CN113831769B - 常温固化无机高分子钢筋防腐涂料及其制备方法和应用 - Google Patents

常温固化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，公开了一种常温固化无机高分子钢筋防腐涂料及其制备方法和应用，其制备方法包括：将碱激发剂与黄原胶混合均匀静置得到第一混合物料；将偏高岭土与普通硅酸盐水泥混合均匀，再依次加入第一混合物料、苯乙烯丙烯酸酯乳液、消泡剂和密着剂搅拌均匀后将其研磨后过滤。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；黄原胶的引出提高涂料的内聚力，避免裂缝的出现；密着剂的掺加提高涂料在钢筋表面的附着力，加入消泡剂较少气泡的产生，避免防腐涂料出现鱼眼和缩孔现象，普通硅酸盐水泥的引入可以控制涂料的凝结时间；防腐效果良好，制备方法简单。

Description

常温固化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，尤其涉及常温固化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。
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，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，本发明提供常温固化无机高分子钢筋防腐涂料及其制备方法和应用。
本发明的常温固化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常温固化无机高分子钢筋防腐涂料的制备方法，步骤：
S1，称取制备原料，所述制备原料包括以下重量份组分：偏高岭土135～142.5 份，碱激发剂120～127.5份，普通硅酸盐水泥7.5～15份，黄原胶0.45～0.9份，苯乙烯丙烯酸酯乳液22.5～26份，消泡剂0.45～1.05份，密着剂0.75～1.95份；
S2，将称好的碱激发剂与黄原胶混合均匀后静置5～10min，得到第一混合物料；
S3，将称好的偏高岭土与普通硅酸盐水泥混合均匀，随后依次加入第一混合物料、苯乙烯丙烯酸酯乳液、消泡剂和密着剂，搅拌均匀后得到第二混合物料；
S4，将第二混合物料进行胶磨处理后，过200目筛，即获得所述常温固化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。
进一步地，S4中，加入消泡剂和密着剂后以250～300rpm搅拌2～5min。
进一步地，S3中，加入第一混合物料后以100～150rpm的转速搅拌5～10min，再加入苯乙烯丙烯酸酯乳液后以250～300rpm的转速搅拌2～5min，然后加入消泡剂和密着剂后以250～300rpm搅拌2～5min，得到第二混合物料。
所述碱激发剂由以下步骤制得：
将质量分数为40％的硅酸钠溶液与摩尔浓度为10～12mol/L的氢氧化钠溶液混合均匀后常温静置陈化18～30小时，即制得碱激发剂；
其中，所述硅酸钠溶液与氢氧化钠溶液的质量比为0.5～2.5:1。
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40％为止，即得到质量分数为40％的硅酸钠溶液；
所述粉状速溶硅酸钠中氧化钠的模数为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，所述普通硅酸盐水泥等级为42.5。
进一步地，所述消泡剂为聚醚改性有机硅消泡剂。
进一步地，所述密着剂为道康宁OFS-6040烤漆偶联剂。
本发明的第二个目的是提供一种上述制备方法制得的常温固化无机高分子钢筋防腐涂料。
本发明的第三个目的是提供一种上述的常温固化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，包括但不限于水利工程、海洋工程、桥梁工程以及输电线塔基础等结构。
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；黄原胶的引出提高涂料的内聚力，避免裂缝的出现；密着剂的掺加提高涂料在钢筋表面的附着力，加入消泡剂较少气泡的产生，避免防腐涂料出现鱼眼和缩孔现象，普通硅酸盐水泥的引入可以控制涂料的凝结时间。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。
本发明所述的无机高分子钢筋防腐涂料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。
本发明所述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。
本发明所述的无机高分子钢筋防腐涂料具有致密的结构，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
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。
所使用的普通硅酸盐水泥等级为42.5。
所使用的消泡剂为购自中联邦消泡剂厂家的聚醚改性有机硅消泡剂。
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
本实施例提供一种常温固化无机高分子钢筋防腐涂料，包括以下重量份组分：偏高岭土142.5份，碱激发剂127.5份，普通硅酸盐水泥7.5份，黄原胶0.9 份，苯乙烯丙烯酸酯乳液22.5份，消泡剂0.45份，密着剂1.35份。
本实施例的常温固化无机高分子钢筋防腐涂料是通过以下步骤制备的：
S1，40％质量分数的硅酸钠溶液与10mol/L的氢氧化钠溶液按照2.5:1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10min，得到第一混合物料；
S2，将142.5份的偏高岭土与7.5份普通硅酸盐水泥混合均匀，随后加入第一混合物料并以125rpm搅拌7min混合均匀，再加入22.5份苯乙烯丙烯酸酯乳液并以275rpm搅拌3min混合均匀，然后加入0.45份消泡剂和1.35份密着剂并以250rpm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10min；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，随后将其采用200目数的滤网进行过滤，最终得到常温固化无机高分子钢筋防腐涂料。
实施例2
本实施例提供一种常温固化无机高分子钢筋防腐涂料，包括以下组分：偏高岭土142.5份，碱激发剂120份，普通硅酸盐水泥7.5份，黄原胶0.45份，苯乙烯丙烯酸酯乳液22.5份，消泡剂1.05份，密着剂1.95份。
本实施例的常温固化无机高分子钢筋防腐涂料是通过以下步骤制备的：
S1，40％质量分数的硅酸钠溶液与10mol/L的氢氧化钠溶液按照0.5:1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120～127.5份碱激发剂与0.45份黄原胶混合均匀后静置5min，得到第一混合物料；
S2，将142.5份的偏高岭土与7.5份普通硅酸盐水泥混合均匀，随后加入第一混合物料并以125rpm搅拌7min混合均匀，再加入22.5份苯乙烯丙烯酸酯乳液并以275rpm搅拌3min混合均匀，然后加入1.05份消泡剂和1.95份密着剂并以250rpm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，随后将其采用200目数的滤网进行过滤，最终得到常温固化无机高分子钢筋防腐涂料。
实施例3
本实施例提供一种常温固化无机高分子钢筋防腐涂料，包括以下组分：偏高岭土135份，碱激发剂127.5份，普通硅酸盐水泥15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。
本实施例的常温固化无机高分子钢筋防腐涂料是通过以下步骤制备的：
S1，40％质量分数的硅酸钠溶液与12mol/L的氢氧化钠溶液按照2.5:1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5min，得到第一混合物料；
S2，将135份的偏高岭土与15份普通硅酸盐水泥混合均匀，随后加入第一混合物料并以125rpm搅拌7min混合均匀，再加入22.5份苯乙烯丙烯酸酯乳液并以275rpm搅拌3min混合均匀，然后加入1.05份消泡剂和0.75份密着剂并以 250rpm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进行循环研磨，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 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，随后将其采用200目数的滤网进行过滤，最终得到常温固化无机高分子钢筋防腐涂料。
实验部分
为了对本发明的常温固化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，利用线棒涂布器将本发明实施例1～3的涂料分别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2d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硬化2d后的的铅笔硬度
样品编号 硬度 附着力(级) 柔韧性(mm)
实施例1 6H 3 3.0
实施例2 7H 2 2.0
实施例3 7H 2 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，马口铁端部微小面积锈迹
无涂层马口铁试样 大面积锈迹
另外，根据GB/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)

