CN108373305A - 一种石墨烯改性清水混凝土/保护涂料及制备技术 - Google Patents

Abstract

本发明属于一种石墨烯改性清水混凝土/保护涂料，清水混凝土具有极好的装饰效果；清水混凝土保护涂料其抗压、抗冲击强度较好，所以涂层的耐用性、使用寿命相对较长。上述产品广泛应用在铁路、桥梁、公路、涵洞、隧道、大坝、地铁、机场、电厂电站、海洋码头、市政建筑领域。本发明涉及一种石墨烯改性清水混凝土/保护涂料及制备技术，其特征在于：由多种组分组成的树脂聚合为成膜物质，加入石墨烯纳米元素、多种无机纳米复合材料及其助剂与填料等组成。

Description

一种石墨烯改性清水混凝土/保护涂料及制备技术

本发明属于一种石墨烯改性清水混凝土/保护涂料，清水混凝土具有极好的装饰效果；清水混凝土保护涂料其抗压、抗冲击强度较好，所以涂层的耐用性、使用寿命相对较长，如涂装底漆：既能满足优异的防水功能，完全渗透至混凝土内部。有效防止水份进入，如涂装面漆：又以优异的透气性和耐久性能，非常适合使用含水基材。能有效防止基材老化、被污染以及表面漆膜由于内部水份而导致开裂脱落。从而达到清水混凝土的长久历新。上述产品广泛应用在铁路、桥梁、公路、涵洞、隧道、大坝、地铁、机场、电厂电站、海洋码头、市政建筑领域。

本发明涉及一种石墨烯改性清水混凝土/保护涂料及制备技术，其特征在于：由多种组分组成的树脂聚合为成膜物质，加入石墨烯纳米元素、多种无机纳米复合材料及其助剂与填料等组成。

一般而言，清水混凝土属于一次浇注成型，不做任何外装饰，直接由结构主体混凝土本身的肌理、质感和精心设计施工的明缝、禅缝和对拉螺栓孔等组合而形成的一种自然状态装饰面。

清水混凝土是国内外建筑设计大师最热衷于使用的材料之一，因其独特的亲近大自然之色彩，更凸显出自然艺术风格，其独特的艺术魅力也在被越设计师所关注，往往被应用于雕塑公园外墙涂装、建筑外墙装饰、桥梁表面涂装保护等。在很多的公园雕塑中也开始出现清水混凝土的工艺，由于清水混凝土涂装清水混凝土保护剂之后，拥有超强的耐污能力，并且具有很强的耐水性，在南方的公园建设、外墙装饰等领域清水混凝土以及仿清水混凝土技法在逐渐的增多。

本发明主要指的氧化石墨烯对再生混凝土改性试验。氧化石墨烯具有高强度、高导电性、高导热性等优点，将其用于水泥基复合材料中，可以提高其强度，改善其耐久性能。为了对研究氧化石墨烯对再生混凝土改性作用，因此，我们对氧化石墨烯掺量对再生混凝土改性试验进行探索，另外对再生混凝土力学性能和抗冻性能进行了试验课题研究。一般研究认为0.01％、0.02％、0.04％、0.05％、0.06％、0.08％的再生混凝土力学性能和抗冻性能进行了六组对比试验研究。结果表明：随着氧化石墨烯掺量的增加，再生混凝土的力学性能和抗冻性能得到有效改善；为研究氧化石墨烯对再生混凝土改性机理，通过电镜扫描试验观察再生砂浆的微观结构，掺入0.05％与0.06％二组的氧化石墨烯后再生砂浆的微观结构得到了改善，符合氧化石墨烯掺量对再生混凝土改性为最佳量。

混凝土属于碱性物质，只有保持混凝土的这种碱性，才能维持混凝土应有的强度和耐久性。而混凝土在自然界中裸露的话，就会遭受雨水，紫外线，油污等的侵蚀，通常雨水为弱酸性，会使混凝土逐渐失去碱性，日趋中性化，日久天长，混凝土就会疏松，失去强度，从而缩短使用寿命。同时，雨水也会逐渐渗透腐蚀钢筋，混凝土表面也会经常出现锈迹斑痕，影响外观。

