專利名稱：一種水下混凝土用環(huán)氧防腐涂料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鋼筋混凝土防腐涂料技術(shù)領(lǐng)域，具體說是涉及到一種水下混凝土環(huán)氧防腐涂料。
背景技術(shù)：
當(dāng)今，隨著我國經(jīng)濟建設(shè)的快速發(fā)展，基礎(chǔ)建設(shè)廣泛，涉及到各個領(lǐng)域，如鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的港口碼頭、大橋橋墩、風(fēng)電塔筒底座等設(shè)施，由于常年處于海水全浸區(qū)、潮差區(qū)、飛濺區(qū)，遭受海水及海生物的沖磨腐蝕，使得構(gòu)筑物上原有的防腐保護涂層遭受破壞；在陸上淡水領(lǐng)域，江河堤防、水庫水壩、水電站、泄洪道、水利樞紐及水處理工程、礦井、隧道等，由于常年處于水下或潮濕環(huán)境、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)常年遭受海浪或水流沖擊、腐蝕、磨損，使得原來的防護層受到破壞，為了使這些設(shè)施原地得到涂裝維護，需要一種能在水下潮濕界 面固化成膜的防腐涂料。目前，水下及潮濕界面用防腐涂料主要有聚酯樹脂體系、乙烯樹脂體系及環(huán)氧樹脂3個體系；聚酯樹脂體系形成的涂層薄而軟，易受到損壞；乙烯樹脂體系需要加入溶劑，不利于施工，在水中固化不完全，環(huán)保性差；環(huán)氧樹脂的開環(huán)反應(yīng)受水影響較小，環(huán)氧樹脂分子含有大量的極性基團，較容易置換掉被涂物表面水分子，對各種底材附著力好，且固化物體積收縮率低，環(huán)氧樹脂具有力學(xué)性能好、粘結(jié)強度高、綜合性能優(yōu)異的特點，適合應(yīng)用于防腐蝕涂料領(lǐng)域。盡快研制出一種環(huán)保性好、能在水下混凝土潮濕界面直接涂刷或批刮，并快速固化成膜，涂層具有優(yōu)秀的附著力、防腐蝕性能強的水下混凝土用環(huán)氧防腐涂料是本技術(shù)領(lǐng)域中當(dāng)前急需研究解決的課題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種具有良好的環(huán)保性、能在水下混凝土潮濕界面直接涂刷或批刮，并快速固化成膜，涂層具有優(yōu)秀的附著力、抗沖磨、防腐蝕性能強的水下混凝土用環(huán)氧防腐涂料。為了達到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案一種水下混凝土用環(huán)氧防腐涂料，以液態(tài)環(huán)氧樹脂DER351為基料；以戊二醇縮水甘油醚6286為稀釋劑；以磷酸鋅、氧化鐵紅為活性防腐顏料，以球形碳化硅、陶瓷微珠、云母氧化鐵、絹云母、沉淀硫酸鋇為填料；以腰果殼油改性酚醛胺和改性脂肪胺為固化劑；以硅烷偶聯(lián)劑1121為附著力促進劑，在功能助劑的配合下經(jīng)過常規(guī)制備工藝制備成無溶劑、雙組分的水下混凝土用環(huán)氧防腐涂料；涂料中的成分構(gòu)成如下A 組分液態(tài)環(huán)氧樹脂DER 35150-60
液態(tài)聚硫橡膠幾Y-12110-15
戊二醇縮水甘油醚62865-10
分散劑BYK-P 104O. 3-0. 6
