CN105238217B - 一种渗入固结型无溶剂环氧防腐涂料及其制备方法与应用 - Google Patents
一种渗入固结型无溶剂环氧防腐涂料及其制备方法与应用 Download PDFInfo
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Abstract
本发明属于防腐涂料技术领域，公开了一种渗入固结型无溶剂环氧防腐涂料及其制备方法与应用。所述防腐涂料由甲组分和乙组分组成；所述甲组分由以下按重量份数计的组分组成：环氧树脂18～89，增强型反应性溶剂5～50，渗透型反应性溶剂5～60，界面改性剂0～5，渗透促进剂0～3；所述乙组分由以下按重量份数计的组分组成：功能固化剂5～95，固化调控剂0～30，双功能调控剂0～50，固化促进剂0～40，缩合催化剂0～5。本发明的涂料具有较低粘度，优异渗透性，而且固化后具有优异的力学性能；并且本发明与混凝土具有较好的润湿能力和粘结能力，并能提高混凝土强度，驱除混凝土表面水份，减少混凝土表面腐蚀因素。
Description
技术领域
本发明属于防腐涂料技术领域，涉及一种无溶剂环氧防腐涂料，特别涉及一种渗入固结型的无溶剂环氧防腐涂料及其制备方法与应用。
背景技术
全世界每年因腐蚀造成的经济损失高达1万亿美元，约为地震、水灾、台风等自然灾害造成经济损失总和的6倍。我国每年因腐蚀造成的经济损失达1.2万亿元，可约建441个鸟巢、7个三峡工程、46条青藏铁路。腐蚀损坏已经成为了阻碍我国经济发展的一个重要因素，同时上述亟待解决的基础设施防腐蚀问题也为我国重防腐涂料的发展带来了发展机遇。
目前，国内外基础设施如基础建筑、道路桥梁、海港码头、水电大坝等结构依然以混凝土结构与钢结构为主。与钢结构腐蚀机理不同，虽然在腐蚀环境并不严峻的条件下，混凝土结构有较好的耐久性。然而，混凝土是一种多孔性介质，材料的微观结构决定了其宏观的行为机制，混凝土多孔性结构也决定了环境中水及各种腐蚀介质能够轻易渗透于混凝土内部、腐蚀混凝土结构，这样大大降低了混凝土结构的耐久性能。而混凝土结构的表面涂层防腐措施能够有效封闭混凝土表面孔洞、防止腐蚀因子渗透于混凝土结构内部，是一种高效、低成本的防护措施。
环氧树脂由于其力学强度高、耐腐蚀性能优异、固化收缩小、界面附着力强、固化方便等优点而被广泛应用于混凝土结构防腐工程中。然而传统的混凝土结构防腐绝大多数不具备渗透性，在混凝土表面只能成膜，由于膜的热胀系数和混凝土的热胀系数差别很大，在温度变化时必然在界面造成应力集中，久而久之产生疲劳老化，必然会造成界面粘接破坏而脱皮剥落。而具有渗入固结作用的混凝土结构防腐涂料能够渗入混凝土结构内部固化，固化后的防腐涂料形成一个固结增强层，同时由于混凝土不均质，渗入深度不同，形成的是一个不规则的犬牙交错的界面，可大大减低应力集中。另一方面，渗入固结型的防腐材料能够渗透于混凝土结构内部小至纳米级别的毛细孔隙中，形成一层2-10mm的防腐层。与普通的涂层防腐相比，渗入固结型防腐材料的防腐层厚度明显大于普通涂层防腐，因此其能够有效降低腐蚀因子渗透于混凝土结构内部，实现有效防腐。
