CN115160926A - 一种双组份超疏水涂料及其在防结晶排水盲管中的应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种双组份超疏水涂料及其在防结晶排水盲管中的应用，涂料包括A组分和B组分，A组分的制备原料包括：无水异丙醇、二甲基二甲氧基硅烷、六甲基二硅氮烷、异丁基三甲氧基硅烷、高岭土、纳米凹凸土、疏水气相白炭黑、催化剂；B组分的制备原料包括：正丁醚、有机硅树脂。本发明制备的双组份超疏水涂料能够有效减少结晶物的沉积，提高排水盲管耐沾污特性，避免结晶堵塞，保证了排水系统的畅通。本发明还提供了针对该双组份超疏水涂料的专用喷涂施工设备和方法，该设备能够适应该涂料的高粘度特性，提供良好的雾化效果，并减少流挂现象，同时具有操作方便、可调性好、能适用于不同内径排水盲管等优点。

Description

一种双组份超疏水涂料及其在防结晶排水盲管中的应用
技术领域
本发明涉及疏水涂料技术领域，具体涉及一种双组份超疏水涂料及其在防结晶排水盲管中的应用。
背景技术
随着社会经济的快速发展，我国公路隧道、铁路隧道、城市轨道交通、市政排水、排污建设工程不断增多，这些地下隧道建设工程需要配套完善的排水系统，例如如图1所示，采用HDPE双壁波纹管作为排水盲管构建地下排水管网。然而，目前隧道穿越岩溶地区的情况也越来越普遍，岩溶区隧道在修筑以及后期运营的过程中，排水系统结晶堵塞的问题突显，尤其是横向排水盲管。
针对隧道排水盲管易结晶堵塞的问题，目前主要的措施是定期机械清理，然而清理过程十分麻烦，效率低下，投入成本大，且无法从根本上解决结晶问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种双组份超疏水涂料及其在防结晶排水盲管中的应用，其可提高排水盲管的耐沾污特性，有效减少结晶物的沉积，从根本上解决结晶问题。
本发明通过以下技术方案来实现上述目的：
一种双组份超疏水涂料，其包括A组分和B组分，按重量份数计：
A组分的制备原料包括：无水异丙醇40-60份、二甲基二甲氧基硅烷3-8份、六甲基二硅氮烷4-8份、异丁基三甲氧基硅烷8-12份、高岭土15-25份、纳米凹凸土5-15份、疏水气相白炭黑2-6份、催化剂0.05-0.2份；
B组分的制备原料包括：正丁醚40-60份、有机硅树脂40-60份。
进一步改进在于，按重量份数计：
A组分的制备原料包括：无水异丙醇50份、二甲基二甲氧基硅烷5份、六甲基二硅氮烷6份、异丁基三甲氧基硅烷10份、高岭土20份、纳米凹凸土10份、疏水气相白炭黑4份、催化剂0.1份；
B组分的制备原料包括：正丁醚50份、有机硅树脂50份。
进一步改进在于，所述催化剂为二丁基二月桂酸锡、二丁基二乙酸锡或辛酸亚锡。
进一步改进在于，按重量百分比计，所述有机硅树脂包括50-60％的道康宁硅树脂XIAMETER RSN-0805以及40-50％的信越KR-400硅树脂。
本发明还提供了一种上述双组份超疏水涂料的制备方法，步骤包括：
采用混合设备将A组分的制备原料进行混合搅拌，且先投入无水异丙醇，再投入二甲基二甲氧基硅烷、异丁基三甲氧基硅烷和六甲基二硅氮烷，搅拌混合均匀后，再投入疏水气相白炭黑，超声搅拌混合后，再投入纳米凹凸土，超声搅拌混合均匀后，最后投入高岭土和催化剂，高速搅拌混合均匀，制成A组分，灌装后密封备用；
