CN110982365A - 基于硅丙乳液的混凝土桥梁结构表面防护涂料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了基于硅丙乳液的混凝土桥梁结构表面防护涂料及其制备方法，所述防护涂料按重量份数包括以下组分制硅丙乳液45‑75份；膨润土1‑3份；分散剂0.5‑1.5份；PH调节剂0.1‑0.5份；水性抗老化剂0.5‑1.5份；钛白粉10‑20份；绢云母3‑7份；耐沾污剂1‑3份；疏水剂0.5‑2.5份、消泡剂0.5‑1.5份；流平型增稠剂0.5‑2.5份；去离子水5‑15份。本发明能使混凝土在污染环境中起到优异的抗沾污效果，保持美好的外观，同时也具有优异的防护效果，延缓混凝土的老化，从生产到施工的所有环节均安全环保，不污染环境。

Description

基于硅丙乳液的混凝土桥梁结构表面防护涂料及其制备方法

发明领域

本发明属于混凝土桥梁美化与防护技术领域，具体涉及基于硅丙乳液的混凝土桥梁结构表面防护涂料及其制备方法。

背景技术

混凝土桥梁在使用的环境中，涂膜时刻遭受外界各种各样的污染和腐蚀。首先，大气中存在各种尘埃，飘浮着带有油性的烟雾；其次，随着我国工业的发展和家庭汽车的普及，排放的废气中含大量的污染物，这些污染物通过多种渠道和形式污染混凝土桥梁表面涂层。

一般而言，混凝土防护涂料的成膜基料(聚合物)为热塑性，玻璃化转变温度(Tg)一般为20℃左右，所以1年中有相当长的时间其涂膜温度处于Tg以上，涂层受热变软发粘而沾灰，或是涂层受雨去离子水浸泡而软化，软化后的聚合物更容易粘附空气中的污染物。其次，涂膜会因吸附灰尘而被污染。虽然涂膜属低能表面(临界表面张力约为50mN/m左右)，吸附作用并不严重，但在一定的气候条件下涂膜易产生静电，特别在秋冬季节，空气干燥，一旦遇到相反电荷的微粒，相互吸引，形成污染。

从微观上看，涂膜表面凹凸不平，存在孔隙，细小的尘埃溶解或分散在雨去离子水中形成胶体，通过涂膜的吸去离子水性，进入涂膜毛细孔，去离子水分蒸发后尘埃留在毛细孔内，沉积在涂膜表面，从而对涂膜造成永久性的污染。总之，涂膜的污染可以分为附着性污染和吸入性污染2种。前者指的是灰尘等污染物附着在涂膜的表面，而后者是指污染物在附着的基础上进入到涂膜的内部，相对于附着性污染，吸入性污染更难去除，涂膜的沾污通常是2种情况都包括。

目前已有的混凝土表面防护涂层主要存在以下缺点：一是耐沾污性能差，特别对于城市高架混凝土桥梁有美化市容的需求，而沾污往往使得桥梁非常难看，影响观感。二是防腐蚀性能差，混凝土碳化深度(中性化深度)普遍大于规范要求(规范要求≤1mm)，混凝土碳化(中性化)导致腐蚀现象严重，进而引发内部钢筋的锈蚀，导致混凝土锈胀剥落等病害；三是抗老化性能差，国内同类防护涂料在800小时左右就出现起皱、泛黄、开裂、粉化等不同程度的老化破坏，导致涂料失去防护功效；四是环保性差，国内已有的混凝土防护涂料中许多都含有VOC，对环境造成危害。

发明内容

发明目的：本发明的目的是提供一种耐沾污性能、防腐蚀性能以及抗老化性能更强、去离子水性环保的基于硅丙乳液的混凝土桥梁结构表面防护涂料及其制备方法。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：基于硅丙乳液的混凝土桥梁结构表面防护涂料，所述防护涂料按重量份数包括以下组分制成：硅丙乳液45-75份；膨润土1-3份；分散剂0.5-1.5份；PH调节剂0.1-0.5份；水性抗老化剂0.5-1.5份；钛白粉10-20份；绢云母3-7份；耐沾污剂1-3份；疏水剂0.5-2.5份、消泡剂0.5-1.5份；流平型增稠剂0.6-2.4份；去离子水5-15份。

