一种人造夜光石材及其制备方法和应用 |
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| 申请号 | CN202410221839.1 | 申请日 | 2024-02-28 | 公开(公告)号 | CN118005317A | 公开(公告)日 | 2024-05-10 |
| 申请人 | 浙江师范大学; | 发明人 | 杨青; 邱欣; 肖上霖; 洪皓珏; | ||||
| 摘要 | 本 发明 提供了一种人造夜光石材及其制备方法和应用，属于道路交通工程技术领域。本发明提供的人造夜光石材含有 碱 土 铝 酸盐体系长余辉夜光粉和氢 氧 化铝粉，提高了人造夜光石材的润度和透光度，使得人造夜光石材具有良好的光能吸收转化率和长余辉性能，具有余辉 亮度 高、发光时间长的优点，能够实现高亮度时储存光，低亮度时释放光(即循环蓄光和放光)，在夜间和黑暗状况下为通行的无灯光交通工具驾驶人及行人的安全通行提供引导；而且，本发明提供的人造夜光石材还含有微 硅 粉和聚酯 纤维 ，提高了人造夜光石材的抗压强度、 耐磨性 能和抗裂性能。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种人造夜光石材，其特征在于，以质量份数计，包括以下制备原料：碱土铝酸盐体系长余辉夜光粉10～20份，微硅粉2～10份，氢氧化铝粉5～16份，树脂基胶结料50～80份，固化剂1～5份，助分散剂1～5份和聚酯纤维1～3.5份。 |
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| 说明书全文 | 一种人造夜光石材及其制备方法和应用技术领域[0001] 本发明属于道路交通工程技术领域，具体涉及一种人造夜光石材及其制备方法和应用。 背景技术[0002] 现有的乡村公路多处于山区，特别是对于临水、临崖、高边坡及长大下坡等无照明设施的危险路段，非机动车及行人夜间出行的安全得不到有效保障。然而常用的路灯照明设施需要大量的建设资金和后期维护费用，需要消耗巨大的电能，并且大规模、高亮度、多色彩、长时间的亮化工程会产生大量的光污染，影响周边的生态环境。因此，急需一种余辉亮度高，能够在夜间和黑暗状况下为通行的无灯光交通工具驾驶人及行人的安全通行提供引导的道路用夜光材料。 发明内容[0003] 有鉴于此，本发明目的在于提供一种人造夜光石材及其制备方法和应用，本发明提供的人造夜光石材的余辉亮度高。 [0004] 为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案： [0005] 本发明提供了一种人造夜光石材，以质量份数计，包括以下制备原料：碱土铝酸盐体系长余辉夜光粉10～20份，微硅粉2～10份，氢氧化铝粉5～16份，树脂基胶结料50～80份，固化剂1～5份，助分散剂1～5份和聚酯纤维1～3.5份。 [0006] 优选的，所述固化剂包括有机胺。 [0008] 优选的，所述助分散剂包括苯乙烯和/或有机酸钴。 [0009] 优选的，所述碱土铝酸盐体系长余辉夜光粉的粒径为80～200目。 [0010] 本发明提供了上述技术方案所述人造夜光石材的制备方法，包括以下步骤： [0011] 将碱土铝酸盐体系长余辉夜光粉、微硅粉、氢氧化铝粉、树脂基胶结料、助分散剂和聚酯纤维第一混合，得到混合浆料； [0012] 将所述混合浆料和固化剂第二混合，进行压制成型后固化，得到人造夜光石材。 [0013] 优选的，所述压制成型的压力1.5～3.0MPa； [0014] 所述压制成型包括真空压制成型，所述真空压制成型的真空度为‑100～‑95Pa。 [0015] 优选的，所述固化的温度为90～120℃，时间为5～10h。 [0016] 优选的，所述第一混合包括： [0017] 将碱土铝酸盐体系长余辉夜光粉、微硅粉、氢氧化铝粉和聚酯纤维混合，得到混合粉料； [0018] 将所述混合粉料与树脂基胶结料和助分散剂混合，得到混合浆料。 [0019] 本发明提供了上述技术方案所述的人造夜光石材或上述技术方案所述制备方法得到的人造夜光石材在道路工程中的应用。 [0020] 本发明提供了一种人造夜光石材，以质量份数计，包括以下制备原料：碱土铝酸盐体系长余辉夜光粉10～20份，微硅粉5～15份，氢氧化铝粉5～15份，树脂基胶结料50～80份，固化剂1～5份，助分散剂1～5份和聚酯纤维1～3份。本发明通过在人造夜光石材中添加碱土铝酸盐体系长余辉夜光粉和氢氧化铝粉，提高了人造夜光石材的润度和透光度，使得人造夜光石材具有良好的光能吸收转化率和长余辉性能，具有余辉亮度高、发光时间长的优点，能够实现高亮度时储存光，低亮度时释放光(即循环蓄光和放光)，在夜间和黑暗状况下为通行的无灯光交通工具驾驶人及行人的安全通行提供引导。本发明通过在人造夜光石材中添加微硅粉和聚酯纤维，提高了人造夜光石材的抗压强度、耐磨性能和抗裂性能。 [0022] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。 [0023] 图1为实施例1中人造夜光石材的制备流程图。 具体实施方式[0024] 本发明提供了一种人造夜光石材，以质量份数计，包括以下制备原料：碱土铝酸盐体系长余辉夜光粉10～20份，微硅粉5～15份，氢氧化铝粉5～15份，树脂基胶结料50～80份，固化剂1～5份，助分散剂1～5份和聚酯纤维1～3份。 [0025] 在本发明中，若没有特殊说明，所采用的试剂均为本领域技术人员所熟知的市售商品。 [0026] 以质量份数计，本发明提供的人造夜光石材包括碱土铝酸盐体系长余辉夜光粉10～20份，优选为12～18份，更优选为13～16份，最优选为14～15份。在本发明中，所述碱土铝酸盐体系长余辉夜光粉的粒径优选为80～200目，更优选为100～150目，最优选为100～120目。在本发明中，所述碱土铝酸盐体系长余辉夜光粉的颜色优选为黄绿色和/或蓝绿色。本发明通过在人造夜光石材中添加碱土铝酸盐体系长余辉夜光粉，有利于实现人造夜光石材高亮度时储存光，低亮度时释放光(即循环蓄光和放光)。 [0027] 以所述碱土铝酸盐体系长余辉夜光粉的质量份数计，本发明提供的人造夜光石材包括微硅粉2～10份，优选为3～8份，更优选为4.5～6份，最优选为5～5.5份。在本发明中，所述微硅粉的粒径优选为100～400目，更优选为150～300目，最优选为200～250目。 [0028] 以所述碱土铝酸盐体系长余辉夜光粉的质量份数计，本发明提供的人造夜光石材包括聚酯纤维1～3.5份，优选为1.5～3份，更优选为2～2.5份。本发明通过在人造夜光石材中添加微硅粉和聚酯纤维，提高了人造夜光石材的抗压强度、耐磨性能和抗裂性能。 [0029] 以所述碱土铝酸盐体系长余辉夜光粉的质量份数计，本发明提供的人造夜光石材包括氢氧化铝粉5～16份，优选为6～12份，更优选为7～10份，最优选为7.5～9份。在本发明中，所述氢氧化铝粉的粒径优选为200～425目，更优选为250～400目，最优选为300～350目。本发明通过在人造夜光石材中添加氢氧化铝粉(即仿玉粉)，增强了碱土铝酸盐体系长余辉夜光粉的发光效果，提高了人造夜光石材的润度和透光度，使得人造夜光石材具有良好的光能吸收转化率和长余辉性能，具有余辉亮度高、发光时间长的优点。 [0030] 以所述碱土铝酸盐体系长余辉夜光粉的质量份数计，本发明提供的人造夜光石材包括树脂基胶结料50～80份，优选为55～75份，更优选为60～75份，最优选为65～70份。在本发明中，所述树脂基胶结料优选包括环氧树脂、不饱和聚酯树脂和聚氨酯树脂中的一种或几种，更优选为环氧树脂。 [0031] 以所述碱土铝酸盐体系长余辉夜光粉的质量份数计，本发明提供的人造夜光石材包括助分散剂1～5份，优选为1～4份，更优选为2～4份，最优选为2～3份。在本发明中，所述助分散剂优选包括苯乙烯和/或有机酸钴，更优选为苯乙烯；所述有机酸钴优选包括环烷酸钴和/或异辛酸钴。 [0032] 以所述碱土铝酸盐体系长余辉夜光粉的质量份数计，本发明提供的人造夜光石材包括固化剂1～5份，优选为1～4份，更优选为2～4份，最优选为2～3份。在本发明中，所述固化剂优选包括有机胺；所述有机胺优选包括乙二胺、己二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺和二乙氨基丙胺中的一种或几种。 [0033] 本发明提供了上述技术方案所述人造夜光石材的制备方法，包括以下步骤： [0034] 将碱土铝酸盐体系长余辉夜光粉、微硅粉、氢氧化铝粉、树脂基胶结料、助分散剂和聚酯纤维第一混合，得到混合浆料； [0035] 将所述混合浆料和固化剂第二混合，进行压制成型后固化，得到人造夜光石材。 [0036] 本发明将碱土铝酸盐体系长余辉夜光粉、微硅粉、氢氧化铝粉、树脂基胶结料、助分散剂和聚酯纤维第一混合，得到混合浆料。 [0037] 在本发明中，所述第一混合优选包括：将碱土铝酸盐体系长余辉夜光粉、微硅粉、氢氧化铝粉和聚酯纤维第一预混合，得到混合粉料；将所述混合粉料与树脂基胶结料和助分散剂第一再混合，得到混合浆料。 [0038] 本发明将碱土铝酸盐体系长余辉夜光粉、微硅粉、氢氧化铝粉和聚酯纤维混合，得到混合粉料。在本发明中，所述第一预混合的时间优选为5～30min，更优选为10～25min，最优选为15～20min。本发明对所述混合的方式没有特殊限定，能使碱土铝酸盐体系长余辉夜光粉、微硅粉、氢氧化铝粉和聚酯纤维混合均匀即可，具体如搅拌混合。 [0039] 得到混合粉料后，本发明将所述混合粉料与树脂基胶结料和助分散剂第一再混合，得到混合浆料。在本发明中，所述第一再混合的时间优选为5～30min，更优选为10～25min，最优选为15～20min。在本发明中，所述混合优选为搅拌混合；所述搅拌混合的转速优选为1200～1500rpm，更优选为1250～1450rpm，最优选为1300～1400rpm。在本发明中，所述第一再混合优选包括：将树脂基胶结料和助分散剂混合，得到混合胶结料；将所述混合粉料与混合胶结料混合，得到混合浆料。 [0040] 得到混合浆料后，本发明将所述混合浆料和固化剂第二混合，进行压制成型后固化，得到人造夜光石材。 [0041] 在本发明中，所述第二混合的时间优选为5～30min，更优选为10～25min，最优选为15～20min。在本发明中，所述第二混合优选为搅拌混合；所述搅拌混合的转速优选为1200～1500rpm，更优选为1200～1400rpm，最优选为1300～1400rpm。 [0042] 在本发明中，所述压制成型前，本发明优选还包括将第二混合得到的人造夜光石材浆体倒入模具中，用纸包裹所述人造夜光石材浆体的上下表面，并在四周放置胶条。在本发明中，所述纸优选为牛皮纸和/或吸油纸，更优选为牛皮纸。在本发明中，所述牛皮纸规格2 2 2 优选为150～180g/m，更优选为160～180g/m，最优选为170～180g/m。在本发明中，所述胶条的高度优选高于所述人造夜光石材浆体上表面3～4mm。本发明采用牛皮纸包裹人造夜光石材浆体的上下表面，能够防止真空泵的压板与混合浆体的上表面直接接触，也可以防止人造夜光石材浆体与模具底部直接接触，从而避免因模具或压板不干净而导致人造夜光石材浆体受到污染；胶条的位置是在围绕模具内部一圈，然后牛皮纸放在胶条中间空出来的区域。一方面是为了保证人造夜光石材浆体完全处于负压真空状态，有助于成型。另一方面是避免成型后，牛皮纸与模具内部粘在一块，不利于保证模具的清洁度。 [0043] 在本发明中，所述压制成型的压力优选为1.5～3MPa，更优选为1.5～2.5MPa，最优选为1.5～2MPa；所述压制成型优选包括真空压制成型，所述真空压制成型的真空度优选为‑100～‑95Pa，更优选为‑100～‑97Pa，最优选为‑99～‑98Pa。在本发明中，所述压制成型优选为振荡压制成型，所述振荡压制成型的振动频率优选为50～100Hz，更优选为60～90Hz，最优选为70～80Hz；所述振荡压制成型的振动时间优选为150～300s，更优选为180～ 250s，最优选为200～230s。 [0044] 在本发明中，所述固化优选为热固化；所述固化的温度优选为90～120℃，更优选为100～110℃，最优选为105～108℃；所述固化的时间优选为5～10h，更优选为6～9h，最优选为7～8h。 [0045] 在本发明中，所述人造夜光石材的形状优选包括规则形状或不规则形状；所述规则形状优选包括板状、块状或特殊形状；所述特殊形状优选包括三角形、月亮形或星形。在本发明中，当所述人造夜光石材的形状为块状时，所述人造夜光石材的长边优选为1～8cm，短边优选为1～4cm；当所述人造夜光石材的形状为不规则形状时，所述人造夜光石材的长轴优选为1～8cm，短轴优选为1～4cm。 [0046] 当所述人造夜光石材的形状不为板状时，所述固化后，本发明优选还包括将所述固化得到的人造夜光石材进行冷却、分解和打磨，得到人造夜光石材。本发明对所述冷却的方式没有特殊限定，能使夜光石板冷却至室温即可，具体如风冷或自然冷却。在本发明中，所述分解的方式优选包括破碎或切割。本发明对所述打磨的方式没有特殊限定，采用本领域熟知的方式打磨至所述人造夜光石材的表面平整即可。 [0047] 本发明提供了上述技术方案所述的人造夜光石材或上述技术方所述制备方法得到的人造夜光石材在道路中的应用。在本发明中，所述道路优选为沥青路面。本发明提供的人造夜光石材铺筑于道路边缘可以起到良好的的警示诱导作用，降低夜间出行交通事故发生率；而且，节约了道路照明设施建设与运维资金的投入，保护了自然生态环境，具有良好的经济、环境和社会效益。 [0048] 为了进一步说明本发明，下面结合附图和实施例对本发明提供的人造夜光石材及其制备方法和应用进行详细地描述，但不能将它们理解为对本发明保护范围的限定。 [0049] 实施例1 [0050] 以质量份数计，人造夜光石材的制备原料为：15份碱土铝酸盐体系长余辉夜光粉(黄绿色)、7.5份微硅粉、7.5份氢氧化铝粉、2份聚酯纤维、70份环氧树脂、3份苯乙烯和3份三乙烯四胺。 [0051] 图1为实施例1中人造夜光石材的制备流程图，具体制备步骤如下： [0052] 将碱土铝酸盐体系长余辉夜光粉、微硅粉、氢氧化铝粉和聚酯纤维倒入粉料罐，搅拌混合10min，得到混合粉料； [0053] 将所述混合粉料加入环氧树脂中，以1000rpm的转速搅拌混合，同时加入苯乙烯，搅拌混合30min，得到混合浆料； [0054] 将所述混合浆料和三乙烯四胺混合，并以1200rpm的转速搅拌混合10min，得到人造夜光石材浆体； [0055] 将所述人造夜光石材浆体倒入矩形模具中，进行振动压制成型，得到压实方料，其中，振动压制成型的压力为1.5MPa，振动频率为50Hz，振动压制成型时间为180s，抽真空时间为10min，真空度保持在‑100Pa，人造夜光石材浆体上下用牛皮纸包裹(牛皮纸的规格为2 180g/m)，四周胶条高于人造夜光石材浆体平面3mm； [0056] 将所述压实方料放入电热鼓风干燥箱中，在108℃的温度下固化8h，得到夜光石板，冷却后切割成规格为5cm×5cm×2cm的夜光石块，并通过砂轮抛光机将所述夜光石块表面打磨平整，得到人造夜光石材。 [0057] 实施例2 [0058] 采用与实施例1相同的方法制备人造夜光石材，与实施例1的区别仅在于，以质量份数计，人造夜光石材的制备原料为：15份碱土铝酸盐体系长余辉夜光粉(黄绿色)、3份微硅粉、12份氢氧化铝粉、2份聚酯纤维、70份环氧树脂、3份苯乙烯和3份固化剂。