蓄能自发光道路标线涂料

      摘 要:简要介绍了发光材料的发光机理及种类,叙述了蓄能自发光道路标线涂料的原材料选用、技术性能等。试验结果表明,该涂料不但满足道路标线涂料的各种性能要求,而且无毒、无放射性,白天吸收光能后,夜晚可持续发光12 h 以上,是一种高效环保型涂料。

0 引言
目前,市场中广泛使用的普通道路标线为被动反光型,其在规范驾驶、维护交通安全中发挥了非常重要的作用。但普通道路标线在夜间无光照等可视性较弱的环境下不能反光而失去被辨认性给交通安全带来极大危害。为了改善普通标线可视性不足的缺点,使司机、行人在雨、雾、夜等视线辨别能力差的环境下不用灯光照射便能清晰地辨认道路标线,尤其是山区、乡镇公路夜间缺少照明设施,普通标线涂料没有灯光照射不能反光,使行人以及非机动车使用人看不到标志标线,导致发生危险,同时也给交通安全带来隐患,有必要开发适宜的发光涂料。

蓄能自发光道路标线涂料在满足道路标线反光要求的基础上,让其增强在雨中、雨夜及黑暗环境下的可视性且能够主动发光,具有主动可辨识性。在无光源、较黑暗的环境下其可视性也优于普通标线,让行人和骑车人有了参照物。

1 试验
1.1 原材料的选用
1.1.1 颜料及发光材料
颜料应选用浅色系或与发光粉同色系,不宜采用深色系。一般选用高品质的金红石钛白粉既可以满足使用要求。早期的自发光材料,可以追溯到居里夫人发现的镭元素,这时的自发光材料可以称之为第一代自发光材料,具有一定的辐射性。第二代自发光材料——传统的硫化物荧光材料,由于其对人体具有一定的毒害性、放射性,以及发光亮度低和持续时间短等缺点,而使其应用领域受到很大的局限。第三代蓄能型自发光材料于20世纪90年代在我国问世,与前两代自发光材料相比,这种材料具有无毒、无放射性等显著优点。因此选用第三代蓄能型自发光材料,其吸收光能会发光,吸收热能、摩擦能也能够发光。

1.1.2 树脂的选用
树脂具有粘结性、速干性,可以将着色颜料、体质颜料、反光材料等结合在一起,与路面附着,熔融粘合,熔融时使涂料具有适宜的黏度,冷却后自干成膜。树脂要求:(1)软化点在95~110 ℃之间,软化点过低,在烧融过程中会造成部分原料沉淀,软化点过高,涂料在施工中熔融的温度就会过高,不仅浪费能源,而且标线易变脆剥落。(2)颜色要浅、透明度高,蓄能发光标线才会有更好的发光亮度。(3)耐热性好,热熔型标线涂料加热熔融时,如果树脂耐热性差,在加热过程中容易分解,使涂料变质。(4)耐候性好,树脂的耐候性直接决定标线的耐候性,如耐候性差标线会在短期内泛黄、产生龟裂等。(5)具耐磨性及粘结力,若耐磨性及粘结力差,会使标线与路面及玻璃珠粘结不牢,产生标线与路面剥落,玻璃珠脱落,标线使用寿命缩短等问题。

1.1.3 助剂的选用
选择助剂时应考虑的性能有:与聚合物的相容性好,增塑效率高,增塑速度快,具有耐久、耐光、耐热、耐寒、耐候等性能,无毒、无臭、无味、无色,贮存过程中不分层、不离析、不挥发,而且加量少、价廉易得等。有时单一增塑剂很难满足上述各种性能要求,通常是两种或两种以上增塑剂配合使用,以获得最佳使用效果。

1.2 涂料配方的研究
涂料配方的研究主要考虑以下几个方面:
(1) 涂料的各项性能指标能够满足道路标线涂料的国家标准要求;(2) 涂料的发光余晖时间达到12 h以上,特别是18:00到0:00以前具有良好的发光效能;(3) 是无毒、无味、无放射性、无污染的环保涂料;(4) 合理的价格。