其中，所述硅丙乳液固含量为50％±2％。

其中，所述膨润土选取Bentone LT。

其中，所述分散剂选取分散剂SN-5040、OROTAN 731A、760W中的一种。

其中，所述PH调节剂选取三乙胺、氨水、DMAE中的一种。

其中，所述水性抗老化剂选取UV292W。

其中，所述钛白粉选取钛白粉R-996、ATR-311或SR-2377中的一种。

其中，所述绢云母选取绢云母XL-G2，所述耐污剂选取耐污剂GNZJ-02，所述疏水剂选取疏去离子水剂GNZJ-01，所述消泡剂选取消泡剂NXZ，所述流平型增稠剂选取RM-2020NPR。

本发明内容还包括所述的基于硅丙乳液的混凝土桥梁结构表面防护涂料的制备方法，包括以下步骤：

1)称取45-75重量份的硅丙乳液；

2)称取1-3重量份的膨润土、10-20重量份的钛白粉、3-7重量份的绢云母混合得到粉料；

3)将步骤2)得到的粉料以及0.5-1.5重量份的消泡剂、0.5-1.5重量份的分散剂、0.1-0.5重量份的PH调节剂和4.6-13.4重量份的去离子水加入步骤1)的硅丙乳液中，用高速分散机高速搅拌分散20-30min，剪切速率2500-3500r/min得到乳液A；

4)将0.5-1.5重量份的水性抗老化剂及1-3重量份的耐沾污剂、0.5-2.5重量份疏水剂加入步骤3)得到的乳液A中，用分散机以速率200r-500r/min分散5min-10min得到乳液B；

5)将0.6-2.4重量份的流平型增稠剂按照流平型增稠剂和去离子水的质量比为1.5:1的比例用去离子水稀释后加入步骤4)得到的乳液B中，边加入边搅拌，静置10min-20min后，用200目过滤筛过滤，得到成品涂料。

本发明的反应机理：通过在硅丙乳液中添加了水性抗老化剂，提升了涂层的人工加速老化性能，通过添加耐沾污剂和疏水剂，二者协同作用，提升了涂层的疏水性能和漆膜致密性，从而大大提升了涂层的耐沾污性能、中性化深度和耐水性能，通过加入消泡剂可以消除涂层的微小气孔，提升了中性化深度和耐水性能。配方中各组分协同发挥作用，使涂层的综合性能得到了有效提升。

有益效果：与现有技术相比较，本发明的特征优点在于：

(1)本发明涂料制备的涂层耐沾污性≤7％，远远少于常规涂料优等品耐沾污≤15％的指标。

(2)本发明制备的涂料使混凝土在加速碳化(CO₂浓度为20±3％，相对湿度70±5％,温度20±2℃)条件下，28天碳化深度为0.2，能够起到优异的防护效果，延缓混凝土碳化的发生，而国内相关防护产品的碳化深度从18.0mm到25.0mm不等。

(3)本发明涂料制备的的涂层抗老化性能优异，按相关规范要求的人工加速老化试验，1500小时后未出现老化破坏现象；而国内同类防护涂料在1000小时左右就出现起皱、泛黄、开裂、粉化等不同程度的老化破坏。

(4)本发明涂料制备的的涂层配方以去离子水性乳液为主，从生产到施工的所有环节安全环保，不污染环境，符合绿色环保可持续发展的理念。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步说明。实施例旨在对本发明进行举例描述，而非以任何形式对本发明进行限制。

实施例1：

基于硅丙乳液的混凝土桥梁结构表面防护涂料，由以下重量份的物质制成：

硅丙乳液60份、膨润土2份、分散剂1份、PH调节剂0.3份、水性抗老化剂1份、钛白粉15份、绢云母5份、耐沾污剂2份、疏水剂1.5份、消泡剂1份、流平型增稠剂1.5份、去离子水9份；其中，硅丙乳液固含量为50％±2％；膨润土选取Bentone LT；分散剂选取分散剂SN-5040；PH调节剂选取三乙胺；