采用混合设备将B组分的制备原料进行混合搅拌，且先投入正丁醚，再投入有机硅树脂，混合搅拌后静置6-10h，再注入氮气，制成B组分，灌装后密封备用。
进一步改进在于，其特征在于，所述混合设备为密闭式超声波高速搅拌机。
本发明还提供了一种利用所述双组份超疏水涂料制备防结晶排水盲管的喷涂施工方法，步骤包括：
步骤一、将A组分和B组分按照2:1的重量比加入到气动压力桶中，并通过气动搅拌器搅拌混合均匀，得到喷涂液；
步骤二、将连接气动压力桶的喷涂器送入待喷涂排水盲管内部；
步骤三、接通气源并打开喷涂器的喷枪，使喷涂液气动输送至喷涂器内，使喷涂液高速旋转离心雾化并向四周喷出，此时将喷涂器沿排水盲管内壁匀速移动，即完成排水盲管内壁喷涂施工；
步骤四、施工后在常温下自然固化6-10h，使排水盲管内壁表面获得超疏水效果。
本发明还提供了一种实施上述喷涂施工方法的设备，设备包括气动压力桶、喷枪以及喷涂器，所述气动压力桶用于将A组分和B组分混合并输出，气动压力桶上设有进气阀和气动搅拌器，所述喷枪通过料管与气动压力桶连接，所述喷涂器通过料管与喷枪连接；
其中，所述喷涂器包括中心壳体，所述中心壳体的前端设有气动马达，所述气动马达的输出端设有雾化盘，所述中心壳体的外壁设有至少两组支撑机构，每组支撑机构包含至少三个均匀分散设置的支撑件，每个支撑件包括设在中心壳体外壁的固定座和旋转座、以及转动设在旋转座上的摆杆，以及设在摆杆末端的滚轮、以及连接在固定座和摆杆之间的拉簧，所述摆杆转动时拉动拉簧，且中心壳体的轴线位于任一摆杆以及拉簧的活动面内；
所述进气阀、气动搅拌器、气动马达均连接有气源。
进一步改进在于，所述摆杆由空心杆和实心杆活动套接组成，且在所述空心杆上设有插销，在所述实心杆上开设有多个用于插孔，所述插销插入其中一插孔内，实现空心杆和实心杆的长度固定。
进一步改进在于，其中一个或多个滚轮上设有驱动电机，用于驱动滚轮转动。
本发明的有益效果在于：
(1)本发明制备的双组份超疏水涂料喷涂在排水盲管内壁，能够有效减少结晶物的沉积，提高排水盲管耐沾污特性，避免结晶堵塞，保证了排水系统的畅通。
(2)本发明还提供了针对该双组份超疏水涂料的专用喷涂施工设备和方法，该设备能够适应该涂料的高粘度特性，提供良好的雾化效果，并减少流挂现象，同时具有操作方便、可调性好、能适用于不同内径排水盲管等优点。
附图说明
图1为双壁波纹管排水盲管的结构示意图；
图2为本发明中喷涂施工设备的结构示意图；
图3为喷涂施工设备中喷涂器的结构示意图；
图4为喷涂器中摆杆的结构示意图；
图中：1、气动压力桶；11、进气阀；12、气动搅拌器；2、喷枪；3、喷涂器；31、中心壳体；32、气动马达；33、雾化盘；34、固定座；35、旋转座；36、摆杆；361、空心杆；362、实心杆；363、插销；364、插孔；37、滚轮；38、拉簧；39、驱动电机。
具体实施方式
下面结合附图对本申请作进一步详细描述，有必要在此指出的是，以下具体实施方式只用于对本申请进行进一步的说明，不能理解为对本申请保护范围的限制，该领域的技术人员可以根据上述申请内容对本申请作出一些非本质的改进和调整。
实施例1
一种双组份超疏水涂料，其包括A组分和B组分，按重量份数计：
A组分的制备原料包括：无水异丙醇40份、二甲基二甲氧基硅烷3份、六甲基二硅氮烷4份、异丁基三甲氧基硅烷8份、高岭土15份、纳米凹凸土5份、疏水气相白炭黑2份、二丁基二月桂酸锡0.05份；
