CN108004816B

CN108004816B - 一种环氧树脂填充型预应力钢绞线的制备方法

Info

Publication number: CN108004816B
Application number: CN201711246600.6A
Authority: CN
Inventors: 高俊; 何少雄; 陈可
Original assignee: Guizhou Shuigang Tongxinsheng Metal Products Co ltd
Current assignee: Guizhou Shuigang Metal Technology Co ltd
Priority date: 2017-12-01
Filing date: 2017-12-01
Publication date: 2020-12-25
Anticipated expiration: 2037-12-01
Also published as: CN108004816A

Abstract

本发明公开了一种环氧树脂填充型预应力钢绞线的制备方法，属于钢绞线制备技术领域。本发明中以苯胺为原料，在常温下乳化引发聚合得到聚苯胺乳液，环氧喷涂料通过静电喷涂至光面钢丝，得到环氧钢绞丝，环氧钢绞丝立即喷蒙脱土粉，复扭拉伸成磨砂环氧钢绞线，经过脱磁、固化干燥，冷却得到环氧树脂填充型预应力钢绞线，本发明环氧树脂涂层具有一定的防腐蚀效果，一旦外层出现缺陷，腐蚀便会产生，由于聚苯胺的电感耦合作用，从而使钢绞线具有较好的耐腐蚀性能；本发明环氧喷涂料通过静电喷涂至钢绞线表面，并获得钢绞丝表面的电子，本发明的预应力钢绞线表面多了一层氧化金属膜，从而提高预应力钢绞线的抗腐蚀性能，应用前景广阔。

Description

一种环氧树脂填充型预应力钢绞线的制备方法

技术领域

本发明公开了一种环氧树脂填充型预应力钢绞线的制备方法，属于钢绞线制备技术领域。

背景技术

钢绞线是由多根钢丝绞合构成的钢铁制品，可分为预应力钢绞线，无粘结钢绞线，镀锌钢绞线等。其碳钢表面可以根据需要增加镀锌层、锌铝合金层、包铝层、镀铜层、涂环氧树脂等。

最常用的钢绞线为镀锌钢绞线和预应力钢绞线，常用预应力钢绞线直径在9.5mm～17.8mm范围，有少量更粗直径的钢绞线。每根预应力钢绞线中的钢丝一般为7根，也有2根、3根及19根，钢丝上可以有金属或非金属的防腐层。涂防腐油脂或石蜡后包HDPE的称为无粘结预应力钢绞线。

随着我国工业化进程的不断推进，用于电网线路的钢丝和架空地线（钢绞线）的用量不断增加。而在工业大气中铝导线的设计寿命为三十年，铁塔等附属设备经过检修、维护、也可达到三十年左右，但目前用于导线的镀锌钢绞线（架空地线）的寿命只有十年左右。同时，钢芯铝绞线用镀锌钢丝也很难保证有三十年的寿命。因而在导线三十年的使用期限内，特别是超高压、大跨越线路多铺设在山区，路途遥远，条件更加恶劣，镀锌钢绞线就需要更换两次以上。这样不仅花钱多，而且更换导线所需的时间及随之带来的对工程项目影响及资源费用的浪费十分惊人。因此，如何提高电网线路用钢丝、钢绞线防腐蚀性能和使用寿命就成为急需解决的关键问题。

预应力混凝土用钢绞线，简称PC钢绞线，作为新型高效建筑用线材，广泛用于桥梁、高架道路、码头、岩土锚固和大跨度建筑。由于PC钢绞线长期处于高应力状态，在腐蚀环境下易产生破坏性极强的应力腐蚀，由此引起的结构破坏事故在世界范围内都有发生。因此PC钢绞线的防锈问题一直受到业界强烈关注，以确保预应力砼结构的安全和耐久性。

因此，发明一种环氧树脂填充型预应力钢绞线对钢绞线制备技术领域具有积极意义。

发明内容

本发明主要解决的技术问题，针对预应力钢绞线耐腐蚀性差的缺陷，提供了一种环氧树脂填充型预应力钢绞线的制备方法。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种环氧树脂填充型预应力钢绞线的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：

（1）将按重量份数计，向带有搅拌器和滴液漏斗的三口烧瓶中加入70～80份去离子水、8～10份十二烷基硫酸钠，启动搅拌器搅拌，得到预乳化液，向预乳化液中加入40～50份苯胺后，用滴液漏斗向三口烧瓶滴加20～25份，滴加完毕后，常温下反应，出料，得到聚苯胺乳液；

（2）向200～220mL聚苯胺乳液中加入50～60mL丙酮，破乳，得到聚苯胺悬浮乳液，将聚苯胺悬浮乳液置于高速离心机中，离心处理后，抽滤，去除滤液得到滤饼，将滤饼用去离子水洗涤3～5次，将抽滤洗涤后的产物置于真空干燥箱中，干燥后，研磨，过筛得到乳胶粉末；

（3）配置硝酸铝溶液，将氨水滴加至150～180mL的硝酸铝溶液中，静置，得到析出沉淀的混合液，将混合液抽滤，去除抽滤瓶中液体得到沉淀，将所得沉淀用去离子水洗涤，直至洗涤液呈中性；

（4）按重量份数计，将20～30份沉淀加入90～100份质量分数为30%乙醇溶液中，搅拌，再加入5～8份硝酸溶液，水浴加热升温，继续搅拌，得到水化氧化铝溶胶；

（5）按重量份数计，将20～30份乳胶粉末、50～60份双酚A型环氧树脂乳液、10～15份水化氧化铝溶胶混合，置于高速分散机中高速分散，得到环氧喷涂料，将光面钢丝置于超声机中超声加热后，将7～9股光面钢丝放入牵引机牵引，牵引过程中经过装有环氧喷涂料的静电喷涂室，得到环氧钢绞丝；

（6）将环氧钢绞丝牵引至装有蒙脱土粉的喷涂室中，得到磨砂环氧钢绞丝，将磨砂环氧钢绞丝放入脱磁装置中脱磁处理后，通过复扭拉伸机将扭成磨砂环氧钢绞线，再进入拉伸烘箱中固化干燥后，通过常温水冷却得到环氧树脂填充型预应力钢绞线。

步骤（1）所述的搅拌转速为300～330r/min，搅拌时间为45～50min，滴加速率为 3～5mL/min，过硫酸铵溶液的质量分数为 5%，反应时间为6～7h。

步骤（2）所述的破乳时间为2～3h，高速离心机转速为4000～4500r/min，离心处理时间为10～12min，烘箱设定温度为40～45℃，干燥时间为12～14h，所过筛规格为100目。

步骤（3）所述的硝酸铝溶液的质量分数为20%，氨水的质量分数为5%，加入氨水滴加硝酸铝溶液，直至溶液pH为9.2～9.5，静置时间为5～10min。

步骤（4）所述的乙醇溶液的质量分数为30%，搅拌时间为10～15min，硝酸溶液的质量分数为60%的，水浴加热升温后温度为80～85℃，继续搅拌时间为30～35min。

步骤（5）所述的双酚A型环氧树脂乳液的质量分数为40%，高速分散机转速为6000～6500r/min，高速分散时间为15～20min，超声频率为25～28kHz，超声加热时间为10～15min，牵引速率为4～5m/min。

步骤（6）所述的蒙脱土粉的粒度为3～5μm的喷涂室中，脱磁处理时间为5～10min，拉伸烘箱设定温度为50～55℃，固化干燥时间为4～5h。

本发明的有益效果是：

（1）本发明中以苯胺为原料，在常温下乳化引发聚合得到聚苯胺乳液，聚苯胺乳液经过离心、抽滤、干燥、研磨制得乳胶粉末，将硝酸铝溶液与氨水混合析出沉淀，经过滤、洗涤再放入乙醇溶液中水解得到水化氧化铝溶胶，将乳胶粉末、环氧树脂乳液、水化氧化铝溶胶混合分散，得到环氧喷涂料，环氧喷涂料通过静电喷涂至光面钢丝，得到环氧钢绞丝，环氧钢绞丝立即喷蒙脱土粉，复扭拉伸成磨砂环氧钢绞线，经过脱磁、固化干燥，冷却得到环氧树脂填充型预应力钢绞线，本发明环氧树脂涂层具有一定的防腐蚀效果，但其阻抗较小，开路电位也较小，其基本作用就是充当一种物理屏障来阻止电解质的侵入，然而并非所有的有机层都是永远密封的，一旦外层出现缺陷，腐蚀便会产生，聚苯胺因具有特殊的氧化还原能力，涂覆到金属表面后会与金属反应，由于聚苯胺的电感耦合作用，在金属表面形成一种很薄的氧化膜，增加了腐蚀阻力，使得腐蚀速率降低，而且这一作用遍及整个膜下金属表面，从而使钢绞线具有较好的耐腐蚀性能；

（2）本发明环氧喷涂料通过静电喷涂至钢绞线表面，通电后，环氧喷涂料中带正电的水化氧化铝粒子在静电室电场力的作用下不断地向钢绞丝表面迁移，并获得钢绞丝表面的电子，从而产生氢气从钢绞丝表面中析出，而失去了外层正电荷的胶核粒子则相互结合，在钢绞丝表面发生脱水聚合反应，生成O=Al-O-Al=O，即氧化铝粒子，氧化铝粒子在涂层材料的缓慢固化过程，会沉积在涂层材料表层形成高密度的氧化金属膜，钢绞线经过磨砂处理后与混凝土的粘结力增大，相比于普通环氧树脂填充预应力钢绞线，本发明的预应力钢绞线表面多了一层氧化金属膜，从而提高预应力钢绞线的抗腐蚀性能，应用前景广阔。

具体实施方式

按重量份数计，向带有搅拌器和滴液漏斗的三口烧瓶中加入70～80份去离子水、8～10份十二烷基硫酸钠，启动搅拌器，以300～330r/min的转速搅拌45～50min，得到预乳化液，向预乳化液中加入40～50份苯胺后，用滴液漏斗以3～5mL/min的滴加速率向三口烧瓶滴加20～25份质量分数为5%的过硫酸铵溶液，滴加完毕后，常温下反应6～7h，出料，得到聚苯胺乳液；向200～220mL聚苯胺乳液中加入50～60mL丙酮，破乳2～3h，得到聚苯胺悬浮乳液，将聚苯胺悬浮乳液置于高速离心机中，以4000～4500r/min的转速离心处理10～12min后，抽滤，去除滤液得到滤饼，将滤饼用去离子水洗涤3～5次，将抽滤洗涤后的产物置于设定温度为40～45℃的真空干燥箱中，干燥12～14h后，研磨，过100目筛得到乳胶粉末；配置质量分数为20%的硝酸铝溶液，将质量分数为5%的氨水滴加至150～180mL的硝酸铝溶液中，直至溶液pH为9.2～9.5，静置5～10min，得到析出沉淀的混合液，将混合液抽滤，去除滤液得到沉淀，将所得沉淀用去离子水洗涤，直至洗涤液呈中性；按重量份数计，将20～30份沉淀加入90～100份质量分数为30%的乙醇溶液中，搅拌10～15min，再加入5～8份质量分数为60%的硝酸溶液，水浴加热升温至80～85℃，继续搅拌30～35min，得到水化氧化铝溶胶；按重量份数计，将20～30份乳胶粉末、50～60份质量分数为40%的双酚A型环氧树脂乳液、10～15份水化氧化铝溶胶混合，置于高速分散机中以6000～6500r/min的转速，高速分散15～20min，得到环氧喷涂料，将光面钢丝置于超声机中以25～28kHz的频率超声加热10～15min后，将7～9股光面钢丝放入牵引机牵引，牵引速率为4～5m/min，牵引过程中经过装有环氧喷涂料的静电喷涂室，得到环氧钢绞丝；将环氧钢绞丝牵引至装有粒度为3～5μm蒙脱土粉的喷涂室中，得到磨砂环氧钢绞丝，将磨砂环氧钢绞丝放入脱磁装置中脱磁处理5～10min后，通过复扭拉伸机复扭成磨砂环氧钢绞线，再进入设定温度为50～55℃的拉伸烘箱中固化干燥4～5h后，通过常温水冷却得到环氧树脂填充型预应力钢绞线。

实例1

按重量份数计，向带有搅拌器和滴液漏斗的三口烧瓶中加入70份去离子水、8份十二烷基硫酸钠，启动搅拌器，以300r/min的转速搅拌45min，得到预乳化液，向预乳化液中加入40份苯胺后，用滴液漏斗以3mL/min的滴加速率向三口烧瓶滴加20份质量分数为5%的过硫酸铵溶液，滴加完毕后，常温下反应6h，出料，得到聚苯胺乳液；向200mL聚苯胺乳液中加入50mL丙酮，破乳2h，得到聚苯胺悬浮乳液，将聚苯胺悬浮乳液置于高速离心机中，以4000r/min的转速离心处理10min后，抽滤，去除滤液得到滤饼，将滤饼用去离子水洗涤3次，将抽滤洗涤后的产物置于设定温度为40℃的真空干燥箱中，干燥12h后，研磨，过100目筛得到乳胶粉末；配置质量分数为20%的硝酸铝溶液，将质量分数为5%的氨水滴加至150mL的硝酸铝溶液中，直至溶液pH为9.2，静置5min，得到析出沉淀的混合液，将混合液抽滤，去除滤液得到沉淀，将所得沉淀用去离子水洗涤，直至洗涤液呈中性；按重量份数计，将20份沉淀加入90份质量分数为30%的乙醇溶液中，搅拌10min，再加入5份质量分数为60%的硝酸溶液，水浴加热升温至80℃，继续搅拌30min，得到水化氧化铝溶胶；按重量份数计，将20份乳胶粉末、50份质量分数为40%的双酚A型环氧树脂乳液、10份水化氧化铝溶胶混合，置于高速分散机中以6000r/min的转速，高速分散15min，得到环氧喷涂料，将光面钢丝置于超声机中以25kHz的频率超声加热10min后，将7股光面钢丝放入牵引机牵引，牵引速率为4m/min，牵引过程中经过装有环氧喷涂料的静电喷涂室，得到环氧钢绞丝；将环氧钢绞丝牵引至装有粒度为3μm蒙脱土粉的喷涂室中，得到磨砂环氧钢绞丝，将磨砂环氧钢绞丝放入脱磁装置中脱磁处理5min后，通过复扭拉伸机复扭成磨砂环氧钢绞线，再进入设定温度为50℃的拉伸烘箱中固化干燥4h后，通过常温水冷却得到环氧树脂填充型预应力钢绞线。

实例2

按重量份数计，向带有搅拌器和滴液漏斗的三口烧瓶中加入75份去离子水、9份十二烷基硫酸钠，启动搅拌器，以310r/min的转速搅拌47min，得到预乳化液，向预乳化液中加入45份苯胺后，用滴液漏斗以4mL/min的滴加速率向三口烧瓶滴加22份质量分数为5%的过硫酸铵溶液，滴加完毕后，常温下反应6.5h，出料，得到聚苯胺乳液；向210mL聚苯胺乳液中加入55mL丙酮，破乳2.5h，得到聚苯胺悬浮乳液，将聚苯胺悬浮乳液置于高速离心机中，以4200r/min的转速离心处理11min后，抽滤，去除滤液得到滤饼，将滤饼用去离子水洗涤4次，将抽滤洗涤后的产物置于设定温度为42℃的真空干燥箱中，干燥13h后，研磨，过100目筛得到乳胶粉末；配置质量分数为20%的硝酸铝溶液，将质量分数为5%的氨水滴加至170mL的硝酸铝溶液中，直至溶液pH为9.4，静置7min，得到析出沉淀的混合液，将混合液抽滤，去除滤液得到沉淀，将所得沉淀用去离子水洗涤，直至洗涤液呈中性；按重量份数计，将25份沉淀加入95份质量分数为30%的乙醇溶液中，搅拌12min，再加入7份质量分数为60%的硝酸溶液，水浴加热升温至82℃，继续搅拌32min，得到水化氧化铝溶胶；按重量份数计，将25份乳胶粉末、55份质量分数为40%的双酚A型环氧树脂乳液、12份水化氧化铝溶胶混合，置于高速分散机中以6200r/min的转速，高速分散17min，得到环氧喷涂料，将光面钢丝置于超声机中以27kHz的频率超声加热12min后，将8股光面钢丝放入牵引机牵引，牵引速率为4m/min，牵引过程中经过装有环氧喷涂料的静电喷涂室，得到环氧钢绞丝；将环氧钢绞丝牵引至装有粒度为4μm蒙脱土粉的喷涂室中，得到磨砂环氧钢绞丝，将磨砂环氧钢绞丝放入脱磁装置中脱磁处理7min后，通过复扭拉伸机复扭成磨砂环氧钢绞线，再进入设定温度为52℃的拉伸烘箱中固化干燥4.5h后，通过常温水冷却得到环氧树脂填充型预应力钢绞线。

实例3

按重量份数计，向带有搅拌器和滴液漏斗的三口烧瓶中加入80份去离子水、10份十二烷基硫酸钠，启动搅拌器，以330r/min的转速搅拌50min，得到预乳化液，向预乳化液中加入50份苯胺后，用滴液漏斗以5mL/min的滴加速率向三口烧瓶滴加25份质量分数为5%的过硫酸铵溶液，滴加完毕后，常温下反应7h，出料，得到聚苯胺乳液；向220mL聚苯胺乳液中加入60mL丙酮，破乳3h，得到聚苯胺悬浮乳液，将聚苯胺悬浮乳液置于高速离心机中，以4500r/min的转速离心处理12min后，抽滤，去除滤液得到滤饼，将滤饼用去离子水洗涤5次，将抽滤洗涤后的产物置于设定温度为45℃的真空干燥箱中，干燥14h后，研磨，过100目筛得到乳胶粉末；配置质量分数为20%的硝酸铝溶液，将质量分数为5%的氨水滴加至180mL的硝酸铝溶液中，直至溶液pH为9.5，静置10min，得到析出沉淀的混合液，将混合液抽滤，去除滤液得到沉淀，将所得沉淀用去离子水洗涤，直至洗涤液呈中性；按重量份数计，将30份沉淀加入100份质量分数为30%的乙醇溶液中，搅拌15min，再加入8份质量分数为60%的硝酸溶液，水浴加热升温至85℃，继续搅拌35min，得到水化氧化铝溶胶；按重量份数计，将30份乳胶粉末、60份质量分数为40%的双酚A型环氧树脂乳液、15份水化氧化铝溶胶混合，置于高速分散机中以6500r/min的转速，高速分散20min，得到环氧喷涂料，将光面钢丝置于超声机中以28kHz的频率超声加热15min后，将9股光面钢丝放入牵引机牵引，牵引速率为5m/min，牵引过程中经过装有环氧喷涂料的静电喷涂室，得到环氧钢绞丝；将环氧钢绞丝牵引至装有粒度为5μm蒙脱土粉的喷涂室中，得到磨砂环氧钢绞丝，将磨砂环氧钢绞丝放入脱磁装置中脱磁处理10min后，通过复扭拉伸机复扭成磨砂环氧钢绞线，再进入设定温度为55℃的拉伸烘箱中固化干燥5h后，通过常温水冷却得到环氧树脂填充型预应力钢绞线。

对比例

以天津某公司生产的环氧树脂填充型预应力钢绞线作为对比例对本发明制得的环氧树脂填充型预应力钢绞线和对比例中的环氧树脂填充型预应力钢绞线进行性能检测，检测结果如表1所示：

1、测试方法：

耐腐蚀性测试用盐雾试验的方法进行检测；

pH值测试按GB29743-2013规定进行检测；

抗拉强度测试按GB/T228.1的标准进行检测。

表1

根据上述中数据可知本发明制得的环氧树脂填充型预应力钢绞线耐腐蚀性能好，抗拉强度高，力学性能好，使用两个月后，表面无变化，无锈斑，无腐蚀现象，具有广阔的应用前景。

Claims

1.一种环氧树脂填充型预应力钢绞线的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：

（1）将按重量份数计，向带有搅拌器和滴液漏斗的三口烧瓶中加入70～80份去离子水、8～10份十二烷基硫酸钠，启动搅拌器搅拌，得到预乳化液，向预乳化液中加入40～50份苯胺后，用滴液漏斗向三口烧瓶滴加20～25份过硫酸铵溶液，滴加完毕后，常温下反应，出料，得到聚苯胺乳液；

（3）配置硝酸铝溶液，并将氨水滴加至150～180mL配置好的硝酸铝溶液中，静置，得到析出沉淀的混合液，将混合液抽滤，去除抽滤瓶中液体得到沉淀，将所得沉淀用去离子水洗涤，直至洗涤液呈中性；

2.根据权利要求1所述的一种环氧树脂填充型预应力钢绞线的制备方法，其特征在于：步骤（1）所述的搅拌转速为300～330r/min，搅拌时间为45～50min，滴加速率为 3～5mL/min，过硫酸铵溶液的质量分数为 5%，反应时间为6～7h。

3.根据权利要求1所述的一种环氧树脂填充型预应力钢绞线的制备方法，其特征在于：步骤（2）所述的破乳时间为2～3h，高速离心机转速为4000～4500r/min，离心处理时间为10～12min，真空干燥箱设定温度为40～45℃，干燥时间为12～14h，所过筛规格为100目。

4.根据权利要求1所述的一种环氧树脂填充型预应力钢绞线的制备方法，其特征在于：步骤（3）所述的硝酸铝溶液的质量分数为20%，氨水的质量分数为5%，加入氨水滴加硝酸铝溶液，直至溶液pH为9.2～9.5，静置时间为5～10min。