水性抗老化剂选取UV292W；钛白粉选取钛白粉R-996；绢云母选取绢云母XL-G2；耐污剂选取耐污剂GNZJ-02；疏水剂选取疏去离子水剂GNZJ-01；消泡剂选取消泡剂NXZ；流平型增稠剂选取RM-2020NPR。

基于硅丙乳液的混凝土桥梁结构表面防护涂料的制备方法，由以下步骤实现：

步骤一：称取60重量份的硅丙乳液；

步骤二：称取2重量份的膨润土、15重量份的钛白粉、5重量份的绢云母混合得到粉料；

步骤三：将步骤二得到的粉料以及1重量份的消泡剂、1重量份的分散剂、0.3重量份的PH调节剂和8重量份的去离子水加入步骤一的硅丙乳液中，用高速分散机高速搅拌分散20-30min，剪切速率2500-3500r/min得到乳液A；

步骤四：将1重量份的水性抗老化剂及2重量份的耐沾污剂、1.5重量份疏水剂加入步骤三得到的乳液A中，用分散机以速率200r-500r/min分散5min-10min得到乳液B；

步骤五：将1.5重量份的流平型增稠剂按照流平型增稠剂和去离子水的质量比为1.5:1的比例用去离子水稀释后加入步骤四得到的乳液B中，边加入边搅拌，静置10min-20min后，用200目过滤筛过滤，得到成品涂料。

实施例2

基于硅丙乳液的混凝土桥梁结构表面防护涂料，由以下重量份的物质制成：

硅丙乳液70份、膨润土1份；分散剂1份；PH调节剂0.3份；水性抗老化剂1份；钛白粉10份；绢云母7份；耐沾污剂3份；疏水剂1.5份；消泡剂1份；流平型增稠剂1.5份；去离子水9份；其中，硅丙乳液固含量为50％±2％；膨润土选取Bentone LT；分散剂选取分散剂OROTAN731A；PH调节剂选取氨水；水性抗老化剂选取UV292W；钛白粉选取钛白粉ATR-311；绢云母选取绢云母XL-G2；耐污剂选取耐污剂GNZJ-02；疏水剂选取疏去离子水剂GNZJ-01；消泡剂选取消泡剂NXZ；流平型增稠剂选取RM-2020NPR。

基于硅丙乳液的混凝土桥梁结构表面防护涂料的制备方法，由以下步骤实现：

步骤一：称取70重量份的硅丙乳液；

步骤二：称取1重量份的膨润土、10重量份的钛白粉、7重量份的绢云母；

步骤三：将步骤二得到的粉料以及1重量份的消泡剂、1重量份的分散剂、0.3重量份的PH调节剂和8重量份的去离子水加入步骤一的硅丙乳液中，用高速分散机高速搅拌分散20-30min，剪切速率2500-3500r/min；

步骤四：将1重量份的水性抗老化剂及3重量份的耐沾污剂、1.5重量份疏水剂加入步骤三得到的乳液中，用分散机以速率200r-500r/min分散5min-10min；

步骤五：将1.5重量份的流平型增稠剂按照流平型增稠剂和去离子水的质量比为1.5:1的比例用去离子水稀释后加入步骤四得到的乳液中，边加入边搅拌，静置10min-20min后，用200目过滤筛过滤，得到成品涂料。

实施例3

基于硅丙乳液的混凝土桥梁结构表面防护涂料，由以下重量份的物质制成：

硅丙乳液75份、膨润土3份、分散剂0.5份、PH调节剂0.5份、水性抗老化剂0.5份、钛白粉20份、绢云母3份、耐沾污剂1份、疏水剂0.5份、消泡剂0.5份、流平型增稠剂2.4份、去离子水5份；其中，硅丙乳液固含量为50％±2％；膨润土选取Bentone LT；分散剂选取分散剂760W中的一种；PH调节剂选取DMAE；

水性抗老化剂选取UV292W；钛白粉选取钛白粉SR-2377；绢云母选取绢云母XL-G2；耐污剂选取耐污剂GNZJ-02；疏水剂选取疏去离子水剂GNZJ-01；消泡剂选取消泡剂NXZ；流平型增稠剂选取RM-2020NPR。