1.一种常温固化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，称取制备原料，所述制备原料包括以下重量份组分：偏高岭土135～142.5份，碱激发剂120～127.5份，普通硅酸盐水泥7.5～15份，黄原胶0.45～0.9份，苯乙烯丙烯酸酯乳液22.5～26份，消泡剂0.45～1.05份，密着剂0.75～1.95份；
S2，将称好的碱激发剂与黄原胶混合均匀后静置5～10min，得到第一混合物料；
S3，将称好的偏高岭土与普通硅酸盐水泥混合均匀，随后依次加入第一混合物料、苯乙烯丙烯酸酯乳液、消泡剂和密着剂，搅拌均匀后得到第二混合物料；
S4，将第二混合物料进行胶磨处理后，过200目筛，即获得所述常温固化无机高分子钢筋防腐涂料；
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。
2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，S4中，加入消泡剂和密着剂后以250～300rpm搅拌2～5min。
3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，S3中，加入第一混合物料后以100～150rpm的转速搅拌5～10min，再加入苯乙烯丙烯酸酯乳液后以250～300rpm的转速搅拌2～5min，然后加入消泡剂和密着剂后以250～300rpm搅拌2～5min，得到第二混合物料。
4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述碱激发剂由以下步骤制得：
将质量分数为40％的硅酸钠溶液与摩尔浓度为10～12mol/L的氢氧化钠溶液混合均匀后常温静置陈化18～30小时，即制得碱激发剂；
其中，所述硅酸钠溶液与氢氧化钠溶液的质量比为0.5～2.5:1。
5.如权利要求4所述的制备方法，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40％为止，即得到质量分数为40％的硅酸钠溶液；
所述粉状速溶硅酸钠的模数为2.75～2.95。
6.如权利要求1所述的制备方法，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。
7.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述普通硅酸盐水泥等级为42.5。
8.一种权利要求1-7任意一项所述的制备方法制得的常温固化无机高分子钢筋防腐涂料。
9.如权利要求8所述的常温固化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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