清水混凝土的缺陷形式很多，比如蜂窝、露筋、麻面等，这些都是小的缺陷，修补及修饰对百氏高公司来说是不成问题，修饰部分的混凝土表面与大面没有大的色差。

主要的缺陷是涨模。这种缺陷的修饰需要大量的人工及材料，还需要技术水平高的工人来操作。

百氏高(BSG-815石墨烯改性清水混凝土/保护涂料)为发明人自主研发的技术表述如下：

清水混凝土是建筑领域的后起之秀，是真正意义上的绿色建材，它采用一次浇注成型，不做任何附加装饰，直接以现浇混凝土的自体表面效果作为制品的终饰，表面平整光滑、色泽均匀、棱角分明、无残损和污染，显得十分朴实、庄重。混凝土以固有的本体质感以及精心设计的工艺缝和螺栓孔为特有肌理，创造了混凝土材料中最高级的建筑表达形式。它显示的是一种最本质的美感，体现的是素面朝天的品味。

清水混凝土这种与生俱来的朴实无华、自然稳重的外观韵味，常温浇注、任意成型的工艺特性，取材广泛、价格低廉的材料来源等优良特性，除了在建筑领域得到淋漓尽致的发挥外，亦受到其他领域设计师的密切关注。

随着科技的进步，新型添加剂的不断研发，新工艺的不断引用，高强度、自密实等高性能混凝土不断相继研制成功，这一切都为拓展混凝土的应用范围起到了推波助澜的作用。

除了背景，还有一个更直接、更现实的因素就是环境保护运动的开展。为改变目前大量使用含甲醛的合成建材对室内环境的污染日益严重的局面，清水混凝土的绿色环保特性无疑是最理想的替代品。

清水混凝土是一个比较高级的混凝土，它具有良好的装饰效果，因此受到了广大消费者的喜爱。一般来说，专业级的建筑大师都喜欢用清水混凝土来发挥自己的创作理念，因为它非常的简单朴实，没有一点的张扬跋扈。它凭借着自己独有的魅力征服着每一个消费者的感官。所以现在很多著名的建筑都喜欢采用清水混凝土。

清水混凝土具有极好的装饰效果，但是在浇筑过程中需要严格把关，不影响表面装饰效果。为此，百氏高(BSG-815石墨烯改性清水混凝土/保护涂料)为发明人自主研发的技术；

本发明双组分的清水混凝土保护涂料由多种不同物质经混合、溶解、分散等许多道生产工艺制造而组成。按清水混凝土保护涂料各组分的作用不同，一般可分主要膜物质，次要成膜物质和辅助成膜物质。

百氏高混凝土保护涂料是一种具有超长耐候、优异防护性能的混凝土保护涂料系统，它能赋予混凝土超长的保护年限，从根本上保证混凝土墙面不受外界环境的侵蚀，使其在20年内不会出现黄变、黑变、疏松、严重污染等问题。它注重对混凝土的长久保护，使混凝土风格的建筑物能够历久弥新，使维护费用降至最低。根据使用功能的不同，可将涂料系统分为：修补材、色差调整剂、底涂料、面涂料。

百氏高混凝土保护涂料，可以在任何基面上施工，可以创造出一样和清水混凝土的质朴自然的高级艺术效果，可以提高工期效率和节省成本。作为一种新型建筑装饰材料，在建筑工程中得到越来越广泛的应用。只要施工得法，严格控制，精细设计，可以同样达到理想的清水混凝土的装饰效果，在追求欣赏品味的同时实现了成本的节约和工期的高效率。

工艺流程：基层处理-颜色调整-底涂滚涂-面涂滚涂

百氏高清水混凝土保护涂料物质组成：

1、主要基料

(1)聚氨脂树脂：它是由异氰痠酯与聚酯，聚醚，环氧树脂，蓖麻油或其加工产品(氧化聚郃物甘油醇解物)含羟基的热塑性高聚物(如含B-羟乙基的聚丙烯酸酯树脂，含羟基的氯醋共聚树脂)醋酸丁酸纤维素等配方，制成许多品种的聚氨酯涂料。如TDI或MDI与聚醚配用是弹性涂层的主要基料；HDI与含B羟乙基的聚丙烯酸树酯配用，是高档清水混凝土保护涂料的基料。

(2)环氧树脂：环氧树脂用於清水混凝土保护涂料时，环氧树脂在平面涂层上用无缝面涂布材料，水乳型外墙涂料的主要基料。

2、次要成膜物质

次要成膜物质也是搆成涂膜的重要组成部分，但它不能离开主要成膜物质单独成涂膜。这种成分就是涂料中使用的颜料。在涂料中加入颜料，不仅能使涂膜性能得到改进，并且使涂料品种有所增多。

