CN111320919A - 一种混凝土涂料及其制备方法和应用 - Google Patents

一种混凝土涂料及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种混凝土涂料及其制备方法和应用，混凝土涂料包括甲、乙两组份，甲组份和乙组份的质量比为(5：0.8)～(5：1.6)；其中，甲组份包括40～70质量份的双酚A型环氧树脂和20～40质量份的水性环氧树脂；乙组份包括30～90质量份的固化剂和5～30质量份的有机溶剂和1～20质量份的水；制备方法包括以下步骤：(1)将双酚A型环氧树脂和水性环氧树脂混合均匀，得到甲组份；(2)将固化剂、有机溶剂和水混合均匀，得到乙组份；(3)将甲组份和乙组份按比例混合均匀，得到混凝土涂料。本发明的混凝土涂料对混凝土表面渗透能力强、对孔隙封闭效果强、防渗性能优越，兼具力学性能和耐酸碱腐蚀能力。

Description

一种混凝土涂料及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于涂料领域，尤其涉及一种混凝土涂料及其制备方法和应用。
背景技术
随着工业科技的发展，人们对材料性能的要求越来越高。由于混凝土在水合反应过程中会产生很多微小通道或孔洞，使得外界腐蚀因素很容易渗透进入混凝土内部，引起钢筋产生锈蚀，结果造成混凝土的涨裂，整体结构的耐久性下降。因此，表面涂料涂层技术是一种经济且实用的防护技术。
为减少处于腐蚀介质环境中的市政污水池、隧道工程、桥梁工程等基础设施混凝土遭受腐蚀作用而造成经济损失，需在基础设施混凝土表面设置一道防腐涂层。传统的防腐方案一般采用环氧底漆+环氧中间漆+环氧面漆或者环氧底漆+环氧面漆涂层的方案，其中，环氧底漆一般不具备防腐性能或防腐性能一般，不能单独作为一道独立的防腐层进行使用，需配合防腐中间漆及防腐面漆使用。传统防护涂料存在涂层体系方案复杂、无渗透性、抗渗压力低等技术缺陷，导致产品的施工交付周期长、防护体系方案复杂、造价较高、涂层质量难管理控制以及涂层易脱落失效等问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，克服以上背景技术中提到的不足和缺陷，提供一种混凝土涂料及其制备方法和应用，本发明的混凝土涂料体系方案简单，具有光固化性和良好的渗透性，可降低施工难度、提高涂层的防渗性能、力学性能和韧性，同时，还可提高涂层的耐酸碱腐蚀能力。
为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：
一种混凝土涂料，包括甲、乙两组份，甲组份和乙组份的质量比为(5：0.8)～(5：1.6)；其中，甲组份包括40～70质量份的双酚A型环氧树脂和20～40质量份的水性环氧树脂；乙组份包括30～90质量份的固化剂和5～30质量份的有机溶剂和1～20质量份的水。
上述技术方案的设计思路在于，通过改变涂料中环氧树脂体系的构成、添加水性环氧树脂和水，构成了水性的混凝土涂料体系，甲组份和乙组份混合后，固化剂和水性环氧树脂将有机溶剂及其中的双酚A型环氧树脂乳化，形成乳液状的混凝土涂料，相比传统的溶剂型混凝土涂料具有更低的体系粘度，有利于提高涂料对混凝土表面的渗透性能；同时，选择水作为溶剂能够增加涂料体系的极性，从而进一步增强涂料在混凝土表面的渗透性。
作为上述技术方案的优选，以质量份计，各组份的添加量为：双酚A型环氧树脂45～55份、水性环氧树脂25～35份、固化剂80～90份、有机溶剂5～15份、水2～10份；更优选地，以质量份计，各组份的添加量为：双酚A型环氧树脂50份、水性环氧树脂30份、固化剂85份、有机溶剂6.5份、水8份。
