CN109181501A - 一种钢筋粉末涂料及其生产工艺 - Google Patents

一种钢筋粉末涂料及其生产工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种钢筋粉末涂料及其生产工艺，涉及涂料领域，解决了现有技术中涂料的涂层较厚，不能连续性涂布，固化时间长的问题，该钢筋粉末涂料包括如下重量组分：成膜物质56～84%wt、交联剂5～20%wt、促进剂0.5～1.0%wt和改性填料10～26%wt；成膜物质包括聚酯树脂、酚醛环氧树脂和丙烯酸树脂中的至少两种；交联剂包括聚四氟乙烯和C6中的任意一种；促进剂包括乙基三苯基溴化膦和甲基三苯基溴化膦中的任意一种；改性填料包括硅灰石和碳酸钙中的任意一种。本发明具有涂层薄、可连续涂装、固化时间短、粘连性强、适合高温快速固化的钢筋涂装的优点，具有一定的经济效应和社会效应，且生产工艺简单。

Description

一种钢筋粉末涂料及其生产工艺
技术领域
本发明涉及涂料领域，尤其涉及一种钢筋粉末涂料及其生产工艺。
背景技术
钢筋混凝土是现代社会应用最为广泛的建筑材料，由水泥、砂石和水按一定比例混合而成，并用钢筋强化，特别是螺纹钢筋，然而，由于钢筋混凝土破坏失效而引起的人员受伤和财产损失事件越来越多，因此，钢筋混凝土已经引起人们重视。
引起钢筋混凝土破坏失效的主要原因包括：钢筋腐蚀、碱基料反应、冻融破坏等，其中，钢筋腐蚀是引起混凝土结构失效的主要原因，由于钢筋混凝土中不可避免的会出现一些缝隙和空洞，当钢筋受到水或者其他物质侵蚀时会引起腐蚀，腐蚀钢筋表面产生的氧化层体积膨胀数十倍，最终导致混凝土开裂、保护层脱落，致使钢筋直接暴露在大气、水或其他腐蚀介质中，进而造成腐蚀速度加快。
为解决上述问题，一般会在钢筋混凝土表面涂抹钢筋粉末涂料，钢筋粉末涂料是涂于混凝土结构钢筋的防腐蚀粉末涂料，常用的品种为环氧粉末涂料或酚醛粉末涂料等，用于防止混凝开裂后引起的钢筋腐蚀，可防锈、防潮，但是涂层较厚，不能连续性涂布，固化时间长且施工繁琐。
发明内容
本发明的目的一在于提供一种钢筋粉末涂料，该涂料具有涂层薄、可连续涂装、固化时间短、粘连性强、适合高温快速固化的钢筋涂装的优点，且具有一定的经济效应和社会效应。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种钢筋粉末涂料，该涂料包括如下重量组分：成膜物质56～84％wt、交联剂5～20％wt、促进剂0.5～1.0％wt和改性填料10～26％wt；所述成膜物质包括聚酯树脂、酚醛环氧树脂和丙烯酸树脂中的至少两种；所述交联剂包括聚四氟乙烯和C6中的任意一种；所述促进剂包括乙基三苯基溴化膦和甲基三苯基溴化膦中的任意一种；所述改性填料包括硅灰石和碳酸钙中的任意一种。
钢筋粉末涂料是涂于混凝土结构钢筋的防腐蚀粉末涂料，用于防止混凝开裂后引起的钢筋腐蚀，可防锈、防潮等。成膜物质是指具有能黏着于物质形成膜的能力的物质，因而是涂料的基础，有时也叫基料和漆料。它决定着涂料的基本特性，主要包括油脂和树脂，还包括部分不挥发活性稀释剂。高分子树脂或油料是涂料的主要成膜物质，在任何涂料中都是必不可少的。本发明中成膜物质包括聚酯树脂、酚醛环氧树脂和丙烯酸树脂中的至少两种，优选，所述成膜物质56～84％wt包括聚酯树脂55～73％wt和酚醛环氧树脂1～11％wt。
