本發明涉及水性聚氨酯涂層，具體為一種具有減霾效果的瀝青路面用熱反射涂層及其制備方法。
背景技術：
隨著我國城鎮化進程加快，道路設施的建設水平較以往有很大的改善。相對于水泥混凝土路面，瀝青路面維修方便，施工周期短，易養護，因此被越來越廣泛地應用于新建或改造道路。瀝青是一種吸熱材料，它對太陽光輻射的吸收率很高，達0.85-0.95，在夏季會造成路面溫度遠遠高于氣溫，由此引發嚴重的車轍危害，同時也加劇城市的熱島效應。
在瀝青路面涂布一層熱反射率高的物質，能有效提高路面的反射率，并降低吸收率，可有效降低瀝青路面的溫度，以解決瀝青路面熱穩性損害以及緩解城市熱島效應。常用的丙烯酸樹脂、聚氨酯樹脂、有機硅樹脂、環氧樹脂等不僅透明度高，且折光指數一般都在1.45-1.50之間，滿足路用熱反射涂料的應用要求。
龔立祝、張旭東等人在其《封閉型聚氨酯-環氧樹脂復合乳液的合成與防腐性能研究》一文中，先對雙酚A型環氧樹脂開環，將環氧基轉化為羥基，消除環氧基對乳液穩定性的影響；然后用甲乙酮肟(MEKO)封閉聚氨酯預聚體的部分端-NCO基團，再將環氧樹脂接枝到聚氨酯分子鏈中，大幅提高環氧樹脂的改性用量，明顯改善聚氨酯乳液的穩定性。環氧樹脂改性水性聚氨酯能夠對涂膜的機械性能和硬度給予充分的提升，具有非常好的耐溶劑性能以及極好的耐水性。
但對于路用熱反射涂料僅樹脂的使用對路面的降溫效果影響較小，因此，本發明在水性聚氨酯涂料中添加二氧化鈦，使得涂料折光指數增大，吸收率減小，涂層的降溫效果明顯。
技術實現要素：
針對現有技術的不足，本發明提供一種具有減霾效果的瀝青路面用熱反射涂層及其制備方法。
一種具有減霾效果的瀝青路面用熱反射涂層，由以下重量份的原料組成：甲苯二異氰酸酯40-60份，聚醚二元醇20-35份，環氧樹脂13-20份，1,4-二丁醇4-8份，二羥甲基丙酸2-6份，二乙胺2-4份，N-甲基吡咯烷酮適量，丙酮適量，納米二氧化鈦5-13份，三乙醇胺1-3份，去離子水適量，三乙胺3-8份，活性氧化鋁3-9份，有機硅丙烯酸乳液8-15份，電氣石2-5份。
具體步驟如下：
（1）納米二氧化鈦的表面修飾：
將納米二氧化鈦在超聲波作用下分散在去離子水中，然后在攪拌情況下加入三乙醇胺，調節pH值在7-9之間，在高速行星式球磨機中球磨2-3小時，即得納米二氧化鈦的水性分散漿，備用；
（2）環氧樹脂開環：
在裝有攪樣器、冷凝回流管和溫度計的四口燒瓶中加入環氧樹脂和N-甲基吡咯烷酮與丙酮的混合溶劑(質量比1:1)，完全溶解后在30分鐘內滴加二乙胺，升溫至60-70℃繼續反應5-7小時，真空下抽除多余的二乙胺，冷卻出料，備用；
（3）端-NCO基聚氨酯預聚體反應液的制備：
在裝有攪拌器、冷凝回流管和溫度計的四口燒瓶中加入甲苯二異氰酸酯和聚醚二元醇，70-80℃下反應1-3小時，降溫至65-70℃下逐步與1,4-二丁醇、二羥甲基丙酸反應2-4小時，制得端-NCO基聚氨酯預聚體反應液；
（4）二氧化鈦接枝聚氨酯-環氧樹脂復合乳液：
①、向上述聚氨酯預聚體反應液中加入步驟（2）納米二氧化鈦的水性分散漿，在水浴溫度65-80℃下反應25-40分鐘，將二氧化鈦接枝在聚氨酯預聚體上；
②、之后加入步驟（1）已開環的環氧樹脂，在60-70℃下與剩余的-NCO基完全反應，降溫至40℃以下，加入丙酮稀釋降低粘度，再加入三乙胺中和攪拌15-25分鐘，得到二氧化鈦接枝聚氨酯-環氧樹脂復合乳液；
（5）將活性氧化鋁、電氣石加入有機硅丙烯酸乳液中，在高速攪拌機中高速攪拌25-40分鐘均勻，得改性混合物；
（6）將步驟（4）復合乳液蒸餾脫除有機溶劑，加入步驟（5）改性混合物，之后加入去離子水調節粘度至60000cps/25℃，在7000-8000rpm強剪切下攪拌至均勻，封裝得一種具有減霾效果的瀝青路面用熱反射涂層。
與現有技術相比，本發明具有以下優點：