根据上述原则,本研究采用不同品牌、不同掺量的超长余晖发光粉进行了大量的实验。考虑到超长余晖发光粉的价格高、密度大,为使涂料具有良好的施工性能和价格优势,必须随其掺量的变化而全面调整其他原料的用量比例,通过一系列试验,最终确定比较适宜的发光粉用量和其他种类原料用量比例,如表1。
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2 涂料的制备
涂料的制备是一个纯物理混合过程,其制备过程如下:首先将三分之一的填料倒入混合釜,而后加入树脂、助剂,搅拌均匀后,在搅拌条件下再依次加入颜料、发光材料、玻璃微珠、填料,搅拌均匀后,出釜装袋即可。

3 发光原理
物质发光现象大致分为两类:一类是物质受热,产生热辐射而发光;另一类是物体受激发吸收能量而跃迁至激发态(非稳定态)在返回到基态的过程中,以光的形式放出能量。自发光涂料所用的发光物质的原子要具有丰富的电子能级,这种多能级跃迁为充分自发光创造了条件,从而获得人眼可视的峰值范围。

4 性能
4.1 常规性能
蓄能自发光道路标线涂料首先是道路交通标线涂料,其必须满足规范驾驶、维护交通安全的重要的作用。经交通部检测,该涂料的常规性能指标均符合JT/T 280—2004《路面标线涂料》的要求(见表2)。
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4.2 光学性能
可见光是电磁波谱中人眼可以感知的部分,可见光谱没有精确的范围;一般人的眼睛可以感知的电磁波的波长在400~700 nm之间,正常视力的人眼对波长约为500~560 nm之间的电磁波最为敏感。
本试验研制的蓄能自发光道路标线涂料的发光性能经国家重点实验室检测证明,其发光的光波峰值为:524 nm,发光的辐射亮度:9.08×10-6 (W/SR/M2)。其发光的光波正在人眼对光波最敏感的波长范围内。该涂料的光谱分布见图1。
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4.3 环保性能
该涂料是一种环保、无毒、无放射性、无污染型产品。经北京市劳动保护科学研究所室内环境检测中心检测,符合GB 6566—2001要求,达到A类装修材料,检测值比标准值小100倍,结果如表3。
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4.4 施工性能
该涂料使用了一种无毒、无味、无放射性的特殊物质以起到自发光的效果,是一种环保、无污染的涂料。对于施工人员无危害。
蓄能自发光道路标线涂料无论是热熔型还是常温溶剂型(冷漆),其施工工艺都和普通的产品一样,使用的施工设备也一样,无需购买新的设备,可广泛用于道路交通标线的常温溶剂型(冷漆)标线,在施工时撒播直径为0.3~0.5 mm的玻璃珠效果更佳。

5 适用范围
蓄能自发光道路标线可广泛应用于无灯光的山区路、郊区路、乡镇路。能够使行走于该道路上的行人、非机动车清晰的分辨道路的延伸方向和安全范围,最大程度的降低因看不清路而行走到马路中间或在拐弯处掉落边沟、悬崖等安全事故的发生。还可以用于人行横道,使行人能明确可行走的安全区域。
常温溶剂型(冷漆)自发光涂料还可以用于喷涂警示桩、桥栏杆、护栏等物体上来提高参与交通的客体在夜间的安全性。
此夜光标线已经在北京密云县境内的密西路、河东路施划。试验证明,其自发光效果较好,对行人、非机动车使用人的安全出行提供了更高的安全保障。同时,北京国道通设计院已经将该夜光涂料设计在平程路大修工程(密云段)和六石路(六度到石板台)大修工程中,总里程约70km。相信该两项工程的施工将会为出行的行人和骑车人提供优良的安全参照物。
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6 结语
社会的发展、文明的进步越来越凸显生命的可贵,在现在以人为本的社会,蓄能自发光道路标线的研制成功对于一个个鲜活的生命来说,无疑又多了一项保护措施。自发光标线的施划则是将这一安保措施落实到实处。我国的三级路、四级路和乡镇村道路约为50万kM,自发光标线对非机动车和行人有极强的自动诱导保护性,如对相关的道路标线改成施划此标线,将会具有较强的市场前景。

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