CN107603359A - 一种铁路结构混凝土防护涂层及其制备方法和使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种铁路结构混凝土防护涂层及其制备方法和使用方法，所述防护涂层包括封闭底漆层、聚氨酯中间漆层和氟碳面漆层，该防护涂层具有优异的附着性，用于铁路混凝土桥梁的防护，避免特殊环境地区铁路混凝土桥梁“先裂后修”的情况出现，明显提高其耐久性和服役年限，能够在混凝土桥梁涂覆厚度较薄的情况下达到优秀的混凝土防护效果且使用方便快捷。本发明的防护涂层也可用于无砟轨道结构的表面防护，涂装于钢轨下混凝土轨道板表面或道床板表面时，可减小由于阳光照射而产生的昼夜温差，降低轨道板翘曲量，减少甚至消除板角离缝或道床板上拱等病害，对平顺度要求严格的无砟轨道高速铁路具有较好的耐久性提升作用。
Description
技术领域
本发明涉及铁路土木工程领域主体结构混凝土耐久性提升用的防护涂层，涵盖混凝土预制构件和浇注物的耐久性防护领域，尤其涉及一种严酷环境下铁路混凝土桥梁防护和高铁无砟轨道防护的涂层及其制备方法和使用方法。
背景技术
随着我国西部大开发、振兴东北、“一带一路”等战略的实施，铁路逐渐在高寒、温差大、干燥以及酸雨腐蚀环境等特殊地区进行建设，对于铁路桥梁100年的设计使用寿命而言，混凝土桥梁结构将面临严酷考验，存在较大的不确定性。例如，在修建过程中出现混凝土桥梁的开裂问题，且随着时间增长，裂缝梁比例呈增长趋势。尽管通过对有害裂缝采取注浆封闭等维修措施，改善了铁路桥梁混凝土的裂缝问题，然而，在运营过程中对桥梁裂缝的维修具有施工难度大、技术专业性要求高、每年可供维修的时间短、维修质量难以保证等特点。
目前，铁路混凝土桥梁和高铁无砟轨道均还没有针对严酷环境条件下的防护体系。
发明内容
针对以上问题，本发明的目的是提供一种混凝土桥梁防护涂层及其制备方法和使用方法。该涂层具有优异的附着性，用于铁路混凝土桥梁的防护，避免特殊环境地区铁路混凝土桥梁“先裂后修”的情况出现，明显提高其耐久性和服役年限，能够在混凝土桥梁涂覆厚度较薄的情况下达到优秀的混凝土防护效果且使用方便快捷。
用于实现上述目的的技术方案如下：
本发明提供一种混凝土桥梁防护涂层，所述防护涂层包括封闭底漆层、聚氨酯中间漆层和氟碳面漆层。
优选地，所述封闭底漆层由环氧类封闭底漆形成；根据本发明的具体实施方式，所述环氧类封闭底漆购自廊坊三通化学工业有限公司。
优选地，所述聚氨酯中间漆层由包含A1组分和B1组分的聚氨酯中间漆形成；
其中，所述A1组分包含：聚醚多元醇、钛白粉、填料、成膜助剂、溶剂；所述B1组分包含：交联剂、溶剂；
优选地，按质量份数计，所述A1组分包含：聚醚多元醇40-60份、钛白粉13-28份、填料13.9-19.9份、成膜助剂0.5-6份、溶剂0.5-18份；
优选地，按质量份数计，所述A1组分包含：聚醚多元醇60份、钛白粉13份、填料14.9份、成膜助剂2.1份、溶剂10份；
优选地，按质量份数计，所述B1组分包含：交联剂40-60份、溶剂0.1-20份；
优选地，按质量份数计，所述B1组分包含：交联剂60份、溶剂20份；
优选地，所述A1组分和B1组分的质量比为1～5:1，优选1～3:1，更优选1～2:1。
优选地，所述A1组分中，所述聚醚多元醇选自羟基聚丁二烯、聚四氢呋喃二醇、聚醚2000、聚醚330N和聚醚4000中的一种或多种；优选聚醚330N和/或聚醚4000；
优选地，所述钛白粉为锐态型钛白粉；优选地，所述钛白粉为纳米TiO2钛白粉和/或纳米氧化锡锑钛白粉；
优选地，所述填料选自陶瓷微珠、玻璃微珠、硫酸钡、滑石粉、炭黑和膨润土中的一种或多种；
优选地，所述成膜助剂包括促进剂、消泡剂、流平剂和光稳定剂中的一种或多种；
优选地，所述促进剂为改性丙烯酸树脂；
优选地，所述消泡剂为疏水硅氧烷；
优选地，所述流平剂为乙烯-丙烯酸乙酯共聚物和/或改性聚硅氧烷；
优选地，所述光稳定剂为受阻酚抗氧剂；优选地，所述光稳定剂为2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚(抗氧剂264)；
优选地，所述溶剂选自二甲苯、醋酸丁酯和乙二醇乙醚醋酸酯中的一种或多种。