B组分的制备原料包括：正丁醚40份、有机硅树脂40份，有机硅树脂包括50％的道康宁硅树脂XIAMETER RSN-0805以及50％的信越KR-400硅树脂。
实施例2
一种双组份超疏水涂料，其包括A组分和B组分，按重量份数计：
A组分的制备原料包括：无水异丙醇50份、二甲基二甲氧基硅烷5份、六甲基二硅氮烷6份、异丁基三甲氧基硅烷10份、高岭土20份、纳米凹凸土10份、疏水气相白炭黑4份、二丁基二月桂酸锡0.1份；
B组分的制备原料包括：正丁醚50份、有机硅树脂50份，有机硅树脂包括60％的道康宁硅树脂XIAMETER RSN-0805以及40％的信越KR-400硅树脂。
实施例3
一种双组份超疏水涂料，其包括A组分和B组分，按重量份数计：
A组分的制备原料包括：无水异丙醇60份、二甲基二甲氧基硅烷8份、六甲基二硅氮烷8份、异丁基三甲氧基硅烷12份、高岭土25份、纳米凹凸土15份、疏水气相白炭黑6份、二丁基二乙酸锡0.2份；
B组分的制备原料包括：正丁醚60份、有机硅树脂60份，有机硅树脂包括55％的道康宁硅树脂XIAMETER RSN-0805以及45％的信越KR-400硅树脂。
实施例4
实施例1-3双组份超疏水涂料均可采用以下制备方法，其具体步骤包括：
按照重量比，采用密闭式超声波高速搅拌机将A组分的制备原料进行混合搅拌，且先投入无水异丙醇，再投入二甲基二甲氧基硅烷、异丁基三甲氧基硅烷和六甲基二硅氮烷，搅拌混合均匀后，再投入疏水气相白炭黑，超声搅拌混合后，再投入纳米凹凸土，超声搅拌混合均匀后，最后投入高岭土和催化剂，高速搅拌混合均匀，制成A组分，灌装后密封备用；
按照重量比，采用密闭式超声波高速搅拌机将B组分的制备原料进行混合搅拌，且先投入正丁醚，再投入有机硅树脂，混合搅拌后静置8h，再注入氮气，制成B组分，灌装后密封备用。
实施例5
一种利用所述双组份超疏水涂料制备防结晶排水盲管的喷涂施工方法，步骤包括：
步骤一、将A组分和B组分按照2:1的重量比加入到气动压力桶中，并通过气动搅拌器搅拌混合均匀，得到喷涂液；
步骤二、将连接气动压力桶的喷涂器送入待喷涂排水盲管内部；
步骤三、接通气源并打开喷涂器的喷枪，使喷涂液气动输送至喷涂器内，使喷涂液高速旋转离心雾化并向四周喷出，此时将喷涂器沿排水盲管内壁匀速移动，即完成排水盲管内壁喷涂施工；
步骤四、施工后在常温下自然固化6-10h，使排水盲管内壁表面获得超疏水效果。
实施例6
结合图2至图4所示，一种用于实施上述喷涂施工方法的设备，设备包括气动压力桶1、喷枪2以及喷涂器3，气动压力桶1用于将A组分和B组分混合并输出，气动压力桶1上设有进气阀11和气动搅拌器12，喷枪2通过料管与气动压力桶1连接，喷涂器3通过料管与喷枪2连接。
该设备中，气动压力桶1、喷枪2均采用现有技术，例如：气动压力桶1可以采用FZ-10L搅拌型压力桶，其具有耐腐蚀、进气压力可调、自动泄压安全性高、移动方便等优点。喷枪2可以采用LX-1S用(手动)开关控制枪，其可手动控制涂料开关以及调节喷涂流量。
而为了使喷涂器3能够适应该涂料的高粘度特性，并提供良好的雾化效果，本发明对其进行了结构改进，具体为：喷涂器3包括中心壳体31，中心壳体31的前端设有气动马达32，气动马达32动力强劲，气动马达32的输出端设有雾化盘33，雾化盘33在高度旋转时，可将涂料精细雾化；中心壳体31的外壁设有至少两组支撑机构，每组支撑机构包含至少三个均匀分散设置的支撑件，每个支撑件包括设在中心壳体31外壁的固定座34和旋转座35、以及转动设在旋转座35上的摆杆36，以及设在摆杆36末端的滚轮37、以及连接在固定座34和摆杆36之间的拉簧38。该喷涂器3可适应不同内径的排水盲管，在将喷涂器3送入排水盲管内后，摆杆36在管壁的阻挡下会同步向后转动，并拉动拉簧38，中心壳体31的轴线位于任一摆杆36以及拉簧38的活动面内，拉簧38为摆杆36提供向外扩张的弹性力，最终使滚轮37贴合在管内壁，自由滚动，同时使雾化盘33自动处于排水盲管内中心位置。