固化剂的组成为：乙二烯和二乙烯三胺，质量比为1：1.5。 [0059] 实施例3 [0060] 采用与实施例1相同的方法制备人造夜光石材，与实施例1的区别仅在于，以质量份数计，人造夜光石材的制备原料为：15份碱土铝酸盐体系长余辉夜光粉(黄绿色)、4.5份微硅粉、10.5份氢氧化铝粉、2份聚酯纤维、70份环氧树脂、3份苯乙烯和3份固化剂。固化剂的组成为：乙二烯和二乙烯三胺，质量比为1：1.5。 [0061] 实施例4 [0062] 以质量份数计，人造夜光石材的制备原料为：20份碱土铝酸盐体系长余辉夜光粉(蓝绿色)、2份微硅粉、8份氢氧化铝粉、1份聚酯纤维、70份环氧树脂、4份苯乙烯和3份三乙烯四胺。 [0063] 将碱土铝酸盐体系长余辉夜光粉、微硅粉、氢氧化铝粉和聚酯纤维倒入粉料罐，搅拌混合10min，得到混合粉料； [0064] 将所述混合粉料加入环氧树脂中，以1000rpm的转速搅拌混合，同时加入苯乙烯，搅拌混合20min，得到混合浆料； [0065] 将所述混合浆料和三乙烯四胺混合，并以1500rpm的转速搅拌混合8min，得到人造2 夜光石材浆体，人造夜光石材浆体上下用牛皮纸包裹(牛皮纸的规格为180g/m)，四周胶条高于人造夜光石材浆体平面3mm； [0066] 将所述人造夜光石材浆体倒入矩形模具中，进行振动压制成型，得到压实方料，其中，振动压制成型的压力为1.5MPa，振动频率为80Hz，振动压制成型时间为150s，抽真空时间为10min，真空度为‑100Pa； [0067] 将所述压实方料放入电热鼓风干燥箱中，在120℃的温度下固化10h，得到夜光石板，冷却后切割成规格为5cm×5cm×2cm的夜光石块，并通过砂轮抛光机将所述夜光石块表面打磨平整，得到人造夜光石材。 [0068] 实施例5 [0069] 采用与实施例4相同的方法制备人造夜光石材，与实施例1的区别仅在于，以质量份数计，人造夜光石材的制备原料为：20份碱土铝酸盐体系长余辉夜光粉(蓝绿色)、3份微硅粉、7份氢氧化铝粉、1份聚酯纤维、70份环氧树脂、4份苯乙烯和3份己二胺。 [0070] 实施例6 [0071] 采用与实施例4相同的方法制备人造夜光石材，与实施例1的区别仅在于，以质量份数计，人造夜光石材的制备原料为：20份碱土铝酸盐体系长余辉夜光粉(蓝绿色)、5份微硅粉、5份氢氧化铝粉、1份聚酯纤维、70份环氧树脂、4份苯乙烯和3份二乙氨基丙胺。 [0072] 实施例7 [0073] 以质量份数计，人造夜光石材的制备原料为：10份碱土铝酸盐体系长余辉夜光粉(黄绿色)、4份微硅粉、16份氢氧化铝粉、1份聚酯纤维、70份环氧树脂、5份苯乙烯和4份三乙烯四胺。 [0074] 将碱土铝酸盐体系长余辉夜光粉、微硅粉、氢氧化铝粉和聚酯纤维倒入粉料罐，搅拌混合10min，得到混合粉料； [0075] 将所述混合粉料加入环氧树脂中，以1000rpm的转速搅拌混合，同时加入苯乙烯，搅拌混合30min，得到混合浆料； [0076] 将所述混合浆料和三乙烯四胺混合，并以1500rpm的转速搅拌混合10min，得到人2 造夜光石材浆体，人造夜光石材浆体上下用牛皮纸包裹(牛皮纸的规格为180g/m)，四周胶条高于人造夜光石材浆体平面3mm； [0077] 将所述人造夜光石材浆体倒入矩形模具中，进行振动压制成型，得到压实方料，其中，振动压制成型的压力为1.5MPa，振动频率为100Hz，振动压制成型时间为200s，抽真空时间为10min，真空度为‑100Pa； [0078] 将所述压实方料放入电热鼓风干燥箱中，在120℃的温度下固化10h，得到夜光石板，冷却后切割成规格为5cm×5cm×2cm的夜光石块，并通过砂轮抛光机将所述夜光石块表面打磨平整，得到人造夜光石材。 [0079] 实施例8 [0080] 采用与实施例7相同的方法制备人造夜光石材，与实施例1的区别仅在于，以质量份数计，人造夜光石材的制备原料为：10份碱土铝酸盐体系长余辉夜光粉(黄绿色)、6份微硅粉、14份氢氧化铝粉、1份聚酯纤维、70份环氧树脂、5份苯乙烯和4份固化剂。固化剂的组成为：三乙烯四胺和二乙氨基丙胺，质量比为1：1。 [0081] 实施例9 [0082] 采用与实施例7相同的方法制备人造夜光石材，与实施例1的区别仅在于，以质量份数计，人造夜光石材的制备原料为：10份碱土铝酸盐体系长余辉夜光粉(黄绿色)、10份微硅粉、10份氢氧化铝粉、1份聚酯纤维、70份环氧树脂、5份苯乙烯和4份固化剂。固化剂的组成为：三乙烯四胺和二乙氨基丙胺，质量为1：1。 [0083] 对实施例1～9制备得到的人造夜光石材的余辉亮度、余辉时长、照度、耐磨性、抗压强度和吸水率进行测试，结果如表1所示。其中，测试设备及方法如下： [0085] 照度检测方法参照规范GB/T 5700‑2024《照明和视觉环境照度参数测定方法》，测试设备为照度检测仪； [0086] 耐磨性测试设备为汉堡车辙仪，测试方法参照规范JTG E20‑2011《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》中的T 0719‑2011沥青混合料车辙试验； [0087] 抗压强度测试设备为万能材料试验机，测试方法参照规范JTG E20‑2011《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》中的T 0714‑1993沥青混合料单轴压缩试验(棱柱体法)； [0088] 吸水率测试方法：称取样品空气中的干燥重量以及浸水30min后，擦干表面水分后，样品的表干质量，两者的差值再除以空气中干燥质量，即为吸水率。表1实施例1～9制备得到的人造夜光石材的余辉亮度、余辉时长、照度、耐磨性、抗压强度和吸水率测试结果[0089] 序号 余辉亮度(cd/m2) 余辉时长(h) 照度(lx) 磨坑长度(mm) 抗压强度(MPa) 吸水率(％)实施例1 1.732 12 2.4 29.43 150 0.123实施例2 1.687 11 2.2 35.1 138 0.124 实施例3 1.712 9.5 2.1 38.07 125 0.125 实施例4 1.721 8.5 2.2 31.56 129 0.125 实施例5 1.732 10 2.1 38.64 124 0.128 实施例6 1.719 11.5 2.5 30.62 146 0.126 实施例7 1.642 8 1.5 34.98 135 0.121 实施例8 1.671 7.5 1.6 37.33 126 0.122 实施例9 1.635 8.5 1.8 30.04 148 0.120 [0090] 由表1可知，本发明制备得到的人造夜光石材的余辉亮度为1.635～1.732cd/m2，余辉时长为7.5～12h，照度为1.5～2.5lx，磨坑长度为29.43～38.64nm，抗压强度为124～150MPa，吸水率为0.120～0.128％，具有低吸水率(低吸水率可以保障人造夜光石材材在实际道路应用时，因雨水渗入而导致的人造夜光石材材内部松散、开裂问题)以及优异的长余辉性能和力学性能，尤其是实施例1、4和7制备得到的人造夜光石材性能最优。 [0091] 尽管上述实施例对本发明做出了详尽的描述，但它仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部实施例，人们还可以根据本实施例在不经创造性前提下获得其他实施例，这些实施例都属于本发明保护范围。 |
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