CN108485476A - 一种钢结构防腐的锌烯防腐涂料 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于铁路线桥设备钢结构工件的锌烯防腐涂料，按重量配比组成为，改性环氧树脂10‑40%；功能性填料20‑50%；锌粉0.01‑28%，石墨烯0.2‑3%，表面活性剂3‑15%，二甲苯5‑25%，正丁醇5‑25%。利用纳米二维片状石墨烯的防水性和快速导电性将其应用于铁路线桥设备钢结构工件的防腐蚀领域。由于本发明所用涂料的防腐机理是石墨烯良好的导电性和片状锌粉的搭接特性，这样在涂层表面形成了良好的导电层状网络结构，阻碍腐蚀介质浸入，具有良好的物理屏蔽效果，有效保护了钢结构工件并提高了其表面的耐腐蚀性。此外，利用石墨烯代替部分锌粉，涂层不仅仍具有优异阴极保护作用，而且涂料制备过程中锌粉用量减少，减少了在后期焊接加工中锌蒸汽对人体和环境的危害和污染。

Description

一种钢结构防腐的锌烯防腐涂料

技术领域

本发明涉及钢结构防腐技术领域，尤其涉及一种具有防腐作用、用于铁路线桥设备钢结构工件中的锌烯防腐涂料。

背景技术

由于铁路线桥设备钢结构工件在露天工作，运行环境复杂，经受阳光、雨雪和各种腐蚀性物质的作用，其金属零件极易发生腐蚀。腐蚀是金属结构件的主要破坏形式之一，它所导致的构件失效与相应的经济损失十分巨大，据不完全统计，1999 年至2000 年期间，铁道部腐蚀与防护的相关费用支出每年 4 亿元以上。根据美国学者提出的“五倍定律”，如果防腐蚀工作到位，大量的损失是可以避免或延缓的。

近年来，铁路线桥设备钢结构工件上使用的防腐涂料主要有无机富锌底漆，环氧富锌底漆，醇酸底漆，酚醛防锈底漆，环氧脂防锈底漆，双组份环氧底漆，环氧聚氨酯底漆等。但由于铁路的特殊行业及其特殊的户外恶劣环境，传统涂料在耐盐雾、附着力、耐候、耐磨等主要性能上不能够满足使用要求，因此，开发及寻找适用铁路线桥设备钢结构工件的防腐涂料是十分重要紧迫的任务。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明解决的技术问题是为铁路线桥设备钢结构工件表面防腐提供了一种耐盐雾、附着力、耐候等性能优异的锌烯防腐涂料。

本发明为解决上述技术问题采用如下技术方案：

一种锌烯防腐涂料，按重量配比组成为，改性环氧树脂10-40%；功能性填料20-50%；锌粉0.01-28%，石墨烯0.2-3%，表面活性剂3-15%，二甲苯5-25%，正丁醇5-25%，所有组分的重量之和为100%。

进一步改进的是，所述的石墨烯的性能指标，层数≤30；单位电导率≥4000S/m；比表面积BET为90～250m²/g。

一种锌烯防腐涂料，其特征在于：其使用步骤包括，

a. 预处理，施工前，将待涂工件表面进行除油除锈，去除油污、盐分及其它污物；然后进行刷涂；

b. 锌烯防腐涂料由锌烯防腐底漆及配套的固化剂双组分组成，使用时先将锌烯防腐底漆搅拌均匀，然后按锌烯防腐底漆：固化剂=10：1的比例将两组分混合，并搅拌均匀；可添加0～15%含量的稀料；然后等锌烯防腐涂料熟化后再进行涂装；

熟化时间，10℃～30 min；20℃～20 min；30℃～10 min；

表干时间，25~35min，温度为20~25℃；

硬干时间，11 ~13h，温度为20~25℃；

最短涂覆间隔，温度为8~10℃时，15~16h；温度为20~25℃时，10~12h；温度为35~40℃时，6~8h；

c. 施工时，工件表面温度必须比露点温度高3℃以上，且低于50℃；刷涂作业时环境的相对湿度低于85%；刷涂作业时应不断搅拌，防止沉淀；

d. 涂装可采用喷涂或刷涂方法，底漆膜层总厚度为60～80um，分两道刷涂；实干后可在其膜层表面进行涂装面漆。

一种锌烯防腐涂料的新用途，所述的锌烯防腐涂料用于铁路线桥设备钢结构工件防腐蚀中。

本发明与现有技术相比具有以下有益效果：

（1）由于本发明所用涂料的防腐机理是石墨烯良好的导电性和片状锌粉的搭接特性，这样在涂层表面形成了良好的导电层状网络结构，阻碍腐蚀介质浸入，具有良好的物理屏蔽效果，有效保护了钢结构工件并提高了其表面的耐腐蚀性。此外，利用石墨烯代替部分锌粉，涂层不仅仍具有优异阴极保护作用，而且涂料制备过程中锌粉用量减少，减少了在后期焊接加工中锌蒸汽对人体和环境的危害和污染。

（2）利用本发明对铁路线桥设备钢结构工件结构工件进行涂装，实干后对其进行耐盐雾，附着力主要性能测试。a. 耐中性盐雾试验可达到3000小时以上，很大程度上超过现行富锌底漆行业标准I要求（其为600h）；b. 附着力测试高达12-21MPa，远大于通用标准（≥6 MPa）。

（3）由于本发明所用涂料组份中锌粉用量大大减少，因此其体积固含量明显高于传统富锌底漆。在相同的质量固含量条件下，涂料的体积固含量约为传统富锌底漆的1.6倍，换言之，在相同涂层厚度时，其用量比传统富锌底漆节约 30% 以上。

本发明所提供的锌烯防腐涂料现场涂装工艺简单，是可以用于不同用途、不同种类及形状的铁路线桥设备钢结构工件的防腐涂料。

具体实施方式

以下通过实施例对本发明的上述内容做进一步详细说明，但不应该将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明上述内容实现的技术均属于本发明的范围。

一种锌烯防腐涂料，按重量配比组成为，改性环氧树脂10-40%；功能性填料20-50%；锌粉0.01-28%，石墨烯0.2-3%，表面活性剂3-15%，二甲苯5-25%，正丁醇5-25%，所有组分的重量之和为100%。

进一步改进的是，所述的石墨烯的性能指标，层数≤30；单位电导率≥4000S/m；比表面积BET为90～250m²/g。

一种锌烯防腐涂料，其使用步骤包括，

a. 预处理，施工前，将待涂工件表面进行除油除锈，去除油污、盐分及其它污物；然后进行刷涂；

b. 锌烯防腐涂料由锌烯防腐底漆及配套的固化剂双组分组成，使用时先将锌烯防腐底漆搅拌均匀，然后按锌烯防腐底漆：固化剂=10：1的比例将两组分混合，并搅拌均匀；可按现场需求添加0～15%含量的稀料；然后等锌烯防腐涂料熟化后再进行涂装；

熟化时间，10℃～30 min；20℃～20 min；30℃～10 min；

表干时间，25~35min，温度为20~25℃；

硬干时间，11 ~13h，温度为20~25℃；

最短涂覆间隔，温度为8~10℃时，15~16h；温度为20~25℃时，10~12h；温度为35~40℃时，6~8h；

c. 施工时，工件表面温度必须比露点温度高3℃以上，且低于50℃；刷涂作业时环境的相对湿度低于85%；刷涂作业时应不断搅拌，防止沉淀；

d. 涂装可采用喷涂或刷涂方法，底漆膜层总厚度为60～80um，分两道刷涂；实干后可在其膜层表面进行涂装面漆。

一种锌烯防腐涂料的新用途，所述的锌烯防腐涂料用于铁路线桥设备钢结构工件防腐蚀中。

实施例1

一种锌烯防腐涂料，按重量配比组成为，改性环氧树脂30%；功能性填料30%；锌粉15%，石墨烯2%，表面活性剂5%，二甲苯8%，正丁醇10%。

2016年8月，采用锌烯防腐涂料，在郑州铁路局郑州桥工段管内，陇海正线跨郑州市区城东路和紫荆山路特大桥人行道钢支架上进行现场刷涂试验。该桥位于陇海下行客车线K563+989～K565+084，全长1095m。现场人员按照该涂料的使用方法进行现场刷涂，具体施工过程与实施例1相同。本次利用 2kg锌烯防腐涂料，共刷涂4个钢支架。

实施例2

一种锌烯防腐涂料，按重量配比组成为，改性环氧树脂35%；功能性填料25%；锌粉12%，石墨烯2.5%，表面活性剂3%，二甲苯12.5%，正丁醇10%。

同年8月，采用锌烯防腐涂料，在郑州铁路局新乡桥工段管内，京广正线跨卫河桥下承式钢桁梁上进行现场刷涂试验。该桥梁位于京广线上行重车方向，中心里程K597+177。现场工作人员按照该涂料的使用方法进行刷涂，具体施工过程与实施例1相同。本次利用锌烯防腐涂料 1.5kg共刷涂了5.5平方及一个钢托架。

实施例3

改性环氧树脂33.8%；功能性填料22%；锌粉20%，石墨烯1.4%，表面活性剂6%，二甲苯6%，正丁醇10.8%。

2016年9月，采用锌烯防腐涂料，在郑州铁路局郑州桥工段管内，陇海正线跨郑州市区城东路和紫荆山路特大桥人行道钢支架上进行现场刷涂试验。该桥位于陇海下行客车线K563+989～K565+084，全长1095m。现场人员按照该涂料的使用方法进行现场刷涂，具体施工过程与实施例1相同。本次利用 4kg锌烯防腐涂料，共刷涂8个钢支架。