基于硅丙乳液的混凝土桥梁结构表面防护涂料的制备方法，由以下步骤实现：

步骤一：称取75重量份的硅丙乳液；

步骤二：称取3重量份的膨润土、20重量份的钛白粉、3重量份的绢云母混合得到粉料；

步骤三：将步骤二得到的粉料以及0.5重量份的消泡剂、0.5重量份的分散剂、0.5重量份的PH调节剂和3.4重量份的去离子水加入步骤一的硅丙乳液中，用高速分散机高速搅拌分散20-30min，剪切速率2500-3500r/min得到乳液A；

步骤四：将0.5重量份的水性抗老化剂及1重量份的耐沾污剂、0.5重量份疏水剂加入步骤三得到的乳液A中，用分散机以速率200r-500r/min分散5min-10min得到乳液B；

步骤五：将2.4重量份的流平型增稠剂按照流平型增稠剂和去离子水的质量比为1.5:1的比例用去离子水稀释后加入步骤四得到的乳液B中，边加入边搅拌，静置10min-20min后，用200目过滤筛过滤，得到成品涂料。

实施例4

基于硅丙乳液的混凝土桥梁结构表面防护涂料，由以下重量份的物质制成：

硅丙乳液45份、膨润土3份、分散剂0.5份、PH调节剂0.5份、水性抗老化剂1.5份、钛白粉10份、绢云母7份、耐沾污剂3份、疏水剂0.5份、消泡剂0.5份、流平型增稠剂2.4份、去离子水5份；其中，硅丙乳液固含量为50％±2％；膨润土选取Bentone LT；分散剂选取分散剂760W中的一种；PH调节剂选取DMAE中；

水性抗老化剂选取UV292W；钛白粉选取钛白粉ATR-311；绢云母选取绢云母XL-G2；耐污剂选取耐污剂GNZJ-02；疏水剂选取疏去离子水剂GNZJ-01；消泡剂选取消泡剂NXZ；流平型增稠剂选取RM-2020NPR。

基于硅丙乳液的混凝土桥梁结构表面防护涂料的制备方法，由以下步骤实现：

步骤一：称取45重量份的硅丙乳液；

步骤二：称取3重量份的膨润土、10重量份的钛白粉、7重量份的绢云母混合得到粉料；

步骤三：将步骤二得到的粉料以及0.34重量份的消泡剂、0.5重量份的分散剂、0.5重量份的PH调节剂和5重量份的去离子水加入步骤一的硅丙乳液中，用高速分散机高速搅拌分散20-30min，剪切速率2500-3500r/min得到乳液A；

步骤四：将1.5重量份的水性抗老化剂及3重量份的耐沾污剂、0.5重量份疏水剂加入步骤三得到的乳液A中，用分散机以速率200r-500r/min分散5min-10min得到乳液B；

步骤五：将2.4重量份的流平型增稠剂按照流平型增稠剂和去离子水的质量比为1.5:1的比例用去离子水稀释后加入步骤四得到的乳液B中，边加入边搅拌，静置10min-20min后，用200目过滤筛过滤，得到成品涂料。

对比例1

基于硅丙乳液的混凝土桥梁结构表面防护涂料，由以下重量份的物质制成：

硅丙乳液45份、膨润土3份、分散剂0.5份、PH调节剂0.5份、水性抗老化剂0份、钛白粉10份、绢云母7份、耐沾污剂0份、疏水剂0.5份、消泡剂0.5份、流平型增稠剂2.4份、去离子水5份；其中，硅丙乳液固含量为50％±2％；膨润土选取Bentone LT；分散剂选取分散剂760W中的一种；PH调节剂选取DMAE中；水性抗老化剂选取UV292W；钛白粉选取钛白粉ATR-311；绢云母选取绢云母XL-G2；耐污剂选取耐污剂GNZJ-02；疏水剂选取疏去离子水剂GNZJ-01；消泡剂选取消泡剂NXZ；流平型增稠剂选取RM-2020NPR。

