體相對分子質量和黏度較大，造成轉相困難，貯存穩(wěn)定性較差;NCO含量過高，在一定的DMPA含量下，部分預聚體分子鏈上可能沒有親水基團，造成乳液中膠粒的親水性和相對分子質量差異較大，貯存穩(wěn)定性差。所以選擇預聚體中NCO質量分數(shù)在3%左右較為適宜。

　　2.2水性聚氨酯樹脂的性能穩(wěn)定性  含NCO的預聚體在水中乳化后，NCO不能很快反應完全，特別是一些包裹在膠粒內部的NCO基團;因此，預聚法合成水性聚氨酯需要一個熟化過程。實驗表明，制備的乳液在40℃下后熟化24h，氣質聯(lián)用分析顯示，基本無CO2氣體放出，可以認定NCO已經(jīng)完全參加反應，樹脂的性能處于穩(wěn)定狀態(tài)。

　　2.3水性聚氨酯乳液的分散形態(tài)聚氨酯乳液中膠粒呈柱狀分散，有別于丙烯酸清漆膠粒的球形分散。

　　丙烯酸乳液一般是外乳化法制備，制備前要將丙烯酸單體在乳化劑存在下分散在水中，聚合過程也是在乳化劑中進行，屬于無規(guī)共聚，在表面張力作用下呈球形分散。聚氨酯乳液一般是自乳化法制備，軟段相對分子質量相對較大，因而具有一定的空間長度，乳化后分子之間相互纏繞形成柱狀分散。  在干燥過程中，球形分散形成的堆砌結構遠沒有柱狀結構形成的堆砌結構穩(wěn)定，相對來說水性丙烯酸樹脂的機械性能要比水性聚氨酯防滑樹脂差;另外，在干燥過程中，丙烯酸乳液中的乳化劑不能揮發(fā)，其樹脂耐水性一般也明顯弱于水性聚氨酯樹脂。

　　2.4水性聚氨酯路標涂料的性能用水性聚氨酯樹脂配制的普通水性路標涂料耐水性較好，見圖3;附著性能優(yōu)異。

　　水性聚氨酯樹脂制備的路標涂料耐水和附著性能優(yōu)良。

　　3結論

　　1）采用PBA、DMPA及其他助劑和TDI合成預聚體，當乳化前預聚體NCO的質量分數(shù)在3%左右，可制得易于分散且貯存穩(wěn)定性較好的水性聚氨酯乳液。  2)將預聚法制備的水性聚氨酯乳液在40℃下后熟化24h，可得到性能穩(wěn)定的水性聚氨酯樹脂。  3)水性聚氨酯樹脂膠粒在水中呈柱狀分散，有別于丙烯酸乳液的球形分散形態(tài)，這可能是內乳化與外乳化的不同乳化方式造成的，使得水性聚氨酯樹脂制備的路標涂料的耐水性能較好，符合指標要求。  4)此樹脂的各項性能基本滿足指標要求，可以用作水性路標涂料。