本發明屬于道路工程材料技術領域，具體涉及一種兼具路表降溫和汽車尾氣降解的交通設施涂層材料及其制備方法。
背景技術：
瀝青路面對太陽具有較高的吸收率，從而導致路表溫度逐漸升高，在行車荷載作用下會因路面高溫狀態下其承載力下降而產生各種病害，降低道路的使用性能及壽命，另外在夜間，環境溫度下降時,路面的熱量將不斷釋放到外界，也是城市熱島效應的原因之一。
目前道路行業積極地研究采用多種措施如保水性路面、遮熱式路面、高熱阻的路面等來降低瀝青路表的溫度，但由于瀝青材料的吸熱特性及溫度敏感性，這些措施并不能從源頭上有效降低路表的溫度。
專利公開號CN105315828A公開了一種兼具路表降溫和汽車尾氣降解的交通設施涂層材料，但是其路面降溫性能不夠理想。
技術實現要素：
(一)要解決的技術問題
針對現有技術中存在的路面降溫材料降溫性能不夠理想的缺陷，本發明提供一種降溫性能優異的路面降溫材料。
(二)技術方案
本發明所述的降溫材料，由包括以下質量份配比的原料制成：硅丙乳液50～60份，水15～20份，氧化鋁負載的納米二氧化鈦5～10份，納米玻璃珠5～10份，鈦白粉5～10份，白云母粉10～15份，丙二醇5～9份，分散劑0.6～0.9份。
本發明中，所述氧化鋁負載的納米二氧化鈦的制備方法為：
1)將鈦酸丁酯加入到無水乙醇中攪拌均勻，得到透明的黃色溶液A，所述鈦酸丁酯在無水乙醇中的質量濃度為10％～30％；
將蒸餾水、冰乙酸、無水乙醇充分混合，再向其中加入硝酸鐵，充分攪拌形成溶液B，所述蒸餾水、冰乙酸和乙醇的體積比為0.5～1.5:0.5～1.5:0.5～1.5，所述硝酸鐵在上述溶液中的質量濃度為5～10％；
2)將溶液B滴加到A中，得到均勻透明的溶膠，陳化得到凝膠，所述滴加過種中，對溶液A以500～800r/min的速度進行攪拌，所述溶液B的滴加速度為3～5滴/s，所述煅燒在馬福爐中進行，控制溫度為450～550℃，時間為1.5～2.5h；
3)將凝烘干后得干膠，將所述干膠研磨成粉末，煅燒，球磨處理后得到納米二氧化鈦粒子；
4)在攪拌速度為800～1000r/min條件下將所述納米二氧化鈦粒子加到飽和氧化鋁中，靜置待其凝膠之后烘干，焙燒得到氧化鋁負載的納米二氧化鈦粒子。
所述飽和氧化鋁的制備方法為，將氧化鋁浸泡于去離子水中至飽和，排出多余的水，得飽合氧化鋁；
使用之前將其飽和氧化鋁的pH調節為堿性。
本發明中，所述納米玻璃珠的粒徑是200～500nm，抗壓強度大于2MPa。
本發明中，所述白云母粉的粒徑為5000-10000目；所述白云母粉在顯微鏡下觀察呈片層狀。
本發明中，所述分散劑為BYK-163分散劑或BYK-161分散劑。
本發明中，還包括助劑0.3～2.1份，所述助劑是由流平劑、消泡劑、增稠劑、潤濕劑按質量比為0.5～1.5:0.5～1.5:0.5～1.5:1組成。
本發明中，所述消泡劑為BYK-141消泡劑或BOK-X-401消泡劑；流平劑為BYK-333流平劑、BYK-306流平劑或BOK-X-401消泡劑；潤濕劑為BYK-331潤濕劑或BYK-378潤濕劑；增稠劑為BYK-420增稠劑或BYK-425增稠劑。
優選的，本發明所述的材料由如下重量份的原料制備而成：硅丙乳液50～60份，水15～20份，氧化鋁負載的納米二氧化鈦5～10份，納米玻璃珠5～10份，鈦白粉5～10份，白云母粉10～15份，丙二醇5～9份，分散劑0.6～0.9份，助劑0.3～2.1份；
所述氧化鋁負載的納米二氧化鈦的制備方法包括如下步驟：
1)將鈦酸丁酯加入到部分無水乙醇中攪拌均勻，得到透明的黃色溶液A，所述鈦酸丁酯在無水乙醇中的質量濃度為10％～30％；
將蒸餾水、冰乙酸和剩余無水乙醇充分混合，再向其中加入硝酸鐵，充分攪拌形成溶液B，所述蒸餾水、冰乙酸和剩余的無水乙醇的體積比為0.5～1.5:0.5～1.5:0.5～1.5，所述硝酸鐵在上述溶液中的質量濃度為5～10％；