基于硅丙乳液的混凝土桥梁结构表面防护涂料的制备方法，由以下步骤实现：

步骤一：称取45重量份的硅丙乳液；

步骤二：称取3重量份的膨润土、10重量份的钛白粉、7重量份的绢云母混合得到粉料；

步骤三：将步骤二得到的粉料以及0.5重量份的消泡剂、0.5重量份的分散剂、0.5重量份的PH调节剂和3.4重量份的去离子水加入步骤一的硅丙乳液中，用高速分散机高速搅拌分散20-30min，剪切速率2500-3500r/min得到乳液A；

步骤四：将0重量份的水性抗老化剂及0重量份的耐沾污剂、0.5重量份疏水剂加入步骤三得到的乳液A中，用分散机以速率200r-500r/min分散5min-10min得到乳液B；

步骤五：将2.4重量份的流平型增稠剂按照流平型增稠剂和去离子水的质量比为1.5:1的比例用去离子水稀释后加入步骤四得到的乳液B中，边加入边搅拌，静置10min-20min后，用200目过滤筛过滤，得到成品涂料。

对比例2

基于硅丙乳液的混凝土桥梁结构表面防护涂料，由以下重量份的物质制成：

硅丙乳液45份、膨润土3份、分散剂0.5份、PH调节剂0.5份、水性抗老化剂1.5份、钛白粉10份、绢云母7份、耐沾污剂0份、疏水剂0.5份、消泡剂0.5份、流平型增稠剂2.4份、去离子水5份；其中，硅丙乳液固含量为50％±2％；膨润土选取Bentone LT；分散剂选取分散剂760W中的一种；PH调节剂选取DMAE中；

水性抗老化剂选取UV292W；钛白粉选取钛白粉ATR-311；绢云母选取绢云母XL-G2；疏水剂选取疏去离子水剂GNZJ-01；消泡剂选取消泡剂NXZ；流平型增稠剂选取RM-2020NPR。

基于硅丙乳液的混凝土桥梁结构表面防护涂料的制备方法，由以下步骤实现：

步骤一：称取45重量份的硅丙乳液；

步骤二：称取3重量份的膨润土、10重量份的钛白粉、7重量份的绢云母混合得到粉料；

步骤三：将步骤二得到的粉料以及0.34重量份的消泡剂、0.5重量份的分散剂、0.5重量份的PH调节剂和5重量份的去离子水加入步骤一的硅丙乳液中，用高速分散机高速搅拌分散20-30min，剪切速率2500-3500r/min得到乳液A；

步骤四：将1.5重量份的水性抗老化剂及0.5重量份疏水剂加入步骤三得到的乳液A中，用分散机以速率200r-500r/min分散5min-10min得到乳液B；

步骤五：将2.4重量份的流平型增稠剂按照流平型增稠剂和去离子水的质量比为1.5:1的比例用去离子水稀释后加入步骤四得到的乳液B中，边加入边搅拌，静置10min-20min后，用200目过滤筛过滤，得到成品涂料。

对比例3

基于硅丙乳液的混凝土桥梁结构表面防护涂料，由以下重量份的物质制成：

硅丙乳液45份、膨润土3份、分散剂0.5份、PH调节剂0.5份、水性抗老化剂0份、钛白粉10份、绢云母7份、耐沾污剂3份、疏水剂0.5份、消泡剂0.5份、流平型增稠剂2.4份、去离子水5份；其中，硅丙乳液固含量为50％±2％；膨润土选取Bentone LT；分散剂选取分散剂760W中的一种；PH调节剂选取DMAE中；

钛白粉选取钛白粉ATR-311；绢云母选取绢云母XL-G2；耐污剂选取耐污剂GNZJ-02；疏水剂选取疏去离子水剂GNZJ-01；消泡剂选取消泡剂NXZ；流平型增稠剂选取RM-2020NPR。

基于硅丙乳液的混凝土桥梁结构表面防护涂料的制备方法，由以下步骤实现：

步骤一：称取45重量份的硅丙乳液；

步骤二：称取3重量份的膨润土、10重量份的钛白粉、7重量份的绢云母混合得到粉料；

步骤三：将步骤二得到的粉料以及0.34重量份的消泡剂、0.5重量份的分散剂、0.5重量份的PH调节剂和5重量份的去离子水加入步骤一的硅丙乳液中，用高速分散机高速搅拌分散20-30min，剪切速率2500-3500r/min得到乳液A；

