CN102755957B

CN102755957B - 硫磺改性复合材料防腐涂料的雾化喷涂方法

Info

Publication number: CN102755957B
Application number: CN201110118635.8A
Authority: CN
Inventors: 刘岩
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-04-29
Filing date: 2011-04-29
Publication date: 2014-05-07
Anticipated expiration: 2031-04-29
Also published as: CN102755957A

Abstract

本发明公开了一种硫磺改性复合材料防腐涂料的雾化喷涂方法，包括以下步骤：(一)热熔硫磺原料：把硫磺加入反应容器中，进行加热，达到硫磺原料的热熔温度135-140℃，脱水至无气泡。(二)添加改性剂：将原料硫磺的温度降至120℃，开始缓慢分批加入改性剂，持续搅拌，然后把温度控制在140℃±5℃，反应时间5h。(三)添加偶联剂、稳定剂、增韧剂，在140℃保持温度45min。(四)添加骨料：温度控制在140-150℃，不停搅拌。(五)雾化喷涂作业：采用喷枪进行喷涂，温度依然保持在140℃。采用该方法改善了硫磺改性复合材料热熔后的热稳定性、粘度、密度、流动性等性能，使材料具备有能够雾化喷涂性能。

Description

硫磺改性复合材料防腐涂料的雾化喷涂方法

技术领域

本发明属于防腐涂料的雾化喷涂方法，具体涉及一种常温下为固态的硫磺改性复合材料，作为防腐涂料的雾化喷涂方法。

背景技术

目前已知防腐防水涂料大多是油溶性和水溶性有机材料，例如环氧树脂、丙烯酸、聚氨酯、醇酸、氯化橡胶、氟碳、乳胶漆等有机材料。通常经有机溶剂稀释后使用压缩空气经喷枪喷涂。且上述材料在处于高度严酷化学侵蚀环境下构筑物表面防腐涂层、隧道防渗水层的防腐防水功能是受限的。例如青藏铁路，因气候恶劣、高寒缺氧、温差大、干燥、紫外线辐射强、风沙侵蚀等高原环境，导致青藏铁路桥梁混凝土构件裂缝，继而加速对钢筋混凝土各种危害的发生，对混凝土构件的耐久性产生极为不利的影响，严重威胁铁路的安全。高原低压严寒又给治理和防护增加了特殊困难，因此，必须采用长效的特殊防护涂料对混凝土构件加以保护。国家铁道部为此制订了比内陆规范更为严格的涂层防护标准。

在这种苛刻的标准下，一般的有机材料类防腐涂料均达不到上述要求。即使个别有机材料能接近这项指标要求，其长远使用的耐久性也是不确定的，国际上工业桥梁重防腐涂料耐久性要求在50年以上。

为了解决上述问题，工程技术领域的科技人员在进行着不断的探索。长期以来，科学工作者都认为硫磺材料是一种很好的替代材料，在硫磺中加入某些改性剂，然后添加适量骨料，在140℃左右的温度下进行热熔混合，得到硫磺改性复合材料。改性后的硫磺材料制品具有比硫磺较高的力学强度，和弹性模量，加之硫磺本身具有的抗化学腐蚀性能、憎水防渗效果，抗紫外线、抗低温、抗冻融等，用这种改性后的硫磺复合材料涂覆在构筑物表面能够起到一定的防护性能。目前常代替水硬性混凝土应用在土木工程、公路交通工程以及沥青添加剂和防腐地坪灌筑。但因其高粘度和常温下快凝的特点，目前尚无将其应用于涂层雾化喷涂防腐的先例。

通常在硫磺中添加改性剂来达到防腐应用要求。但存在改性反应不易掌握，操作中常会产生剧烈温度反应，致使反应釜内温度会快速上升，如上升温度超过140℃时，材料粘度增加，产生一种黏稠状物质，严重时会形成结块，损坏设备，更不能雾化喷涂。

综上所述，采用以上材料技术改性后硫磺混凝土最大的缺陷是耐久性差，不能作为涂料雾化喷涂涂装。由于硫磺材料为热塑性，常温下为固态，加热至一定温度后为液态，加热熔融后在常温环境下快速凝固的时间以数秒计，且粘度大，流动性较差。即使热溶成液态后，要将其雾化喷涂也是困难的。

发明内容

为了克服现有技术领域存在的上述问题，本发明的目的在于，提供一种硫磺改性复合材料防腐涂料的雾化喷涂方法，将硫磺复合材料能够作为涂料应用的雾化喷涂方法，本发明要解决的技术问题是：

1、改善硫磺改性复合材料热熔后的热稳定性、粘度、密度、流动性等性能，使材料具备有能够雾化喷涂性能。

2、使涂层形成均匀可控的成膜厚度及保光率。

3、延迟硫磺常温下凝结时间，以克服硫磺液化材料在反应容器内、搅拌器上、阀门、管道、喷嘴等零配件内壁上遇冷迅速粘结凝固堵塞问题，实现很好的雾化喷涂作业。

4、使涂层具备在恶劣大气环境中耐气候老化、低温柔韧性、延伸率、耐低温循环等性能。

本发明提供的硫磺改性复合材料防腐涂料的雾化喷涂方法，包括以下步骤：

(一)热熔硫磺原料：把硫磺加入反应容器中，进行加热，达到硫磺原料的热熔温度135-140℃，脱水至无气泡；主料选用工业粉状硫磺或块状硫磺，要求纯度较高、杂质较少、水份少，硫含量应在85％以上，水分小于1％。

(二)添加改性剂：所述改性剂为二聚环戊二烯和环戊二烯齐聚物的混合物，将原料硫磺的温度降至120℃，开始缓慢分批加入改性剂，持续搅拌，改性剂的添加量为硫磺用量的5％-10％，然后把温度控制在140℃±5℃，反应时间4-6h。

所述改性剂中二聚环戊二烯和环戊二烯齐聚物之间的重量比为65％-50％∶35％-50％或50％-20％∶50％-80％或50％-30％∶50％-70％。其配比原则为：二聚环戊二烯添加比例大，环戊二烯齐聚物添加比例小，则材料的刚性较大；环戊二烯齐聚物添加比例大，二聚环戊二烯比例小，则材料的柔性较大。

为了取得更好的技术效果，还可以加入偶联剂，所述偶联剂是钛酸酯偶联剂、硅烷偶联剂中的任意一种或二者的混合物；钛酸酯偶联剂和硅烷偶联剂与骨料预先混合后加入反应釜内，添加时温度控制在140℃，持续搅拌。

为了取得更好的技术效果，还可以加入稳定剂，所述稳定剂为气相二氧化硅，分子式：SiO2，气相二氧化硅的添加量为总重量的0.3％；气相二氧化硅稳定剂与骨料预先混合后加入反应釜内，添加时温度控制在140℃，持续搅拌。

为了取得更好的技术效果，还可以加入增韧剂和增韧材料的混合物，所述增韧剂为聚氨基甲酸酯或苯乙烯-丁二烯，其添加量为改性硫磺重量的0.5％-5％；所述增韧材料为玻璃纤维、石棉纤维、聚酯纤维、碳纤维中的任意一种与橡胶粉的混合物，橡胶与纤维按重量比9∶1混合，所述增韧材料的添加量为材料总用量的33％。

在140℃保持温度45min。增韧材料中的橡胶为橡胶粉和橡胶颗粒的混合物，二者的混合比例5∶5。其中橡胶粉的粒径为0.3-0.5mm，30-47目；橡胶颗粒的平均粒径为1-3mm，堆积密度0.5g/cm³，表观密度1.0g/cm³；纤维的添加主要是进一步提高涂层材料的抗裂性能，选择纤维应主要考虑纤维的热熔温度不能低于200℃，单纤长1-10mm。根据环境防护要求，可选用碳纤维、聚酯纤维。

改性反应完成后，可以直接添加辅料进行雾化喷涂作业，也可以把经改性的硫磺材料降温、定型、造粒后备用。使用时运抵施工现场，再进行热熔、配料后进行雾化喷涂作业。

(三)添加骨料：在上述改性硫磺中添加骨料，骨料需要干燥和预热并搅拌均匀。温度控制在140-150℃，在此过程中必须不停搅拌，达到最佳液化状态。

所述骨料包括细骨料、粉料，骨料的总添加量为总重量的50-85％，细骨料与粉料的配比为10∶1-12∶1；所述细骨料为矿物砂石，可以作为细骨料的矿物砂石包括并不限于石英石、石灰岩、绿辉岩、花岗岩、黄沙、瓷粉、硼砂、矿砂、钢渣中的任意一种或任意几种的混合物，所述细骨料为粒径1mm-3mm，要求通过0.016mm筛孔筛余率≤5％；通过0.08mm筛孔筛余率为8-20％。所述粉料为水泥粉与粉煤灰中的任意一种，以及石英粉、辉绿岩粉、石灰岩粉、石墨粉、滑石粉、云母粉、重晶石粉、石膏粉中的任意一种，二者的混合物；要求粒径1600孔/cm²筛余率≤5％，4900孔/cm²筛余率10-30％。

(四)雾化喷涂作业：把反应容器中的热熔改性硫磺材料送至喷枪，喷涂在构筑物表面，输送过程中保持温度为140℃±5℃，同时有工作压力为1.6Mpa、温度为140℃的压缩空气输送至喷枪，进行喷涂时温度依然保持在140℃。

热熔反应喷涂操作，要求严格控制添加材料配比，在改性材料热熔混合反应操作中，各个环节的具体加热温度、材料添加顺序、添加数量、加入速度、反应温度调整、温度保持时间、反应维持时间，必须严格按规程操作。

本发明提供的硫磺改性复合材料防腐涂料的雾化喷涂方法，其有益效果在于，改善了硫磺改性复合材料热熔后的热稳定性、粘度、密度、流动性等性能，使材料具备有能够雾化喷涂性能。涂层可以形成均匀可控的成膜厚度及保光率。涂层具备在恶劣大气环境中耐气候老化、低温柔韧性、延伸率、耐低温循环等性能。

具体实施方式

下面结合实施例，对本发明提供的硫磺改性复合材料防腐涂料的雾化喷涂方法，进行具体的说明。

实施例一

本实施例是制备一种防腐涂料，这种防腐涂料适用于高侵袭化学环境的防腐蚀，耐酸、高硬度、高耐磨性、抗压、抗拉强度要求。硫磺改性复合材料中，硫磺74.5％，改性剂25％，其中二聚环戊二烯和环戊二烯齐聚物的混合物比例为3∶7，增韧剂0.5％。

总配比中，硫磺改性复合材料30％；粉煤灰或焚烧垃圾灰7％；细骨料23％、粗骨料40％。

制备上述防腐涂料，包括以下步骤：

(一)热熔硫磺原料：把硫磺加入反应容器中，进行加热，达到硫磺原料的热熔温度135-140℃，脱水至无气泡。

(二)添加改性剂：将原料硫磺的温度降至120℃，开始缓慢分批加入改性剂，持续搅拌，然后把温度控制在140℃±5℃，反应时间5h。

添加增韧剂，在140℃保持温度45min。

实施例二

本实施例是制备一种增韧、抗裂、抗冲击涂料，其中硫磺55％，改性剂38.5％，其中二聚环戊二烯和环戊二烯齐聚物的混合物比例为2∶8，硅烷偶联剂0.5％，钛酸酯偶联剂0.5％，气相二氧化硅0.5％，增韧剂3％。总配比中，硫磺改性复合材料39％，细骨料15％，粗骨料25％，粉料5％。

制备上述涂料，包括以下步骤：

(三)添加偶联剂、稳定剂、增韧剂，在140℃保持温度45min。

(四)添加骨料：在上述改性硫磺中添加骨料，骨料需要干燥和预热并搅拌均匀。温度控制在140-150℃，在此过程中必须不停搅拌，达到最佳液化状态。

(五)雾化喷涂作业：把反应容器中的热熔改性硫磺材料送至喷枪，喷涂在构筑物表面，输送过程中保持温度为140℃±5℃，同时有工作压力为1.6Mpa、温度为140℃的压缩空气输送至喷枪，进行喷涂时温度依然保持在140℃。

Claims

1.一种硫磺改性复合材料防腐涂料的雾化喷涂方法，包括以下步骤：(一)热熔硫磺原料：把硫磺加入反应容器中进行加热，达到硫磺原料的热熔温度135—140℃，脱水至无气泡；(二)添加改性剂：所述改性剂为二聚环戊二烯和环戊二烯齐聚物的混合物，将原料硫磺的温度降至120℃，开始缓慢分批加入改性剂，持续搅拌，改性剂的添加量为硫磺用量的5％-10％，然后把温度控制在140℃，反应时间4—6h；(三)添加骨料：在上述改性硫磺中添加骨料，骨料需要干燥和预热并搅拌均匀，温度控制在140—150℃，在此过程中必须不停搅拌，达到最佳液化状态；(四)雾化喷涂作业：用喷涂设备喷涂在构筑物表面，把反应容器中的热熔改性硫磺材料送至喷枪，输送过程中保持温度为140℃，同时有工作压力为1.6Mpa、温度为140℃的压缩空气输送至喷枪，进行喷涂时温度依然保持在140℃；步骤(三)所述骨料包括细骨料、粉料，骨料的总添加量为总重量的50—85％，细骨料与粉料的配比为10：1——12：1；所述细骨料为矿物砂石，可以作为细骨料的矿物砂石包括并不限于石英石、石灰岩、绿辉岩、花岗岩、黄沙、瓷粉、硼砂、矿砂、钢渣中的任意一种或任意几种的混合物，所述细骨料为粒径1mm-3mm；所述粉料为水泥粉与粉煤灰中的任意一种，以及石英粉、辉绿岩粉、石灰岩粉、石墨粉、滑石粉、云母粉、重晶石粉、石膏粉中的任意一种，二者的混合物；要求粒径1600孔／cm²筛余率≤5％，4900孔／cm²筛余率10—30％。