作为上述技术方案的优选，所述水性环氧树脂为水性环氧丙烯酸树脂。选择水性环氧丙烯酸酯树脂构建混凝土涂料体系，能够使涂料具有光固化特性，能够简化涂料体系、降低施工难度以及缩短施工交付周期，从而提高混凝土防护的效率，降低防护成本。
作为上述技术方案的优选，所述水性环氧树脂的粘度为3000CPS。限定水性环氧树脂的粘度为3000CPS，能够进一步降低混凝土涂料的整体粘度，从而增强涂料在混凝土表面的渗透性。
作为上述技术方案的优选，所述甲组份中还包括0.1～2质量份的表面活性剂。通过添加表面活性剂能够改善混凝土涂料的界面性能，从而提高混凝土涂料的渗透性，使混凝土涂料对混凝土孔隙起到较好的封闭效果，最终提升混凝土涂料固化物的防渗性能；同时，添加表面活性剂代替常规技术中的硅烷偶联剂以增加混凝土涂料的渗透能力，能够避免硅烷偶联剂与其他组份发生反应导致涂料失效的情况出现。同时，表面活性剂的存在能够提升乳液状的混凝土涂料的稳定性。
作为上述技术方案的优选，所述甲组份包括0.6～1.2质量份的表面活性剂；更优选地，所述甲组份包括1质量份的表面活性剂。
作为上述技术方案的优选，所述表面活性剂为脂肪醇聚氧乙烯醚。
作为上述技术方案的优选，所述有机溶剂为乙二醇单丁醚。乙二醇单丁醚是很好的表面活性剂，能够进一步改善涂料的界面性能、提高混凝土涂料的渗透性和涂料固化物的防渗性能。
作为上述技术方案的优选，所述丙烯酸环氧树脂的粘度为3000CPS。将丙烯酸环氧树脂的粘度限定在比较低的水平，能够通过添加丙烯酸环氧树脂降低混凝土涂料整体的粘度，从另一层面加强混凝土涂料在混凝土表面的渗透性能和涂料固化物的防渗性能。
作为上述技术方案的优选，所述乙组份中还包括0.1～2质量份的水性色浆。通过选择水性色浆代替现有技术中的颜料粉体，能够避免因颜料粉体颜色掩盖产品涂层中间或内部的各种缺陷，导致后期涂层质量难以管理控制的问题，便于涂层外观质量的检查控制。
作为上述技术方案的优选，所述乙组份中包括0.3～0.6质量份的水性色浆；更优选地，所述乙组份中包括0.5质量份的水性色浆。
作为上述技术方案的优选，所述甲组份还包括1～10质量份的增塑剂。增塑剂能够使混凝土涂料的固化物具有一定的柔性，利于固化物与混凝土表面的良好贴合。
作为上述技术方案的优选，所述甲组份包括2～6质量份的增塑剂；更优选地，所述甲组份包括3质量份的增塑剂。
作为上述技术方案的优选，所述增塑剂为邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二辛酯、环氧甘油三羧酸酯、环氧脂肪酸单酯和环氧四氢邻苯二甲酸酯中的一种或几种。
作为上述技术方案的优选，所述甲组份还包括5～25质量份的活性稀释剂。活性稀释剂能够进一步降低混凝土涂料体系的粘度，从而提高混凝土涂料的渗透性和涂料固化物的防渗性能。
作为上述技术方案的优选，所述甲组份包括10～20质量份的活性稀释剂；更优选地，所述甲组份包括15质量份的活性稀释剂。
作为上述技术方案的优选，所述活性稀释剂为十二至十四烷基缩水甘油醚、丁基缩水甘油醚、丙烯基缩水甘油醚、乙二醇二缩水甘油醚和1,6-己二醇二丙烯酸酯中的一种或几种。由于其本身结构中含有环氧基团，上述种类的活性稀释剂在降低体系粘度的同时还可参与反应交联，提升混凝土涂料固化物的防渗性能和酸碱耐性。
作为上述技术方案的优选，所述甲组份在25℃下的粘度小于1000mPa·s。
作为上述技术方案的优选，所述乙组份在25℃下的粘度小于等于100mPa·s。
作为上述技术方案的优选，所述甲组份还包括0.1～2份流平剂。流平剂的加入能促使涂料在成膜过程中形成平整、光滑、均匀的涂膜，还可有效降低涂饰液表面张力，提高其流平性和均匀性，并可改善涂料的渗透性。
作为上述技术方案的优选，所述甲组份包括0.6～1.2份流平剂；更优选地，所述甲组份包括1份流平剂。
