CN109944216B - 一种防冰拔涂层的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种防冰拔涂层的制备方法，属于涂层制备技术领域。本发明对保温层进行预处理，清除了保温层表面的浮灰，要求干燥、洁净、无污物；采用聚天门冬氨酸酯族聚脲与保温层基之间的粘结性及优异的耐候性能，提高保温层抗冰拔力的性能；采用氟改性树脂面漆在天冬聚脲树脂的基础上经过加成引入氟碳树脂的氟基团，使天冬聚脲树脂具有更加优异的耐候性，制作出来的涂料漆膜的耐候性强，表面能低，摩擦系数小，从而使附着在氟改性树脂面漆表面上的物质很容易脱离，降低了涂层与冰体结合力，从而增强了防冰拔效果。实施例表明，本发明制备的防冰拔涂层的保温层与聚脲层的粘结性优异，整个冬季未出现冰拔力现象。
Description
技术领域
本发明涉及涂层制备技术领域，特别涉及一种防冰拔涂层的制备方法。
背景技术
坝体裂缝是碾压混凝土坝病害中普遍存在的问题，温度应力是引起大坝混凝土表面裂缝的主要原因。为防止温度应力引起坝体混凝土坝面裂缝，在严寒地区，通常是在碾压混凝土坝体表面进行保温，保温材料一般为聚苯乙烯板或聚氨酯保温材料。但在严寒地区，气温低，冰冻层厚度大，一般严寒地区冰冻层厚度大于1.6米，因冰体与坝体原已冻结成整体。当水库供水或发电时，库水位下降，冰体在自重作用下下沉，冻结在坝体保温层上的冰体在下沉时，产生冰拔力，对坝体保温层产生撕裂作用，进而破坏保温层，使碾压混凝土坝体外露，接触外部冷空气。又因为严寒地区碾压混凝土坝体浇筑时，上、下游保温层覆盖与浇筑基本同步进行，坝体内部散热很少，导致坝体本身温度较高。当坝体保温层撕裂破坏，坝体表面混凝土暴露在寒冷空气中时，内外温差极大，最高可达45℃左右。由于内外温差的存在，将产生超过碾压混凝土坝体本身允许的拉应力，混凝土因拉应力产生裂缝甚至是贯穿性裂缝，进而引起坝体渗漏，给运行管理带来不便，甚至危及大坝安全。
例如地处严寒地区的某工程，由于冰拔力破坏坝体保温层，坝体渗水，并在冻胀作用下，坝体渗漏严重，不得不进行灌浆处理，代价较大。因此，如何防止严寒地区碾压混凝土坝体保温层防冰拔力破坏成为急需解决的问题。
发明内容
鉴于此，本发明的目的在于提供一种防冰拔涂层的制备方法。本发明采用聚天门冬氨酸酯族聚脲与保温层之间的粘结性及优异的耐候性能，能够提高保温层抗冰拔力的性能；采用的氟改性树脂面漆在天冬聚脲树脂的基础上经过加成引入氟碳树脂的基团，从而使附着在氟改性树脂面漆表面上的物质很容易脱离，降低了涂层与冰体结合力，从而增强了防冰拔效果。
本发明提供了一种防冰拔涂层的制备方法，包括以下步骤：
对保温层进行预处理，得到预处理保温层；
在所述预处理保温层单面涂覆聚天门冬氨酸酯族聚脲，得到聚脲层；
在所述聚脲层表面涂覆氟改性树脂面漆，得到氟改性树脂面漆层，得到防冰拔涂层；
所述氟改性树脂面漆由天冬聚脲树脂与氟碳树脂基团通过加成反应制备得到。
优选地，所述保温层为聚氨酯基层或聚苯乙烯板基层。
优选地，所述预处理保温层的平整度小于3mm。
优选地，所述聚天门冬氨酸酯族聚脲由异氰酸酯和氨基化合物双组分混合组成。
优选地，所述异氰酸酯和氨基化合物的质量比为1：1。
优选地，所述聚天门冬氨酸酯族聚脲的固含量≥80％，表干时间≤2h，拉伸强度≥15MPa，断裂伸长率≥280％，撕裂强度≥40N/mm，黏结强度≥2.5MPa或基材破坏，邵氏硬度计测试硬度≥60，吸水率≤5％。
优选地，所述聚脲层的厚度为2～4mm。
优选地，所述天冬聚脲树脂与氟碳树脂的投料体积比为1：1。
优选地，所述氟改性树脂面漆层的厚度为0.15～0.2mm。
优选地，所述聚天门冬氨酸酯族聚脲与氟改性树脂面漆用量的体积比为1：1。