无溶剂涂料的制备及施工应用过程中不需采用挥发性有机溶剂作为分散介质，其固含量极高，甚至能达到100％，可挥发性物质极少，大大提高了施工的安全性，同时减少了对人体的毒害及环境的污染。而且由于无溶剂涂料在涂刷过程不伴随着溶剂的挥发，因此可以有效避免涂层中所形成的针孔缺陷；一次涂刷，干膜厚度能够达到300μm～1000μm，从而实现厚膜化，有效地降低了施工成本。然而，国内外大部分无溶剂防腐涂料均不具有渗透性，仅能在基材表面形成一层简单的防腐层，不具备上述渗入固结型防腐涂料的防腐优势；专利CN102585441A《一种性能可控环氧-聚酮注浆材料及其制备方法》公开了一种具有高渗透性的环氧材料，该专利所述材料也被应用于混凝土结构涂层防水防渗领域，然而该材料使用了具有较高毒性的醛类化合物，限制了其在部分卫生要求较高的工程中的应用。
发明内容
针对常用的混凝土结构防腐材料往往不具备渗透性，涂层附着力不足，不能提高混凝土密实度等缺点，本发明的目的在于提供一种渗入固结型无溶剂环氧防腐涂料。所述防腐涂料能够渗入混凝土面深2～6mm，与混凝土材料形成互穿交联网络，增加混凝土的密实度，提高混凝土表面强度，消除混凝土内部腐蚀因素；另一方面该材料能够减少了涂膜内应力，避免了涂膜开裂，增加涂料的使用期限。对于防腐面漆、中间漆与混凝土之间，本发明的防腐涂料能提供一个良好的粘结层，它与混凝土表面及外加的面漆、中间漆有着很好的结合性，使防护面漆或中间漆不会在长时间使用后起皮、剥落。
本发明的另一目的在于提供上述渗入固结型无溶剂环氧防腐涂料的制备方法。
本发明的再一目的在于提供渗入固结型无溶剂环氧防腐涂料的应用。
本发明的目的通过下述技术方案实现:
一种渗入固结型无溶剂环氧防腐涂料，由甲组分和乙组分组成。
所述甲组分由以下按重量份数计的组分组成：
所述乙组分由以下按重量份数计的组分组成：
其中，甲、乙组分的重量比为(100:3)～(100:50)。
所述的环氧树脂为双酚A型环氧树脂或双酚F型环氧树脂。其中，双酚A型环氧树脂为E-51或E-44，双酚F型环氧树脂为F-51或F-44。
所述的增强型反应性溶剂为缩水甘油醚类化合物，具体为苄基缩水甘油醚、丁基缩水甘油醚、烯丙基缩水甘油醚、12-14烷基缩水甘油醚、新戊二醇二缩水甘油醚、乙二醇二缩水甘油醚、丙三醇三缩水甘油醚或三羟甲基丙烷三缩水甘油醚中的一种以上。
所述的渗透型反应性溶剂为难挥发酮类化合物，具体为环己酮、异佛尔酮、甲基异丁基酮、二丙酮醇或乙酰丙酮中的一种以上。
所述的界面改性剂为钛酸酯偶联剂及硅烷偶联剂中的一种以上。其中钛酸酯偶联剂为CT-56、CT-114、CT-2(利进化工)；硅烷偶联剂为KH550、KH560、KH570、KH602。
所述的渗透促进剂为阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂、非离子表面活性剂中的一种或一种以上混合物。所述阴离子表面活性剂为烷基苯磺酸钠、烷基聚氧乙烯醚硫酸钠或脂肪酸钠中的一种以上；所述阳离子表面活性剂为烷基三甲基季铵溴化物、烷基二甲基苄基季铵氯化物中的一种以上；所述非离子表面活性剂为脂肪醇聚氧乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚中的一种以上。
所述的功能固化剂为乙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、N，N-二乙胺基丙胺、3-二丁胺基丙胺中的一种以上。
所述的固化调控剂为低分子聚酰胺类固化剂、改性胺类固化剂中的一种以上。其中，低分子聚酰胺类固化剂为650#或651#；改性胺类固化剂为591#或593#。
所述的双功能调控剂为曼尼斯碱类固化剂T-31、701#、810#、910#(腰果壳油改性)中的一种以上。
所述的固化促进剂为三乙醇胺、二甲基苯胺、2,4,6-三(二甲基氨基甲基)苯酚、三苯基膦或甲基四氢苯酐中的一种以上。
所述的缩合催化剂为磷腈，氨基硫脲，金鸡纳碱，四正丁基氟化铵，碱金属氧化物或碱金属的氢氧化物中的一种以上。所述碱金属氧化物为氧化钙，所述碱金属的氢氧化物为氢氧化钙或氢氧化钠。
所述渗入固结型无溶剂环氧防腐涂料的制备方法为：
(1)将18～89重量份的环氧树脂，5～50重量份增强型反应性溶剂，5～60重量份渗透型反应性溶剂，0～5重量份界面改性剂，0～3重量份渗透促进剂搅拌混合均匀，得甲组分；所述搅拌混合的时间为10～20min；搅拌的转速为450～550rpm；
(2)将5～95重量份功能固化剂，0～30重量份固化调控剂，0～50重量份双功能调控剂，0～40重量份固化促进剂，0～5重量份缩合催化剂搅拌混合均匀，得乙组分；所述搅拌混合的时间为10～20min，搅拌的转速为250～350rpm；
(3)将甲、乙组分按照重量比为100:3～100:50常温搅拌混合均匀，得到渗入固结型无溶剂环氧防腐涂料。所述搅拌混合的时间为8～10min，搅拌的转速为150～200rpm。
所述渗入固结型无溶剂环氧防腐涂料应用于混凝土结构涂层领域。
本发明相对于现有技术具备如下的突出优点和效果：
(1)环氧树脂在增强型反应性溶剂及渗透型反应性溶剂的复配稀释之下，最终涂料不仅拥有较低粘度，优异渗透性，而且涂料固化后具有优异的力学性能；
(2)区别于传统溶剂型涂料及普通无溶剂涂料，在缩合催化剂的催化之下，环氧树脂、增强型反应性溶剂与渗透型反应性溶剂及功能固化剂两两化合物之间能够发生缩合反应，三者反应环环相扣，最终得到高固含量的涂层，实现涂料的无溶剂化；
(3)本发明通过界面改性剂的使用，不但能够进一步提高涂料与混凝土间的润湿能力，而且能够提高涂料与混凝土之间的粘结能力；涂料在混凝土表面形成致密的保护层，不应力收缩、不起皮、不发脆、不开裂；
(4)本发明通过渗透促进剂的使用，提高了涂料与混凝土间的润湿能力，克服了环氧材料于混凝土中渗透量少、渗透深度不大的缺点；本发明涂料对混凝土有毛细渗透作用，材料最终能够渗入混凝土面2～6mm深；
(5)本发明所述的防腐涂料通过渗入固结作用，使得混凝土表面密实，提高混凝土强度；驱除混凝土表面水份，减少混凝土表面腐蚀因素；
(6)本发明所述防腐材料选用环氧树脂，具有优异的防腐性能及力学性能，涂膜强度高，耐久性优异；
(7)与普通涂料相比，本发明具有较低的VOC，能够有效减少施工过程中对施工人员的健康损伤及减少施工安全问题，满足环境标准及卫生标准要求。
具体实施方式
下面通过具体实施例来详细说明本发明，但本发明并不仅仅局限于以下实施例。
实施例1
将28份环氧树脂F-44，25份增强型反应性溶剂新戊二醇二缩水甘油醚，25份增强型反应性溶剂丁基缩水甘油醚，19份渗透型反应性溶剂异佛尔酮，1份界面改性剂CT-114以及2份渗透促进剂十二烷基聚氧乙烯醚硫酸钠在500rpm下搅拌混合15min，得甲组分；将39份功能固化剂乙二胺，30份固化调控剂591#，12份双功能固化剂T-31，17份固化促进剂三苯基膦，2份缩合催化剂磷腈在300rpm下搅拌混合15min，得乙组分；使用时将甲乙组分按100:24的重量比例混合，在200rpm下搅拌10min，得到自渗透固结型环氧防腐涂料；所述的份数都为重量份。该涂料的性能测试结果如表1和2所示。
实施例2
将18份环氧树脂E-51，27份增强型反应性溶剂丙三醇三缩水甘油醚，20份渗透型反应性溶剂二丙酮醇，30份渗透型反应性溶剂丙酮，2份界面改性剂KH560，2份界面改性剂CT-56，0.5份渗透促进剂脂肪醇聚氧乙烯醚AEO-9，0.5份渗透促进剂十六烷基三甲基溴化铵在500rpm下搅拌混合15min，得甲组分；将22份功能固化剂二乙烯三胺，30份固化调控剂593#，33份双功能固化剂810#，6份固化促进剂甲基四氢苯酐，8份固化促进剂二甲基苯胺，1份缩合催化剂氨基硫脲在300rpm下搅拌混合15min，得乙组分；使用时将甲乙组分按100:33的重量比例混合，在200rpm下搅拌10min，得到自渗透固结型环氧防腐涂料；所述的份数都为重量份。该涂料的性能测试结果如表1和2所示。
实施例3
将42份环氧树脂F-44，11份增强型反应性溶剂丁基缩水甘油醚，20份渗透型反应性溶剂甲基异丁基酮，20份渗透型反应性溶剂二丙酮醇，5份界面改性剂KH570，2份渗透促进剂烷基三甲基季铵溴化物(十六烷基三甲基溴化铵)在500rpm下搅拌混合15min，得甲组分；将5份功能固化剂三乙烯四胺，14份固化调控剂650#，14份固化调控剂593#，25份双功能固化剂810#，25份双功能固化剂910#，5份固化促进剂三乙醇胺，7份固化促进剂2,4,6-三(二甲基氨基甲基)苯酚，5份缩合催化剂金鸡纳碱在300rpm下搅拌混合15min，得乙组分；使用时将甲乙组分按100:7的重量比例混合，在200rpm下搅拌10min，得到自渗透固结型环氧防腐涂料；所述的份数都为重量份。该涂料的性能测试结果如表1和2所示。
实施例4
将58份环氧树脂F-51，10份增强型反应性溶剂乙二醇二缩水甘油醚，10份增强型反应性溶剂12-14烷基缩水甘油醚，20.4份渗透型反应性溶剂乙酰丙酮，0.7份界面改性剂KH550，0.9份渗透促进剂烷基二甲基苄基季铵氯化物(氯化十四烷基二甲基苄基铵)在500rpm下搅拌混合15min，得甲组分；将17份功能固化剂N，N-二乙胺基丙胺，22.3份固化调控剂591#，20份双功能固化剂701#，40份固化促进剂二甲基苯胺，0.7份缩合催化剂正丁基氟化铵在300rpm下搅拌混合15min，得乙组分；使用时将甲乙组分按100:3的重量比例混合，在200rpm下搅拌10min，得到自渗透固结型环氧防腐涂料；所述的份数都为重量份。该涂料的性能测试结果如表1和2所示。
实施例5
将89份环氧树脂E-44，5份增强型反应性溶剂烯丙基缩水甘油醚，5份渗透型反应性溶剂环己酮，0.5份界面改性剂CT-56，0.5份渗透促进剂十四烷基苯磺酸钠在500rpm下搅拌混合15min，得甲组分；将87份功能固化剂3-二丁胺基丙胺，2.4份固化调控剂591#，2.4份固化调控剂593#，5份双功能固化剂701#，0.7份固化促进剂三乙醇胺，2.5份缩合催化剂氧化钙在300rpm下搅拌混合15min，得乙组分；使用时将甲乙组分按100:45的重量比例混合，在200rpm下搅拌10min，得到自渗透固结型环氧防腐涂料；所述的份数都为重量份。该涂料的性能测试结果如表1和2所示。
实施例6
将62份环氧树脂E-44，15份增强型反应性溶剂三羟甲基三缩水甘油醚，17.9份渗透型反应性溶剂甲基异丁基酮，2.1份界面改性剂KH602，1.5份渗透促进剂壬基酚聚氧乙烯醚，1.5份渗透促进剂硬脂酸钠在500rpm下搅拌混合15min，得甲组分；将45份功能固化剂乙二胺，50份功能固化剂3-二丁胺基丙胺，1.4份固化调控剂651#，1.4份双功能固化剂T-31，2份固化促进剂三苯基膦，0.2份缩合催化剂氢氧化钠在300rpm下搅拌混合15min，得乙组分；使用时将甲乙组分按100:50的重量比例混合，在200rpm下搅拌10min，得到自渗透固结型环氧防腐涂料；所述的份数都为重量份。该涂料的性能测试结果如表1和2所示。
实施例7
将35份环氧树脂F-51，27.5份增强型反应性溶剂12-14烷基缩水甘油醚，30份渗透型反应性溶剂乙酰丙酮，3.3份界面改性剂CT-2，4.2份渗透促进剂辛基酚聚氧乙烯醚在500rpm下搅拌混合15min，得甲组分；将27份功能固化剂二乙烯三胺，24份功能固化剂三乙烯四胺，1.2份固化调控剂651#，5份双功能固化剂701#，7份双功能固化剂910#，25份固化促进剂2,4,6-三(二甲基氨基甲基)苯酚，0.4份缩合催化剂氢氧化钙，0.4份缩合催化剂磷腈在300rpm下搅拌混合15min，得乙组分；使用时将甲乙组分按100:18的重量比例混合，在200rpm下搅拌10min，得到自渗透固结型环氧防腐涂料；所述的份数都为重量份。该涂料的性能测试结果如表1和2所示。
实施例8
将77份环氧树脂E-51，7份增强型反应性溶剂苄基缩水甘油醚，9份渗透型反应性溶剂环己酮，2份界面改性剂KH602，2.5份界面改性剂KH570，2.5份渗透促进剂烷基二甲基苄基季铵氯化物(十八烷基二甲基苄基氯铵)在500rpm下搅拌混合15min，得甲组分；将73份功能固化剂N，N-二乙胺基丙胺，7份固化调控剂650#，8.9份双功能固化剂810#，8份固化促进剂甲基四氢苯酐，3.1份缩合催化剂正丁基氟化铵在300rpm下搅拌混合15min，得乙组分；使用时将甲乙组分按100:11的重量比例混合，在200rpm下搅拌10min，得到自渗透固结型环氧防腐涂料。该涂料的性能测试结果如表1和2所示。
表1 各实例的性能参数(1)
表2 各实例的性能参数(2)
| 实施例 | 500次循环抗冻融腐蚀 | 30天10％硫酸溶液 | 30天10％氢氧化钠溶液 |
| 实施例1 | 涂层无损坏 | 涂层无损坏 | 涂层无损坏 |
| 实施例2 | 涂层无损坏 | 涂层无损坏 | 涂层无损坏 |
| 实施例3 | 涂层无损坏 | 涂层无损坏 | 涂层无损坏 |
| 实施例4 | 涂层无损坏 | 涂层无损坏 | 涂层无损坏 |
| 实施例5 | 涂层无损坏 | 涂层无损坏 | 涂层无损坏 |
| 实施例6 | 涂层无损坏 | 涂层无损坏 | 涂层无损坏 |
| 实施例7 | 涂层无损坏 | 涂层无损坏 | 涂层无损坏 |
| 实施例8 | 涂层无损坏 | 涂层无损坏 | 涂层无损坏 |
上述实施例是本发明提供的渗入固结型无溶剂环氧防腐涂料及其制备方法的较优实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施事例限制，其他任何未背离本发明的精神实质与原理下所做的改变、修饰、替代、组合、简化，均应等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种渗入固结型无溶剂环氧防腐涂料，其特征在于：由甲组分和乙组分组成；
所述甲组分由以下按重量份数计的组分组成：
环氧树脂 18~89；
增强型反应性溶剂 5~50；
渗透型反应性溶剂 5~60；
界面改性剂 0~5；
渗透促进剂 0.5~3；
所述乙组分由以下按重量份数计的组分组成：
功能固化剂 5~95；
固化调控剂 1.2~30；
双功能调控剂 1.4~50；
固化促进剂 0.7~40；
缩合催化剂 0.2~5；
其中，甲、乙组分的重量比为（100:3）~（100:50）；