流平劑BYK-361O. 3-0. 6
消泡劑BYK- A 530O. 2-0. 4
防流掛劑BYK-410O. 4-0. 6碳化硅8-10
磷酸鋅8-10
氧化鐵紅8-10
陶瓷微珠4-6以上各組分計量單位以質(zhì)量分數(shù)/%計；B 組分
腰果殼油改性酚醛胺NX-200740-50
改性脂肪胺SM59320-25
硅烷偶聯(lián)劑11212-6
分散劑BYK-P 104O. 4-0. 8
流平劑BYK-361O. 2-0. 4
消泡劑BYK- A 530O. 2-0. 4
云母氧化鐵6-10
絹云母6-10
沉淀硫酸鋇6-10以上各組分計量單位以質(zhì)量分數(shù)/%計；A組分與B組分的混合質(zhì)量比為A組分B組分=100 50。本發(fā)明配方中的各種成分均為市售產(chǎn)品，來源渠道廣泛。水下混凝土用環(huán)氧防腐涂料制備工藝如下步驟I、A組分的制備按配方稱量，將液態(tài)環(huán)氧樹脂DER 351、液態(tài)聚硫橡膠JLY-121、戊二醇縮水甘油醚6286，加入分散罐中，攪拌下加入分散劑BYK-P 104、流平劑BYK-361、消泡劑BYK-A 530、碳化硅、云母氧化鐵、絹云母、沉淀硫酸鋇，高速分散30min，再經(jīng)三輥機研磨細度< 40 μ m,最后加入陶瓷微珠分散20min至均勻，過濾包裝待用；步驟2、B組分的制備按配方稱量，將腰果殼油改性酚醛胺NX-2007、改性脂肪胺SM593、硅烷偶聯(lián)劑1121、分散劑BYK-P 104、流平劑BYK-361、消泡劑BYK-A 530、云母氧化鐵、絹云母、沉淀硫酸鋇，依次加入分散罐內(nèi)，高速分散30min，經(jīng)三輥機研磨細度< 40 μ m，包裝待用。本發(fā)明配方中基料樹脂的選擇，制備無溶劑環(huán)氧防腐涂料，選擇低分子質(zhì)量、低粘度環(huán)氧樹脂。雙酚F型環(huán)氧樹脂粘度低，各種性能好，適宜作無溶劑環(huán)氧涂料，但價格高；雙酚A型環(huán)氧樹脂E51亦可作無溶劑環(huán)氧涂料，雖然價格較低但粘度偏高；液態(tài)環(huán)氧樹脂DER351環(huán)氧樹脂綜合了雙酚F型和雙酚A型環(huán)氧樹脂的優(yōu)點，且價格適中，適宜作無溶劑環(huán)氧防腐涂料的基料樹脂。由于環(huán)氧樹脂固化后形成較致密的芳香結(jié)構(gòu)，交聯(lián)密度大、內(nèi)聚力 強，使其固化物的變形能力差，往往呈現(xiàn)脆性狀態(tài)，涂層抵抗水流沖擊力和溫度變形能力較差。為了提高環(huán)氧樹脂固化物的柔韌性，選擇液態(tài)聚硫橡膠對環(huán)氧樹脂進行改性。液態(tài)聚硫橡膠具有較好的韌性、高彈性、耐高低溫性、耐水耐腐蝕性、耐油耐溶劑性、防污防霉性等，其分子結(jié)構(gòu)中有活潑的硫氫基(-SH)，可與環(huán)氧基反應(yīng)，可在環(huán)氧涂料的交聯(lián)結(jié)構(gòu)中引入一部分柔性鏈段形成嵌段，降低涂層內(nèi)聚力。聚硫橡膠增韌改性環(huán)氧樹脂固化后，連接在環(huán)氧樹脂剛性鏈段的聚硫橡膠以彈性顆粒狀態(tài)分散析出，在體系中形成“海島結(jié)構(gòu)”，即在剛性環(huán)氧體型構(gòu)架中分布著橡膠彈性基團，從而提高了固化產(chǎn)物的附著力和柔韌性，賦予涂層較高的斷裂功和彈性模量，增強涂層抗海浪沖擊或江河挾砂水流的沖磨性能。