本发明提供了一种防冰拔涂层的制备方法，包括以下步骤：对保温层进行预处理，得到预处理保温层；在所述预处理保温层单面涂覆聚天门冬氨酸酯族聚脲，得到聚脲层；在所述聚脲层表面涂覆氟改性树脂面漆，得到氟改性树脂面漆层，得到防冰拔涂层。本发明对保温层进行预处理，清除了保温层表面的浮灰，要求干燥、洁净、无污物；采用聚天门冬氨酸酯族聚脲与保温层基之间的粘结及耐候性能优异，能够提高保温层抗冰拔力的性能；采用的氟改性树脂面漆在天冬聚脲树脂的基础上经过加成引入氟碳树脂的氟基团，使其具有更加优异的耐候性，制作出来的涂料漆膜的耐候性强，表面能低，摩擦系数小，从而使附着在氟改性树脂面漆表面上的物质很容易就脱离，降低了涂层与冰体结合力，从而增强了防冰拔效果。
具体实施方式
本发明提供了一种防冰拔涂层的制备方法，包括以下步骤：
对保温层进行预处理，得到预处理保温层；
在所述预处理保温层单面涂覆聚天门冬氨酸酯族聚脲，得到聚脲层；
在所述聚脲层表面涂覆氟改性树脂面漆，得到氟改性树脂面漆层，得到防冰拔涂层；
所述氟改性树脂面漆由天冬聚脲树脂与氟碳树脂通过加成反应制备得到。
本发明对保温层进行预处理，得到预处理保温层。在本发明中，所述保温层优选为聚氨酯基层或聚苯乙烯板基层；所述预处理保温层的平整度优选小于3mm；在本发明实施例中，所述预处理优选采用打磨机对保温层表面进行打磨，打磨至平整光洁无突变，打磨后优选采用高压风对基面进行清洁处理。本发明在打磨过程中优选采用土工布做好遮挡防护，以防污染相邻部位。本发明优选对所述预处理后的保温层进行验收，所述验收的标准优选为：平整度小于3mm，无气泡，孔洞，层厚均匀；验收合格后，进行下一步工序。本发明对所述保温层进行预处理的目的是清除保温层表面的浮灰，使保温层干燥、洁净、粗糙，无污物，从而提高保温层与涂层之间的附着力，增强防冰拔效果。
得到预处理保温层后，本发明在所述预处理保温层单面涂覆聚天门冬氨酸酯族聚脲，得到聚脲层。
在本发明中，所述聚天门冬氨酸酯族聚脲优选由异氰酸酯和氨基化合物双组分混合组成；所述异氰酸酯和氨基化合物的质量比优选为1：1；所述聚天门冬氨酸酯族聚脲的固含量优选≥80％，表干时间优选≤2h，拉伸强度优选≥15MPa，断裂伸长率优选≥280％，撕裂强度优选≥40N/mm，黏结强度优选≥2.5MPa或基材破坏，邵氏硬度计测试硬度优选≥60，吸水率优选≤5％。
在本发明中，所述涂覆的施工的方式优选为刮涂、刷涂或者辊涂的方式。
在本发明中，所述聚脲层的厚度优选为2～4mm，更优选为2.5～3.5mm，最优选为3mm。
在本发明中，优选为每平方米预处理保温层使用0.003m3的聚天门冬氨酸酯族聚脲。在本发明的实施例中，所述聚天门冬氨酸酯族聚脲优选采用分层涂覆，后续涂覆在前一道涂层表面干燥后进行；所述分层涂覆的层数优选为3～5层，更优选为4层；每层的厚度优选为0.6mm～1mm，更优选为0.75mm。本发明对所述聚天门冬氨酸酯族聚脲的来源没有特殊的限定，采用本领域技术人员所熟知的制备方法制备得到或市售产品即可。本发明中聚天门冬氨酸酯族聚脲与保温层基之间的具有优异的粘结性及耐候性能，能够提高保温层抗冰拔力的性能。
得到聚脲层后，本发明在所述聚脲层表面涂覆氟改性树脂面漆，得到氟改性树脂面漆层，得到防冰拔涂层。
在本发明中，所述氟改性树脂面漆由天冬聚脲树脂与氟碳树脂通过加成反应制备得到；在本发明中，所述天冬聚脲树脂与氟碳树脂投料的体积比优选为1：1。本发明优选将所述天冬聚脲树脂与氟碳树脂在室温下通过搅拌进行混合，进行加成反应。在本发明中，所述搅拌的时间优选为2～4min，更优选为3min。本发明对所述天冬聚脲树脂与氟碳树脂的来源没有特殊的限定，采用本领域技术人员所熟知的制备方法制备得到或市售产品即可。