另外，该设备中的进气阀11、气动搅拌器12、气动马达32均连接有气源(例如空压机)，接通所有气源并打开喷枪2后，使气动压力桶1内喷涂液气动输送至雾化盘33内，同时气动马达32带动雾化盘33高速旋转，使喷涂液高速旋转离心雾化并向四周喷出，此时将喷涂器3沿排水盲管内壁匀速移动，即完成排水盲管内壁喷涂施工。
本发明中，为了进一步提高喷涂器3的可应用排水盲管管径范围，将摆杆36设置由空心杆361和实心杆362活动套接组成，且在空心杆361上设有插销363，在实心杆362上开设有多个用于插孔364，插销363插入其中一插孔364内，实现空心杆361和实心杆362的长度固定。这样使得摆杆36的长度可调，即支撑机构的支撑半径可调，在使用时可先粗略调节摆杆36的长度，再通过摆杆36的摆动使其与排水盲管稳定配合。
本发明中，可以人工匀速拉动喷涂器3在排水盲管内部移动，也可在其中一个或多个滚轮37上设有驱动电机39，用于驱动滚轮37转动，使得喷涂器3自动沿排水盲管内部移动，这样操作更加方便，且喷涂均匀性更好。
为了验证本发明喷涂液的耐沾污性能以及喷涂施工设备及方法的施工效果，取实施例1双组份超疏水涂料配方，采用实施例4的制备方法，制成样品涂料，然后采用实施例6中喷涂施工设备以及实施例5中的施工方法，对排水盲管试样的内壁进行喷涂施工；并将施工后排水盲管送至国家金属制品质量监督检验中心，对各项性能指标进行检验，检验结果如下：
Figure BDA0003790378680000091
从上表可以看出，本发明制得的喷涂液在施工后使得排水盲管内壁具有优异的耐沾污性能，质量变化仅为0.067mg/cm2，反射率变化仅为5.4％；而一同送检的未喷涂的同型号排水盲管检验结果显示耐沾污性能很差，质量变化达到了为1.33mg/cm2，反射率变化达到了28.5％，与本发明差异明显。另外，从上表的内壁绝对粗糙度、内壁极限偏差、环刚度、环柔性、冲击性能、烘箱试验等项目检测结果可以看出，采用本发明的喷涂施工设备及方法，最终的施工效果良好，各项指标均合格。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种双组份超疏水涂料，其特征在于，其包括A组分和B组分，按重量份数计：
A组分的制备原料包括：无水异丙醇40-60份、二甲基二甲氧基硅烷3-8份、六甲基二硅氮烷4-8份、异丁基三甲氧基硅烷8-12份、高岭土15-25份、纳米凹凸土5-15份、疏水气相白炭黑2-6份、催化剂0.05-0.2份；
B组分的制备原料包括：正丁醚40-60份、有机硅树脂40-60份。
2.根据权利要求1所述的一种双组份超疏水涂料，其特征在于，按重量份数计：
A组分的制备原料包括：无水异丙醇50份、二甲基二甲氧基硅烷5份、六甲基二硅氮烷6份、异丁基三甲氧基硅烷10份、高岭土20份、纳米凹凸土10份、疏水气相白炭黑4份、催化剂0.1份；
B组分的制备原料包括：正丁醚50份、有机硅树脂50份。
