路標(biāo)涂料作為道路交通安全的關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施材料，需長期暴露于戶外復(fù)雜環(huán)境中，承受紫外線輻射、高低溫循環(huán)、雨水沖刷、酸堿侵蝕及機(jī)械磨損等多重考驗(yàn)，其耐候性直接決定了道路標(biāo)識(shí)的清晰度、使用壽命與行車安全性。C5石油樹脂作為路標(biāo)涂料中的核心成膜助劑與黏結(jié)增強(qiáng)劑，其結(jié)構(gòu)特性與改性工藝對(duì)涂料整體耐候性能的提升具有關(guān)鍵作用，相關(guān)研究主要圍繞樹脂結(jié)構(gòu)優(yōu)化、改性技術(shù)創(chuàng)新及復(fù)配體系設(shè)計(jì)展開。

一、對(duì)路標(biāo)涂料耐候性的作用機(jī)制

C5石油樹脂是由石油裂解副產(chǎn)物C5餾分（主要含異戊二烯、環(huán)戊二烯、間戊二烯等不飽和烯烴）經(jīng)催化聚合而成的低分子量熱塑性樹脂，其在路標(biāo)涂料中的耐候性貢獻(xiàn)主要通過以下機(jī)制實(shí)現(xiàn)：

先C5石油樹脂具有適宜的軟化點(diǎn)（通常在80-120℃）與良好的相容性，能與涂料中的基料（如丙烯酸樹脂、氯化橡膠）、顏填料（如鈦白粉、玻璃微珠）形成均勻穩(wěn)定的連續(xù)相，減少涂層內(nèi)部因組分相容性差產(chǎn)生的微觀空隙，降低水分、氧氣及腐蝕性介質(zhì)的滲透通道，從結(jié)構(gòu)層面提升涂層的抗?jié)B透能力，延緩?fù)繉拥乃馀c氧化老化。

其次，C5石油樹脂分子鏈中含有的不飽和雙鍵數(shù)量與分布，是影響其耐候性的核心因素。未改性的C5石油樹脂因殘留一定量的不飽和雙鍵，在紫外線照射下易發(fā)生斷鏈、交聯(lián)或氧化反應(yīng)，導(dǎo)致樹脂黃變、脆化，進(jìn)而引發(fā)涂層開裂、脫落，因此，通過調(diào)控聚合工藝減少雙鍵殘留，或通過后續(xù)改性封閉雙鍵，成為提升C5石油樹脂耐候性的關(guān)鍵方向。

此外，C5石油樹脂的極性與黏結(jié)性能可增強(qiáng)涂料與基體（瀝青路面、水泥路面）的附著力，減少因冷熱循環(huán)導(dǎo)致的涂層與基體間的熱脹冷縮差異，降低涂層起皺、剝落的風(fēng)險(xiǎn)，間接延長涂層在戶外環(huán)境中的穩(wěn)定服役周期。

二、改性技術(shù)對(duì)路標(biāo)涂料耐候性的提升路徑

針對(duì)未改性C5石油樹脂耐候性不足的問題，當(dāng)前研究主要通過化學(xué)改性與物理改性兩種路徑優(yōu)化其性能，進(jìn)而提升路標(biāo)涂料的耐候性：

（一）化學(xué)改性：從分子結(jié)構(gòu)層面增強(qiáng)抗老化能力

化學(xué)改性通過改變C5石油樹脂的分子結(jié)構(gòu)，減少不飽和鍵含量、引入抗老化官能團(tuán)或提升分子鏈穩(wěn)定性，是提升耐候性的根本手段。常見的化學(xué)改性方向包括：

加氫改性：這是目前應(yīng)用十分廣泛且效果顯著的改性技術(shù)。通過催化加氫反應(yīng)，將C5石油樹脂分子鏈中的不飽和雙鍵轉(zhuǎn)化為單鍵，顯著降低樹脂的不飽和程度。加氫后的C5石油樹脂分子鏈穩(wěn)定性大幅提升，對(duì)紫外線的吸收能力減弱，不易發(fā)生氧化降解或黃變，同時(shí)保持了原有的相容性與黏結(jié)性能。將加氫C5石油樹脂應(yīng)用于路標(biāo)涂料中，可使涂層的抗紫外線老化時(shí)間延長30%-50%，且能有效抑制涂層在高溫環(huán)境下的軟化變形與低溫環(huán)境下的脆裂。