在本发明中，所述聚天门冬氨酸酯族聚脲与氟改性树脂面漆用量的体积比优选为1：1；所述涂覆的方式优选为刮涂、刷涂或者辊涂的方式；所述氟改性树脂面漆层的厚度优选为0.15～0.2mm，更优选为0.18mm。在本发明中，所述氟改性树脂面漆性能指标检测的表干时间优选≤2h；QUV(B)(4000h)的色差△E优选≤2.9；耐冲击性检测优选采用(50cm(正、反))的耐冲击仪：漆膜厚度50μm，不同高度(最高50CM)正冲击和反冲击后漆膜没有被破坏，柔韧性检测优选采用1mm的柔韧性检测钢轴，漆膜厚度50μm，不同直径(最小直径1mm)的圆弧弯折后漆膜没有被破坏；耐磨性检测优选≥48mg，其中，1kg的压力，漆膜经过橡胶磨轮摩擦500转后漆膜的损耗≤60mg；附着力检测优选采用≥2.5MPa的压力不分离或基材被拉坏；接触角优选≥85°；耐酸性检测优选采用5％的H2SO4溶液浸泡，30天后，漆膜完好，无异常；耐碱性检测优选采用5％的NaOH溶液浸泡，30天后，漆膜完好，无异常。
在本发明中的实施例中，所述氟改性树脂面漆优选采用分层涂覆，后续涂覆在前一道涂层表面干燥后进行，且薄而均匀；所述分层涂覆的层数优选为3～5层，更优选为4层；每层的厚度优选为0.03mm～0.06mm，更优选为0.045mm。
本发明采用的氟改性树脂面漆在天冬聚脲树脂的基础上经过加成引入氟碳树脂的基团，使其具有更加优异的耐候性，制作出来的涂料漆膜的耐候性强，表面能低，摩擦系数小，使附着在氟改性树脂面漆表面上的物质很容易脱离，降低了涂层与冰体结合力，从而增强了防冰拔效果。
为了进一步说明本发明，下面结合实施例对本发明提供的防冰拔涂层的制备方法进行详细地描述，但不能将它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1
选择某严寒地区坝体的保温层，对保温层预处理：
采用打磨机对聚氨酯保温层表面进行打磨，使用土工布做好遮挡防护以防污染相邻部位，打磨至平整光洁无突变，打磨后采用高压风对基面进行清洁处理，清除基层表面的浮灰，要求干燥、洁净、无污物，得到预处理保温层；
基层处理完成后，进行验收，预处理保温层平整度为3mm，无气泡，孔洞，层厚均匀；
聚脲层样板的检验：
施工前先涂覆一块200×200mm厚度不小于1.5mm的聚脲层样片，进行外观质量评价并留样检验。
表1聚脲层样板在常温下放置7D与28D后力学性能检验结果
| 时间 | 拉伸强度(MPa) | 断裂伸长率(％) | 撕裂强度(N/mm) | 粘结强度(MPa) | 硬度(邵A) |
| 7D | ﹥18 | ﹥330 | ﹥40 | ﹥2.0 | ﹥62 |
| 28D | ﹥20 | ﹥350 | ﹥50 | ﹥2.5 | ﹥70 |
防冰拔涂层的施工：
在所述预处理保温层单面分3层涂覆聚天门冬氨酸酯族聚脲，每层厚度0.66mm，后续涂覆在前一道涂层表面干燥后进行，得到2mm厚的聚脲层；
在所述聚脲层表面分3层涂覆氟改性树脂面漆，每层厚度0.05mm，后续涂覆在前一道涂层表面干燥后进行，得到0.15mm后的氟改性树脂面漆层，得到防冰拔涂层。
其中，所述聚天门冬氨酸酯族聚脲的性能指标符合表4的要求；所述氟改性树脂面漆的性能指标符合表5的要求。
施工完成72小时后，进行目测：
所述防冰拔涂层外观颜色均匀，无漏涂和流坠、无气泡、无剥落、无划伤、无折皱、无龟裂、无异物、无针孔。
防冰拔涂层的检测数据
力学性能：摩擦系数0.35，强度15.9MPa，伸长率205.2MPa，紫外照射28天，强度不衰减。
热氧老化：温度65℃，28天测试结果，拉伸强度18.8MPa，伸长率295.2MPa。
整个冬季(11月下旬～3月上旬)未出现冰拔力现象。
实施例2
选择某严寒地区坝体的保温层，对保温层预处理：
采用打磨机对聚氨酯保温层表面进行打磨，使用土工布做好遮挡防护以防污染相邻部位，打磨至平整光洁无突变，打磨后采用高压风对基面进行清洁处理，清除基层表面的浮灰，要求干燥、洁净、无污物，得到预处理保温层；
基层处理完成后，进行验收，预处理保温层平整度为2.5mm，无气泡，孔洞，层厚均匀；