聚酯树脂是不饱和聚酯胶粘剂的简称，主链中含有-CH＝CH-双键的一种线型结构，能与烯类单体，在引发剂和促进剂的作用下，于常温下聚合成不溶、不熔的产物。聚酯树脂胶粘剂粘度小、易润湿、工艺性好，固化后的胶层硬度大、透明性好、光亮度高、可室温加压快速固化、耐热性较好、电性能优良。酚醛环氧树脂，是以线型酚醛树脂与环氧氯丙烷作原料，在NaOH存在下，反应而成的，以酚醛环氧树脂为主体的胶粘剂对金属底材有良好的粘附力,且具有优异的机械性能,由于分子结构中含有2个以上的环氧基，固化后交联密度高，产品的耐热性、耐溶剂性、耐化学药品性及尺寸稳定性，都会相对提高。采用3.5～8.5％wt的酚醛环氧树脂和58～70％wt的聚酯树脂为主要原材料制备而成的涂料同时具备两者各自的独特性能，使得生产出的涂膜具有极度佳的流平性、装饰性、机械性能、较强的耐腐蚀性和耐热性。
交联剂又称作架桥剂，交联剂曝光后产生双自由基，它和聚烃类树脂相作用，在聚合物分子链之间形成桥键，变为三维结构的不溶性物质。高分子材料的分子结构就像一条条长的线，没交联时强度低，易拉断，且没有弹性，交联剂的作用就是在线型的分子之间产生化学键，使线型分子相互连在一起，形成网状结构，这样提高涂料的强度和硬度。本发明中交联剂包括聚四氟乙烯和C6中的任意一种，C6是酰胺乙烯官能团聚合物交联剂，不含MDA，用于提高产品内聚强度的新型交联剂，完全符合欧盟环保要求以及国内出口环保要求。C6可用于涂料可提高产品的物理、化学性能，使涂层获得更好的附着力、硬度/弹性、耐擦伤性、耐磨性以及耐化学性。优选，所述交联剂为5～20％wt的聚四氟乙烯。聚四氟乙烯在促进聚酯树脂和酚醛环氧树脂聚合，提高粉末涂料的强度和硬度。且聚四氟乙烯具有抗酸抗碱、抗各种有机溶剂的特点，几乎不溶于所有的溶剂，具有优良的化学稳定性、耐腐蚀性，是当今世界上耐腐蚀性能最佳材料之一，同时，聚四氟乙烯具有耐高温、耐大气老化性、耐辐照性能和较低的渗透性的特点，且聚四氟乙烯本身对人没有毒性。在涂料中加入聚四氟乙烯，可显著提高涂料的耐热性、抗化学腐蚀性、耐候性、耐老化性、抗酸碱性等，使得涂料长期暴露于大气中，表面及性能可以基本保持不变。
促进剂与催化剂或固定剂并用时，可以提高反应速率的一种用量较少的物质。本发明中所述促进剂包括乙基三苯基溴化膦和甲基三苯基溴化膦中的任意一种，优选，所述促进剂为乙基三苯基溴化膦。在酚醛环氧树脂和聚酯树脂内加入0.5～1.0％wt的乙基三苯基溴化膦，一定程度上可以加快涂料成膜的速度，减少涂料的固化时间。
改性填料又称改性填充剂，是指用以改善加工性能、制品力学性能并(或)降低成本的固体物料。在涂料工业中常加入白色或带色填料(如钛白粉、滑石粉、碳酸钙、硫酸钡等)以改善涂料的光学、物理和化学性能，本发明中改性填料包括硅灰石和碳酸钙中的任意一种，优选，所述改性填料为硅灰石。硅灰石硬度4.5～5.5,密度2.75～3.10g/cm3，一般情况下耐酸、耐碱、耐化学腐蚀。吸湿性小于4％。吸油性低、电导率低、绝缘性较好。其特点无毒、耐化学腐蚀、热稳定性及尺寸稳定良好，有玻璃和珍珠光泽，低吸水率和吸油值，力学性能及电性能优良以及具有一定补强作用。本发明中，在在酚醛环氧树脂和聚酯树脂内加入15～21％wt的硅灰石，有效的调节树脂粘度，可改善树脂固化物的耐热性、降低树脂固化物的热膨胀系数、降低树脂固化物的吸水性、改善树脂固化物的耐老化性及耐化学腐蚀性、提高树脂固化物的收缩性、提高树脂固化物的抗压强度以及耐高温性能。且硅灰石价格便宜，材料易得，又不污染环境。