接枝改性：通過引入具有抗老化功能的單體（如馬來酸酐、丙烯酸酯類單體）與C5石油樹脂分子鏈發(fā)生接枝反應(yīng)，在樹脂分子中引入極性官能團(tuán)或抗氧基團(tuán)，例如，馬來酸酐接枝改性后的C5石油樹脂，其極性增強(qiáng)，與涂料中顏填料的結(jié)合力提升，減少顏填料的遷移與析出；同時(shí)，接枝后的樹脂分子鏈抗自由基攻擊能力增強(qiáng)，可延緩?fù)繉釉谟晁疀_刷與酸堿侵蝕下的降解速度，提升涂層的耐水、耐酸堿性。

共聚改性：在C5餾分聚合過程中，引入少量具有優(yōu)異耐候性的共聚單體（如苯乙烯、α-甲基苯乙烯或乙烯基三甲氧基硅烷），通過調(diào)節(jié)共聚單體的比例，調(diào)控樹脂的分子結(jié)構(gòu)與性能，例如，引入硅氧烷類單體共聚后，C5石油樹脂分子鏈中會(huì)引入Si-O鍵，其鍵能高于C-C鍵，可提升樹脂的耐高溫性與抗紫外線能力，同時(shí)硅氧烷基團(tuán)的疏水性可增強(qiáng)涂層的防水性能，減少雨水對(duì)涂層的滲透破壞。

（二）物理改性：通過復(fù)配體系優(yōu)化提升整體耐候性

物理改性不改變C5石油樹脂的分子結(jié)構(gòu)，而是通過與其他耐候性材料復(fù)配，利用組分間的協(xié)同作用提升路標(biāo)涂料的耐候性能，具有工藝簡單、成本可控的優(yōu)勢：

與抗老化助劑復(fù)配：將C5石油樹脂與紫外線吸收劑（如苯并三唑類、二苯甲酮類）、抗氧劑（如受阻酚類、亞磷酸酯類）或光穩(wěn)定劑（如受阻胺類）復(fù)配使用。紫外線吸收劑可優(yōu)先吸收紫外線能量，減少紫外線對(duì)C5石油樹脂分子鏈的破壞；抗氧劑能抑制樹脂氧化降解過程中產(chǎn)生的自由基，延緩樹脂脆化；光穩(wěn)定劑則可捕獲自由基并分解氫過氧化物，進(jìn)一步延長涂層的抗老化壽命。研究表明，當(dāng)C5石油樹脂與復(fù)合型抗老化助劑（如紫外線吸收劑UV-327與抗氧劑1010按1:1復(fù)配）協(xié)同使用時(shí)，路標(biāo)涂料的耐人工加速老化時(shí)間可從500h提升至800h以上，涂層的色差變化率降低40%以上。

與高性能樹脂共混：將C5石油樹脂與耐候性優(yōu)異的高分子樹脂（如氟碳樹脂、聚硅氧烷樹脂）共混，利用高性能樹脂的耐候性優(yōu)勢彌補(bǔ)其不足，例如，C5石油樹脂與氟碳樹脂共混后，氟碳樹脂分子中的C-F鍵能高、穩(wěn)定性強(qiáng)，可在涂層表面形成致密的保護(hù)膜，阻擋紫外線、水分與氧氣的侵入；同時(shí)，C5石油樹脂的良好相容性可改善氟碳樹脂的成膜性與黏結(jié)性，避免共混體系出現(xiàn)相分離。這種共混體系應(yīng)用于路標(biāo)涂料中，既能保證涂層的耐候性，又能降低成本（相較于純氟碳涂料，成本可降低20%-30%）。

三、C5石油樹脂基路標(biāo)涂料耐候性的評(píng)價(jià)方法

為精準(zhǔn)評(píng)估C5石油樹脂改性對(duì)路標(biāo)涂料耐候性的提升效果，需通過模擬戶外環(huán)境的加速老化試驗(yàn)與實(shí)際戶外暴露試驗(yàn)，結(jié)合多項(xiàng)性能指標(biāo)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)：

（一）加速老化試驗(yàn)：快速模擬長期戶外環(huán)境影響

加速老化試驗(yàn)通過強(qiáng)化紫外線、溫度、濕度等老化因素，在短時(shí)間內(nèi)模擬涂層在戶外數(shù)年的老化過程，是實(shí)驗(yàn)室階段評(píng)價(jià)耐候性的核心方法。常用的試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)包括GB/T 1865-2009《色漆和清漆 人工氣候老化和人工輻射暴露》（等效采用ISO 11341）、ASTM G154《非金屬材料紫外線（UV）暴露標(biāo)準(zhǔn)實(shí)踐》等。試驗(yàn)過程中，通過氙燈或紫外燈模擬陽光輻射，控制溫度（通常為40-60℃）與相對(duì)濕度（50%-70%），并定期噴水模擬雨水沖刷。