优选地，所述B1组分中，所述交联剂为异氰酸酯；
优选地，所述异氰酸酯选自二苯基甲烷二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯和异佛尔酮二异氰酸酯中的一种或多种；
优选地，所述溶剂选自二甲苯、醋酸丁酯和乙二醇乙醚醋酸酯中的一种或多种。
优选地，所述氟碳面漆层由包含A2组分和B2组分的氟碳面漆形成；
其中，所述A2组分包含：柔性氟碳树脂、纳米二氧化钛、纳米氧化锡锑、填料、成膜助剂、溶剂；
所述B2组分包含：交联剂、溶剂；
优选地，按质量份数计，所述A2组分包含：柔性氟碳树脂40-70份、纳米二氧化钛15-25份、纳米氧化锡锑2-15份、填料5-12份、成膜助剂0.5-5份、溶剂3-12份；
优选地，按质量份数计，所述A2组分包含：柔性氟碳树脂56份、纳米二氧化钛20份、纳米氧化锡锑8份、填料7.5份、成膜助剂2.5份、溶剂6份；
优选地，按质量份数计，所述B2组分包含：交联剂40-60份、溶剂0.5-20份；
优选地，按质量份数计，所述B2组分包含：交联剂50份、溶剂18份；
优选地，所述A2组分和B2组分的质量比为1～5:1，优选1～3:1，更优选1～2:1。
优选地，所述A2组分中，所述填料选自陶瓷微珠、玻璃微珠、硫酸钡、炭黑和膨润土中的一种或多种；优选地，所述填料至少包含陶瓷微珠和玻璃微珠中的至少一种；
优选地，所述成膜助剂包括促进剂、消泡剂、流平剂和光稳定剂中的一种或多种；
优选地，所述促进剂为改性丙烯酸树脂；
优选地，所述消泡剂为疏水硅氧烷；
优选地，所述流平剂为乙烯-丙烯酸乙酯共聚物和/或改性聚硅氧烷；
优选地，所述光稳定剂为受阻酚抗氧剂；优选地，所述光稳定剂为2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚(抗氧剂264)；
优选地，所述溶剂选自二甲苯、醋酸丁酯和乙二醇乙醚醋酸酯中的一种或多种。
优选地，所述B2组分中，所述交联剂为异氰酸酯；
优选地，所述异氰酸酯选自六亚甲基二异氰酸酯和/或异佛尔酮二异氰酸酯；
优选地，所述溶剂选自二甲苯、醋酸丁酯和乙二醇乙醚醋酸酯中的一种或多种。
优选地，所述聚氨酯中间漆采用如下制备方法进行制备：
(1)将聚醚多元醇置于容器中，在1000-1400转/分的搅拌下依次加入钛白粉、填料搅拌分散10-20min、优选15min，后在1000-1400转/分的搅拌下加入成膜助剂、溶剂后继续搅拌分散5-15min、优选10min，研磨，过滤，得到A1组分；
(2)将所述交联剂和溶剂置于容器中，在700-800转/分下搅拌15-30min，过滤，得到B1组分；
(3)将A1组分和B1组分混合。
优选地，所述氟碳面漆采用如下制备方法进行制备：
(a)将柔性氟碳树脂置于容器中，在1000-1400转/分的搅拌下依次加入纳米二氧化钛、纳米氧化锡锑、填料搅拌分散10-20min、优选15min，后在1000-1400转/分的搅拌下加入成膜助剂、溶剂后继续搅拌分散5-15min、优选10min，研磨，过滤，得到A2组分；
(b)将所述交联剂和溶剂置于容器中，在700-800转/分下搅拌15-30min，过滤，得到B2组分；
(c)将A2组分和B2组分混合。
优选地，在所述混凝土桥梁防护涂层中，所述聚氨酯中间漆层的厚度为30-60μm；所述氟碳面漆层的厚度为30-60μm。
本发明所述混凝土桥梁防护涂层在制备用于铁路、桥梁、隧道、建筑工程的混凝土结构的防护产品中的用途。
本发明所述混凝土桥梁防护涂层的制备或使用方法，包括以下步骤：
(1)在基面涂覆封闭底漆；
(2)待步骤(1)所述涂覆的封闭底漆干燥后，在形成的封闭底漆层上涂覆聚氨酯中间漆；
(3)待步骤(2)所述涂覆的聚氨酯中间漆干燥后，在形成的聚氨酯中间漆层上涂覆氟碳面漆，干燥形成氟碳面漆层；
优选地，所述制备或使用方法包括以下步骤：
(1)在基面表面经处理干净并干燥后，喷涂或刷涂封闭底漆；
(2)待步骤(1)所述喷涂或刷涂封闭底漆12-36h、优选24h后或者喷涂或刷涂的封闭底漆实干后，在形成的封闭底漆层上喷涂或刷涂聚氨酯中间漆；