2)將溶液B滴加到A中，得到均勻透明的溶膠，陳化得到凝膠，所述滴加過種中，對溶液A以500～800r/min的速度進行攪拌，所述溶液B的滴加速度為3～5滴/s；
3)將凝膠烘干后得干膠，將所述干膠研磨成粉末，煅燒，球磨處理后得到納米二氧化鈦粒子，所述煅燒過程中控制溫度為450～550℃，時間為1.5～2.5h；
4)在攪拌速度為800～1000r/min的條件下將所述納米二氧化鈦粒子加到飽和氧化鋁中，靜置待其凝膠之后烘干，焙燒得到氧化鋁負載的納米二氧化鈦粒子；
所述納米玻璃珠的粒徑是200～500nm，抗壓強度大于2MPa；
所述白云母粉的粒徑為5000-10000目；
所述分散劑為BYK-163分散劑或BYK-161分散劑；
所述助劑是由流平劑、消泡劑、增稠劑、潤濕劑按質量比為0.5～1.5:0.5～1.5:0.5～1.5:1組成；
所述消泡劑為BYK-141消泡劑或BOK-X-401消泡劑；流平劑為BYK-333流平劑、BYK-306流平劑或BOK-X-401消泡劑；潤濕劑為BYK-331潤濕劑或BYK-378潤濕劑；增稠劑為BYK-420增稠劑或BYK-425增稠劑。
本發明的另一目的是提供本發明所述的材料的制備方法，包括如下步驟：
(1)將丙二醇、分散劑、水按照配方量加混合，在400～600rpm下攪拌10～20min，再加入白云母粉和鈦白粉，在2300～2700rpm下攪拌15～25min，再加入氧化鋁負載的納米二氧化鈦粒子，繼續在2800～3200rpm狀態下攪拌35～50min，得攪拌好的漿料；
(2)將攪拌好的漿料在400～600rpm狀態下按照配方量加入硅丙乳液和納米玻璃珠，攪拌20～30min，得到兼具隔熱降溫和汽車尾氣處理的交通設施功能涂層材料。
優選的，步驟(1)為將丙二醇、分散劑、助劑、水按照配方量在450～550rpm攪拌15～20min，加入白云母粉和鈦白粉，在2500～2600rpm下攪拌20～25min，再加入氧化鋁負載的納米二氧化鈦粒子，2900～3000rpm狀態下攪拌40～45min。
(三)有益效果
本發明的兼具隔熱降溫和汽車尾氣處理的交通設施功能涂層材料具有以下優點：
(1)同現有技術相比，本發明利用氧化鋁負載的納米二氧化鈦替代鐵摻雜氧化鋁負載的納米二氧化鈦，納米玻璃珠替代中空玻璃微珠，用白云母粉替代超細硅藻土，能夠很好的減少瀝青對光的吸收并能阻隔熱量的向下傳遞，有效降低路面溫度，減少由于高溫帶來的路面病害，延長路面使用壽命，有效能緩解城市的熱島效應。
(2)本發明所得的涂層材料在提高降溫性能的同時，還保留有較強的光催化性能。
(3)本發明充分利用了二氧化鈦的光催特性和可循環使用的特點，即二氧化鈦在氣相降解反應中造成的可逆性失效率可通過簡單的清潔便使其恢復活性，并且二氧化鈦具有自清潔功能，定期噴灑適量的水就可以清除污染物恢復其活性，同時二氧化鈦作為光催化劑具有很強的氧化還原能力，可與汽車尾氣發生氧化還原反應，降解汽車尾氣的同時生成物并無環境污染，二氧化鈦自身對環境也沒有污染，是一種環保的高效的尾氣處理材料。
具體實施方式
以下實施例用于說明本發明，但不用來限制本發明的范圍。
實施例1
本實施例涉及一種交通設施功能涂層材料，由以下配比的原料組成：硅丙乳液55份，水20份，氧化鋁負載的納米二氧化鈦8份，納米玻璃珠8份，鈦白粉7份，白云母粉10份，丙二醇8份，BYK-161分散劑0.7份，消泡劑0.2份，流平劑0.2份，增稠劑0.2份，潤濕劑0.2份。
本實施例的消泡劑、流平劑、增稠劑、潤濕劑均起輔助作用，可使涂層光滑、平整，其具體為：消泡劑為BOK-X-401消泡劑、流平劑為BYK-333流平劑、增稠劑為BYK-420增稠劑、潤濕劑為BYK-378潤濕劑。
