專利名稱：用作防腐噴涂的硫磺改性復(fù)合材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于防腐涂料，具體涉及ー種能夠霧化噴涂在鋼鐵、混凝土等構(gòu)筑物表面，涂層成膜并具有防腐作用的硫磺改性復(fù)合材料。
背景技術(shù)：
目前已知防腐防水涂料大多是油溶性和水溶性有機(jī)材料，例如環(huán)氧樹脂、丙烯酸、聚氨酯、醇酸、氯化橡膠、氟碳、乳膠漆等有機(jī)材料。通常經(jīng)有機(jī)溶劑稀釋后使用壓縮空氣經(jīng)噴槍噴涂。上述材料在處于高度嚴(yán)酷化學(xué)侵蝕環(huán)境下構(gòu)筑物表面防腐涂層、隧道防滲水層的防腐防水功能是受限的。例如修建在地球第三極的青藏鉄路，因氣候惡劣、高寒缺氧、溫差大、干燥、紫外線輻射強(qiáng)、風(fēng)沙侵蝕等高原環(huán)境，導(dǎo)致青藏鐵路橋梁混凝土構(gòu)件裂縫，繼而加速對(duì)鋼筋混凝土各種危害的發(fā)生，對(duì)混凝土構(gòu)件的耐久性產(chǎn)生極為不利的影響，嚴(yán)重威脅鐵路的安全。高原低壓嚴(yán)寒又給治理和防護(hù)增加了特殊困難，因此，必須采用長(zhǎng)效的特殊防護(hù)涂料對(duì)混凝土構(gòu)件加以保護(hù)。國(guó)家鉄道部為此制訂了比內(nèi)陸規(guī)范更為嚴(yán)格的涂層防護(hù) 標(biāo)準(zhǔn)。在這種苛刻的標(biāo)準(zhǔn)下，一般的有機(jī)材料類防腐涂料均達(dá)不到上述要求。即使個(gè)別有機(jī)材料能接近這項(xiàng)指標(biāo)要求，其長(zhǎng)遠(yuǎn)使用的耐久性也是不確定的，國(guó)際上エ業(yè)橋梁重防腐涂料耐久性要求在50年以上。為了解決上述問(wèn)題，工程技術(shù)領(lǐng)域的科技人員在進(jìn)行著不斷的探索。長(zhǎng)期以來(lái)，科學(xué)工作者都認(rèn)為硫磺材料是ー種很好的替代材料，在硫磺中加入某些改性劑，然后添加適量骨料，在140°C左右的溫度下進(jìn)行熱熔混合，得到硫磺改性復(fù)合材料。改性后的硫磺材料制品具有比硫磺較高的力學(xué)強(qiáng)度和彈性模量，加之硫磺本身具有的抗化學(xué)腐蝕性能、憎水防滲效果，抗紫外線、抗低溫、抗凍融等，用這種改性后的硫磺復(fù)合材料涂覆在構(gòu)筑物表面能夠起到一定的防護(hù)性能。目前常代替水硬性混凝土應(yīng)用在土木工程、公路交通工程以及浙青添加劑和防腐地坪灌筑。但因其高粘度和常溫下快凝的特點(diǎn)，目前尚無(wú)將其應(yīng)用于涂層霧化噴涂防腐的先例。通常在硫磺中添加的改性劑有以下幾種，并存在以下缺點(diǎn)I.采用聚硫橡膠改性，又名不溶性硫磺，作為改性劑對(duì)硫磺進(jìn)行改性反應(yīng)生產(chǎn)出來(lái)的硫磺改性材料，只能延緩硫的晶體轉(zhuǎn)化，不能有效的阻止硫的后期再結(jié)晶的產(chǎn)生，使硫磺復(fù)合材料后期性能逐漸下降，達(dá)不到特殊工程耐久性材料長(zhǎng)效防護(hù)應(yīng)用要求。2.采用聚氯こ烯改性，改性后的產(chǎn)品收縮性較大。3.采用聚こ烯改性，在急冷急熱環(huán)境中循環(huán)性較差。4.采用聚硫甲膠和聚硫こ膠改性，只能延緩晶體轉(zhuǎn)化，不能長(zhǎng)期有效阻止硫的再結(jié)晶轉(zhuǎn)化，即產(chǎn)品不耐老化。5.采用ニ聚環(huán)戊ニ烯改性，(I)長(zhǎng)期亦不能完全阻止晶體轉(zhuǎn)化。(2)改性反應(yīng)不易掌握。反應(yīng)過(guò)程常會(huì)產(chǎn)生劇烈溫度反應(yīng)，材料添加過(guò)程中，反應(yīng)釜內(nèi)溫度會(huì)快速上升，如上升溫度超過(guò)140°C時(shí)，材料粘度増加，產(chǎn)生ー種黏稠狀物質(zhì)，嚴(yán)重時(shí)會(huì)形成結(jié)塊，造成在反應(yīng)爸內(nèi)不易取出，反應(yīng)失敗，損壞設(shè)備。綜上所述，采用以上材料技術(shù)改性后硫磺混凝土最大的通病是耐久性差。所生產(chǎn)的工程材料不能達(dá)到長(zhǎng)效防護(hù)應(yīng)用要求。