所述环氧树脂为双酚A型环氧树脂或双酚F型环氧树脂；
所述增强型反应性溶剂为缩水甘油醚类化合物；
所述渗透型反应性溶剂为难挥发酮类化合物；
所述界面改性剂为钛酸酯偶联剂或硅烷偶联剂中的一种以上；
所述渗透促进剂为阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂或非离子表面活性剂中的一种以上；所述阴离子表面活性剂为烷基苯磺酸钠、烷基聚氧乙烯醚硫酸钠、脂肪酸钠中的一种以上；
所述阳离子表面活性剂为烷基三甲基季铵溴化物、烷基二甲基苄基季铵氯化物中的一种以上；所述非离子表面活性剂为脂肪醇聚氧乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚中的一种以上；
所述功能固化剂为乙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、N，N-二乙胺基丙胺或3-二丁胺基丙胺中的一种以上；
所述固化调控剂为低分子聚酰胺类固化剂或改性胺类固化剂中的一种以上；
所述双功能调控剂为曼尼斯碱类固化剂T-31、701#、810#或910#中的一种以上；
所述固化促进剂为三乙醇胺、二甲基苯胺、2,4,6-三（二甲基氨基甲基）苯酚、三苯基膦或甲基四氢苯酐中的一种以上；
所述缩合催化剂为磷腈，氨基硫脲，金鸡纳碱，四正丁基氟化铵，碱金属氧化物或碱金属的氢氧化物中的一种；
所述双酚A型环氧树脂为E-51或E-44中的一种以上，所述双酚F型环氧树脂为F-51或F-44中一种以上；
所述增强型反应性溶剂为苄基缩水甘油醚、丁基缩水甘油醚、烯丙基缩水甘油醚、12-14烷基缩水甘油醚、新戊二醇二缩水甘油醚、乙二醇二缩水甘油醚、丙三醇三缩水甘油醚或三羟甲基丙烷三缩水甘油醚中的一种以上；
所述渗透型反应性溶剂为环己酮、异佛尔酮、甲基异丁基酮、二丙酮醇或乙酰丙酮中的一种以上；
所述钛酸酯偶联剂为CT-56、CT-114或CT-2；硅烷偶联剂为KH550、KH560、KH570或KH602。
2.根据权利要求1所述渗入固结型无溶剂环氧防腐涂料，其特征在于：所述低分子聚酰胺类固化剂为650# 或651#；改性胺类固化剂为591#或593#。
3.根据权利要求1~2任一项所述渗入固结型无溶剂环氧防腐涂料的制备方法，其特征在于：具体步骤为：
（1）将18~89重量份的环氧树脂，5~50重量份增强型反应性溶剂，5~60重量份渗透型反应性溶剂，0~5重量份界面改性剂，0.5~3份渗透促进剂搅拌混合均匀，得甲组分；
（2）将5~95重量份功能固化剂，1.2~30重量份固化调控剂，1.4~50重量份双功能调控剂，0.7~40重量份固化促进剂，0.2~5重量份缩合催化剂搅拌混合均匀得乙组分；
（3）将甲、乙组分按照重量比为100:3~100:50常温搅拌混合均匀，得到渗入固结型无溶剂环氧防腐涂料。
4.根据权利要求3所述渗入固结型无溶剂环氧防腐涂料的制备方法，其特征在于：步骤（1）中所述搅拌混合的时间为10~20min；搅拌的转速为450~550rpm；步骤（2）中所述搅拌混合的时间为10~20min，搅拌的转速为250~350rpm；步骤（3）中所述搅拌混合的时间为8~10min，搅拌的转速为150~200rpm。
5.一种由权利要求1~2任一项所述渗入固结型无溶剂环氧防腐涂料在混凝土结构涂层领域的应用。
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