3.根据权利要求1所述的一种双组份超疏水涂料，其特征在于，所述催化剂为二丁基二月桂酸锡、二丁基二乙酸锡或辛酸亚锡。
4.根据权利要求1所述的一种双组份超疏水涂料，其特征在于，按重量百分比计，所述有机硅树脂包括50-60％的道康宁硅树脂XIAMETER RSN-0805以及40-50％的信越KR-400硅树脂。
5.一种如权利要求1-4任一项所述双组份超疏水涂料的制备方法，其特征在于，步骤包括：
采用混合设备将A组分的制备原料进行混合搅拌，且先投入无水异丙醇，再投入二甲基二甲氧基硅烷、异丁基三甲氧基硅烷和六甲基二硅氮烷，搅拌混合均匀后，再投入疏水气相白炭黑，超声搅拌混合后，再投入纳米凹凸土，超声搅拌混合均匀后，最后投入高岭土和催化剂，高速搅拌混合均匀，制成A组分，灌装后密封备用；
采用混合设备将B组分的制备原料进行混合搅拌，且先投入正丁醚，再投入有机硅树脂，混合搅拌后静置6-10h，再注入氮气，制成B组分，灌装后密封备用。
6.根据权利要求5所述的双组份超疏水涂料的制备方法，其特征在于，所述混合设备为密闭式超声波高速搅拌机。
7.一种利用权利要求1-4任一项所述双组份超疏水涂料制备防结晶排水盲管的喷涂施工方法，其特征在于，步骤包括：
步骤一、将A组分和B组分按照2:1的重量比加入到气动压力桶中，并通过气动搅拌器搅拌混合均匀，得到喷涂液；
步骤二、将连接气动压力桶的喷涂器送入待喷涂排水盲管内部；
步骤三、接通气源并打开喷涂器的喷枪，使喷涂液气动输送至喷涂器内，使喷涂液高速旋转离心雾化并向四周喷出，此时将喷涂器沿排水盲管内壁匀速移动，即完成排水盲管内壁喷涂施工；
步骤四、施工后在常温下自然固化6-10h，使排水盲管内壁表面获得超疏水效果。
8.一种用于实施权利要求7所述喷涂施工方法的设备，其特征在于，设备包括气动压力桶(1)、喷枪(2)以及喷涂器(3)，所述气动压力桶(1)用于将A组分和B组分混合并输出，气动压力桶(1)上设有进气阀(11)和气动搅拌器(12)，所述喷枪(2)通过料管与气动压力桶(1)连接，所述喷涂器(3)通过料管与喷枪(2)连接；
其中，所述喷涂器(3)包括中心壳体(31)，所述中心壳体(31)的前端设有气动马达(32)，所述气动马达(32)的输出端设有雾化盘(33)，所述中心壳体(31)的外壁设有至少两组支撑机构，每组支撑机构包含至少三个均匀分散设置的支撑件，每个支撑件包括设在中心壳体(31)外壁的固定座(34)和旋转座(35)、以及转动设在旋转座(35)上的摆杆(36)，以及设在摆杆(36)末端的滚轮(37)、以及连接在固定座(34)和摆杆(36)之间的拉簧(38)，所述摆杆(36)转动时拉动拉簧(38)，且中心壳体(31)的轴线位于任一摆杆(36)以及拉簧(38)的活动面内；
所述进气阀(11)、气动搅拌器(12)、气动马达(32)均连接有气源。
9.根据权利要求8所述的设备，其特征在于，所述摆杆(36)由空心杆(361)和实心杆(362)活动套接组成，且在所述空心杆(361)上设有插销(363)，在所述实心杆(362)上开设有多个用于插孔(364)，所述插销(363)插入其中一插孔(364)内，实现空心杆(361)和实心杆(362)的长度固定。
10.根据权利要求8所述的设备，其特征在于，其中一个或多个滚轮(37)上设有驱动电机(39)，用于驱动滚轮(37)转动。
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