综上所述，建筑用钢材的涂装，正呈现出巨大商机，本发明的钢筋粉末涂装具有可连续涂装的特性，能全面满足环氧涂层钢筋的相关标准要求，核心材料已经全部国产化，对比传统的工业漆，本发明具还具备备很强的经济效应和社会效应。
本发明的目的二在于提供一种钢筋粉末涂料的生产工艺，该涂料的生产工艺具有工艺简单，易于实施，便于批量生产的优点。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种钢筋粉末涂料的生产工艺包括如下步骤：
步骤1，按配比将聚酯树脂、酚醛环氧树脂、聚四氟乙烯、乙基三苯基溴化膦和硅灰石混合均匀，得到混合物；
步骤2，将混合物倒入挤出机内熔融，挤出，冷却后得到涂料压片，其中挤出机的螺杆转速为45～50Hz/min,挤出机的喂料速度为20～25Hz/min；优选步骤2中挤出机的挤出前区温度为95～100℃，挤出后区温度为100～105℃；
步骤3，将涂料压片放入磨粉机内进行粉碎，得到粒度为35～40μm的钢筋粉末涂料成品，其中，磨粉机内研磨刀的转速为45～50Hz/min,磨粉机进料螺杆的转速20～25Hz/min。
通过上述方法，按配比将各个原材料混合均匀、然后通过挤出机熔融挤出得到涂料压片，最后由磨粉机粉碎后得到钢筋粉末涂料，生产钢筋粉末涂料的生产工艺简单，操作方便，便于批量生产。在生产过程中，严格控制各种工艺参数，有利于制得漆膜机械性能好，流平性好、硬度高，耐划伤，耐腐蚀的钢筋粉末涂料。
综上所述，本发明对比于现有技术的有益效果为：
一、涂层薄、可连续涂装；
二、固化时间短，粘度性强；
三、适合高温快速固化的钢筋涂装；
四、附着力强，特别是对金属；
五、生产工艺简单。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步详细说明。
实施例1
一种钢筋粉末涂料的生产工艺包括如下步骤：
将65g聚酯树脂、3.5g酚醛环氧树脂、12.5g聚四氟乙烯、0.7g乙基三苯基溴化膦和18.3g硅灰石混合均匀，得到混合物；
将混合物倒入挤出机内熔融，挤出涂料压片，其中挤出机的螺杆转速48Hz/min,挤出机的喂料速度为23Hz/min，挤出机的挤出前区温度98℃，后区温度102℃；
将涂料压片放入磨粉机内进行粉碎，经磨粉机粉碎后的涂料的粒度为38μm，得到钢筋粉末涂料成品，其中，磨粉机内研磨刀的转速为42Hz/min,磨粉机进料螺杆的转速22Hz/min。
实施例2
一种钢筋粉末涂料的生产工艺包括如下步骤：
将64g聚酯树脂、5.5g酚醛环氧树脂、12.5g聚四氟乙烯、0.7g乙基三苯基溴化膦和17.3g硅灰石混合均匀，得到混合物；
将混合物倒入挤出机内熔融，挤出涂料压片，其中挤出机的螺杆转速48Hz/min,挤出机的喂料速度为23Hz/min，挤出机的挤出前区温度97℃，后区温度103℃；
将涂料压片放入磨粉机内进行粉碎，经磨粉机粉碎后的涂料的粒度为37μm，得到钢筋粉末涂料成品，其中，磨粉机内研磨刀的转速为43Hz/min,磨粉机进料螺杆的转速23Hz/min。
实施例3
一种钢筋粉末涂料的生产工艺包括如下步骤：
将61g聚酯树脂、8.3g酚醛环氧树脂、12.5g聚四氟乙烯、0.7g乙基三苯基溴化膦和17.3g硅灰石混合均匀，得到混合物；
将混合物倒入挤出机内熔融，挤出涂料压片，其中挤出机的螺杆转速48Hz/min,挤出机的喂料速度为23Hz/min，挤出机的挤出前区温度97.5℃，后区温度102.5℃；
将涂料压片放入磨粉机内进行粉碎，经磨粉机粉碎后的涂料的粒度为39μm，得到钢筋粉末涂料成品，其中，磨粉机内研磨刀的转速为42Hz/min,磨粉机进料螺杆的转速23Hz/min。
实施例4
一种钢筋粉末涂料的生产工艺包括如下步骤：
将59g聚酯树脂、11g酚醛环氧树脂、19g聚四氟乙烯、1g乙基三苯基溴化膦和10g硅灰石混合均匀，得到混合物；
将混合物倒入挤出机内熔融，挤出涂料压片，其中挤出机的螺杆转速45Hz/min,挤出机的喂料速度为20Hz/min，挤出机的挤出前区温度95℃，后区温度100℃；
将涂料压片放入磨粉机内进行粉碎，经磨粉机粉碎后的涂料的粒度为35μm，得到钢筋粉末涂料成品，其中，磨粉机内研磨刀的转速为40Hz/min,磨粉机进料螺杆的转速20Hz/min。
实施例5
一种钢筋粉末涂料的生产工艺包括如下步骤：
将73g聚酯树脂、1g酚醛环氧树脂、5g聚四氟乙烯、0.5g乙基三苯基溴化膦和20.5g硅灰石混合均匀，得到混合物；
将混合物倒入挤出机内熔融，挤出涂料压片，其中挤出机的螺杆转速46Hz/min,挤出机的喂料速度为21Hz/min，挤出机的挤出前区温度96℃，后区温度101℃；
将涂料压片放入磨粉机内进行粉碎，经磨粉机粉碎后的涂料的粒度为36μm，得到钢筋粉末涂料成品，其中，磨粉机内研磨刀的转速为41Hz/min,磨粉机进料螺杆的转速21Hz/min。
实施例6
一种钢筋粉末涂料的生产工艺包括如下步骤：
将58g聚酯树脂、8.5g酚醛环氧树脂、6.9g聚四氟乙烯、0.6g乙基三苯基溴化膦和26g硅灰石混合均匀，得到混合物；
将混合物倒入挤出机内熔融，挤出涂料压片，其中挤出机的螺杆转速47Hz/min,挤出机的喂料速度为22Hz/min，挤出机的挤出前区温度97℃，后区温度102℃；
将涂料压片放入磨粉机内进行粉碎，经磨粉机粉碎后的涂料的粒度为37μm，得到钢筋粉末涂料成品，其中，磨粉机内研磨刀的转速为42Hz/min,磨粉机进料螺杆的转速22Hz/min。
实施例7
一种钢筋粉末涂料的生产工艺包括如下步骤：
将70g聚酯树脂、3.5g酚醛环氧树脂、10.7g聚四氟乙烯、0.8g乙基三苯基溴化膦和15g硅灰石混合均匀，得到混合物；
将混合物倒入挤出机内熔融，挤出涂料压片，其中挤出机的螺杆转速48Hz/min,挤出机的喂料速度为23Hz/min，挤出机的挤出前区温度98℃，后区温度103℃；
将涂料压片放入磨粉机内进行粉碎，经磨粉机粉碎后的涂料的粒度为38μm，得到钢筋粉末涂料成品，其中，磨粉机内研磨刀的转速为43Hz/min,磨粉机进料螺杆的转速23Hz/min。
实施例8
一种钢筋粉末涂料的生产工艺包括如下步骤：
将63g聚酯树脂、6g酚醛环氧树脂、12.5g聚四氟乙烯、0.5g乙基三苯基溴化膦和18g硅灰石混合均匀，得到混合物；
将混合物倒入挤出机内熔融，挤出涂料压片，其中挤出机的螺杆转速49Hz/min,挤出机的喂料速度为24Hz/min，挤出机的挤出前区温度99℃，后区温度104℃；
将涂料压片放入磨粉机内进行粉碎，经磨粉机粉碎后的涂料的粒度为39μm，得到钢筋粉末涂料成品，其中，磨粉机内研磨刀的转速为44Hz/min,磨粉机进料螺杆的转速24Hz/min。
实施例9
一种钢筋粉末涂料的生产工艺包括如下步骤：
将62g聚酯树脂、7g酚醛环氧树脂、20g聚四氟乙烯、0.7g乙基三苯基溴化膦和10.3g硅灰石混合均匀，得到混合物；
将混合物倒入挤出机内熔融，挤出涂料压片，其中挤出机的螺杆转速50Hz/min,挤出机的喂料速度为25Hz/min，挤出机的挤出前区温度100℃，后区温度105℃；
将涂料压片放入磨粉机内进行粉碎，经磨粉机粉碎后的涂料的粒度为40μm，得到钢筋粉末涂料成品，其中，磨粉机内研磨刀的转速为45Hz/min,磨粉机进料螺杆的转速25Hz/min。
实施例10
一种钢筋粉末涂料的生产工艺包括如下步骤：
将61g聚酯树脂、8g酚醛环氧树脂、9.3g聚四氟乙烯、0.7g乙基三苯基溴化膦和21g硅灰石混合均匀，得到混合物；
将混合物倒入挤出机内熔融，挤出涂料压片，其中挤出机的螺杆转速47Hz/min,挤出机的喂料速度为22Hz/min，挤出机的挤出前区温度97.5℃，后区温度102.5℃；
将涂料压片放入磨粉机内进行粉碎，经磨粉机粉碎后的涂料的粒度为37μm，得到钢筋粉末涂料成品，其中，磨粉机内研磨刀的转速为43Hz/min,磨粉机进料螺杆的转速22Hz/min。
实施例1-10的各组分及各组分的CAS号如表1所示：
表1实施例1-10的各组分及各组分的CAS号
组分 CAS号
聚酯树脂 25135-73-3
酚醛环氧树脂 24969-06-0
聚四氟乙烯 9002-84-0
乙基三苯基溴化膦 1530-32-1
硅灰石 13983-17-0
以实施例2作为参照组
对比例1
对比例1与实施2的区别在于对比例1中各重量组分和配比不同，其它均与实施例2保持一致。组分和配比参见授权公告号为CN101531857B的中国专利公开的一种环氧树脂粉末涂料及其应用。
一种环氧树脂粉末涂料的生产工艺包括如下步骤：
环氧树脂粉末涂料的重量配比：将橡胶环氧树脂650g、酚醛固化剂150g、二氧化钛60g和颜料5g混合均匀，得到混合物；
将混合物倒入挤出机内熔融，挤出涂料压片，其中挤出机的螺杆转速50Hz/min,挤出机的喂料速度为25Hz/min，挤出机的挤出前区温度100℃，后区温度105℃；
将涂料压片放入磨粉机内进行粉碎，经磨粉机粉碎后的涂料的粒度为40μm，得到钢筋粉末涂料成品，其中，磨粉机内研磨刀的转速为45Hz/min,磨粉机进料螺杆的转速25Hz/min。
结果测试:
根据GB/T30790.5～2014标准和GB/T177～178标准，对实施例1～10和对比例1所制得的钢筋粉末涂料样品进行基本性能检测和VOC含量检测，检测结果如表2和表3所示。
表2钢筋粉末涂料的基本性能检测表
观察表1可知本发明通过按设定比例将聚酯树脂、酚醛环氧树脂、聚四氟乙烯、乙基三苯基溴化膦和硅灰石混合均匀，得到混合物；然后通过挤出机熔融挤出得到涂料压片，最后由磨粉机粉碎后得到钢筋粉末涂料，制得漆膜具有附着力强、涂层薄、可连续涂装、固化时间短，粘度性强、机械性能好，流平性好、硬度高、耐划伤、耐腐蚀的性能，且适合高温快速固化的钢筋涂装。