作为上述技术方案的优选，所述流平剂为聚醚改性聚二甲基硅氧烷。
作为上述技术方案的优选，所述双酚A型环氧树脂为E-51、E-44、E-20中的一种或几种。
作为上述技术方案的优选，所述固化剂为非离子型改性胺类固化剂。
基于同一技术构思，本发明还提供一种上述混凝土涂料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将双酚A型环氧树脂和水性丙烯酸环氧树脂混合均匀，得到组份甲；
(2)将固化剂、水和溶剂混合均匀，得到组份乙；
(3)将组份甲和组份乙按比例混合均匀，得到混凝土涂料。
作为上述技术方案的优选，步骤(1)中混合的温度为30～50℃。
基于同一技术构思，本发明还提供一种上述混凝土涂料的应用，所述混凝土涂料应用于常温污水处理池、化工酸碱池、隧道管片和桥梁工程中混凝土结构的防腐防渗处理工艺。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
(1)本发明通过使用水性环氧树脂和双酚A型环氧树脂的树脂体系使涂料由传统的溶剂型转变为水性涂料，可以降低涂料体系的粘度、增加涂料的极性，从而提高混凝土涂料的渗透性；同时本发明的混凝土涂料中添加了水性环氧丙烯酸树脂，使得涂料具有光固化性，同时利用低粘度的丙烯酸环氧树脂和活性稀释剂降低了混凝土涂料的粘度；本发明还利用表面活性剂改善了涂料的界面性能；本发明的混凝土涂料通过上述改进，增强了对混凝土表面的渗透力，改善了对混凝土空隙的封闭效果，从而使混凝土涂料固化物具有较高的防渗性能；同时本发明的混凝土涂料中非离子型改性胺类固化剂与环氧丙烯酸酯树脂、双酚A型环氧树脂化学交联固化成膜，既保证了固化物的力学性能和韧性，又使得本发明具有优良的耐酸碱腐蚀能力。经测试，本发明的混凝土涂料与潮湿混凝土界面具粘接力≥3.0Mpa，渗透性≥2mm，二次滚涂或喷涂涂层(渗透深度≥2mm，混凝土表面涂层厚度40um)防腐性能即可满足混凝土防腐设计需要；
(2)本发明的混凝土涂料的制备方法流程简单、操作易行，适合大规模的产业化生产。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下文将结合较佳的实施例对本发明做更全面、细致地描述，但本发明的保护范围并不限于以下具体实施例。
除非另有定义，下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解含义相同。本文中所使用的专业术语只是为了描述具体实施例的目的，并不是旨在限制本发明的保护范围。
除非另有特别说明，本发明中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。
实施例1:
本实施例的混凝土涂料，由甲、乙两组份组成，甲组份和乙组份的质量比为5：1.4；其中，甲组份包括以下质量份的成分：50份双酚A型环氧树脂CYD-128、15份活性稀释剂十二至十四烷基缩水甘油醚(AGE)、30份粘度为3000CPS的环氧丙烯酸酯树脂、3份增塑剂邻苯二甲酸二丁酯、1份表面活性剂脂肪醇聚氧乙烯醚和1份流平剂聚醚改性聚二甲基硅氧烷；乙组份包括以下质量份的成分：85份非离子型改性胺类固化剂3150、0.5份水性色浆、8份水和6.5份乙二醇单丁醚；甲组份和乙组份混合后得到的混凝土涂料成乳液状。
本实施例的混凝土涂料的制备方法，包括以下步骤：
(1)称取500kg双酚A型环氧树脂CYD-128、150kg活性稀释剂AGE、300kg环氧丙烯酸酯树脂、30kg邻苯二甲酸二丁酯、10kg脂肪醇聚氧乙烯醚和10kg聚醚改性聚二甲基硅氧烷在温度为30℃的恒温条件下分散30分钟至充分混合均匀，得到甲组份。
