CN113773676A - 一种超硬度无机高分子钢筋防腐涂料及其制备方法和应用 - Google Patents

一种超硬度无机高分子钢筋防腐涂料及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明属于钢筋混凝土结构无机防腐涂料技术领域，公开了一种超硬度无机高分子钢筋防腐涂料及其制备方法和应用，其中，所述超硬度无机高分子钢筋防腐涂料的制备原料包括以下重量份组分：偏高岭土160～178份，碱激发剂130～136.5份，矿渣8.6～12份，黄原胶0.6～0.9份，苯乙烯丙烯酸酯乳液25.6～28.7份，密着剂0.9～1.6份，氮化硼0.16～0.28份。本发明以硅酸钠与氢氧化钠溶液激发偏高岭土，苯乙烯丙烯酸酯促进成膜，形成具有高密实度的基材；矿渣可调整涂层的成膜时间，将涂层表干时间控制在4小时之内；黄原胶可减小涂层变形，避免裂纹的出现；密着剂的掺加提高涂料在钢筋表面的附着力；氮化硼可提高涂料的硬度；本发明在常规温度条件下制备，防腐效果良好，制备方法简单。

Description

一种超硬度无机高分子钢筋防腐涂料及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及钢筋混凝土结构无机防腐涂料技术领域，尤其涉及一种超硬度无机高分子钢筋防腐涂料及其制备方法和应用。
背景技术
中高腐蚀区域钢筋混凝土的腐蚀严重影响工程结构的安全性与可靠性，针对现有防腐措施的局限性，开发出一种可靠的防腐涂层具有重大的现实意义。同时，由于钢筋混凝土在浇筑过程中，不可避免将受到施工机具的碰撞，容易将涂层破坏而降低防腐效果，因此制备一种超硬度防腐涂料就显得尤为重要。
由AlO4和SiO4四面体结构单元组成三维立体网状结构的无机高分子材料，具有结构致密、强度高，耐腐蚀性、耐久性以及耐高温性能。由于该材料主要为矿物废料和建筑垃圾，使得它的造价较低且绿色环保，适应当前节能减排的要求，具有较大的应用前景。
现有防腐涂层在应用过程中暴露出不少的缺陷。环氧类钢筋表面涂层在提高耐蚀性的同时牺牲了钢筋的粘结性能，且硬度较低；需要高温施工的瓷釉类涂层对施工环境的要求过高，不利于工程大规模应用，且成本更高。
发明内容
为了解决上述现有技术中的不足，本发明提供一种超硬度无机高分子钢筋防腐涂料及其制备方法和应用。
本发明的一种超硬度无机高分子钢筋防腐涂料及其制备方法和应用是通过以下技术方案实现的：
本发明的第一个目的是提供一种超硬度无机高分子钢筋防腐涂料，制备原料包括以下重量份组分：偏高岭土160～178份，碱激发剂130～136.5份，矿渣8.6～12份，黄原胶0.6～0.9份，苯乙烯丙烯酸酯乳液25.6～28.7份，密着剂0.9～1.6份，氮化硼0.16～0.28份。
进一步地，所述碱激发剂由45％质量分数的硅酸钠溶液与氢氧化钠溶液混合而成；
其中，所述氢氧化钠溶液浓度为12～16mol/L，且所述硅酸钠溶液与所述氢氧化钠溶液的质量比为0.1～0.3:1。
进一步地，所述硅酸钠溶液是通过以下步骤制得的：
称取粉状速溶硅酸钠，并向其中加入60～100℃的热水混合均匀，加至溶液中硅酸钠质量分数为45％为止，即得到所述硅酸钠溶液；
所述粉状速溶硅酸钠的模数为2.75～2.95。
进一步地，所述偏高岭土中AL2O3含量为43.4％，SiO2含量49.1％，细度为1250目。
进一步地，所述矿渣规格为S105级。
进一步地，所述密着剂为硅烷偶联剂。
本发明的第二个目的是提供一种上述的超硬度无机高分子钢筋防腐涂料的制备方法，包括以下步骤：