表3钢筋粉末涂料中VOC含量检测表
样品 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5 实施例6
VOC含量/g/L 25 26 27 26 26.5 25
样品 实施例7 实施例8 实施例9 实施例10 对比例1
VOC含量/g/L 27 26.5 26.2 26.5 420
观察表2可知本发明制得的钢筋粉末涂料中含有的VOC含量很少，环保健康，根据GB/T30790.5～2014标准，环氧漆类的典型VOC范围为0～700g/L，而实施例1～10中的钢筋粉末涂料中的VOC含量小于30g/L，由此可见本发明制得的钢筋粉末涂料中的VOC含量或在施工现场释放的VOC总量均负荷标准，不会对环境和大气造成污染和负担，有利于保护环境。
结合表1和表2，本发明制得的钢筋粉末涂料能全面满足环氧涂层钢筋的相关标准要求，且核心材料已经全部国产化，对比传统的工业漆，本发明的钢筋粉末涂料具有涂层薄、可连续涂装、固化时间短、粘连性强、适合高温快速固化的钢筋涂装的优点，还具备一定的经济效应和社会效应。

Claims (8)

1.一种钢筋粉末涂料，其特征在于该涂料包括如下重量组分：成膜物质56～84%wt、交联剂5～20%wt、促进剂0.5～1.0%wt和改性填料10～26%wt；
所述成膜物质包括聚酯树脂、酚醛环氧树脂和丙烯酸树脂中的至少两种；
所述交联剂包括聚四氟乙烯和C6中的任意一种；
所述促进剂包括乙基三苯基溴化膦和甲基三苯基溴化膦中的任意一种；
所述改性填料包括硅灰石和碳酸钙中的任意一种。
2.根据权利要求1所述的一种钢筋粉末涂料，其特征在于所述成膜物质56～84%wt包括聚酯树脂55～73%wt和酚醛环氧树脂1～11%wt。
3.根据权利要求1所述的一种钢筋粉末涂料，其特征在于所述交联剂为聚四氟乙烯。
4.根据权利要求1所述的一种钢筋粉末涂料，其特征在于所述促进剂为乙基三苯基溴化膦。
5.根据权利要求1所述的一种钢筋粉末涂料，其特征在于所述改性填料为硅灰石。
6.根据权利要求1～5任一项所述的一种钢筋粉末涂料，其特征在于所述涂料包括如下重量组分：聚酯树脂58～70%wt、酚醛环氧树脂3.5～8.5%wt、聚四氟乙烯5～20%wt、乙基三苯基溴化膦0.5～1.0%wt和硅灰石15～21%wt。
7.根据权利要求1～6任一项所述的一种钢筋粉末涂料的生产工艺，其特征在于所述生产工艺包括如下步骤：
步骤1，按配比将上述各重量组分混合均匀，得到混合物；
步骤2，将混合物倒入挤出机内熔融，挤出，冷却后得到涂料压片，其中挤出机的螺杆转速为45～50Hz/min,挤出机的喂料速度为20～25Hz/min；
步骤3，将涂料压片放入磨粉机内进行粉碎，得到粒度为35～40μm的钢筋粉末涂料成品，其中，磨粉机内研磨刀的转速为45～50Hz/min,磨粉机进料螺杆的转速20～25Hz/min。
8.根据权利要求7所述的一种钢筋粉末涂料的生产工艺，其特征在于所述步骤2中挤出机的挤出前区温度为95～100℃，挤出后区温度为100～105℃。
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