聚脲层样板的检验：
施工前先涂覆一块200×200mm厚度不小于1.5mm的聚脲层样片，进行外观质量评价并留样检验。
表2聚脲层样板在常温下放置7D与28D后力学性能检验结果
| 时间 | 拉伸强度(MPa) | 断裂伸长率(％) | 撕裂强度(N/mm) | 粘结强度(MPa) | 硬度(邵A) |
| 7D | ﹥18 | ﹥330 | ﹥40 | ﹥2.0 | ﹥62 |
| 28D | ﹥20 | ﹥350 | ﹥50 | ﹥2.5 | ﹥70 |
防冰拔涂层的施工：
在所述预处理保温层单面分5层涂覆聚天门冬氨酸酯族聚脲，每层厚度0.6mm，后续涂覆在前一道涂层表面干燥后进行，得到3mm厚的聚脲层；
在所述聚脲层表面分3层涂覆氟改性树脂面漆，每层厚度0.06mm，后续涂覆在前一道涂层表面干燥后进行，得到0.18mm后的氟改性树脂面漆层，得到防冰拔涂层。
其中，所述聚天门冬氨酸酯族聚脲的性能指标符合表4的要求；所述氟改性树脂面漆的性能指标符合表5的要求。
施工完成72小时后，进行目测：
所述防冰拔涂层外观颜色均匀，无漏涂和流坠、无气泡、无剥落、无划伤、无折皱、无龟裂、无异物、无针孔。
防冰拔涂层的检测数据
力学性能：摩擦系数0.4，强度15.7MPa，伸长率204.4MPa，紫外照射28天，强度不衰减。
热氧老化检测：温度65℃，28天测试结果，拉伸强度18.7MPa，伸长率294.6MPa。
整个冬季(11月下旬～3月上旬)未出现冰拔力现象。
实施例3
选择某严寒地区坝体的保温层，对保温层预处理：
采用打磨机对聚氨酯保温层表面进行打磨，使用土工布做好遮挡防护以防污染相邻部位，打磨至平整光洁无突变，打磨后采用高压风对基面进行清洁处理，清除基层表面的浮灰，要求干燥、洁净、无污物，得到预处理保温层；
基层处理完成后，进行验收，预处理保温层平整度为2.0mm，无气泡，孔洞，层厚均匀；
聚脲层样板的检验：
施工前先涂覆一块200×200mm厚度不小于1.5mm的聚脲层样片，进行外观质量评价并留样检验。
表3聚脲层样板在常温下放置7D与28D后力学性能检验结果
| 时间 | 拉伸强度(MPa) | 断裂伸长率(％) | 撕裂强度(N/mm) | 粘结强度(MPa) | 硬度(邵A) |
| 7D | ﹥18 | ﹥330 | ﹥40 | ﹥2.0 | ﹥62 |
| 28D | ﹥20 | ﹥350 | ﹥50 | ﹥2.5 | ﹥70 |
防冰拔涂层的施工：
在所述预处理保温层单面分4层涂覆聚天门冬氨酸酯族聚脲，每层厚度1.0mm，后续涂覆在前一道涂层表面干燥后进行，得到4mm厚的聚脲层；
在所述聚脲层表面分4层涂覆氟改性树脂面漆，每层厚度0.05mm，后续涂覆在前一道涂层表面干燥后进行，得到0.20mm后的氟改性树脂面漆层，得到防冰拔涂层。
其中，所述聚天门冬氨酸酯族聚脲的性能指标符合表4的要求；所述氟改性树脂面漆的性能指标符合表5的要求。
施工完成72小时后，进行目测：
所述防冰拔涂层外观颜色均匀，无漏涂和流坠、无气泡、无剥落、无划伤、无折皱、无龟裂、无异物、无针孔。
防冰拔涂层的检测数据
力学性能：摩擦系数0.32，强度15.6MPa，伸长率204.3MPa，紫外照射28天，强度不衰减。
热氧老化检测：温度65℃，28天测试结果，拉伸强度18.6MPa，伸长率294.5MPa。
整个冬季(11月下旬～3月上旬)未出现冰拔力现象。
表4聚天门冬氨酸酯族聚脲的性能指标
表5氟改性树脂面漆的性能指标
以上所述仅是本发明的优选实施方式，并非对本发明作任何形式上的限制。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种防冰拔涂层的制备方法，包括以下步骤：
对保温层进行预处理，得到预处理保温层；所述预处理为采用打磨机对保温层表面进行打磨；