硫磺改性復(fù)合材料為熱塑性材料，常溫下為固態(tài)，加熱至一定溫度后為液態(tài)，加熱熔融后在常溫環(huán)境下快速凝固的時(shí)間以數(shù)秒計(jì)，且流動(dòng)性較差。即使熱溶成液態(tài)具流動(dòng)性后，要將其霧化噴涂也是困難的。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有技術(shù)領(lǐng)域存在的上述問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于，提供一種用作防腐噴涂的硫磺改性復(fù)合材料，在極端惡劣的自然環(huán)境中，具有特殊耐化學(xué)腐蝕和物理力學(xué)防護(hù)功能，這種復(fù)合材料能夠應(yīng)用于鋼鐵、混凝土構(gòu)筑物涂層霧化噴涂成膜防護(hù)，以及地鐵隧道防水、海洋港口碼頭混凝土掉快修補(bǔ)、混凝土梁箱錨穴封堵、橋梁混凝土裂縫加固等エ業(yè)與民用防護(hù)工程。
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題保留和加強(qiáng)現(xiàn)有技術(shù)中硫磺復(fù)合材料的物理力學(xué)性能，進(jìn)ー步尋找新的改性材料，以改善彌補(bǔ)原有材料技術(shù)的缺陷和不足。通過(guò)改變復(fù)合材料組分、配比，達(dá)到以下要求I、改善硫磺材料熱熔后的熱穩(wěn)定性、粘度、密度、流動(dòng)性等性能，使材料具備有能夠霧化噴涂性能。2、使涂層形成均勻可控的成膜厚度及保光率。3、通過(guò)添加改性材料，延遲硫磺常溫下凝結(jié)時(shí)間，以克服硫磺液化材料在反應(yīng)容器內(nèi)、攪拌器上、閥門、管道、噴嘴等零配件內(nèi)壁上遇冷迅速粘結(jié)凝固堵塞問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)很好的霧化噴涂作業(yè)。4、使涂層材料具備在惡劣大氣環(huán)境中耐氣候老化、低溫柔韌性、延伸率、耐低溫循環(huán)等性能。本發(fā)明提供的用作防腐嗔涂的硫橫改性復(fù)合材料，王料為硫橫，然后在硫橫中加入改性劑、偶聯(lián)劑、穩(wěn)定劑等改性材料，經(jīng)反應(yīng)生成的產(chǎn)物，我們把它稱為改性硫磺。在改性硫磺中再添加骨料，就可以形成硫磺改性復(fù)合材料。首先對(duì)改性劑重新進(jìn)行篩選配制。所述改性劑為ニ聚環(huán)戊ニ烯和環(huán)戊ニ烯齊聚物的混合物，所述環(huán)戊ニ烯齊聚物是環(huán)戊ニ烯的ニ聚物至五聚物以及微量高聚物形成的低聚物。其中環(huán)戊ニ烯齊聚物分子量在1500以下和分子長(zhǎng)度不超過(guò)5納米。所述改性劑中二聚環(huán)戊ニ烯和環(huán)戊ニ烯齊聚物之間的重量比為65% -50% 35%-50%或 50%-20% 50%-80%或 50%-30% 50%-70%。其配比原則為ニ聚環(huán)戊ニ烯添加比例大，環(huán)戊ニ烯齊聚物添加比例小，則材料的剛性較大；環(huán)戊ニ烯齊聚物添加比例大，ニ聚環(huán)戊ニ烯比例小，則材料的柔性較大。因此可根據(jù)環(huán)境防護(hù)要求調(diào)整改性材料配比,見表一。主料選用エ業(yè)粉狀硫磺或塊狀硫磺，要求純度較高、雜質(zhì)較少、水份少,硫含量應(yīng)在85%以上，水分小于1%。硫磺的重量比為60% -95%，改性劑的重量比為5% -40%。不同的配比關(guān)系生產(chǎn)出具備剛性或柔性的硫磺改性復(fù)合材料，見表ニ。
表一改性劑配比
權(quán)利要求
1.一種用作防腐噴涂的硫磺改性復(fù)合材料，主料為硫磺，在硫磺中加入改性劑，獲得改性硫磺，在改性硫磺中再加入骨料，其特征在于所述改性劑為含二聚環(huán)戊二烯和環(huán)戊二烯的二聚物至五聚物以及微量高聚物形成的環(huán)戊二烯齊聚物的混合物，在改性硫磺的組分中，硫磺的重量比為60% -95%，改性劑的重量比為5% -40%。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的用作防腐噴涂的硫磺改性復(fù)合材料，其特征在于所述改性劑的組分中，二聚環(huán)戊二烯和環(huán)戊二烯齊聚物之間的重量比為65% -50% 35% -50%或50% -20% 50% -80%或 50% -30% 50% -70%。