S1，将质量分数为45％的硅酸钠溶液与10～12mol/L的氢氧化钠溶液混合均匀后常温静置陈化20～28小时，即制得碱激发剂；随后按照上述重量份配比分别称取上述各组分的制备原料，备用；
S2，将碱激发剂与黄原胶混合均匀后静置30～40min，然后加入氮化硼并超声使其分散均匀，得到第一混合物料；
S3，将偏高岭土与矿渣混合均匀，随后加入第一混合物料并以150～200rpm搅拌10～15min混合均匀，再加入苯乙烯丙烯酸酯乳液并以350～400rpm搅拌5～8min混合均匀，然后加入密着剂并以300～350rpm搅拌5～8min至均匀分布，得到第二混合物料；
S4，将第二混合物料进行胶磨处理后，过200目筛，即得到所述超硬度无机高分子钢筋防腐涂料。
进一步地，S4中，所述胶磨处理是通过以下步骤在立式胶体磨中进行的：
设置胶体磨定子与转子间距为120μm，研磨5～10min；随后设置胶体磨定子与转子间距为80μm，研磨5～10min；再设置胶体磨定子与转子间距为40μm，研磨5～10min，即完成胶磨处理。
本发明的第三个目的是提供一种上述超硬度无机高分子钢筋防腐涂料在防止中高腐蚀地区的各类钢筋混凝土结构中钢筋防腐的应用。
本发明与现有技术相比，具有以下有益效果：
本发明以硅酸钠与氢氧化钠溶液激发偏高岭土，苯乙烯丙烯酸酯促进成膜，形成具有高密实度的基材；矿渣可调整涂层的成膜时间，将涂层表干时间控制在4小时之内；黄原胶可减小涂层变形，避免裂纹的出现；密着剂的掺加提高涂料在钢筋表面的附着力；氮化硼可提高涂料的硬度。在常规温度条件下制备，防腐效果良好，制备方法简单。
本发明引入黄原胶作为增稠剂，提高涂料的内聚力，增强抗裂能力，苯乙烯丙烯酸酯促进成膜的质量，赋予材料更好的致密性；并且通过引入无机高分子物质对基体进行改性，克服了材料易开裂的缺陷，提高了涂料的可靠性。
本发明的无机高分子钢筋防腐涂料制备方法简单，施工方便，无污染，符合目前绿色环保的发展主题。本发明的超硬度高分子钢筋防腐涂料具有致密的结构，高硬度，良好的稳定性，可靠的耐老化性，优异的耐腐蚀性，本涂层可以作为钢筋防腐的一个重要措施。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。需要说明的是，本发明以下实施例中，所使用的偏高岭土中AL2O3含量为43.4％，SiO2含量49.1％，细度为1250目。所使用的矿渣规格为S105级。所使用的密着剂为购自上海凯茵化工有限公司的道康宁OFS-6040烤漆偶联剂。所使用的粉状速溶硅酸钠购自西安华昌水玻璃有限公司，且使用的产品批号为HC20200312-50。
实施例1
本实施例提供一种超硬度高分子钢筋防腐涂料，包括以下重量份组分：偏高岭土165份，碱激发剂133份，矿渣9.2份，黄原胶0.68份，苯乙烯丙烯酸酯乳液26.3份，密着剂1.2份，氮化硼0.18份。
本实施例的超硬度高分子钢筋防腐涂料是通过以下步骤制备的：
S1，将配制45％质量分数的硅酸钠溶液与12mol/L的氢氧化钠溶液按照0.2:1的质量比混合均匀后常温静置陈化24小时，即制得碱激发剂；随后取133份碱激发剂与0.68份黄原胶混合均匀后静置35min，然后加入0.18份氮化硼并超声使其分散均匀，得到第一混合物料；
S2，将165份的偏高岭土与9.2份矿渣混合均匀，随后加入第一混合物料并以150rpm搅拌15min混合均匀，再加入26.3苯乙烯丙烯酸酯乳液并以400rpm搅拌8min混合均匀，然后加入1.2份密着剂并以350rpm搅拌8min至均匀分布，得到第二混合物料；