步骤四：将3重量份的耐沾污剂、0.5重量份疏水剂加入步骤三得到的乳液A中，用分散机以速率200r-500r/min分散5min-10min得到乳液B；

步骤五：将2.4重量份的流平型增稠剂按照流平型增稠剂和去离子水的质量比为1.5:1的比例用去离子水稀释后加入步骤四得到的乳液B中，边加入边搅拌，静置10min-20min后，用200目过滤筛过滤，得到成品涂料。

本发明实施例1～4制备的成品涂料与对比例1的涂料具体性能测试结果见表1。

表1性能测试结果

从实验结果可以看出，对比例1～3的耐沾污性、耐水性、中性化深度和人工加速老化性能明显差于实施例1～4。

Claims (9)

1.基于硅丙乳液的混凝土桥梁结构表面防护涂料，其特征在于，所述防护涂料按重量份数包括以下组分制成：硅丙乳液45-75份；膨润土1-3份；分散剂0.5-1.5份；PH调节剂0.1-0.5份；水性抗老化剂0.5-1.5份；钛白粉10-20份；绢云母3-7份；耐沾污剂1-3份；疏水剂0.5-2.5份、消泡剂0.5-1.5份；流平型增稠剂0.6-2.4份；去离子水5-15份。

2.根据权利要求1所述的基于硅丙乳液的混凝土桥梁结构表面防护涂料，其特征在于，所述硅丙乳液固含量为50％±2％。

3.根据权利要求1所述的基于硅丙乳液的混凝土桥梁结构表面防护涂料，其特征在于，所述膨润土选取Bentone LT。

4.根据权利要求1所述的基于硅丙乳液的混凝土桥梁结构表面防护涂料，其特征在于，所述分散剂选取分散剂SN-5040、OROTAN 731A、760W中的一种。

5.根据权利要求1所述的基于硅丙乳液的混凝土桥梁结构表面防护涂料，其特征在于，所述PH调节剂选取三乙胺、氨水、DMAE中的一种。

6.根据权利要求1所述的基于硅丙乳液的混凝土桥梁结构表面防护涂料，其特征在于，所述水性抗老化剂选取UV292W。

7.根据权利要求1所述的基于硅丙乳液的混凝土桥梁结构表面防护涂料，其特征在于，所述钛白粉选取钛白粉R-996、ATR-311或SR-2377中的一种。

8.根据权利要求1所述的基于硅丙乳液的混凝土桥梁结构表面防护涂料，其特征在于，所述绢云母选取绢云母XL-G2，所述耐污剂选取耐污剂GNZJ-02，所述疏水剂选取疏去离子水剂GNZJ-01，所述消泡剂选取消泡剂NXZ，所述流平型增稠剂选取RM-2020NPR。

9.权利要求1～8任一项所述的基于硅丙乳液的混凝土桥梁结构表面防护涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)称取45-75重量份的硅丙乳液；

2)称取1-3重量份的膨润土、10-20重量份的钛白粉、3-7重量份的绢云母混合得到粉料；

3)将步骤2)得到的粉料以及0.5-1.5重量份的消泡剂、0.5-1.5重量份的分散剂、0.1-0.5重量份的PH调节剂和4.6-13.4重量份的去离子水加入步骤1)的硅丙乳液中，用高速分散机高速搅拌分散20-30min，剪切速率2500-3500r/min得到乳液A；

4)将0.5-1.5重量份的水性抗老化剂及1-3重量份的耐沾污剂、0.5-2.5重量份疏水剂加入步骤3)得到的乳液A中，用分散机以速率200r-500r/min分散5min-10min得到乳液B；

5)将0.6-2.4重量份的流平型增稠剂按照流平型增稠剂和去离子水的质量比为1.5:1的比例用去离子水稀释后加入步骤4)得到的乳液B中，边加入边搅拌，静置10min-20min后，用200目过滤筛过滤，得到成品涂料。