(3)待步骤(2)所述喷涂或刷涂聚氨酯中间漆12-36h、优选24h后或者喷涂或刷涂的聚氨酯中间漆实干后，在形成的聚氨酯中间漆层上喷涂或刷涂氟碳面漆，干燥形成氟碳面漆层；
优选地，所述步骤(3)中，在待步骤(2)所述喷涂或刷涂聚氨酯中间漆12-36h、优选24h后或者喷涂或刷涂的聚氨酯中间漆实干后，检查形成的聚氨酯中间漆层中是否有气泡，有气泡时，将气泡消除后喷涂或刷涂氟碳面漆进行修补，然后在形成的整个聚氨酯中间漆层上喷涂或刷涂氟碳面漆；
优选地，所述制备或使用方法还包括以下步骤：
(4)待步骤(3)所述喷涂或刷涂氟碳面漆12-36h、优选24h后或者喷涂或刷涂的氟碳面漆实干后，检查形成的氟碳面漆层中是否有气泡，有气泡时，将气泡消除后喷涂或刷涂氟碳面漆进行修补；
优选地，所述聚氨酯中间漆层的厚度为30-60μm；
优选地，所述氟碳面漆层的厚度为30-60μm。
本发明所述混凝土桥梁防护涂层具有以下优点：
1、本发明采用适当配比的柔性氟碳树脂、纳米二氧化钛、纳米氧化锡锑、陶瓷微珠、玻璃微珠、填料、成膜助剂、交联剂、溶剂等制备氟碳面漆，断裂伸长率得到大幅提升；采用适当配比的聚醚多元醇、钛白粉、填料、成膜助剂、交联剂、溶剂等制备聚氨酯中间漆，并进一步采用环氧类封闭底漆，依次在铁路、桥梁等混凝土结构基面上自下而上形成封闭底漆层、聚氨酯中间漆层和氟碳面漆层，由此形成具有此特定布置的至少三个结构层的防护涂层。本发明的防护涂层具有提高的特殊环境适应性及耐老化性能，能确保严酷环境中混凝土构件内部湿度稳定，防止由于“湿胀干缩”循环应力作用导致的开裂。本发明的防护涂层具有优异的物理力学性能、附着性和紫外线辐射性能，长时间使用不会出现变色、龟裂和剥落等损害，起到高效防护混凝土的作用。
2、本发明所述混凝土桥梁防护涂层具有反射阳光的作用，在户外混凝土桥梁上使用，可以减少由于阳光照射而产生的温升，降低预应力混凝土的温度应力，减少桥梁结构变形，对轨道平顺度要求严格的高速铁路和重载铁路而言，具有较好的结构稳定作用。
3、本发明所述混凝土桥梁防护涂层也可用于无砟轨道结构的表面防护，涂装于钢轨下混凝土轨道板表面或道床板表面时，由于氟碳面漆层中柔性氟碳树脂，陶瓷微珠、玻璃微珠等一种或多种的存在，使得该防护涂层可减小由于阳光照射而产生的昼夜温差，降低轨道板翘曲量，减少甚至消除板角离缝或道床板上拱等损害，对平顺度要求严格的无砟轨道高速铁路具有较好的耐久性提升作用。
4、本发明的防护涂层可通过喷涂、刷涂的方式涂覆于混凝土桥梁，可采用多种设备进行施工，便于工作人员根据工厂涂装或野外现场涂装等实际情况选用适宜的施工设备，更便于使用。
附图说明
以下，结合附图来详细说明本发明的实施方案，其中：
图1为混凝土桥梁经涂覆本发明所述混凝土桥梁防护涂层后的示意图。
具体实施方式
以下参照具体的实施例来说明本发明。本领域技术人员能够理解，这些实施例仅用于说明本发明，其不以任何方式限制本发明的范围。
下述实施例中的实验方法，如无特殊说明，均为常规方法。下述实施例中所用的原料、试剂材料等，如无特殊说明，均为市售购买产品。
实施例1：本发明所述混凝土桥梁防护涂层的制备及性能测试
1、本发明所述混凝土桥梁防护涂层的制备：
(1)封闭底漆：环氧类封闭底漆(廊坊三通化学工业有限公司提供)。
(2)聚氨酯中间漆：
A1组分原料：45.7g聚醚4000，14.3g聚醚330N，13g锐态型钛白粉，5.0g滑石粉，9.35g硫酸钡，0.05g炭黑，0.5g膨润土，1.3g改性丙烯酸树脂，0.1g疏水硅氧烷，0.7g乙烯-丙烯酸乙酯共聚物，10g乙二醇乙醚醋酸酯；
B1组分原料：二苯基甲烷二异氰酸酯60g(分析纯98％，白色至淡黄色熔融固体)，乙二醇乙醚醋酸酯20g；
制备方法：
将聚醚4000、聚醚330N置于分散罐中，在1000-1400转/分搅拌条件下依次加入锐态型钛白粉、滑石粉、硫酸钡、炭黑、膨润土，然后在1000-1400转/分搅拌条件下分散15min后加入改性丙烯酸树脂、疏水硅氧烷、乙烯-丙烯酸乙酯共聚物、乙二醇乙醚醋酸酯，随后在1000-1400转/分搅拌条件下分散10min后采用砂磨机进行研磨，过滤，得到A1组分；
将二苯基甲烷二异氰酸酯、乙二醇乙醚醋酸酯置于兑料罐中，在700-800转/分的条件下搅拌15-30min后，过滤，得到B1组分；