本實施例的納米玻璃珠的粒徑是300～500nm，抗壓強度為5MPa。
本實例還提供上述材料的制備方法，包括如下步驟：
(1)將消泡劑、流平劑、增稠劑、潤濕劑、分散劑、丙二醇以及水按照質量份配比量取，加入研磨罐，在500rpm下攪拌20min，向研磨罐中加入鈦白粉和白云母粉，在2500rpm下攪拌20min，然后加入氧化鋁負載的納米二氧化鈦粒子，繼續在3000rpm下攪拌30min；
(2)將研磨罐中攪拌好的漿料轉至攪拌桶，在500rpm狀態下加入硅丙乳液和納米玻璃珠，繼續攪拌20min出料，即制得兼具隔熱降溫和汽車尾氣處理的交通設施功能涂層材料。
上述氧化鋁負載的納米二氧化鈦粒子的制備方法是：
1)浸泡氧化鋁(Al2O3)于去離子水中至飽和，排出多余的水，得飽和氧化鋁；
在室溫條件下將3mL鈦酸丁酯加入到10mL無水乙醇中攪拌均勻，得到透明的黃色溶液A；
在室溫條件下將100mL蒸餾水、50mL冰乙酸、30mL無水乙醇充分混合，再向其中加入10g硝酸鐵,充分攪拌形成溶液B，置于分液漏斗中備用；
2)在磁力攪拌且30℃恒溫水浴條件下，將溶液B以3滴/S的速度加到A中得到均勻透明的溶膠，滴加的過程中，對A以500r/min的速度進行攪拌，陳化得到凝膠；
3)將凝膠置于85℃恒溫真空干燥箱中烘干，得到干膠；將上述得到的干膠研磨成粉末，置于馬福爐中，在500℃下恒溫煅燒2h，得到二氧化鈦粉末，球磨機中加工3h，得到納米二氧化鈦微粒；
4)在800～1000r/min攪拌下將摻雜改性的納米二氧化鈦粒子50g加到堿性飽和的Al2O3中，充分攪拌，靜置待其變成凝膠之后置于80℃真空干燥箱烘干，置于500℃馬福爐中焙燒得到負載后的摻雜改性的納米二氧化鈦粒子。
實施例2
本實施例涉及一種交通設施功能涂層材料，由以下配比的原料組成：硅丙乳液60份，水15份，氧化鋁負載的納米二氧化鈦9份，納米玻璃珠10份，鈦白粉9份，白云母粉15份，丙二醇9份，BYK-161分散劑0.8份，消泡劑0.2份，流平劑0.1份，增稠劑0.1份，潤濕劑0.3份。
本實施例的消泡劑為BOK-X-401消泡劑、流平劑為BYK-401流平劑、增稠劑為BYK-425增稠劑、潤濕劑為BYK-331潤濕劑。
本實施例中的氧化鋁負載的納米二氧化鈦的制備方法與實施例1相同。
本實施例的納米玻璃珠粒徑是300～400nm，抗壓強度為3MPa。
該交通設施功能涂層材料的制備方法是由以下步驟實現：
(1)將消泡劑、流平劑、增稠劑、潤濕劑、分散劑、丙二醇以及水按照質量份配比量取，加入研磨罐，在550rpm下攪拌16min，向研磨罐中加入鈦白粉和白云母粉，在2700rpm下攪拌22min，然后加入氧化鋁負載的納米二氧化鈦粒子，繼續在3000rpm下攪拌40min；
(2)將研磨罐中攪拌好的漿料轉至調漆桶，在600rpm狀態下加入硅丙乳液和納米玻璃珠，繼續攪拌20min出料，即制得兼具隔熱降溫和汽車尾氣處理的交通設施功能涂層材料。
實施例3
本實施例的交通設施功能涂層材料是由以下配比的原料組成：硅丙乳液50份，水18份，氧化鋁負載的納米二氧化鈦5份，納米玻璃珠5份，鈦白粉5份，白云母粉12份，丙二醇5份，BYK-163分散劑0.6份。
本實施例的納米玻璃珠的粒徑是200～300nm，抗壓強度為2MPa。
本實施例中的氧化鋁負載的納米二氧化鈦的制備方法與實施例1相同。
該交通設施功能涂層材料的制備方法是由以下步驟實現：
(1)將分散劑、丙二醇以及水按照質量份配比量取，加入研磨罐，在450rpm下攪拌18min，向研磨罐中加入鈦白粉和白云母粉，在2600rpm下攪拌18min，然后加入氧化鋁負載的納米二氧化鈦粒子，繼續在2900rpm下攪拌35min；
(2)將研磨罐中攪拌好的漿料轉至調漆桶，在400rpm狀態下加入硅丙乳液和納米玻璃珠，繼續攪拌30min出料，即制得兼具隔熱降溫和汽車尾氣處理的交通設施功能涂層材料。
實施例4
本實施例的交通設施功能涂層材料是由以下配比的原料組成：硅丙乳液53份，水16份，氧化鋁負載的納米二氧化鈦8份，納米玻璃珠8份，鈦白粉8份，白云母粉12份，丙二醇6份，BOK-163分散劑0.8份，消泡劑0.3份，流平劑0.3份，增稠劑0.3份，潤濕劑0.2份。
本實施例的消泡劑為BOK-X-401消泡劑、流平劑為BYK-401流平劑、增稠劑為BYK-425增稠劑、潤濕劑為BYK-331潤濕劑。
本實施例中的氧化鋁負載的納米二氧化鈦的制備方法與實施例1相同。
本實施例的納米玻璃珠的粒徑是400～500nm，抗壓強度為6MPa。
該交通設施功能涂層材料的制備方法是由以下步驟實現：
(1)將消泡劑、流平劑、增稠劑、潤濕劑、分散劑、丙二醇以及水按照質量份配比量取，加入研磨罐，在400rpm下攪拌20min，向研磨罐中加入鈦白粉和白云母粉，在2300rpm下攪拌15min，然后加入氧化鋁負載的納米二氧化鈦粒子，繼續在2800rpm下攪拌38min；
(2)將研磨罐中攪拌好的漿料轉至攪拌桶，在450rpm狀態下加入硅丙乳液和納米玻璃珠，繼續攪拌23min出料，即制得兼具隔熱降溫和汽車尾氣處理的交通設施功能涂層材料。
實驗例
一、路面降溫性能
將涂覆了實施例4所材料的車轍板置于自制的室內降溫試驗的試驗系統對涂料的降溫效果進行測試，在車轍板上均勻取點，用碘鎢燈照射模擬自然光源，每隔30min測試各點的溫度取平均值，測試結果見表3：
表1溫度平均值相對應溫差
從表1可以看出涂覆功能涂料的車轍板表面溫度明顯比未涂覆功能涂料的車轍板表面溫度低，最高相差6.3℃，說明該功能路面涂層材料可以明顯降低路面溫度。
二、尾氣處理性能
對車轍板涂覆功能涂料,將其放置到尾氣凈化測試設備中去，當尾氣初始濃度穩定后開始記錄第一組數據，打開白熾燈照射，之后每間隔15min記錄一次數據，直至60min終止或者數據變化不明顯為止，一組試驗結束，試驗結果見表2和表3：
表2：涂覆功能涂料的車轍板凈化尾氣濃度變化表
表3：未涂覆功能涂料的車轍板凈化尾氣濃度變化表
從表2可以看出在普通光源下功能涂料對汽車尾氣CO、CO2、HC、NOX在60min的降解分別為8.2％、3.7％、12.3％、41％，表3中未涂覆功能涂料的尾氣四種成分CO、CO2、HC、NOX分別降低了3.1％、1.5％、4.1％、7.5％，與表1數據相比較，明顯可以看出功能路面涂層材料對尾氣處理有較好的效果。
由以上結果可以看出，本發明所述的材料和方法可大大改善涂層材料的降溫性能，同時可保持較強的光催化性能。
以上所述，僅是本發明的較佳實施例，并非對本發明作任何限制，凡是根據本發明技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、變更以及添加或替換，均仍屬于本發明技術方案的保護范圍內。
對比例1
同實施例4相比，其區別在于，將所述原料中的納米玻璃珠替換為同等質量的中空玻璃微珠，所得產品的降溫性能如表4：
表4溫度平均值相對應溫差
對比例2
同實施例4相比，其區別在于，將所述原料中的白云母粉替換為同等質量的超細硅藻土，所得產品的降溫性能如表5：
表5溫度平均值相對應溫差
由以上對比例可看出，在選用本發明所述氧化鋁負載的納米二氧化鈦的前提下，進一步選擇本發明所述的納米玻璃珠粉和白云母粉與之配合，可得到一種降溫功能好，同時兼具汽車尾氣處理功能的交通設施功能涂層材料，而若不使用白云母粉和納米玻璃珠粉與之相配合，降溫效果會大大下降。
雖然，上文中已經用一般性說明、具體實施方式及試驗，對本發明作了詳盡的描述，但在本發明基礎上，可以對之作一些修改或改進，這對本領域技術人員而言是顯而易見的。因此，在不偏離本發明精神的基礎上所做的這些修改或改進，均屬于本發明要求保護的范圍。