在所述预处理保温层单面涂覆聚天门冬氨酸酯族聚脲，得到聚脲层；
在所述聚脲层表面涂覆氟改性树脂面漆，得到氟改性树脂面漆层，得到防冰拔涂层；
所述聚天门冬氨酸酯族聚脲由异氰酸酯和氨基化合物双组分混合组成；
所述氟改性树脂面漆由天冬聚脲树脂与氟碳树脂通过加成反应制备得到。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述保温层为聚氨酯基层或聚苯乙烯板基层。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述预处理保温层的平整度小于3mm。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述异氰酸酯和氨基化合物的质量比为1：1。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述聚天门冬氨酸酯族聚脲的固含量≥80％，表干时间≤2h，拉伸强度≥15MPa，断裂伸长率≥280％，撕裂强度≥40N/mm，黏结强度≥2.5MPa或基材破坏，邵氏硬度计测试硬度≥60，吸水率≤5％。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述聚脲层的厚度为2～4mm。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述天冬聚脲树脂与氟碳树脂投料的体积比为1：1。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述氟改性树脂面漆层的厚度为0.15～0.2mm。
9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述聚天门冬氨酸酯族聚脲与氟改性树脂面漆用量的体积比为1：1。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information |
Inventor after: Wang Licheng Inventor after: Li Yuedong Inventor after: Zhang Hengyu Inventor after: Lin Feng Inventor after: Zhao Chengxian Inventor after: Ding Zhaoxiang Inventor after: Fang Wenshi Inventor after: Luo Jianhua Inventor after: Zhang Junping Inventor after: Chen Xiaohong Inventor before: Wang Licheng Inventor before: Li Yuedong Inventor before: Zhang Hengyu Inventor before: Lin Feng Inventor before: Zhao Chengxian Inventor before: Ding Zhaoxiang Inventor before: Fang Wenshi Inventor before: Luo Jianhua Inventor before: Zhang Junping Inventor before: Chen Xiaohong |
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| CB03 | Change of inventor or designer information | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |