CN110540797A - 一种用于混凝土基材的防腐涂料及其施工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于混凝土基材的防腐涂料，包括组分A和组分B，所述组分A包括如下重量份的组分：改性石墨烯微粉0.1～0.5份、氟碳树脂36～54份、有机硅树脂4～6份、催干剂1～2份、防霉防藻剂1～3份、流平剂1～3份、润湿分散剂1～3份、着色剂1.5～3份和消泡剂1～3份；所述组分B包括多异氰酸酯预聚物40～60份；所述组分A和所述组分B的质量比为1：2～4；所述改性石墨烯微粉为石墨烯微粉经硅烷偶联剂改性后得到的。该防腐涂料通过改性石墨烯微粉、氟碳树脂、有机硅树脂以及多异氰酸酯预聚物按照一定的配比配合，有效提高了涂层的防腐性能，且该防腐涂料的综合性能优异。本发明还提供了该防腐涂料的施工方法。

Description

一种用于混凝土基材的防腐涂料及其施工方法
技术领域
本发明属于涂料技术领域，具体涉及一种用于混凝土基材的防腐涂料及其施工方法。
背景技术
混凝土结构是目前应用的最广泛的传统材料之一，它被广泛应用于基础建筑、道路桥梁、水利水电、海洋工程等各个领域之中。截至上世纪末，世界各国混凝土年用量约7000万吨，而我国混凝土年用量约700万吨。而随着我国经济的进一步深入发展，我国混凝土结构设施将逐年增加，混凝土的用量也只会有增没减。混凝土结构在我国各基础设施中起着举足轻重的作用。然而混凝土结构是一种多孔性介质材料，在混凝土结构的应用过程中，腐蚀因子往往能够通过混凝土中的大小不一的孔隙，渗透于混凝土内部，对混凝土结构造成严重的腐蚀。涂层防腐是混凝土结构防腐蚀中成本最低、最有效的防护方法之一。涂层防腐是通过在混凝土结构或者钢筋表面涂刷一层具有优异防护作用的涂层来阻隔腐蚀介质对混凝土结构腐蚀破坏的方法。涂层防腐具有成本低，施工方法简便和维护成本较低的优点。
由于混凝土属于强碱性建筑材料，因而要求混凝土防护涂层具有良好的耐碱性、附着力和抗渗透性；另外，涂层本身应具有良好的耐酸性、耐盐性、耐候性和长效性。目前，环氧树脂防腐涂料、聚氨酯防腐涂料、氯化橡胶防腐涂料、丙烯酸酯防腐涂料、氯化聚乙烯防腐涂料、玻璃磷片防腐涂料、有机硅树脂涂料，已被广泛的应用于混凝土的防腐蚀中，并取得了良好的效果。但对建筑混凝土防护来说，目前的防腐涂料还存在缺陷，例如，环氧树脂易粉化，聚氨酯和丙烯酸酯涂层的耐水性能差，氯化橡胶污染环境，氯化聚乙烯和有机硅涂料的施工条件苛刻，限制了这些涂料在建筑混凝土中的应用。因此，亟待开发一种综合性能优异且易于施工的防腐涂料。
发明内容
本发明的目的在于克服上述技术不足，提出一种用于混凝土基材的防腐涂料，该防腐涂料耐水、耐酸碱性以及耐候性等综合性能优异，且该防腐涂料易于施工；本发明另一方面的目的，在于提出一种用于混凝土基材的防腐涂料的施工方法。
为达到上述技术目的，本发明的技术方案提供一种用于混凝土基材的防腐涂料，包括组分A和组分B，所述组分A包括如下重量份的组分：改性石墨烯微粉0.1～0.5份、氟碳树脂36～54份、有机硅树脂4～6份、催干剂1～2份、防霉防藻剂1～3份、流平剂1～3份、润湿分散剂1～3份、着色剂1.5～3份和消泡剂1～3份；所述组分B包括多异氰酸酯预聚物40～60份；所述组分A和所述组分B的质量比为1：2～4；所述改性石墨烯微粉为石墨烯微粉经硅烷偶联剂改性后得到的。
本发明的技术方案还提供了一种用于混凝土基材的防腐涂料的施工方法，包括如下步骤：将基材表面清理干净后，按组分A和组分B的组成分别称取各组分，将组分A和组分B分别混匀后，再将组分A和组分B按照质量比为1：2～4的比例混合，得到防腐涂料，将所述防腐涂料均匀涂覆于基材上，至干燥固化后即可。
与现有技术相比，本发明的有益效果包括：
1、本发明提供的用于混凝土基材的防腐涂料以改性石墨烯微粉、氟碳树脂、有机硅树脂以及多异氰酸酯预聚物按照一定的配比配合，涂层固化后能形成独特的片状结构，能有效阻碍腐蚀介质在涂层中的渗透，有效的提高了涂层的防腐性能，且该涂层具有超低表面能，具有疏水性，使酸雨、凝露或其它腐蚀介质等不能在涂层表面停留，能进一步阻止腐蚀介质向混凝土内部孔隙渗入；
2、本发明提供的施工方法操作简单，对施工设备和施工条件要求较低，适合现场施工，且本发明的防腐涂料易施工，表干快，大大提高了施工效率，涂层实干后耐酸性、耐碱性、耐溶剂性、耐中性盐雾性和耐人工气候老化性能等综合性能优异。
附图说明
图1为实施例1中的防腐涂料与未添加改性石墨烯微粉的涂料的SEM图，其中，图(A)为未添加改性石墨烯微粉的涂料的SEM图，图(B)为实施例1中涂料的SEM图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明的实施例提供了一种用于混凝土基材的防腐涂料，包括组分A和组分B，其中组分A包括如下重量份的组分：改性石墨烯微粉0.1～0.5份、氟碳树脂36～54份、有机硅树脂4～6份、催干剂1～2份、防霉防藻剂1～3份、流平剂1～3份、润湿分散剂1～3份、着色剂1.5～3份和消泡剂1～3份；组分B包括多异氰酸酯预聚物40～60份；组分A和组分B的质量比为1：2～4；改性石墨烯微粉为石墨烯微粉经硅烷偶联剂改性后得到的。
本发明中改性石墨烯微粉采用如下方法制备得到：将石墨烯微粉和硅烷偶联剂于乙醇和水的混合溶液中分散均匀，并在60～80℃下反应3～6h，得到产物，将产物用环已酮清洗后，得到改性石墨烯微粉。
在本发明的一些优选实施方式中，硅烷偶联剂为KH550硅烷偶联剂，且石墨烯微粉与硅烷偶联剂的质量比为1：2。
在本发明的一些优选实施方式中，乙醇和水的质量比为8：1。
在本发明的一些优选实施方式中，氟碳树脂为氟碳改性羟基丙烯酸树脂或氟碳改性聚氨酯树脂，氟碳改性羟基丙烯酸树脂或氟碳改性聚氨酯树脂的羟值均为115～125mgKOH/g。本发明中对氟碳改性羟基丙烯酸树脂和氟碳改性聚氨酯树脂的具体种类不做特别的限定，本领域的技术人员可以根据实际情况进行选择，只要能保证氟碳改性羟基丙烯酸树脂和氟碳改性聚氨酯树脂的羟值满足要求即可。
在本发明的一些优选实施方式中，有机硅树脂的羟值为40～50mg KOH/g。本发明中对有机硅树脂的具体种类不做特别的限定，本领域的技术人员可以根据实际情况进行选择，只要能保证有机硅树脂的羟值满足要求即可。
在本发明的一些优选实施方式中，氟碳树脂和有机硅树脂的质量比为9：1；通过优化这两种树脂的比例，以降低涂料的表面能和吸水率，并增大涂料的抗粘性和疏水性。
在本发明的一些优选实施方式中，催干剂为有机锡类催干剂；防霉防藻剂为异噻唑啉酮类、苯并咪唑类、碘炔丙基类、取代芳烃类和二硫代氨基甲酸盐类中的一种或几种的混合；流平剂为聚氨酯类流平剂；润湿分散剂为丙烯酸酯类润湿分散剂；着色剂为钛白粉和/或炭黑；消泡剂为有机硅类消泡剂；本发明对防霉防藻剂、流平剂、润湿分散剂和消泡剂的具体种类不作特别的限定，本领域的技术人员可以选用本领域常用的相应的助剂，例如：有机锡类催干剂可以选用鳌合锡和二月桂酸二丁基锡等；异噻唑啉酮类可以选用4,5-二氯-2-正辛基-3-异噻唑啉酮；苯并咪唑类可以选用苯并咪唑氨基甲酸甲酯；碘炔丙基类可以选用3-碘-2炔丙基丁基氨基甲酸酯；有机硅类消泡剂可以选用BYK-063等，只要能保证相应的助剂起到相应的作用即可。
更优选地，着色剂为钛白粉和炭黑，且钛白粉和炭黑的质量比为0.5～1：1～2；通过优化两者的比例，一方面便于着色，另一方面以提高涂料的耐磨性能。
在本发明的一些优选实施方式中，多异氰酸酯预聚物为HDI三聚体、MDI三聚体、IPDI三聚体和TDI三聚体中的一种。
在本发明的一些优选实施方式中，组分A和组分B中还含有溶剂，且组分A和组分B中分别加溶剂补齐至100份；该溶剂为醋酸乙酯、醋酸丁酯、甲苯、二甲苯、环已酮中的一种或几种的混合。
更优选地，溶剂为醋酸丁酯和环已酮按照质量比为1:1混合。
本发明的实施例还提供了一种该防腐涂料的施工方法，包括如下步骤：
(1)对基材的表面进行清洁，清除基材表面的残旧漆膜、铁锈、油污、氧化皮及杂物，确保基材表面无锈、无油污、无尘埃和无水痕；
(2)按组分A和组分B的组成分别称取各组分，将组分A和组分B分别混匀后，再将组分A和组分B按照质量比为1：2～4的比例混合，得到防腐涂料，将防腐涂料均匀涂覆于基材上，至干燥固化后即可。
其中，组分A采用如下方法制备：将改性石墨烯微粉超声分散于环已酮中，加入氟碳树脂并在4000～7000r/min下进行高速分散，分散均匀后，再加入有机硅树脂，分散均匀后，加入催干剂、防霉防藻剂、流平剂、润湿分散剂、着色剂、消泡剂和溶剂，搅拌分散均匀，得到组分A。
组分B采用如下方法制备：将多异氰酸酯预聚物和溶剂混合，搅拌分散均匀，即得到组分B。
防腐涂料可刷涂或辊涂，在本发明的一些优选实施方式中，防腐涂料的干膜厚度为60～80um；喷涂压力为2～4bar，喷涂距离为15～20cm，可喷涂3～4枪。
在本发明的一些优选实施方式中，该施工方法施工温度为10～35℃，空气相对湿度≤75％。
为了对本发明进行进一步详细说明，下面将结合具体实施例对本发明进行进一步说明。本发明中的实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法；本发明中的实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均为市售购得，其中BYK-063来源于德国毕克。
实施例1：
本发明的实施例1提供了一种用于混凝土基材的防腐涂料，包括组分A和组分B，其中组分A包括如下重量份的组分：改性石墨烯微粉0.2份、氟碳改性羟基丙烯酸树脂(羟值120mg KOH/g)45份、有机硅树脂(羟值50mg KOH/g)5份、催干剂二月桂酸二丁基锡1份、苯并咪唑类防霉防藻剂1份、聚氨酯类流平剂1份、丙烯酸酯类润湿分散剂1份、钛白粉0.5份、炭黑1份、消泡剂byk-063 1份，溶剂43.3份(溶剂为醋酸丁酯和环已酮按照质量比为1:1混合)；组分B包括HDI三聚体50份，溶剂50份(溶剂为醋酸丁酯和环已酮按照质量比为1:1混合)；组分A和组分B的质量比为1：4。
改性石墨烯微粉采用如下方法制备：将石墨烯微粉和KH550硅烷偶联剂按照质量比为1：2分散于乙醇和去离子水的混合溶液中(乙醇和去离子水的质量比为8：1)，搅拌分散均匀后，将混合液在70℃下加热搅拌反应4.5h，得到接枝改性的石墨烯微粉，将接枝改性的石墨烯微粉用环已酮清洗干净，得到改性石墨烯微粉。
本实施例1还提供了一种该防腐涂料的施工方法，包括如下步骤：
(1)对基材的表面进行清洁，清除基材表面的残旧漆膜、铁锈、油污、氧化皮及杂物，确保基材表面无锈、无油污、无尘埃和无水痕；
(2)在温度为10～35℃，空气相对湿度小于75％的条件下施工，将改性石墨烯微粉超声分散于环已酮中，加入氟碳改性羟基丙烯酸树脂并在5500r/min下进行高速分散，分散均匀后，再加入有机硅树脂，分散均匀后，加入催干剂二月桂酸二丁基锡、苯并咪唑类防霉防藻剂、聚氨酯类流平剂、丙烯酸酯类润湿分散剂、钛白粉、炭黑、消泡剂byk-063和溶剂，搅拌分散均匀，得到组分A；将HDI三聚体和溶剂混合，搅拌分散均匀，得到组分B；将组分A和组分B按照质量比为1：4混合均匀，熟化15min后，得到防腐涂料，将防腐涂料均匀刷涂在基材上，防腐涂料的干膜厚度为70um，至防腐涂料干燥固化后即可。
本实施例中的防腐涂料施工完成后，漆膜在25℃下的表干时间约为30min，表干1h后具有超疏水性能，24h后漆膜完全固化，72h涂层性能达到最佳。施工72h后测试本例中防腐涂料的性能，测试结果见表1。
将该防腐涂料与未添加改性石墨烯微粉的涂料进行对比，得到如图1所示的SEM图，其中，图(A)为未添加改性石墨烯微粉的涂料的SEM图，图(B)为本实施例制得的涂料的SEM图。由图1可以看出，未加入改性石墨烯微粉的涂层断面整齐，呈直线拓展状态，而添加了石墨烯微粉的涂层断面布满了光亮细小的裂纹，断面较平整，说明改性石墨烯微粉在氟碳改性羟基丙烯酸树脂和有机硅树脂中分散均匀，该涂层固化后，其独特的片状结构可有效阻碍腐蚀介质在涂层中渗透，相比于未添加改性石墨烯微粉的涂料，加入改性石墨烯微粉后的涂料的防腐性能得到了有效提高。
实施例2：
本发明的实施例2提供了一种用于混凝土基材的防腐涂料，包括组分A和组分B，其中组分A包括如下重量份的组分：改性石墨烯微粉0.1份、氟碳改性羟基丙烯酸树脂(羟值115mg KOH/g)36份、有机硅树脂(羟值40mg KOH/g)4份、催干剂二月桂酸二丁基锡1.5份、苯并咪唑类防霉防藻剂2份、聚氨酯类流平剂2份、丙烯酸酯类润湿分散剂2份、钛白粉1份、炭黑1.5份、消泡剂byk-063 2份，溶剂47.9份(溶剂为醋酸丁酯和环已酮按照质量比为1:1混合)；组分B包括HDI三聚体40份，溶剂60份(溶剂为醋酸丁酯和环已酮按照质量比为1:1混合)；组分A和组分B的质量比为1：2。
改性石墨烯微粉采用与实施例1中相同的方法制备，区别在于，混合液在60℃下加热搅拌反应3h。
本实施例2的防腐涂料的施工方法与实施例1中的施工方法相同，区别在于：防腐涂料的干膜厚度为60um，制备防腐涂料时组分A和组分B按照质量比为1:2混合。
施工72h后测试本实施例中防腐涂料的性能，测试结果见表1。
实施例3：
本发明的实施例3提供了一种用于混凝土基材的防腐涂料，包括组分A和组分B，其中组分A包括如下重量份的组分：改性石墨烯微粉0.5份、氟碳改性聚氨酯树脂(羟值125mgKOH/g)54份、有机硅树脂(羟值50mg KOH/g)6份、催干剂二月桂酸二丁基锡2份、苯并咪唑类防霉防藻剂3份、聚氨酯类流平剂3份、丙烯酸酯类润湿分散剂3份、钛白粉1份、炭黑2份、消泡剂byk-063 3份，溶剂22.5份(溶剂为醋酸丁酯和环已酮按照质量比为1:1混合)；组分B包括HDI三聚体60份，溶剂40份(溶剂为醋酸丁酯和环已酮按照质量比为1:1混合)；组分A和组分B的质量比为1：3。
改性石墨烯微粉采用与实施例1中相同的方法制备，区别在于，混合液在80℃下加热搅拌反应6h。
本实施例3的防腐涂料的施工方法与实施例1中的施工方法相同，区别在于：防腐涂料的干膜厚度为80um，制备防腐涂料时组分A和组分B按照质量比为1:3混合。
施工72h后测试本实施例中防腐涂料的性能，测试结果见表1。
比较例1：
本例提供了一种防腐涂料，该防腐涂料的组成与施工方法与实施例1中的相同，区别在于，该防腐涂料中改性石墨烯微粉的加入量为0.6份，其余的均与实施例1相同。
测试本例中防腐涂料的性能，发现其耐中性盐雾性能下降，3000h后划痕区出现起泡、轻微剥落的现象，分析原因后发现，当石墨烯微粉含量较高时会有部分团聚，从而产生部分腐蚀通道，降低了涂层的防腐性能。
表1实施例1～3防腐涂料的性能测试结果
以上所述本发明的具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何根据本发明的技术构思所做出的各种其他相应的改变与变形，均应包含在本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种用于混凝土基材的防腐涂料，其特征在于，包括组分A和组分B，所述组分A包括如下重量份的组分：改性石墨烯微粉0.1～0.5份、氟碳树脂36～54份、有机硅树脂4～6份、催干剂1～2份、防霉防藻剂1～3份、流平剂1～3份、润湿分散剂1～3份、着色剂1.5～3份和消泡剂1～3份；所述组分B包括多异氰酸酯预聚物40～60份；所述组分A和所述组分B的质量比为1：2～4；所述改性石墨烯微粉为石墨烯微粉经硅烷偶联剂改性后得到的。
2.根据权利要求1所述的用于混凝土基材的防腐涂料，其特征在于，所述改性石墨烯微粉采用如下方法制备得到：将石墨烯微粉和硅烷偶联剂于乙醇和水的混合溶液中分散均匀，并在60～80℃下反应3～6h，得到产物，将产物用环已酮清洗后，得到改性石墨烯微粉。
3.根据权利要求2所述的用于混凝土基材的防腐涂料，其特征在于，所述硅烷偶联剂为KH550硅烷偶联剂，且石墨烯微粉与硅烷偶联剂的质量比为1：2。
4.根据权利要求1所述的用于混凝土基材的防腐涂料，其特征在于，所述氟碳树脂为氟碳改性羟基丙烯酸树脂或氟碳改性聚氨酯树脂，所述氟碳改性羟基丙烯酸树脂或氟碳改性聚氨酯树脂的羟值均为115～125mg KOH/g。
5.根据权利要求1所述的用于混凝土基材的防腐涂料，其特征在于，所述有机硅树脂的羟值为40～50mg KOH/g。
6.根据权利要求1所述的用于混凝土基材的防腐涂料，其特征在于，所述氟碳树脂和所述有机硅树脂的质量比为9：1。
7.根据权利要求1所述的用于混凝土基材的防腐涂料，其特征在于，所述催干剂为有机锡类催干剂；所述防霉防藻剂为异噻唑啉酮类、苯并咪唑类、碘炔丙基类、取代芳烃类和二硫代氨基甲酸盐类中的一种或几种的混合；所述流平剂为聚氨酯类流平剂；所述润湿分散剂为丙烯酸酯类润湿分散剂；所述着色剂为钛白粉和/或炭黑；所述消泡剂为有机硅类消泡剂。
8.根据权利要求1所述的用于混凝土基材的防腐涂料，其特征在于，所述多异氰酸酯预聚物为HDI三聚体、MDI三聚体、IPDI三聚体和TDI三聚体中的一种。
9.一种如权利要求1～8任一项所述的用于混凝土基材的防腐涂料的施工方法，其特征在于，包括如下步骤：将基材表面清理干净后，按组分A和组分B的组成分别称取各组分，将组分A和组分B分别混匀后，再将组分A和组分B按照质量比为1：2～4的比例混合，得到防腐涂料，将所述防腐涂料均匀涂覆于基材上，至干燥固化后即可。
10.根据权利要求9所述的用于混凝土基材的防腐涂料的施工方法，其特征在于，所述防腐涂料的干膜厚度为60～80um。
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