路标涂料作为道路交通安全的关键基础设施材料，需长期暴露于户外复杂环境中，承受紫外线辐射、高低温循环、雨水冲刷、酸碱侵蚀及机械磨损等多重考验，其耐候性直接决定了道路标识的清晰度、使用寿命与行车安全性。C5石油树脂作为路标涂料中的核心成膜助剂与黏结增强剂，其结构特性与改性工艺对涂料整体耐候性能的提升具有关键作用，相关研究主要围绕树脂结构优化、改性技术创新及复配体系设计展开。
一、对路标涂料耐候性的作用机制
C5石油树脂是由石油裂解副产物C5馏分（主要含异戊二烯、环戊二烯、间戊二烯等不饱和烯烃）经催化聚合而成的低分子量热塑性树脂，其在路标涂料中的耐候性贡献主要通过以下机制实现：
先C5石油树脂具有适宜的软化点（通常在80-120℃）与良好的相容性，能与涂料中的基料（如丙烯酸树脂、氯化橡胶）、颜填料（如钛白粉、玻璃微珠）形成均匀稳定的连续相，减少涂层内部因组分相容性差产生的微观空隙，降低水分、氧气及腐蚀性介质的渗透通道，从结构层面提升涂层的抗渗透能力，延缓涂层的水解与氧化老化。
其次，C5石油树脂分子链中含有的不饱和双键数量与分布，是影响其耐候性的核心因素。未改性的C5石油树脂因残留一定量的不饱和双键，在紫外线照射下易发生断链、交联或氧化反应，导致树脂黄变、脆化，进而引发涂层开裂、脱落，因此，通过调控聚合工艺减少双键残留，或通过后续改性封闭双键，成为提升C5石油树脂耐候性的关键方向。
此外，C5石油树脂的极性与黏结性能可增强涂料与基体（沥青路面、水泥路面）的附着力，减少因冷热循环导致的涂层与基体间的热胀冷缩差异，降低涂层起皱、剥落的风险，间接延长涂层在户外环境中的稳定服役周期。
二、改性技术对路标涂料耐候性的提升路径
针对未改性C5石油树脂耐候性不足的问题，当前研究主要通过化学改性与物理改性两种路径优化其性能，进而提升路标涂料的耐候性：
（一）化学改性：从分子结构层面增强抗老化能力
化学改性通过改变C5石油树脂的分子结构，减少不饱和键含量、引入抗老化官能团或提升分子链稳定性，是提升耐候性的根本手段。常见的化学改性方向包括：
加氢改性：这是目前应用十分广泛且效果显著的改性技术。通过催化加氢反应，将C5石油树脂分子链中的不饱和双键转化为单键，显著降低树脂的不饱和程度。加氢后的C5石油树脂分子链稳定性大幅提升，对紫外线的吸收能力减弱，不易发生氧化降解或黄变，同时保持了原有的相容性与黏结性能。将加氢C5石油树脂应用于路标涂料中，可使涂层的抗紫外线老化时间延长30%-50%，且能有效抑制涂层在高温环境下的软化变形与低温环境下的脆裂。
接枝改性：通过引入具有抗老化功能的单体（如马来酸酐、丙烯酸酯类单体）与C5石油树脂分子链发生接枝反应，在树脂分子中引入极性官能团或抗氧基团，例如，马来酸酐接枝改性后的C5石油树脂，其极性增强，与涂料中颜填料的结合力提升，减少颜填料的迁移与析出；同时，接枝后的树脂分子链抗自由基攻击能力增强，可延缓涂层在雨水冲刷与酸碱侵蚀下的降解速度，提升涂层的耐水、耐酸碱性。
共聚改性：在C5馏分聚合过程中，引入少量具有优异耐候性的共聚单体（如苯乙烯、α-甲基苯乙烯或乙烯基三甲氧基硅烷），通过调节共聚单体的比例，调控树脂的分子结构与性能，例如，引入硅氧烷类单体共聚后，C5石油树脂分子链中会引入Si-O键，其键能高于C-C键，可提升树脂的耐高温性与抗紫外线能力，同时硅氧烷基团的疏水性可增强涂层的防水性能，减少雨水对涂层的渗透破坏。
（二）物理改性：通过复配体系优化提升整体耐候性
物理改性不改变C5石油树脂的分子结构，而是通过与其他耐候性材料复配，利用组分间的协同作用提升路标涂料的耐候性能，具有工艺简单、成本可控的优势：
与抗老化助剂复配：将C5石油树脂与紫外线吸收剂（如苯并三唑类、二苯甲酮类）、抗氧剂（如受阻酚类、亚磷酸酯类）或光稳定剂（如受阻胺类）复配使用。紫外线吸收剂可优先吸收紫外线能量，减少紫外线对C5石油树脂分子链的破坏；抗氧剂能抑制树脂氧化降解过程中产生的自由基，延缓树脂脆化；光稳定剂则可捕获自由基并分解氢过氧化物，进一步延长涂层的抗老化寿命。研究表明，当C5石油树脂与复合型抗老化助剂（如紫外线吸收剂UV-327与抗氧剂1010按1:1复配）协同使用时，路标涂料的耐人工加速老化时间可从500h提升至800h以上，涂层的色差变化率降低40%以上。
与高性能树脂共混：将C5石油树脂与耐候性优异的高分子树脂（如氟碳树脂、聚硅氧烷树脂）共混，利用高性能树脂的耐候性优势弥补其不足，例如，C5石油树脂与氟碳树脂共混后，氟碳树脂分子中的C-F键能高、稳定性强，可在涂层表面形成致密的保护膜，阻挡紫外线、水分与氧气的侵入；同时，C5石油树脂的良好相容性可改善氟碳树脂的成膜性与黏结性，避免共混体系出现相分离。这种共混体系应用于路标涂料中，既能保证涂层的耐候性，又能降低成本（相较于纯氟碳涂料，成本可降低20%-30%）。
三、C5石油树脂基路标涂料耐候性的评价方法
为精准评估C5石油树脂改性对路标涂料耐候性的提升效果，需通过模拟户外环境的加速老化试验与实际户外暴露试验，结合多项性能指标进行综合评价：
（一）加速老化试验：快速模拟长期户外环境影响
加速老化试验通过强化紫外线、温度、湿度等老化因素，在短时间内模拟涂层在户外数年的老化过程，是实验室阶段评价耐候性的核心方法。常用的试验标准包括GB/T 1865-2009《色漆和清漆 人工气候老化和人工辐射暴露》（等效采用ISO 11341）、ASTM G154《非金属材料紫外线（UV）暴露标准实践》等。试验过程中，通过氙灯或紫外灯模拟阳光辐射，控制温度（通常为40-60℃）与相对湿度（50%-70%），并定期喷水模拟雨水冲刷。
试验后主要检测指标包括：
外观变化：观察涂层是否出现开裂、剥落、起皱、粉化或黄变等现象，通过目视评级或图像分析量化外观损伤程度。
光学性能变化：路标涂料的反光性能直接影响夜间行车安全，需检测老化后涂层的逆反射系数（依据GB/T 24725-2020《路面标线用玻璃珠》），评估反光能力的衰减情况；同时，通过色差仪测定涂层的色差（ΔE），反映树脂黄变或颜填料褪色对涂层外观清晰度的影响。
力学性能变化：测试涂层的附着力（划格法或拉开法）、柔韧性（弯曲试验）与硬度（铅笔硬度法），判断老化过程中树脂的脆化、交联或降解是否导致涂层力学性能下降，例如附着力下降会增加涂层剥落的风险，柔韧性降低则会导致涂层在低温下易开裂。
（二）户外暴露试验：验证实际应用场景下的耐候性
户外暴露试验是将涂覆好的样板放置于典型气候区域（如热带、亚热带、温带或高原地区），长期暴露于自然环境中，真实反映涂层在实际应用场景下的耐候性能。常用的暴露站点包括海南（高温高湿强紫外线）、青海（高海拔强紫外线）、黑龙江（低温严寒）等，暴露时间通常为1-3年。
试验过程中，定期（如每3个月、6个月、12个月）检测涂层的外观、逆反射系数、附着力等指标，与加速老化试验结果进行对比，校正加速老化试验的模拟准确性，同时为C5石油树脂的改性方向与涂料配方优化提供实际应用数据支撑，例如，在海南暴露1年的C5石油树脂基路标涂料，若未改性树脂涂层的逆反射系数衰减率达60%，而加氢改性树脂涂层的衰减率仅为 25%，则可验证加氢改性对耐候性的显著提升效果。
四、研究趋势与挑战
当前，C5石油树脂在路标涂料耐候性提升领域的研究，正朝着“绿色化、高性能化、功能一体化”方向发展：一方面，随着环保法规的收紧，低VOC（挥发性有机化合物）、无重金属的C5石油树脂改性技术成为研究热点，例如水性C5石油树脂的开发，可减少溶剂型涂料对环境的污染，同时需保证水性树脂的耐候性与成膜性能；另一方面，功能性改性成为新方向，如在C5石油树脂中引入自修复官能团，使涂层在出现微裂纹时能自主修复，延长使用寿命；或与光催化材料（如 TiO₂）复配，赋予涂层自清洁功能，减少灰尘、油污对涂层反光性能的影响。
同时，研究仍面临一些挑战：一是如何在提升C5石油树脂耐候性的同时，兼顾其与涂料其他组分的相容性及涂料的施工性能（如干燥速度、流平性），避免因改性导致涂料施工难度增加；二是加速老化试验与户外暴露试验结果的关联性仍需进一步优化，部分改性树脂在加速老化试验中表现优异，但在实际户外环境中因气候复杂性（如昼夜温差、酸雨）导致耐候性衰减速度快于预期，需建立更精准的加速老化模拟模型；三是低成本与高性能的平衡，例如加氢改性虽能显著提升耐候性，但加氢工艺的设备投资与能耗较高，如何降低改性成本，推动高性能C5石油树脂在路标涂料中的大规模应用，仍是行业需解决的关键问题。
本文来源：河南向荣石油化工有限公司 http://www.upresinchem.com/