(2)称取850kg非离子型改性胺类固化剂3150、5kg水性色浆、80kg水和65kg乙二醇单丁醚分散30分钟至充分混合均匀，得到乙组份。
(3)取甲、乙组份，按照质量比为5：1.4的比例混合均匀，制得混凝土涂料。
对上述混凝土涂料进行性能测试(测试方法参照JC/T 2217-2014)，结果如表1所示。
表1.实施例1中混凝土涂料的性能测试结果
Figure BDA0002422223150000051
实施例2:
本实施例的混凝土涂料，由甲、乙两组份组成，甲组份和乙组份的质量比为5：1.25；其中，甲组份包括以下质量份的成分：45份双酚A型环氧树脂E51、双酚A型环氧树脂E20、35份粘度为3000CPS的环氧丙烯酸酯树脂、13.5份活性稀释剂、5份增塑剂、1份表面活性剂和0.5份流平剂聚醚改性聚二甲基硅氧烷；乙组份包括以下质量份的成分：85份非离子型改性胺类固化剂3150、1.5份水性色浆、5份水和8.5份乙二醇单丁醚。
本实施例的混凝土涂料的制备方法，包括以下步骤：
(1)称取400kg双酚A型环氧树脂E51、50kg双酚A型环氧树脂E20、135kg活性稀释剂、350kg环氧丙烯酸酯树脂、50kg邻苯二甲酸二丁酯、10kg脂肪醇聚氧乙烯醚和5kg聚醚改性聚二甲基硅氧烷在温度为30℃的恒温条件下分散30分钟至充分混合均匀，得到甲组份。
(2)称取850kg非离子型改性胺类固化剂、15kg水性色浆、50kg水和85kg乙二醇单丁醚分散30分钟至充分混合均匀，得到乙组份。
(3)取甲、乙组份，按照质量比为5：1.25的比例混合均匀，制得混凝土涂料。
对上述混凝土涂料进行性能测试(测试方法参照JC/T 2217-2014)，结果如表2所示。
表2.实施例2中混凝土涂料的性能测试结果
Figure BDA0002422223150000052

Claims (10)

1.一种混凝土涂料，其特征在于，包括甲、乙两组份，甲组份和乙组份的质量比为(5：0.8)～(5：1.6)；其中，甲组份包括40～70质量份的双酚A型环氧树脂和20～40质量份的水性环氧树脂；乙组份包括30～90质量份的固化剂和5～30质量份的有机溶剂和1～20质量份的水。
2.如权利要求1所述的混凝土涂料，其特征在于，所述水性环氧树脂为水性环氧丙烯酸树脂。
3.如权利要求1所述的混凝土涂料，其特征在于，所述水性环氧树脂的粘度为3000CPS。
4.如权利要求1所述的混凝土涂料，其特征在于，所述甲组份中还包括0.1～2质量份的表面活性剂。
5.如权利要求4所述的混凝土涂料，其特征在于，所述表面活性剂为脂肪醇聚氧乙烯醚。
6.如权利要求1所述的混凝土涂料，其特征在于，所述乙组份中还包括0.1～2质量份的水性色浆。
7.如权利要求1-6中任一项所述的混凝土涂料，其特征在于，所述甲组份还包括1～10质量份的增塑剂。
8.如权利要求7所述的混凝土涂料，其特征在于，所述增塑剂为邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二辛酯、环氧甘油三羧酸酯、环氧脂肪酸单酯和环氧四氢邻苯二甲酸酯中的一种或几种。
9.一种权利要求1所述的混凝土涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将双酚A型环氧树脂和水性环氧树脂混合均匀，得到甲组份；
(2)将固化剂、有机溶剂和水混合均匀，得到乙组份；
(3)将甲组份和乙组份按比例混合均匀，得到混凝土涂料。
10.一种权利要求1-8中任一项所述的混凝土涂料的应用，其特征在于，所述混凝土涂料应用于常温污水处理池、化工酸碱池、隧道管片和桥梁工程中混凝土结构的防腐防渗处理工艺。
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