CN211339361U - 一种铁路钢桥烯-锌基氟碳超耐久重防腐涂层体系 - Google Patents
一种铁路钢桥烯-锌基氟碳超耐久重防腐涂层体系 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型公开了一种铁路钢桥烯‑锌基氟碳超耐久重防腐涂层体系，其包覆于钢结构的表面，所述铁路钢桥烯‑锌基氟碳超耐久重防腐涂层体系包括在钢结构的外表面上依次设置的鳞片型醇溶无机烯‑锌底漆涂层、环氧云铁厚浆中间漆涂层、和石墨烯改性氟碳面漆涂层；或所述铁路钢桥烯‑锌基氟碳超耐久重防腐涂层体系包括在钢结构的外表面上依次设置的环氧烯‑锌底漆涂层、环氧云铁厚浆中间漆涂层、和石墨烯改性氟碳面漆涂层。本实用新型的有益效果是，该涂层体系设计防腐寿命可以达到30‑50年。
Description
技术领域
本实用新型涉及涂层体系改进，特别是一种铁路钢桥烯-锌基氟碳超耐久重防腐涂层体系。
背景技术
“底漆+中间漆+面漆”的涂层体系是钢结构最经常使用的长效重防腐涂层体系的设计方法。国内外著名的钢结构重防腐涂层，如杭州湾跨海大桥钢箱梁结构，日本明石海峡大桥钢结构、奥运鸟巢钢结构等均采用类似的设计方法。并且在ISO 12944《色漆与清漆-钢结构涂层保护体系》，TB/T 1527《铁路钢桥保护涂装及涂料供货技术条件》等国内外标准中，有较为明确的涂层配套体系设计，其典型的配套体系有“环氧富锌底漆+环氧中间漆+丙烯酸面漆”，“无机富锌底漆+环氧中间漆+丙烯酸聚氨酯面漆”，“环氧富锌底漆+环氧中间漆+氟碳面漆”，“无机富锌底漆+环氧中间漆+氟碳面漆”等，这些涂层体系的设计寿命按照ISO12944与TB/T 1527等标准，只有15-25年的设计寿命。该类设计的设计寿命无法达到30-50年的主要原因在于：
1)这些涂层体系的底漆虽然采用了抗蚀性能优异的电化学保护底漆——富锌底漆，但这些富锌底漆采用的主要防锈颜料“锌粉”均为球状的锌粉，注定了PVC(颜料体积浓度)过高，底漆涂层结构呈多孔性，孔隙度大，屏蔽性差，引起横向共聚破坏，从而影响了涂层的电化学保护性能；其表现为80微米厚的富锌底漆，耐中性盐雾寿命约为1000h左右。
2)采用的常温固化FEVE氟碳面漆大都属于以三氟氯乙烯－醋酸乙烯酯或三氟氯乙烯－烷烯基醚为聚合物的氟碳涂料，虽然其性能比丙烯酸聚氨酯涂料的防腐性能好，保光率80％时其QUVB值约在3000h，即使是四氟体系的氟碳涂料，保光率80％时QUVB值也在5000h以内，与采用LUMIFLON树脂的石墨烯改性的氟碳树脂面漆的性能还存在较大差距。
实用新型内容
本实用新型的目的是为了解决上述问题，设计了一种铁路钢桥烯-锌基氟碳超耐久重防腐涂层体系。
实现上述目的本实用新型的技术方案为一种铁路钢桥烯-锌基氟碳超耐久重防腐涂层体系，其包覆于钢结构的表面，所述铁路钢桥烯-锌基氟碳超耐久重防腐涂层体系包括在钢结构的外表面上依次设置的鳞片型醇溶无机烯-锌底漆涂层、环氧云铁厚浆中间漆涂层、和石墨烯改性氟碳面漆涂层；
或所述铁路钢桥烯-锌基氟碳超耐久重防腐涂层体系包括在钢结构的外表面上依次设置的环氧烯-锌底漆涂层、环氧云铁厚浆中间漆涂层、和石墨烯改性氟碳面漆涂层；
所述鳞片型醇溶无机烯-锌底漆涂层、环氧云铁厚浆中间漆涂层、石墨烯改性氟碳面漆涂层的干膜厚度之和为140μm-280μm；
所述环氧烯-锌底漆涂层、环氧云铁厚浆中间漆涂层、石墨烯改性氟碳面漆涂层的干膜厚度之和为170μm-310μm。
作为优选，所述鳞片型醇溶无机烯-锌底漆涂层为至少两层鳞片状锌粉层平行搭接、交叠排列的导通层结构，所述导通层结构中的相邻的鳞片状锌粉层之间填充用于导电的石墨烯。
所述环氧烯-锌底漆涂层为多层鳞片状层叠加的导通层，所述导通层结构中的相邻的鳞片状锌粉层之间填充用于导电的石墨烯。
作为优选，所述环氧烯-锌底漆涂层的干膜厚度为60μm-100μm。