3、辅助成膜物质

辅助成膜物质不能搆成涂膜或不是搆成涂膜的主体，但对涂料的成膜过程(施工过程)有很大的影响，或对涂膜的性能起一些辅助作用

(2)辅助材料：有了成膜物质，颜料和溶剂就构成了涂料，但一般为了改善性能，常使用一些辅助材料，涂料中所使的辅助材料很多，各具特长，但用量很少，一般是百分之几到千分之几或更少。用量虽少，但作用显著。根据辅助材料的功能可分为催干剂，增塑剂，润湿剂，紫外线吸收剂等。以催干剂，增塑剂使用数量较多。

百氏高清水混凝土保护其中对氧化石墨烯对再生混凝土改性试验后的清水混凝土修补材料提出了百氏高修补材四条产品特点及基层处理与修补缺陷二条处理建议。

1.百氏高修补材粘接强度高，能与结构形成一体，防水、抗渗、抗裂、抗收缩性能效果好，(干燥后接近混凝土色)。

2.百氏高色差调整剂用于调整混凝土因浇筑过程或者其他原因造成的色差处理，能最大程度恢复混凝土原有的色彩机理和质感。

3.百氏高底涂能够与混凝土反应形成牢固的化学键，从而锚固在混凝土表层。它的突出特性是具有很好的透气性，不会影响到混凝土本身的呼吸，可使混凝土内部的水分逐渐扩散出来，从而保证混凝土内部的干燥；底涂料具有极低的吸水率，良好的耐久、耐碱、耐盐等特性。

4.百氏高面涂主要是由高档的氟硅乳液组成，具有特别优越的耐候性、憎水性和耐酸碱性，因此在环境复杂的工业区也可放心使用。

清水混凝土修补提出了基层处理与修补缺陷二条处理建议。

(1)基层处理：去除附在混凝土表面的物质(浮土、固化的水泥，水泥流淌印记等)；切割并磨平凸起的混凝土；清理浮物；去除墨迹等，消除原有不规律的接缝，错位的部分全部用角磨机把错台的部位磨平。然后将基面清洗干净。

(2)修补缺陷：专用修补材填充混凝土缺陷，使混凝土墙面整体平整

涂装色差调整剂：专门用于调整混凝土因浇筑过程或者其他原因造成的色差。能最大程度恢复混凝土原因的色彩机理和质感。

清水混凝土保护涂料中提到的自流平性能主要指面漆，底漆和中涂与其他清水混凝土保护种类相同。自流平面漆的品质是环氧自流平表观效果和使用效果的关键。

施工环氧自流平面漆，主要采取镘刀批刮的形式，通过镘刀有齿的一面轻轻带动自流平面漆，制造一点点动力，然後让自流平面漆自行流平。在施工中，温度、施工方式、施工技巧直接影响环氧自流平涂层效果。

清水混凝土保护涂料施工前的准备需要：

(1)量出施工面积及确认施工区域。

(2)确认所做环氧地坪需要的颜色；如果临时换颜色，施工单位可能会重新发货，这样如果是在工作区域会延长禁行时间，耽误正常工作。

(3)清水混凝土保护涂料施工前需保持所要施工地面的环境清洁；

(4)确定施工所需的电源，地坪在施工过程中要打磨，材料要进行搅拌，都要用到电源；

(5)如果有其它工程在进行，要在环氧施工前做好。如墙壁粉刷这些，如果墙面涂层未固化会对涂层造成二次污染和破坏；

(6)如果是新建工程还未安装电源要有临时灯光及照明设备；

(7)要划分一定的区域存放涂层施工材料及机器；

本发明石墨烯改性清水混凝土/保护涂料热膨胀系数高，温度反复升降时涂层的膨胀和收缩能和保持一致，不会产生裂纹和脱落等现象。

百氏高(BSG-815石墨烯改性清水混凝土/保护涂料)由多种成分组成的功能材料，一般可子相互协同赋予了涂层优异的耐磨、抗热冲击性，可以长时间耐气蚀液蚀摩擦和粉料摩擦，加快热吸收耐酸并具有一定的附着力、耐污性、耐热性和耐溶性，表面具双亲疏水性涂料效果等。

百氏高(BSG-815石墨烯改性清水混凝土/保护涂料)目前已在在铁路、桥梁、公路、涵洞、隧道、大坝、地铁、机场、电厂电站、海洋码头、市政建筑等多种领域中得到应用。

本发明的生产工艺及其配方表述如下：

示例一：百氏高(BSG-815石墨烯改性清水混凝土/保护涂料)，其由以下重量份数的原料制成：由多种组分组成的聚合物和成膜物质，包括无机物腻子30-50％、多功能抗碱渗透剂5-10％、混凝土润色漆10-15％，双组份聚氨酯面漆10-20％等组成。