将A1组分和B1组分混合。
(3)制备氟碳面漆：
A2组分原料：56g柔性氟碳树脂(LF600X日本旭硝子公司提供或DN707宁波东升科技发展有限公司提供)，20g纳米二氧化钛(金红石型)、8g纳米氧化锡锑(ATO)，3.0g陶瓷微珠，3.0g玻璃微珠，3.65g硫酸钡，0.35g炭黑，0.5g膨润土，1.3g改性丙烯酸树脂，0.1g疏水硅氧烷，0.7g乙烯-丙烯酸乙酯共聚物，0.4g2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚(抗氧剂264)，5.0g二甲苯，3.0g醋酸丁酯；
B2组分原料：六亚甲基二异氰酸酯50g(分析纯99％，无色透明液体)，二甲苯10.0g，醋酸丁酯8.0g。
制备方法：
将柔性氟碳树脂置于分散罐中，在1000-1400转/分搅拌条件下依次加入纳米二氧化钛、纳米氧化锡锑、陶瓷微珠、玻璃微珠、硫酸钡、炭黑、膨润土，然后在1000-1400转/分搅拌条件下分散15min后加入改性丙烯酸树脂、疏水硅氧烷、乙烯-丙烯酸乙酯共聚物、2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚(抗氧剂264)、二甲苯、醋酸丁酯，随后在1000-1400转/分搅拌条件下分散10min后采用砂磨机进行研磨，过滤，得到A2组分；
将六亚甲基二异氰酸酯、二甲苯、醋酸丁酯置于兑料罐中，在700-800转/分的条件下搅拌15-30min后，过滤，得到B2组分；
将A2组分和B2组分混合。
(4)制备防护涂层：
步骤1：将混凝土桥梁基面表面的浮尘、污物等清理干净，待表面干燥后喷涂或刷涂封闭底漆，使封闭底漆润湿基面；
步骤2：喷涂或刷涂封闭底漆24h后或者喷涂或刷涂的封闭底漆实干后，在形成的封闭底漆层上喷涂或刷涂聚氨酯中间漆；
步骤3：喷涂或刷涂聚氨酯中间漆24h后或者喷涂或刷涂的聚氨酯中间漆实干后，目测形成的聚氨酯中间漆层，检查有无气泡，有气泡时，用裁刀将气泡刺破或清除，并用氟碳面漆进行修补，然后在形成的整个聚氨酯中间漆层上喷涂或刷涂氟碳面漆；
步骤4：喷涂或刷涂氟碳面漆24h后或者喷涂或刷涂的氟碳面漆实干后，目测形成的氟碳面漆层，检查有无气泡，有气泡时，用裁刀将气泡刺破或清除，并用氟碳面漆进行修补。
本实施例中，封闭底漆层的厚度为完全覆盖基面，其中，涂覆聚氨酯中间漆层的厚度为50μm，涂覆氟碳面漆层的厚度为40μm，厚度过大则增加成本，厚度过小则不利于成膜涂层的力学性能和耐久性能。本发明所述的具体涂层结构如图1所示。
2、聚氨酯中间漆层和氟碳面漆层性能测试
对上述制备的防护涂层中的聚氨酯中间漆层和氟碳面漆层的性能进行测试，结果如表1所示：
表1：聚氨酯中间漆层和氟碳面漆层性能测试结果
由上述内容可以看出，本发明所述聚氨酯中间漆层和氟碳面漆层均具有良好的施工性能、力学性能和高低温稳定性能，特别是氟碳面漆层的耐人工加速老化可达6000h以上、太阳反射比95％，能保证本发明所述混凝土桥梁防护涂层的服役耐久性和混凝土构件温升/温差变形。
实施例2：本发明所述混凝土桥梁防护涂层的制备及性能测试
1、本发明所述混凝土桥梁防护涂层的制备：
(1)封闭底漆：环氧类封闭底漆(廊坊三通化学工业有限公司提供)。
(2)聚氨酯中间漆：
A1组分原料：30.5g聚醚4000，9.5g聚醚330N，28g锐态型钛白粉，5.0g陶瓷微珠，14.35g硫酸钡，0.05g炭黑，0.5g膨润土，1.3g改性丙烯酸树脂，0.1g疏水硅氧烷，0.7g乙烯-丙烯酸乙酯共聚物，10g乙二醇乙醚醋酸酯；
B1组分原料：二苯基甲烷二异氰酸酯48g(分析纯98％，白色至淡黄色熔融固体)，二甲苯12.0g；
制备方法：
将聚醚4000、聚醚330N置于分散罐中，在1000-1400转/分搅拌条件下依次加入锐态型钛白粉、陶瓷微珠、硫酸钡、炭黑、膨润土，然后在1000-1400转/分搅拌条件下分散15min后加入改性丙烯酸树脂、疏水硅氧烷、乙烯-丙烯酸乙酯共聚物、乙二醇乙醚醋酸酯，随后在1000-1400转/分搅拌条件下分散10min后采用砂磨机进行研磨，过滤，得到A1组分；
将二苯基甲烷二异氰酸酯、二甲苯置于兑料罐中，在700-800转/分的条件下搅拌15-30min后，过滤，得到B1组分；
将A1组分和B1组分混合。
(3)制备氟碳面漆：
A2组分原料：56g柔性氟碳树脂(LF600X日本旭硝子公司提供或DN707宁波东升科技发展有限公司提供)，20g纳米二氧化钛(金红石型)、8g纳米氧化锡锑(ATO)，4.0g陶瓷陶瓷微珠，3.65g硫酸钡，0.35g炭黑，0.5g膨润土，1.3g改性丙烯酸树脂，0.1g疏水硅氧烷，0.7g乙烯-丙烯酸乙酯共聚物，0.4g受阻酚抗氧剂(抗氧剂264)，二甲苯5.0g，醋酸丁酯3.0g；
B2组分原料：六亚甲基二异氰酸酯46g(分析纯99％，无色透明液体)，二甲苯12.0g，醋酸丁酯8.0g。
制备方法：
将柔性氟碳树脂置于分散罐中，在1000-1400转/分搅拌条件下依次加入纳米二氧化钛(金红石型)、纳米氧化锡锑(ATO)、陶瓷微珠、硫酸钡、炭黑、膨润土，然后在1000-1400转/分搅拌条件下分散15min后加入改性丙烯酸树脂、疏水硅氧烷、乙烯-丙烯酸乙酯共聚物、抗氧剂264、二甲苯、醋酸丁酯，随后在1000-1400转/分搅拌条件下分散10min后采用砂磨机进行研磨，过滤，得到A2组分；
将六亚甲基二异氰酸酯、二甲苯、醋酸丁酯置于兑料罐中，在700-800转/分的条件下搅拌15-30min后，过滤，得到B2组分；
将A2组分和B2组分混合。
(4)制备防护涂层：
同实施例1的相应操作。
本实施例中，封闭底漆层的厚度为完全覆盖基面，其中，涂覆聚氨酯中间漆层的厚度为60μm，涂覆氟碳面漆层的厚度为50μm，厚度过大则增加成本，厚度过小则不利于成膜涂层的力学性能和耐久性能。本发明所述的具体涂层结构如图1所示。
2、聚氨酯中间漆层和氟碳面漆层性能测试
对上述制备的防护涂层中的聚氨酯中间漆层和氟碳面漆层的性能进行测试，结果如表2所示：
表2：聚氨酯中间漆层和氟碳面漆层性能测试结果
由上述内容可以看出，本发明所述聚氨酯中间漆层和氟碳面漆层均具有良好的施工性能、力学性能和高低温稳定性能，特别是氟碳面漆层的耐人工加速老化可达5000h以上、太阳反射比92％，能保证本发明所述混凝土桥梁防护涂层的服役耐久性和混凝土构件温升/温差变形。
实施例3：本发明所述混凝土桥梁防护涂层的制备及性能测试
1、本发明所述混凝土桥梁防护涂层的制备：
(1)封闭底漆：环氧类封闭底漆(廊坊三通化学工业有限公司提供)。
(2)聚氨酯中间漆：
A1组分原料：38g聚醚4000，12g聚醚330N，24g锐态型钛白粉，5.0g滑石粉，8.35g硫酸钡，0.05g炭黑，0.5g膨润土，1.3g改性丙烯酸树脂，0.1g疏水硅氧烷，0.7g乙烯-丙烯酸乙酯共聚物，10g乙二醇乙醚醋酸酯；
B1组分原料：二苯基甲烷二异氰酸酯53g(分析纯98％，白色至淡黄色熔融固体)，乙二醇乙醚醋酸酯18g；
制备方法：
将聚醚4000、聚醚330N置于分散罐中，在1000-1400转/分搅拌条件下依次加入锐态型钛白粉、滑石粉、硫酸钡、炭黑、膨润土，然后在1000-1400转/分搅拌条件下分散15min后加入改性丙烯酸树脂、疏水硅氧烷、乙烯-丙烯酸乙酯共聚物、乙二醇乙醚醋酸酯，随后在1000-1400转/分搅拌条件下分散10min后采用砂磨机进行研磨，过滤，得到A1组分；
将二苯基甲烷二异氰酸酯、乙二醇乙醚醋酸酯置于兑料罐中，在700-800转/分的条件下搅拌15-30min后，过滤，得到B1组分；
将A1组分和B1组分混合。
(3)制备氟碳面漆：
A2组分原料：56g柔性氟碳树脂(LF600X日本旭硝子公司提供或DN707宁波东升科技发展有限公司提供)，20g纳米二氧化钛(金红石型)、8g纳米氧化锡锑(ATO)，5.0g陶瓷微珠，3.65g硫酸钡，0.35g炭黑，0.5g膨润土，1.3g改性丙烯酸树脂，0.1g疏水硅氧烷，0.7g乙烯-丙烯酸乙酯共聚物，0.4g受阻酚抗氧剂(抗氧剂264)、5.0g二甲苯、3.0g醋酸丁酯；
B2组分原料：六亚甲基二异氰酸酯57g(分析纯99％，无色透明液体)，二甲苯10.0g，醋酸丁酯10.0g。
制备方法：
将柔性氟碳树脂置于分散罐中，在1000-1400转/分搅拌条件下依次加入纳米二氧化钛(金红石型)、纳米氧化锡锑(ATO)、陶瓷微珠、硫酸钡、炭黑、膨润土，然后在1000-1400转/分搅拌条件下分散15min后加入改性丙烯酸树脂、疏水硅氧烷、乙烯-丙烯酸乙酯共聚物、抗氧剂264、二甲苯、醋酸丁酯，随后在1000-1400转/分搅拌条件下分散10min后采用砂磨机进行研磨，过滤，得到A2组分；
将六亚甲基二异氰酸酯、二甲苯、醋酸丁酯置于兑料罐中，在700-800转/分的条件下搅拌15-30min后，过滤，得到B2组分；
将A2组分和B2组分混合。
(4)制备防护涂层：
同实施例1的相应操作。
本实施例中，封闭底漆层的厚度为完全覆盖基面，其中，涂覆聚氨酯中间漆层的厚度为50μm，涂覆氟碳面漆层的厚度为50μm，厚度过大则增加成本，厚度过小则不利于成膜涂层的力学性能和耐久性能。本发明所述的具体涂层结构如图1所示。
2、聚氨酯中间漆层和氟碳面漆层性能测试
对上述制备的防护涂层中的聚氨酯中间漆层和氟碳面漆层的性能进行测试，结果如表3所示：
表3：聚氨酯中间漆层和氟碳面漆层性能测试结果
由上述内容可以看出，本发明所述聚氨酯中间漆层和氟碳面漆层均具有良好的施工性能、力学性能和高低温稳定性能，特别是氟碳面漆层的耐人工加速老化可达6000h以上、太阳反射比95％，能保证本发明所述混凝土桥梁防护涂层的服役耐久性和混凝土构件温升/温差变形。
从上述表1-3中看出，本发明实施例1-3制备的防护涂层具有良好的适用期、拉伸强度、断裂伸长率及附着力，且具有优异的不透水性、耐紫外老化性。
实施例4：本发明所述混凝土桥梁防护涂层的实际附着力测试
根据GB5210-2006，对采用本发明实施例1和2的防护涂层建成的铁路混凝土桥梁表面的防护涂层进行实际附着力测试，测试得到采用本发明实施例1和2的防护涂层建成的铁路混凝土桥梁表面的防护层的附着力分别为5.09MPa和3.52MPa，由此表明，本发明的防护涂层在实际使用中与混凝土表面具有优异的粘结强度。
实施例5：本发明所述混凝土桥梁防护涂层的实际耐候性测试
采用本发明实施例1的防护涂层建成的铁路混凝土桥梁表面在使用36个月后基本无变化，未出现变色、龟裂及剥落等现象。由此说明，本发明的防护涂层在实际使用中优异的耐候性和与混凝土基面的附着性。
实施例6：与其他防护涂层的比较
参照实施例1-3的方法，按照表4中所示的各个组分，连同环氧类封闭底漆，分别制备本发明的防护涂层4-6和对比防护涂层1-4，并进行效果比较。
表4：本发明的防护涂层4-6和对比防护涂层1-4的比较
表4中各性能指标主要比较4项：低温柔性(-40℃)、附着力、耐人工加速老化和太阳反射比。低温柔性在-40℃环境中按照GB/T 6742-2007试验方法测试，值越小表征涂层对我国北方或高寒地区环境的适应性强(最小值是2mm)；附着力按照GB/T 5210-2006的试验方法测试，值越大可表征涂层体系与混凝土表面的整体性越好；耐人工加速老化按照GB/T14522-2008的试验方法进行，分别在800h、1000h、2000h、2500h、3000h、4000h、5000h、6000h时观测试样老化情况，时间越长表征涂层体系耐户外环境的老化能力越强，有益于增加桥梁的耐久性；太阳反射比按照JGJ/T 287-2014的试验方法测试，值越大，表明涂层对阳光的反射越强，使得涂层与混凝土桥梁的吸热量越小，涂层-桥梁体系的温升、温差及其温差变形也越小，更有利于桥梁的体积稳定和耐久性。
表4表明，本发明所述混凝土桥梁防护涂层4-6的各项性能都显著优于对比防护涂层1-4，尤其是耐人工加速老化、太阳反射比非常突出，可有效对混凝土桥梁进行耐久性和结构稳定性防护。
此外，氟碳树脂价格较高，相比中间漆和面漆均采用氟碳树脂的涂层体系，本发明的中间漆使用聚氨酯体系，提升了本发明所述混凝土桥梁防护涂层的性价比。
总之，以上对本发明具体实施方式的描述并不限制本发明，本领域技术人员可以根据本发明作出各种改变或变形，只要不脱离本发明的精神，均应属于本发明所附权利要求的范围。
Claims (13)
1.一种铁路结构混凝土防护涂层，所述防护涂层包括封闭底漆层、聚氨酯中间漆层和氟碳面漆层。
2.根据权利要求1所述的铁路结构混凝土防护涂层，其特征在于，所述封闭底漆层由环氧类封闭底漆形成。
3.根据权利要求1或2所述的铁路结构混凝土防护涂层，其特征在于，所述聚氨酯中间漆层由包含A1组分和B1组分的聚氨酯中间漆形成；
其中，所述A1组分包含：聚醚多元醇、钛白粉、填料、成膜助剂、溶剂；所述B1组分包含：交联剂、溶剂；
优选地，按质量份数计，所述A1组分包含：聚醚多元醇40-60份、钛白粉13-28份、填料13.9-19.9份、成膜助剂0.5-6份、溶剂0.5-18份；
优选地，按质量份数计，所述A1组分包含：聚醚多元醇60份、钛白粉13份、填料14.9份、成膜助剂2.1份、溶剂10份；
优选地，按质量份数计，所述B1组分包含：交联剂40-60份、溶剂0.1-20份；
优选地，按质量份数计，所述B1组分包含：交联剂60份、溶剂20份；
优选地，所述A1组分和B1组分的质量比为1～5:1，优选1～3:1，更优选1～2:1。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的铁路结构混凝土防护涂层，其特征在于，所述A1组分中，所述聚醚多元醇选自羟基聚丁二烯、聚四氢呋喃二醇、聚醚2000、聚醚330N和聚醚4000中的一种或多种；优选聚醚330N和/或聚醚4000；
优选地，所述钛白粉为锐态型钛白粉；优选地，所述钛白粉为纳米TiO2钛白粉和/或纳米氧化锡锑钛白粉；
优选地，所述填料选自陶瓷微珠、玻璃微珠、硫酸钡、滑石粉、炭黑和膨润土中的一种或多种；
优选地，所述成膜助剂包括促进剂、消泡剂、流平剂和光稳定剂中的一种或多种；
优选地，所述促进剂为改性丙烯酸树脂；
优选地，所述消泡剂为疏水硅氧烷；
优选地，所述流平剂为乙烯-丙烯酸乙酯共聚物和/或改性聚硅氧烷；
优选地，所述光稳定剂为受阻酚抗氧剂；优选地，所述光稳定剂为2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚；
优选地，所述溶剂选自二甲苯、醋酸丁酯和乙二醇乙醚醋酸酯中的一种或多种。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的铁路结构混凝土防护涂层，其特征在于，所述B1组分中，所述交联剂为异氰酸酯；
优选地，所述异氰酸酯选自二苯基甲烷二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯和异佛尔酮二异氰酸酯中的一种或几种；
优选地，所述溶剂选自二甲苯、醋酸丁酯和乙二醇乙醚醋酸酯中的一种或多种。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的铁路结构混凝土防护涂层，其特征在于，所述氟碳面漆层由包含A2组分和B2组分的氟碳面漆形成；
其中，所述A2组分包含：柔性氟碳树脂、纳米二氧化钛、纳米氧化锡锑、填料、成膜助剂、溶剂；
所述B2组分包含：交联剂、溶剂；
优选地，按质量份数计，所述A2组分包含：柔性氟碳树脂40-70份、纳米二氧化钛15-25份、纳米氧化锡锑2-15份、填料5-12份、成膜助剂0.5-5份、溶剂3-12份；
优选地，按质量份数计，所述A2组分包含：柔性氟碳树脂56份、纳米二氧化钛20份、纳米氧化锡锑8份、填料7.5份、成膜助剂2.5份、溶剂6份；
优选地，按质量份数计，所述B2组分包含：交联剂40-60份、溶剂0.5-20份；
优选地，按质量份数计，所述B2组分包含：交联剂50份、溶剂18份；
优选地，所述A2组分和B2组分的质量比为1～5:1，优选1～3:1，更优选1～2:1。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的铁路结构混凝土防护涂层，其特征在于，所述A2组分中，所述填料选自陶瓷微珠、玻璃微珠、硫酸钡、炭黑和膨润土中的一种或多种；优选地，所述填料至少包含陶瓷微珠和玻璃微珠中的至少一种；
优选地，所述成膜助剂包括促进剂、消泡剂、流平剂和光稳定剂中的一种或多种；
优选地，所述促进剂为改性丙烯酸树脂；
优选地，所述消泡剂为疏水硅氧烷；
优选地，所述流平剂为乙烯-丙烯酸乙酯共聚物和/或改性聚硅氧烷；