為了降低涂料的粘度，選擇了戊二醇縮水甘油醚6268作稀釋劑，其不但粘度低、稀釋效果好，而且能與固化劑交聯(lián)反應(yīng)，提高交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)密度。由于該稀釋劑具有親水性，因此可增強涂層的干、濕界面附著力，適于水下應(yīng)用。固化劑的選擇，用于水下混凝土基材界面的環(huán)氧固化劑，必須具有以下特點(I)具有較高的極性和較低的粘度；(2)不溶于水和不被水乳化；(3)與環(huán)氧樹脂有較高的交聯(lián)密度和柔韌性；(4)具有低溫固化和低毒性；(5)具有在潮濕條件下快速固化且高附著力特性。同時具備上述特性的環(huán)氧固化劑品種較少，可通過不同類型環(huán)氧固化劑搭配混合實現(xiàn)；腰果殼油改性酚醛胺是一種低溫干燥速度快、防腐性能優(yōu)異的新型環(huán)氧固化劑，其分子結(jié)構(gòu)中含有大量能促進環(huán)氧樹脂固化的酚羥基和常溫反應(yīng)活性高的脂肪胺，使固化體系在冬季低溫條件下也能快速固化，同時高極性的羥基還能增強對底材的潤濕和附著力。另夕卜，腰果殼油衍生物一般是以含不飽和雙鍵的碳15長鏈取代酚為基礎(chǔ)，碳15長鏈能給體系提供優(yōu)異的耐水性和柔韌性。同時取代酚中含有苯環(huán)結(jié)構(gòu)，又具有耐化學(xué)腐蝕的特點。該固化劑既有低相對分子質(zhì)量脂肪胺體系的硬度和優(yōu)良的耐化學(xué)品腐蝕性能，又有低相對分子質(zhì)量聚酰胺體系的使用期長、良好的柔韌性和低毒性能，此外還有一般酚醛胺體系的快速固化和優(yōu)良的附著力。為了進一步提高環(huán)氧固化體系在水下的固化速度、附著力和柔韌性，選擇改性脂肪胺SM593作輔助固化劑。改性脂肪胺SM593能在低溫和潮濕環(huán)境下固化，與環(huán)氧樹脂固化快、韌性好、抗沖擊性強，腰果殼油改性酚醛胺與改性脂肪胺的質(zhì)量比為2 1-3 I。顏填料的選擇，混凝土基材水下及潮濕界面用環(huán)氧防腐涂料，對顏填料的選配要求(1)具有一定的親水反應(yīng)活性和轉(zhuǎn)化鐵銹的功能；(2)具有優(yōu)秀的防銹防腐蝕功能，且低毒環(huán)保；(3)具有優(yōu)良的屏蔽效果及抗沖磨性能；(4)具有良好的性價比及力學(xué)性能。據(jù)此，據(jù)此，選擇了磷酸鋅、氧化鐵紅、碳化硅、陶瓷微珠、云母氧化鐵、絹云母和硫酸鋇配合使用。磷酸鋅、氧化鐵紅都是防腐涂料中常用的活性防腐顏料，磷酸鋅遇水容易離解或水解，生成第二代磷酸鹽離子，磷酸根與鐵銹離子反應(yīng)，生成難溶且緊密的磷酸鹽附著層，引起陽極極化；而鋅離子與陰極區(qū)的OiT1反應(yīng)，生成難溶物而引起陰極極化，具有緩蝕、鈍化作用。氧化鐵不僅是一種著色顏料，同時還可以對防腐層起到良好的穩(wěn)定作用，對提高涂層的抗?jié)駸嵝孕Ч黠@。云母氧化鐵呈片狀結(jié)構(gòu)，化學(xué)穩(wěn)定性好，是一種常用的物理防腐顏料，其在涂層中呈魚鱗狀重疊排列，對腐蝕介質(zhì)的滲入起屏障作用，同時還起到分散涂層應(yīng)力、防止涂膜開裂的作用。云母也是一種片狀填料，能增強涂膜的屏蔽性 、堅韌性、耐水耐化學(xué)腐蝕性；硫酸鋇密度大，可提高涂膜的硬度及耐磨性。