（1）本發明使用多羥基化合物三乙醇胺為橋基，對納米二氧化鈦表面進行修飾，增加納米二氧化鈦粒子表面的-OH，之后與聚氨酯預聚體上的-NCO基團反應，將納米二氧化鈦接枝在聚氨酯預聚體上，一方面提高了二氧化鈦粒子在涂層基料中的分散性，不易發生團聚現象，另一方面納米二氧化鈦可作為封閉劑使用，對聚氨酯預聚體上的-NCO基團進行部分封端，使其不能參與反應，在高溫下可解封將-NCO基團釋放出來，與環氧樹脂上剩余的-OH基團完全反應，進一步形成交聯結構，大大提高涂層的耐水、耐溶劑性能，同時制備的熱反射涂層的折光率明顯提高，吸收率減小，對路面的降溫效果顯著。
（2）本發明先對環氧樹脂進行開環處理，一個環氧基轉化為了三個羥基，之后與聚氨酯預聚體反應形成聚氨酯-環氧樹脂復合乳液，形成很強的交聯結構，提高路面涂層的耐水性能、抵抗水破壞的能力，提高涂層的使用壽命，同時環氧樹脂的引入充分提升涂層的機械性能與耐久性，且本發明涂層中無有機溶劑，對環境無污染。
（3）本發明利用活性氧化鋁高效的吸附作用，吸附汽車尾氣中的 PM2.5 顆粒物，以及納米二氧化鈦的光催化作用，催化降解汽車尾氣中導致二次顆粒物污染的有害氣體氮氧化物和碳氫化合物，在瀝青路面、混凝土路面或者路旁公共設施上涂覆此路用涂層材料，達到了高效的減霾效果，并且添加的電氣石具有釋放負離子的功效，可有效凈化空氣。
具體實施方式
一種具有減霾效果的瀝青路面用熱反射涂層，由以下重量份的原料組成：甲苯二異氰酸酯55份，聚醚二元醇28份，環氧樹脂16份，1,4-二丁醇6份，二羥甲基丙酸5份，二乙胺3份，N-甲基吡咯烷酮適量，丙酮適量，納米二氧化鈦10份，三乙醇胺2份，去離子水適量，三乙胺6份，活性氧化鋁8份，有機硅丙烯酸乳液14份，電氣石3份。
具體步驟如下：
（1）納米二氧化鈦的表面修飾：
將納米二氧化鈦在超聲波作用下分散在去離子水中，然后在攪拌情況下加入三乙醇胺，調節pH值在8之間，在高速行星式球磨機中球磨2小時，即得納米二氧化鈦的水性分散漿，備用；
（2）環氧樹脂開環：
在裝有攪樣器、冷凝回流管和溫度計的四口燒瓶中加入環氧樹脂和N-甲基吡咯烷酮與丙酮的混合溶劑(質量比1:1)，完全溶解后在30分鐘內滴加二乙胺，升溫至65℃繼續反應6小時，真空下抽除多余的二乙胺，冷卻出料，備用；
（3）端-NCO基聚氨酯預聚體反應液的制備：
在裝有攪拌器、冷凝回流管和溫度計的四口燒瓶中加入甲苯二異氰酸酯和聚醚二元醇，75℃下反應1-3小時，降溫至70℃下逐步與1,4-二丁醇、二羥甲基丙酸反應3小時，制得端-NCO基聚氨酯預聚體反應液；
（4）二氧化鈦接枝聚氨酯-環氧樹脂復合乳液：
①、向上述聚氨酯預聚體反應液中加入步驟（2）納米二氧化鈦的水性分散漿，在水浴溫度75℃下反應35分鐘，將二氧化鈦接枝在聚氨酯預聚體上；
②、之后加入步驟（1）已開環的環氧樹脂，在65℃下與剩余的-NCO基完全反應，降溫至40℃以下，加入丙酮稀釋降低粘度，再加入三乙胺中和攪拌20分鐘，得到二氧化鈦接枝聚氨酯-環氧樹脂復合乳液；
（5）將活性氧化鋁、電氣石加入有機硅丙烯酸乳液中，在高速攪拌機中高速攪拌35分鐘均勻，得改性混合物；
（6）將步驟（4）復合乳液蒸餾脫除有機溶劑，加入步驟（5）改性混合物，之后加入去離子水調節粘度至60000cps/25℃，在8000rpm強剪切下攪拌至均勻，封裝得一種具有減霾效果的瀝青路面用熱反射涂層。
按照具體實施例制備的熱反射涂層，對其進行性能測試，結果如下：
粘附性能測試：拉拔強度0.57Mp；
測試涂層在太陽光照下的降溫效果，結果表明在夏季高溫時，涂層的表面降溫極限可達14-18℃；
耐水性測試：熱反射涂層在水中浸泡7天后，并無發白、失光、起泡、脫落等現象發生；
耐磨性測試：經18個月車輛輪胎的不斷磨損后，瀝青路面太陽熱反射涂層面積還保留80%以上。