反光漆的探索研究及反光漆在國內的應用發展
莊曉明
（ 揚州都達反光材料有限公司? Email: xmzhuang@126.com ）
論文摘要
反光漆作為一種安全且節能的新型材料，一直是研究的項目。二十世紀九十年代初，美國3M公司成功地研制出反光膜，并推向市場，立即引起了廣泛的關注與市場的熱烈反響。作為一種定向反光的道路交通標志產品，反光膜無疑具有著廣闊的市場前景，然而也有著很大的局限性：（1）它須粘貼在鋁板上，附著性能才好。（2）它還需必要的專門貼附機械，適宜于室內制作。（3）它貼附在不高的地方，很容易被人撕扯去，從而失去反光標志效果。因此，如何研制生產出一種能適宜多種環境多種條件下使用的反光漆，填補反光膜的局限性，成為了國內外有關人士關注的焦點。1987年，我依托自己創立的揚州都達反光材料有限公司，在國內率先地開始了反光漆的研制，力圖把它盡早運用到公路標志、交通設施、橋梁護欄、汽車牌照放大號、廣告牌、消防器材等領域中去。至2007年為止，我對反光漆的探索及應用，分為三個階段，（1）1989—1994年，為反光漆研制的初級階段。（2）1994——2005年，推出新型反光漆產品。（3）2005年至今，成功推出一次性成型反光漆。并最終在競爭中，壓倒了3M公司的反光漆，成功地應用于寧連高速公路收費站，常德至界首高速公路隧道，江都龍川二橋整體反光工程，永濟橋反光工程等。
全篇論文
光漆的探索研究及反光漆在國內的應用發展
莊曉明
反光漆作為一種安全且節能的新型材料，一直是研究的項目。二十世紀九十年代初，美國3M公司成功地研制出反光膜，并推向市場，立即引起了廣泛的關注與市場的熱烈反響。作為一種定向反光的道路交通標志產品，反光膜無疑具有著廣闊的市場前景，然而也有著很大的局限性：（1）它須粘貼在鋁板上，附著性能才好。（2）它還需必要的專門貼附機械，適宜于室內制作。（3）它貼附在不高的地方，很容易被人撕扯去，從而失去反光標志效果。因此，如何研制生產出一種能適宜多種環境多種條件下使用的反光漆，填補反光膜的局限性，成為了國內外有關人士關注的焦點。1987年，我依托自己創立的揚州都達反光材料有限公司，在國內率先地開始了反光漆的研制，力圖把它盡早運用到公路標志、交通設施、橋梁護欄、汽車牌照放大號、廣告牌、消防器材等領域中去。至2007年為止，我對反光漆的探索及應用，分為三個階段，（1）1989—1994年，為反光漆研制的初級階段。（2）1994——2005年，推出新型反光漆產品。（3）2005年至今，成功推出一次性成型反光漆。這幾個階段的進展，并最終在競爭中，壓倒了3M公司的反光漆，成功地應用于寧連高速公路收費站，常德至界首高速公路隧道，江都龍川二橋整體反光工程，永濟橋反光工程等，這些在國內都是具有開創性的反光漆工程。
第一階段，反光漆研制的初始階段。
我通過有關儀器對反光膜的解剖研究，發現反光膜的反光效果主要是由其夾層中的一種折射率達1.92的反光玻璃珠引發的。因此尋找到這種玻璃珠，是開始反光漆研制的第一步。我開始了全國性的尋找，終于在北京找到了這種玻璃珠，但折射率只有1.50，而且粒徑過大，為20目到80目。在圍繞玻璃珠為中心展開的反光漆研制中，我立即遇到兩個難題：（1）將這種20目到80目規格的玻璃珠混入油漆里時，不僅難以攪和，而且噴槍也無法噴出。（2）即使將混入玻璃珠的漆液用涂刷方法，涂刷在有關附著物上，因為玻璃珠為漆液遮蔽，不能取得期待中的反光效果。陷入困境之際，我換了一種想法，何不打破漆的通常概念，將反光玻璃珠先分開包裝，使用時，再布撒到未干的漆面上，使之粘附住。改變思路之后，很快見到了效果，由于玻璃珠密密地粘附在漆的表面，夜間用燈光照射后，果然見到了反光效果。隨后，我們進行了配何種樹脂漆的探索，設計了環氧樹脂漆與丙烯酸樹脂漆兩種，環氧樹脂制出的反光漆對玻璃珠的粘附力很強，耐擊打能力強，但耐候性能不好，一兩年后就逐漸褪色；丙烯酸樹脂研制的反光漆，對玻璃珠的粘附力不如環氧樹脂的好，但耐候性好，? 保色性好，經過一年多時間的綜合測試和評估，我選擇了丙烯酸樹脂類型的反光漆。
第二年，由于國內有關企業對反光材料的共同關注，浙江的一家公司生產出了一種折射率1.92，粒徑200目左右的反光玻璃珠，解決了我們的一個難題，使反光漆終于可以推向市場。當然，這種早期的反光漆，有著許多的不足：（1）在操作時，要在未干的漆面上用160目的篩網布撒下反光體，操作很不易，許多場合無法使用。（2）由于反光玻璃珠附于漆的表面，漆的色澤深淺，對反光效果的影響非常大，白色的反光效果不錯，黃色的次之，綠色、蘭色由于顏色較深，反光效果就相差很多。然而，由于當時美國3M的反光膜昂貴，國內的反光標志一片“黑”，這種反光漆還是滿足了部分市場的需求。
１９９２年，山西省交警總隊針對本省的交通情況，為了改善夜間車輛的交通安全，要求每輛大貨車后面的放大號要具有反光效果，有關部門的人員國內外尋找反光漆，最終尋到我公司，購到反光漆。為了將反光漆噴到車后的放大號字上，我在施工工藝上作了多項大膽試驗，用一把噴槍噴反光底漆，一把噴槍噴反光玻璃珠——即把反光玻璃珠置于噴槍料斗內，而后，借氣壓將反光玻璃珠噴出，附著到未干的反光底漆上，形成反光效果。我們很好地完成了對方要求的目標，而且得到有關部門的注意，反光放大號擴大了影響，隨后幾年紛紛在山西、山東、湖南、貴州、陜西等省推廣推廣開來。然而，由于這種反光漆施工方面仍存在的缺陷，使之無法應用開拓更多廣泛的各戶，于是從2004年開始，我投入第二代新型反光漆的研制開發。
通過對反光膜的解剖，我得到這樣兩點啟示：（1）反光膜之所以各種顏色都能發出差不多的反光，是因為它的下面墊映了一層鋁銀色的底子，這對于取得良好的反光強度至為關鍵。（2）反光膜的各種顏色選用的顏料，均為透明顏料，這樣才能不阻擋光線的射入與反射。因此，我得出結論，新型反光漆須由兩個部分，即底漆與面漆組成，底漆為鋁銀色，由高強的鋁銀漿與樹脂、溶劑配制，面漆為樹脂、透明顏料、溶劑、玻璃珠等配制。底漆的配制比較順利，很快定型。但面漆的生產遇到了問題，一個問題是高強反光體比重很重，達到4.2，在漆液里很快沉淀，市場上所能買到的各種防沉劑，都不起作用。于是我們只得采用先前的思路，反光體分開包裝，使用時再參入漆液里。但另一個遇到的問題時，面漆噴涂到底漆上，干燥后照射，并沒有預料中的反光。我進一步仔細研究了反光膜的構成，發現反光膜的反光層，是由一種特殊的生產工藝制成，處于鋁銀色的底材之上，周圍是一種真空狀態，含有透明顏料的表面膜，絲毫沒有占領這周圍的空間，而是貼到反光體與它的周圍的一層空間之上，從而保證了反光效果，而這些對于反光漆來說，是不可能做到的，至此反光漆的研制被迫中斷下來。
而這時，國外的反光漆研制卻取得了突破，1995年，美國3M公司的反光漆研制成功，并推向市場，得知這一消息后，我迅速購買這種反光漆，并進行了仔細研究。一開始，我分析得出的結論，美國的反光漆也是分了鋁銀色的底漆與面漆兩部分，只是底漆與面漆都采取了雙組分的丙烯酸漆。其二，美國的反光體已加入油漆中，而之所以將比重達4.2的反光體混入油漆中而不沉淀，是因為這些反光體都進行了表面鋁處理，因此配以相應的防沉劑，即解決了反光體的防沉問題。然而，美國反光漆又如何取得反光效果的呢？我將美國3M的反光漆制成反光漆面，反光效果很好，我再觀察其漆面，為亞光，并無反光膜表面的光澤，我再在顯微鏡下觀察，發現表面均為凸出來的500目左右的反光體，我隨即悟出，實際上，需把漆的樹脂量，與反光體的量調整到一個合適的比例，使制出的反光面上的反光體凸出漆面即可。于是，我又進行了反復的實驗，終于得到了這一合適的比例，使反光漆取得了滿意的反光效果。但美國反光漆的另一個特征，則又使我陷入了思索之中，反光漆的防沉問題，我們顯然一時無法解決，因為國內對反光體的鋁表面處理及相應的防沉技術尚不成熟，于是，我決定仍沿用以前的經驗，不拘于“漆”的俗間，將反光體分開包裝，客戶使用的時候再攪拌入，因為反光體是一種特殊的高分子化合物，很好攪拌，而且，這時國內的有關廠家也已生產出了目數為600目的細微反光體，因此攪拌入的反光體，不僅在使用時不會發生沉淀分層的現象，即使存放數日，發生沉淀現象，只需輕輕一攪，即可重新分散好，絲毫不影響使用。隨后，我們對自己定型的反光漆產品與美國反光漆產品的反光效果，進行了詳細的對比研究，發現了一個意料不到的好處，即美國3M的反光漆的反光，由于進行了表面鋁處理，呈灰色，因而影響了漆的外觀顏色，不如于我們的產品，并且由此還帶來美國產品在另一個方面遜色于我們的產品，就是美國的各種顏色的反光漆，夜間反射出來的光均是白光，而無法分清其各種色彩標志；而我們生產的反光漆由于反光體的表面沒有進行鋁處理，不僅顏色正常鮮艷，而且夜間反射出來的光，也是紅黃藍綠，各呈其色。于是，我們自信地將這一新型反光漆推向市場，果然獲得了好評。同時，我還根據市場的不同層次需求，與反光漆的不同性能，將之分成了A、B、C三種型號。
1997年江都龍川二橋設計成整體反光工程，橋拱、支柱等需反光，有關設計人員曾專門考察了美國反光漆，后來又考察了我們的反光漆，得出我們的產品的反光效果與整體性能優于美國產品，并最終選用了我們的反光漆。時間至今已有十年，江都龍川二橋整體反光效果仍然良好。
第三階段，研制一次性成型反光漆。
鑒于推出的第二代反光漆仍有它的需彌補的弱點，需噴涂兩次，即先噴反光底漆，后噴反光面漆，才能形成發光效果，許多客戶尤其特殊場合或大面積操作的用戶仍嫌麻煩。希望能出現一次噴刷成型的反光漆。而且兩次成型反光漆的面漆是以透明顏料制成，大面積噴涂在鋁銀色的底漆上時，不易均勻，易出現花斑塊，局限了反光漆的市場。
從2003年開始，我便著重考慮如何在新型反光漆中解決大面積噴涂不易均勻的問題。根據以往的經驗，反光漆面漆的顏料本身是透明顏料，遮蓋力弱，如提高透明顏料的用量，又會使漆液的其他組成發生變化，而損壞了反光效果的整體性能與效果，以這一路行不通。這時我又從美國反光漆中得到啟發。美國反光漆中的占總量近40%的反光體經過鋁處理后，都呈現出鋁灰色，但在油漆中對漆的顏色并沒有產生太大的影響，而且提高了反光效果，那么，我是否可以也在自己的反光漆中，在不影響反光漆色彩的情況下，加入適量的高檔鋁銀漿，只需使之不會遮蓋吐出的反光體，而又增加了漆的遮蓋力，提高了反光效果。經過近十個月的試驗后，我們終于按此設想取得了成功，反光面漆噴涂到反光底漆上后，不均勻的現象得到了很大的改善，而且反光效果絲毫不受損。
解決了反光漆這一難題之后，我并沒有停止自己的思路，既然新型反光漆的面漆具有很好的遮蓋力，它就應該可以單獨分離出來，覆蓋在任何的物體上。如果我將反光體面漆內的多種成分進行一個適當比例的重新組合，一種不需要反光底漆的反光漆，在理論上與經驗上應該都是可以成立的。經過了大量的實驗，我終于在2005年6月成功地推出了這種一次型成型的反光漆，這種反光漆使用簡單方便，在不影響反光效果的前提下，而且徹底改變二次成型的反光漆噴涂均勻度的問題，并使兩種反光漆相互補充支撐，從而適用多種場合對反光漆使用的不同要求。在一次型成型的反光漆基礎上，我進一步研究發現的“一種反光漆涂層”，還被國家知識產權局于2009年6月3日授權公告為專利。
現我將一次型成型反光漆與兩次成型反光漆的優缺點對比如下：
兩次性成型反光漆
優點：
反光效果好。小面積反光面的制作效果好。
色澤鮮艷。
缺點：
大面積施工時，一般指１㎡以上，不易噴涂均勻。易出現反光效果、色澤不均勻的現象。
反光面需兩次操作方成型。尤其噴涂面漆時，如過厚，會出現反光效果不佳的現象。
一次性成型反光漆
優點：
操作簡易，噴涂或刷涂一次即可成型。
尤適宜于大面積的噴涂，遮蓋力好，反光效果、色澤均勻。
即使從很小的角度照射反光漆面，也會獲得好的反光效果。如打一層白色底漆，可適當提高反光效果及色澤鮮艷度。
成本較低。在白色或淺色的附著物上噴涂，每公斤可噴涂８㎡左右。
缺點：
反光效果不如兩次性成型反光漆。
顏色鮮艷度稍遜于兩次性成型反光漆。
在對反光漆探索研制的過程中，我在揚州都達反光材料有限公司所做的努力，不僅使反光漆在技術與應用上一直走在國內同行的前列，也在大部分時間走在國際同行的前列，我根據自己國內化工原料的供應情況，結合國情特色，走出了一條屬于自己有別于國外的獨特的反光漆發展之路。當然，我們的反光漆，無論是兩次成型的新型反光漆，還是一次成型的反光漆，都還有自己的缺陷要解決，比如，在不影響其反光效果保有自己的反光特色的前提下，如何尋找到針對比重大的反光體的防沉方法，都有待自己和國內同行的共同努力。而我也對反光漆的未來以及在與國際對手的競賽中，充滿信心。
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