S3，将第二混合物料倒入立式胶体磨中，设置胶体磨定子与转子间距为120μm，研磨10min；随后设置胶体磨定子与转子间距为80μm，研磨10min；再设置胶体磨定子与转子间距为40μm，研磨10min，即完成胶磨处理，随后将研磨后的涂料浆体采用200目数的滤网进行过滤，最终得到超硬度无机高分子钢筋防腐涂料。
实施例2
本实施例提供一种超硬度高分子钢筋防腐涂料，包括以下重量份组分：偏高岭土175份，碱激发剂134份，矿渣10份，黄原胶0.8份，苯乙烯丙烯酸酯乳液27.2份，密着剂1.4份，氮化硼0.23份。
本实施例的超硬度高分子钢筋防腐涂料是通过以下步骤制备的：
S1，将配制45％质量分数的硅酸钠溶液与12mol/L的氢氧化钠溶液按照0.2:1的质量比混合均匀后常温静置陈化24小时，即制得碱激发剂；随后取134份碱激发剂与0.8份黄原胶混合均匀后静置40min，然后加入0.23份氮化硼并超声30min使其分散均匀，得到第一混合物料；
S2，将175份的偏高岭土与10份矿渣混合均匀，随后加入第一混合物料并以150rpm搅拌15min混合均匀，再加入27.2苯乙烯丙烯酸酯乳液并以400rpm搅拌8min混合均匀，然后加入1.4份密着剂并以350rpm搅拌8min至均匀分布，得到第二混合物料；
S3，将第二混合物料倒入立式胶体磨中进行循环研磨，设置胶体磨定子与转子间距为120μm，研磨10min；随后设置胶体磨定子与转子间距为80μm，研磨10min；再设置胶体磨定子与转子间距为40μm，研磨5min，即完成胶磨处理，随后将研磨后的涂料浆体采用200目数的滤网进行过滤，最终得到超硬度无机高分子钢筋防腐涂料。
实施例3
本实施例提供一种超硬度高分子钢筋防腐涂料，包括以下重量份组分：偏高岭土135份，碱激发剂127.5份，矿渣12份，黄原胶0.9份，苯乙烯丙烯酸酯乳液22.5份，消泡剂1.05份，密着剂0.75份，氮化硼0.26份。
本实施例的超硬度高分子钢筋防腐涂料是通过以下步骤制备的：
S1，将配制45％质量分数的硅酸钠溶液与16mol/L的氢氧化钠溶液按照0.2:1的质量比混合均匀后常温静置陈化24小时，即制得碱激发剂；随后取127.5份碱激发剂与0.9份黄原胶混合均匀后静置40min，然后加入0.26份氮化硼并超声30min使其分散均匀，得到第一混合物料；
S2，将135份的偏高岭土与12份矿渣混合均匀，随后加入第一混合物料并以200rpm搅拌10min混合均匀，再加入22.5苯乙烯丙烯酸酯乳液并以350rpm搅拌5min混合均匀，然后加入0.75份密着剂并以300rpm搅拌5min至均匀分布，得到第二混合物料；
S3，将第二混合物料倒入立式胶体磨中，设置胶体磨定子与转子间距为120μm，研磨5min；随后设置胶体磨定子与转子间距为80μm，研磨5min；再设置胶体磨定子与转子间距为40μm，研磨10min，即完成胶磨处理，其中胶体磨定子、转子间距分别为120μm、80μm、40μm，随后将研磨后的涂料浆体采用200目数的滤网进行过滤，最终得到超硬度无机高分子钢筋防腐涂料。
为了对本发明的超硬度无机高分子钢筋防腐涂料的性能进行测试，本发明取长120mm，宽50mm的马口铁，利用线棒涂布器将将本发明实施例1～3的涂料均匀涂覆到马口铁表面，涂覆厚度在100±20微米。
在室温条件下养护1d后，参照份B/T 6739-2006《色漆和清漆铅笔法测定漆膜硬度》标准，利用铅笔硬度计测试涂层的硬度，结果见表1。通过表中结果可以发现，本涂层具有较高的硬度，满足钢筋防腐涂层的需求。
表1涂料各项性能
样品编号 硬度 附着力(级) 柔韧性(mm)
实施例1 9H 2 1.5
实施例2 9H 1 2.0
实施例3 9H 0 2.0
表2耐盐水性实验结果
样本标号 测试结果
实施例1 无起泡，无起皱，无脱落，马口铁无锈迹
实施例2 无起泡，无起皱，无脱落，马口铁无锈迹
实施例3 无起泡，无起皱，无脱落，马口铁无锈迹
无涂层马口铁试样 大面积锈迹
另外，根据份B/T 10834-1989《船舶漆耐盐水性的测定盐水和热盐水浸泡法》标准，对涂层马口铁试件的耐盐水性进行测试，待测试周期结束后，观察涂层表面是否有起泡、起皱、脱落或生锈的现象，结果如表2所示。可以看出，本发明的的涂层有较好的耐盐水性，对钢材有较好的保护作用。
显然，上述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

Claims (9)

1.一种超硬度无机高分子钢筋防腐涂料，其特征在于，制备原料包括以下重量份组分：偏高岭土160～178份，碱激发剂130～136.5份，矿渣8.6～12份，黄原胶0.6～0.9份，苯乙烯丙烯酸酯乳液25.6～28.7份，密着剂0.9～1.6份，氮化硼0.16～0.28份。
2.如权利要求1所述的一种超硬度无机高分子钢筋防腐涂料，其特征在于，所述碱激发剂由45％质量分数的硅酸钠溶液与氢氧化钠溶液混合而成；
其中，所述氢氧化钠溶液浓度为12～16mol/L，且所述硅酸钠溶液与所述氢氧化钠溶液的质量比为0.1～0.3:1。
3.如权利要求2所述的一种超硬度无机高分子钢筋防腐涂料，其特征在于，所述硅酸钠溶液是通过以下步骤制得的：
称取粉状速溶硅酸钠，并向其中加入60～100℃的热水混合均匀，加至溶液中硅酸钠质量分数为45％为止，即得到所述硅酸钠溶液；
所述粉状速溶硅酸钠的模数为2.75～2.95。
4.如权利要求1所述的一种超硬度无机高分子钢筋防腐涂料，其特征在于，所述偏高岭土中AL2O3含量为43.4％，SiO2含量49.1％，细度为1250目。
5.如权利要求1所述的一种超硬度无机高分子钢筋防腐涂料，其特征在于，所述矿渣规格为S105级。
6.如权利要求1所述的一种超硬度无机高分子钢筋防腐涂料，其特征在于，所述密着剂为硅烷偶联剂。
7.一种权利要求1-6任意一项所述的超硬度无机高分子钢筋防腐涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1，将质量分数为45％的硅酸钠溶液与10～12mol/L的氢氧化钠溶液混合均匀后常温静置陈化20～28小时，即制得碱激发剂，随后按照重量份配比分别称取权利要求1中各组分的制备原料，备用；
S2，将碱激发剂与黄原胶混合均匀后静置30～40min，然后加入氮化硼并超声使其分散均匀，得到第一混合物料；
S3，将偏高岭土与矿渣混合均匀，随后加入第一混合物料并以150～200rpm搅拌10～15min混合均匀，再加入苯乙烯丙烯酸酯乳液并以350～400rpm搅拌5～8min混合均匀，然后加入密着剂并以300～350rpm搅拌5～8min至均匀分布，得到第二混合物料；
S4，将第二混合物料进行胶磨处理后，过200目筛，即得到所述超硬度无机高分子钢筋防腐涂料。
8.如权利要求7所述的制备方法，其特征在于，S4中，所述胶磨处理是通过以下步骤在立式胶体磨中进行的：
设置胶体磨定子与转子间距为120μm，研磨5～10min；随后设置胶体磨定子与转子间距为80μm，研磨5～10min；再设置胶体磨定子与转子间距为40μm，研磨5～10min，即完成胶磨处理。
9.如权利要求1-6任意一项所述的超硬度无机高分子钢筋防腐涂料在防止中高腐蚀地区的各类钢筋混凝土结构中钢筋防腐的应用。
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