其中球形結(jié)構(gòu)的碳化硅和陶瓷微珠粒徑小、表面積大、硬度高，易吸收成膜物質(zhì)而成為準交聯(lián)點，球形顆粒與增韌改性環(huán)氧樹脂粘結(jié)劑結(jié)合得更牢固，形成的涂層附著力、抗沖擊性及耐磨性都很優(yōu)異。實驗結(jié)果證明，當(dāng)涂料的顏基比為0.3時，m(氧化鐵紅)m(磷酸鋅)m(碳化硅)m(陶瓷微珠)m(云母氧化鐵)m(絹云母)m(硫酸鋇)=2:1:2:1:1:1: I時；制備的環(huán)氧防腐涂料綜合性能最好。附著力促進劑的選擇，環(huán)氧樹脂防腐涂料對干燥的混凝土基材有極好的附著力，但當(dāng)界面帶水時，環(huán)氧固化物涂膜的附著力就大大降低。因此需要選用一種附著力促進劑，使涂層與底材之間形成化學(xué)鏈接，增強附著力。硅烷偶聯(lián)劑具有兩種不同的反應(yīng)基團親無機基團和親有機基團。親無機基團與無機物表面的化學(xué)基團反應(yīng)，形成強固的化學(xué)鍵合；親有機基團與有機分子反應(yīng)或物理纏繞，從而使有機與無機材料界面實現(xiàn)化學(xué)鍵接。硅烷偶聯(lián)劑1121是一種強附著性、多功能的硅烷偶聯(lián)劑，加入1121的環(huán)氧涂料在浸水中和高潮濕界面能顯著提高附著力。其機理是在涂料涂布施工后，硅烷向涂料與底材界面遷移，此時遇到水分可水解成硅醇基，硅醇基與底材表面上的羥基形成氫鍵或縮合成Si-O-M (M代表無機表面)共價鍵，同時，硅烷各分子間的硅醇基又相互縮合成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的覆蓋膜。另外，硅烷在涂層內(nèi)將有機物與無機物進行橋接，形成緊密的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，增強涂層內(nèi)聚力和耐水浸蝕的穩(wěn)定性。助劑的選擇水下固化環(huán)氧涂料的表面張力必須要遠低于水，因此需選用即對帶水基層潤濕性好、又能降低涂料體系表面張力的潤濕分散劑。BYK-P104是一種低分子量不飽和多元羧酸聚合物溶液，具有潤濕、分散、滲透性，能將被涂物殘留的水分吸入涂層內(nèi)部，從而增強涂料對帶水基材的附著力，涂料固化時，隨著緊密網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的形成，又將水分擠壓排除出去。流平劑BYK-361是一種聚醚改性有機硅助劑，它能降低涂料的表面張力，提供更好的底材潤濕，可在短時間內(nèi)促使涂層表面流平。BYK-A530是一種高效抑泡、消泡劑，可減少厚漿環(huán)氧固化物內(nèi)部氣孔，增強致密度，提高抗?jié)B屏蔽效果。為了提高環(huán)氧涂料的觸變性，賦予涂料一種結(jié)構(gòu)粘度，達到施工厚涂不流掛的目的，選用防流掛劑BYK-410作防流掛劑。本發(fā)明經(jīng)過檢測，性能如下表水下混凝土用環(huán)氧防腐涂料性能指標(biāo)
權(quán)利要求