試驗(yàn)后主要檢測指標(biāo)包括：

外觀變化：觀察涂層是否出現(xiàn)開裂、剝落、起皺、粉化或黃變等現(xiàn)象，通過目視評(píng)級(jí)或圖像分析量化外觀損傷程度。

光學(xué)性能變化：路標(biāo)涂料的反光性能直接影響夜間行車安全，需檢測老化后涂層的逆反射系數(shù)（依據(jù)GB/T 24725-2020《路面標(biāo)線用玻璃珠》），評(píng)估反光能力的衰減情況；同時(shí)，通過色差儀測定涂層的色差（ΔE），反映樹脂黃變或顏填料褪色對(duì)涂層外觀清晰度的影響。

力學(xué)性能變化：測試涂層的附著力（劃格法或拉開法）、柔韌性（彎曲試驗(yàn)）與硬度（鉛筆硬度法），判斷老化過程中樹脂的脆化、交聯(lián)或降解是否導(dǎo)致涂層力學(xué)性能下降，例如附著力下降會(huì)增加涂層剝落的風(fēng)險(xiǎn)，柔韌性降低則會(huì)導(dǎo)致涂層在低溫下易開裂。

（二）戶外暴露試驗(yàn)：驗(yàn)證實(shí)際應(yīng)用場景下的耐候性

戶外暴露試驗(yàn)是將涂覆好的樣板放置于典型氣候區(qū)域（如熱帶、亞熱帶、溫帶或高原地區(qū)），長期暴露于自然環(huán)境中，真實(shí)反映涂層在實(shí)際應(yīng)用場景下的耐候性能。常用的暴露站點(diǎn)包括海南（高溫高濕強(qiáng)紫外線）、青海（高海拔強(qiáng)紫外線）、黑龍江（低溫嚴(yán)寒）等，暴露時(shí)間通常為1-3年。

試驗(yàn)過程中，定期（如每3個(gè)月、6個(gè)月、12個(gè)月）檢測涂層的外觀、逆反射系數(shù)、附著力等指標(biāo)，與加速老化試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，校正加速老化試驗(yàn)的模擬準(zhǔn)確性，同時(shí)為C5石油樹脂的改性方向與涂料配方優(yōu)化提供實(shí)際應(yīng)用數(shù)據(jù)支撐，例如，在海南暴露1年的C5石油樹脂基路標(biāo)涂料，若未改性樹脂涂層的逆反射系數(shù)衰減率達(dá)60%，而加氫改性樹脂涂層的衰減率僅為 25%，則可驗(yàn)證加氫改性對(duì)耐候性的顯著提升效果。

四、研究趨勢與挑戰(zhàn)

當(dāng)前，C5石油樹脂在路標(biāo)涂料耐候性提升領(lǐng)域的研究，正朝著“綠色化、高性能化、功能一體化”方向發(fā)展：一方面，隨著環(huán)保法規(guī)的收緊，低VOC（揮發(fā)性有機(jī)化合物）、無重金屬的C5石油樹脂改性技術(shù)成為研究熱點(diǎn)，例如水性C5石油樹脂的開發(fā)，可減少溶劑型涂料對(duì)環(huán)境的污染，同時(shí)需保證水性樹脂的耐候性與成膜性能；另一方面，功能性改性成為新方向，如在C5石油樹脂中引入自修復(fù)官能團(tuán)，使涂層在出現(xiàn)微裂紋時(shí)能自主修復(fù)，延長使用壽命；或與光催化材料（如 TiO₂）復(fù)配，賦予涂層自清潔功能，減少灰塵、油污對(duì)涂層反光性能的影響。

同時(shí)，研究仍面臨一些挑戰(zhàn)：一是如何在提升C5石油樹脂耐候性的同時(shí)，兼顧其與涂料其他組分的相容性及涂料的施工性能（如干燥速度、流平性），避免因改性導(dǎo)致涂料施工難度增加；二是加速老化試驗(yàn)與戶外暴露試驗(yàn)結(jié)果的關(guān)聯(lián)性仍需進(jìn)一步優(yōu)化，部分改性樹脂在加速老化試驗(yàn)中表現(xiàn)優(yōu)異，但在實(shí)際戶外環(huán)境中因氣候復(fù)雜性（如晝夜溫差、酸雨）導(dǎo)致耐候性衰減速度快于預(yù)期，需建立更精準(zhǔn)的加速老化模擬模型；三是低成本與高性能的平衡，例如加氫改性雖能顯著提升耐候性，但加氫工藝的設(shè)備投資與能耗較高，如何降低改性成本，推動(dòng)高性能C5石油樹脂在路標(biāo)涂料中的大規(guī)模應(yīng)用，仍是行業(yè)需解決的關(guān)鍵問題。

本文來源：河南向榮石油化工有限公司 http://www.jieqite.com/