优选地，所述光稳定剂为受阻酚抗氧剂；优选地，所述光稳定剂为2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚；
优选地，所述溶剂选自二甲苯、醋酸丁酯和乙二醇乙醚醋酸酯中的一种或多种。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的铁路结构混凝土防护涂层，其特征在于，所述B2组分中，所述交联剂为异氰酸酯；
优选地，所述异氰酸酯选自六亚甲基二异氰酸酯和/或异佛尔酮二异氰酸酯；
优选地，所述溶剂选自二甲苯、醋酸丁酯和乙二醇乙醚醋酸酯中的一种或多种。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的铁路结构混凝土防护涂层，其特征在于，所述聚氨酯中间漆采用如下制备方法进行制备：
(1)将聚醚多元醇置于容器中，在1000-1400转/分的搅拌下依次加入钛白粉、填料搅拌分散10-20min、优选15min，后在1000-1400转/分的搅拌下加入成膜助剂、溶剂后继续搅拌分散5-15min、优选10min，研磨，过滤，得到A1组分；
(2)将所述交联剂和溶剂置于容器中，在700-800转/分下搅拌15-30min，过滤，得到B1组分；
(3)将A1组分和B1组分混合。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的铁路结构混凝土防护涂层，其特征在于，所述氟碳面漆采用如下制备方法进行制备：
(a)将柔性氟碳树脂置于容器中，在1000-1400转/分的搅拌下依次加入纳米二氧化钛、纳米氧化锡锑、填料搅拌分散10-20min、优选15min，后在1000-1400转/分的搅拌下加入成膜助剂、溶剂后继续搅拌分散5-15min、优选10min，研磨，过滤，得到A2组分；
(b)将所述交联剂和溶剂置于容器中，在700-800转/分下搅拌15-30min，过滤，得到B2组分；
(c)将A2组分和B2组分混合。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的铁路结构混凝土防护涂层，其特征在于，在所述铁路结构混凝土防护涂层中，所述聚氨酯中间漆层的厚度为30-60μm；所述氟碳面漆层的厚度为30-60μm。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的铁路结构混凝土防护涂层在制备用于铁路、桥梁、隧道、建筑工程的混凝土结构的防护产品中的用途。
13.根据权利要求1至11中任一项所述的铁路结构混凝土防护涂层的制备或使用方法，所述制备或使用方法包括以下步骤：
(1)在基面涂覆封闭底漆；
(2)待步骤(1)所述涂覆的封闭底漆干燥后，在形成的封闭底漆层上涂覆聚氨酯中间漆；
(3)待步骤(2)所述涂覆的聚氨酯中间漆干燥后，在形成的聚氨酯中间漆层上涂覆氟碳面漆，干燥形成氟碳面漆层；
优选地，所述制备或使用方法包括以下步骤：
(1)在基面表面经处理干净并干燥后，喷涂或刷涂封闭底漆；
(2)待步骤(1)所述喷涂或刷涂封闭底漆12-36h、优选24h后或者喷涂或刷涂的封闭底漆实干后，在形成的封闭底漆层上喷涂或刷涂聚氨酯中间漆；
(3)待步骤(2)所述喷涂或刷涂聚氨酯中间漆12-36h、优选24h后或者喷涂或刷涂的聚氨酯中间漆实干后，在形成的聚氨酯中间漆层上喷涂或刷涂氟碳面漆，干燥形成氟碳面漆层；
优选地，所述步骤(3)中，在待步骤(2)所述喷涂或刷涂聚氨酯中间漆12-36h、优选24h后或者喷涂或刷涂的聚氨酯中间漆实干后，检查形成的聚氨酯中间漆层中是否有气泡，有气泡时，将气泡消除后喷涂或刷涂氟碳面漆进行修补，然后在形成的整个聚氨酯中间漆层上喷涂或刷涂氟碳面漆；
优选地，所述使用方法还包括以下步骤：
(4)待步骤(3)所述喷涂或刷涂氟碳面漆12-36h、优选24h后或者喷涂或刷涂的氟碳面漆实干后，检查形成的氟碳面漆层中是否有气泡，有气泡时，将气泡消除后喷涂或刷涂氟碳面漆进行修补；
优选地，所述聚氨酯中间漆层的厚度为30-60μm；
优选地，所述氟碳面漆层的厚度为30-60μm。
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