示例二：百氏高(BSG-815石墨烯改性清水混凝土/保护涂料)，其由以下重量份数的原料制成：由多种组分组成的树脂聚合为成膜物质(聚氨脂树脂10～15％、环氧树脂20～35％)加入石墨烯纳米元素1.0～3.5％、二氧化硅6～12％、碳化硅25-30％、防污剂1.0～3％、防水剂2.0～5％、颜料2～3％等组成。

示例三：(BSG-815石墨烯改性清水混凝土/保护涂料)，①清水混凝土其由以下重量份数的原料制成：由胶凝材料、片状石墨烯、复合减水剂、水和骨料制备而成；一般胶凝材料在清水混凝土中的用量为380～480kg，m3，包含如下重量份的成分：白水泥42～68份，粉煤灰12～26份，粒化高炉矿渣粉22～45份；复合减水剂及聚羧酸减水剂的用量为胶凝材料的0.6％～1.2％、消泡剂0.3～0.6％、引气剂和增粘剂各1.5～3.6％；水的用量为胶凝材料的0.3～0.5倍；余量为骨料。

百氏高开发的(BSG-815石墨烯改性清水混凝土/保护涂料)，超强的渗透能力、良好的透气“呼吸”功能、优异的防水性能、极佳的环保性、无色透明、不改变基层的颜色和外观、阻止以水为载体的一些介质对混凝土的侵蚀、提高混凝土的耐久性、延长混凝土的使用寿命、保护石材、砖板、古建筑物等遭受与水相关的损坏、防止霉菌、苔藓产生、减少风化、盐渍和返碱、免受污染保持洁净。

目前百氏高通过仿清水混凝土保护涂料做出与清水混凝土浇筑一样的效果，包括螺栓空的设计以及预留，清水混凝土效果，其次也可以通过清水混凝土挂板的形式做出真正的清水混凝土效果，如一些隔离用的清水混凝土板等，清水混凝土异形挂板均可在家装中生存，如果喜欢清水混凝土的装饰效果，直接用百氏高清水混凝土保护涂料，做出仿清水混凝土效果。

仿清水混凝土的未来市场需求会高于真正的清水混凝土浇筑，因为目前来看，国内的清水混凝土浇筑技术能力有限，一次性浇筑成型的几率不大，由于清水混凝土浇筑成本较高，直接浇筑成普通混凝土，然后做仿清水混凝土饰面，效果会更好，并且对于节约成本来说，也是非常有利的。有甚于此特效，更有电厂及商业建筑商家把清水混凝土漆作为首选涂装材料，清水混凝土的外在装饰已经成为一种潮流。诚然，目前国内使用情况及施工作业水平参差不齐，但随着人们对建筑艺术追求水平逐步提高，相信仿清水混凝土漆的前景更为广阔而为普通老百姓所接受而购买使用。百氏高清水混凝土系列涂料，可以提供和保护仿清水混凝土效果，并提供相应的解决方案。

Claims (2)

1.石墨烯改性清水混凝土/保护涂料，清水混凝土具有极好的装饰效果；其特征在于：由多种组分组成的树脂聚合为成膜物质，加入石墨烯纳米元素、多种无机纳米复合材料及其助剂与填料等组成。

2.根据权利要求书1所述还包括本发明的三个示例。

示例一：百氏高(BSG-815石墨烯改性清水混凝土/保护涂料)，其由以下重量份数的原料制成：由多种组分组成的聚合物和成膜物质，包括无机物腻子30-50％、多功能抗碱渗透剂5-10％、混凝土润色漆10-15％，双组份聚氨酯面漆10-20％等组成。

示例二：百氏高(BSG-815石墨烯改性清水混凝土/保护涂料)，其由以下重量份数的原料制成：由多种组分组成的树脂聚合为成膜物质(聚氨脂树脂10～15％、环氧树脂20～35％)加入石墨烯纳米元素1.0～3.5％、二氧化硅6～12％、碳化硅25-30％、防污剂1.0～3％、防水剂2.0～5％、颜料2～3％等组成。

示例三：(BSG-815石墨烯改性清水混凝土/保护涂料)，①清水混凝土其由以下重量份数的原料制成：由胶凝材料、片状石墨烯、复合减水剂、水和骨料制备而成；一般胶凝材料在清水混凝土中的用量为380～480kg，m3，包含如下重量份的成分：白水泥42～68份，粉煤灰12～26份，粒化高炉矿渣粉22～45份；复合减水剂及聚羧酸减水剂的用量为胶凝材料的0.6％～1.2％、消泡剂0.3～0.6％、引气剂和增粘剂各1.5～3.6％；水的用量为胶凝材料的0.3～0.5倍；余量为骨料。