1.一種水下混凝土用環(huán)氧防腐涂料，以液態(tài)環(huán)氧樹脂DER351為基料；以液態(tài)聚硫橡膠為增粘劑；以戊二醇縮水甘油醚6286為稀釋劑；以磷酸鋅、氧化鐵紅為活性防腐顏料，以球形碳化硅、陶瓷 微珠、云母氧化鐵、絹云母、沉淀硫酸鋇為填料；以腰果殼油改性酚醛胺和改性脂肪胺為固化劑；以硅烷偶聯(lián)劑1121為附著力促進劑，在功能助劑的配合下經(jīng)過常規(guī)制備工藝制備成無溶劑、雙組分的水下混凝土用環(huán)氧防腐涂料；涂料中的成分構(gòu)成如下 A組分液態(tài)環(huán)氧樹脂DER 35150-60液態(tài)聚硫橡膠JYL-12110-15戊二醇縮水甘油醚62865-10分散劑BYK-P 104O. 3-0. 6流平劑BYK-361O. 3-0. 6消泡劑BYK- A 530O. 2-0. 4防流掛劑BYK-410O. 4-0. 6碳化硅8-10磷酸鋅8-10氧化鐵紅8-10陶瓷微珠4-6 以上各組分計量單位以質(zhì)量分數(shù)/%計； B組分腰果殼油改性酚醛胺NX-200740-50改性脂肪胺SM59320-25硅烷偶聯(lián)劑11212-6分散劑BYK-P 104O. 4-0. 8流平劑BYK-361O. 2-0. 4消泡劑BYK- A 530O. 2-0. 4云母氧化鐵6-10絹云母6-10沉淀硫酸鋇6-10 以上各組分計量單位以質(zhì)量分數(shù)/%計；A組分與B組分的混合質(zhì)量比為A組分B組分=100 50。
2.如權(quán)利要求I所述水下混凝土用環(huán)氧防腐涂料的制備方法其工藝步驟如下 步驟I、A組分的制備 按配方稱量，將液態(tài)環(huán)氧樹脂DER 351、液態(tài)聚硫橡膠、戊二醇縮水甘油醚6286，加入分散罐中，攪拌下加入分散劑BYK-P 104、流平劑BYK-361、消泡劑BYK-A 530、碳化硅、云母氧化鐵、絹云母、沉淀硫酸鋇，高速分散30min，再經(jīng)三輥機研磨細度< 40 μ m,最后加入陶瓷微珠分散20min至均勻，過濾包裝待用； 步驟2、B組分的制備 按配方稱量，將腰果殼油改性酚醛胺NX-2007、改性脂肪胺SM593、硅烷偶聯(lián)劑1121、分 散劑BYK-P 104、流平劑BYK-361、消泡劑BYK-A 530云母氧化鐵、絹云母、沉淀硫酸鋇、依次加入分散罐內(nèi)，高速分散30min，經(jīng)三輥機研磨細度< 40 μ m,包裝待用。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種水下混凝土用環(huán)氧防腐涂料，以液態(tài)環(huán)氧樹脂DER351為基料；以聚硫橡膠為增韌劑；以戊二醇縮水甘油醚6286為稀釋劑；以磷酸鋅、氧化鐵紅為活性防腐顏料，以球形碳化硅、陶瓷微珠、云母氧化鐵、絹云母、沉淀硫酸鋇為填料；以腰果殼油改性酚醛胺和改性脂肪胺為固化劑；以硅烷偶聯(lián)劑1121為附著力促進劑，在功能助劑的配合下經(jīng)過常規(guī)制備工藝制備成無溶劑、雙組分的水下混凝土用環(huán)氧防腐涂料。本發(fā)明具有良好的環(huán)保性、能在水下混凝土潮濕界面直接涂刷或批刮，并快速固化成膜，涂層具有優(yōu)秀的附著力、抗沖磨、防腐蝕性能強，廣泛應(yīng)用于各種水下混凝土設(shè)施的防腐。
文檔編號C09D5/08GK102719173SQ201210206959
公開日2012年10月10日 申請日期2012年6月21日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月21日
發(fā)明者劉成樓, 唐國軍 申請人:北京國泰瑞華精藻硅特種材料有限公司