实施例4

改性环氧树脂38.5%；功能性填料21%；锌粉22.2%，石墨烯0.9%，表面活性剂7.1%，二甲苯5.1%，正丁醇5.2%。

2016年9月，采用锌烯防腐涂料，在郑州铁路局新乡桥工段管内，京广正线跨卫河桥下承式钢桁梁上进行现场刷涂试验。该桥梁位于京广线上行重车方向，中心里程K597+177。现场工作人员按照该涂料的使用方法进行刷涂，具体施工过程与实施例1相同。本次利用锌烯防腐涂料 2kg共刷涂了7平方及一个钢托架。

实施例5

改性环氧树脂30%；功能性填料20%；锌粉22%，石墨烯0.6%，表面活性剂8%，二甲苯13%，正丁醇6.4%。

2016年9月，采用锌烯防腐涂料，在郑州铁路局新乡桥工段管内，京广线上行外包线唐庄特大桥63#墩北侧面和东侧面，现场工作人员按照该涂料的使用方法进行刷涂，具体施工过程与实施例1相同。本次利用锌烯防腐涂料5kg共刷涂桥墩7.6平方米。

锌烯防腐涂料在耐中性盐雾、附着力（拉开法）、耐人工气候老化等主要性能测试中表现出优异效果，远大于富锌底漆的性能指标，对于铁路线桥设备钢结构工件在特殊环境恶劣环境中尤其适用。

有关工作人员定期对涂装工件进行定期观测，由于钢结构工件和钢筋混凝土现场运用是在户外工作运行，所以只能对其外部形貌进行观察。通过半年多的观测，钢结构和钢筋混凝土的涂层表面在生锈、掉块/脱落、光泽度等外观上没有发生任何变化，表现出优异的防腐效果，有效地延长了工件使用寿命。后期仍在继续观测。

本发明所用涂料基于石墨烯独特的结构和性质，如纳米二维片状结构、防水性、快速导电性等，研究了一种适用于铁路线桥设备钢结构工件的锌烯防腐涂料，该涂层具有物理隔绝作用，能够阻止腐蚀介质渗入工件表面，并且还具有保护阴极作用，保护了线桥设备结构工件。根据上述石墨烯的特性以及现存铁路线桥设备钢结构工件的腐蚀现状，锌烯防腐涂料必将为铁路线桥设备钢结构工件防腐措施的发展趋势。

上述实施案例仅为本发明的3项具体实施案例，并非依此限定本发明的保护范围，故：凡是采用锌烯防腐涂料在铁路线桥设备钢结中的应用均在本发明专利的保护范围以内。

尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种锌烯防腐涂料，其特征在于：按重量配比组成为，改性环氧树脂10-40%；功能性填料20-50%；锌粉0.01-28%，石墨烯0.2-3%，表面活性剂3-15%，二甲苯5-25%，正丁醇5-25%，所有组分的重量之和为100%。

2.根据权利要求1所述的一种锌烯防腐涂料，其特征在于：所述的石墨烯的性能指标，层数≤30；单位电导率≥4000S/m；比表面积BET为90～250m²/g。

3.一种锌烯防腐涂料，其特征在于：其使用步骤包括，

a. 预处理，施工前，将待涂工件表面进行除油除锈，去除油污、盐分及其它污物；然后进行刷涂；

b. 锌烯防腐涂料由锌烯防腐底漆及配套的固化剂双组分组成，使用时先将锌烯防腐底漆搅拌均匀，然后按锌烯防腐底漆：固化剂=10：1的比例将两组分混合，并搅拌均匀；可添加0～15%含量的稀料；然后等锌烯防腐涂料熟化后再进行涂装；

熟化时间，10℃～30 min；20℃～20 min；30℃～10 min；

表干时间，25~35min，温度为20~25℃；

硬干时间，11 ~13h，温度为20~25℃；

最短涂覆间隔，温度为8~10℃时，15~16h；温度为20~25℃时，10~12h；温度为35~40℃时，6~8h；

c. 施工时，工件表面温度必须比露点温度高3℃以上，且低于50℃；刷涂作业时环境的相对湿度低于85%；刷涂作业时应不断搅拌，防止沉淀；

d. 涂装可采用喷涂或刷涂方法，底漆膜层总厚度为60～80um，分两道刷涂；实干后可在其膜层表面进行涂装面漆。

4.一种锌烯防腐涂料的新用途，其特征在于：所述的锌烯防腐涂料用于铁路线桥设备钢结构工件防腐蚀领域。