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的用作防腐噴涂的硫磺改性復(fù)合材料，其特征在于所述改性硫磺還包括偶聯(lián)劑，所述偶聯(lián)劑是鈦酸酯偶聯(lián)劑、硅烷偶聯(lián)劑中的任意一種或二者的混合物，所述偶聯(lián)劑的添加量為改性硫磺重量的0. 5%。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的用作防腐噴涂的硫磺改性復(fù)合材料，其特征在于所述改性硫磺還包括穩(wěn)定劑，所述穩(wěn)定劑為氣相二氧化硅，氣相二氧化硅的添加量為改性硫磺重量的 0. 3%。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的用作防腐噴涂的硫磺改性復(fù)合材料，其特征在于所述改性硫磺還包括增韌劑和增韌材料的混合物，所述增韌劑為聚氨基甲酸酯或苯乙烯-丁二烯，其添加量為改性硫磺重量的0. 5% -5%;所述增韌材料為玻璃纖維、石棉纖維、聚酯纖維、碳纖維中的任意一種與橡膠粉的混合物，橡膠與纖維按重量比9 I混合，所述增韌材料的添加量為材料總用量的33%。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的用作防腐噴涂的硫磺改性復(fù)合材料，其特征在于所述骨料的總添加量為50-85%，余量為改性硫磺；所述骨料包括細(xì)骨料、粉料，二者的配比為67-73 7-3。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的用作防腐噴涂的硫磺改性復(fù)合材料，其特征在于所述細(xì)骨料為礦物砂石，作為細(xì)骨料的礦物砂石包括并不限于石英石、石灰?guī)r、綠輝巖、花崗巖、黃沙、瓷粉、硼砂、礦砂、鋼渣中的任意一種或任意幾種的混合物，所述細(xì)骨料為粒徑1_-3_，要求通過(guò)0. 016mm篩孔篩余率彡5% ;通過(guò)0. 08mm篩孔篩余率為8_20%。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的用作防腐噴涂的硫磺改性復(fù)合材料，其特征在于所述粉料為水泥粉與粉煤灰中的任意一種，以及石英粉、輝綠巖粉、石灰?guī)r粉、石墨粉、滑石粉、云母粉、重晶石粉、石膏粉中的任意一種，二者的混合物；要求粒徑1600孔/cm2篩余率< 5%，4900 孔 /cm2 篩余率 10-30%。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的用作防腐噴涂的硫磺改性復(fù)合材料，其特征在于它包括增韌材料，所述增韌材料為玻璃纖維、石棉纖維、聚酯纖維、碳纖維中的任意一種與橡膠的混合物，橡膠與纖維按重量比9 I混合，所述增韌材料的添加量為材料總用量的33%。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用作防腐噴涂的硫磺改性復(fù)合材料，具體涉及一種能夠霧化噴涂在鋼鐵、混凝土等構(gòu)筑物表面，涂層成膜并具有防腐作用的硫磺改性復(fù)合材料。其主料為硫磺，然后在硫磺中加入改性劑、偶聯(lián)劑、穩(wěn)定劑、增韌劑，經(jīng)反應(yīng)生成的產(chǎn)物，我們把它稱為改性硫磺。在改性硫磺中再添加骨料，就可以形成硫磺改性復(fù)合材料。這種硫磺改性復(fù)合材料具有較高的力學(xué)強(qiáng)度和彈性模量，優(yōu)良的抗化學(xué)腐蝕性能、憎水防滲，抗紫外線、抗低溫、抗凍融等特性，在構(gòu)筑物表面粘結(jié)附著力強(qiáng)，成膜性好，可作為重防腐涂料應(yīng)用，具備在惡劣大氣環(huán)境中耐氣候老化、低溫柔韌性、延伸率、耐低溫循環(huán)等性能。
文檔編號(hào)C04B28/36GK102757214SQ20111011868
公開日2012年10月31日 申請(qǐng)日期2011年4月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月29日
發(fā)明者劉巖 申請(qǐng)人:青島鼎基環(huán)境防護(hù)科技有限公司