作为优选，所述环氧云铁厚浆中间漆涂层的干膜厚度为70μm-120μm。
作为优选，所述环氧云铁厚浆中间漆涂层为至少两层鳞片状云母氧化铁层平行搭接、相互交错形成的屏蔽层结构。
作为优选，所述石墨烯改性氟碳面漆涂层的干膜厚度为40μm-90μm。
作为优选，所述石墨烯改性氟碳面漆涂层为耐老化层结构。
利用本实用新型的技术方案制作的一种铁路钢桥烯-锌基氟碳超耐久重防腐涂层体系，该涂层体系设计防腐寿命可以达到30-50年，其具体有益效果如下：
第一、采用鳞片型醇溶无机烯-锌底漆作为底漆涂层，该涂料以鳞片型锌粉复配石墨烯做颜料，涂层的电化学保护性能更好，同时该鳞片状结构可以起到屏蔽作用；
第二、采用环氧云铁中间漆作为中间涂层，到屏蔽作用，同时提高了涂层的韧性；
第三、采用石墨烯改性氟碳面漆作为面涂层，有效延长了涂层的耐老化性能。
附图说明
图1是本实用新型所述一种铁路钢桥烯-锌基氟碳超耐久重防腐涂层体系实施例一的结构示意图；
图2是本实用新型实施例一所述鳞片型醇溶无机烯-锌底漆涂层的结构示意图；
图3是本实用新型所述一种铁路钢桥烯-锌基氟碳超耐久重防腐涂层体系实施例二的结构示意图；
图4是本发明实施例二所述环氧烯-锌底漆涂层的结构示意图；
1、钢基材
2、鳞片型醇溶无机烯-锌底漆涂层
3、环氧云铁厚浆中间漆涂层
4、石墨烯改性氟碳面漆涂层
5、环氧烯-锌底漆涂层
201、石墨烯层
202、鳞片状锌粉层
203、气相缓蚀剂层
204、醇溶树脂填充部
501、石墨烯层
502、鳞片状锌粉层
403、气相缓蚀剂层
504、环氧树脂填充部
具体实施方式
为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型。但是本实用新型能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似改进，因此本实用新型不受下面公开的具体实施的限制。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
一种铁路钢桥烯-锌基氟碳超耐久重防腐涂层体系，其包覆于钢结构的表面，所述铁路钢桥烯-锌基氟碳超耐久重防腐涂层体系包括在钢结构的外表面上依次设置的鳞片型醇溶无机烯-锌底漆涂层、环氧云铁厚浆中间漆涂层、和石墨烯改性氟碳面漆涂层；
或所述铁路钢桥烯-锌基氟碳超耐久重防腐涂层体系包括在钢结构的外表面上依次设置的环氧烯-锌底漆涂层、环氧云铁厚浆中间漆涂层、和石墨烯改性氟碳面漆涂层。
实施例一，如图1至图2所示：
下面结合附图对本实用新型进行具体描述，一种铁路钢桥烯-锌基氟碳超耐久重防腐涂层体系，其包覆于钢结构的表面，钢结构为表面为钢基材1，铁路钢桥烯-锌基氟碳超耐久重防腐涂层体系包括在在钢结构的外表面上依次设置的鳞片型醇溶无机烯-锌底漆涂层2、环氧云铁厚浆中间漆涂层3、石墨烯改性氟碳面漆涂层4，鳞片型醇溶无机烯-锌底漆涂层、环氧云铁厚浆中间漆涂层、石墨烯改性氟碳面漆涂层的干膜厚度之和优选140μm-280μm。
在本技术方案中，其中的底漆涂层为鳞片型醇溶无机烯-锌底漆涂层，该底漆涂层的干膜厚度优选30μm-70μm。
如图2所示，E、F、G、H、I为外部环境的腐蚀因素，其中E为紫外线、F为热源、G为封孔、H为表面损伤、I为腐蚀性介质，钢基材1的表面经过喷砂处理后，涂覆鳞片型醇溶无机烯-锌底漆涂层2，该鳞片型醇溶无机烯-锌底漆涂层2的组份包含鳞片状锌粉、石墨烯、气相缓蚀剂以及醇溶树脂，该鳞片型醇溶无机烯-锌底漆涂层2包括鳞片状锌粉层202、石墨烯层201、气相缓蚀剂层203以及醇溶树脂填充部204，多层鳞片状锌层粉层202为平行搭接、交叠排列的导通层结构，导通层结构中的相邻的鳞片状锌粉层202之间填充用于导电的石墨烯201，采用鳞片型醇溶无机烯-锌底漆作为底漆涂层，上述涂料以鳞片型锌粉复配石墨烯做颜料，并配以醇溶树脂，该底漆涂层的电化学保护性能更好。
普通球状锌粉的粒径在2-5μm左右，而片锌的厚度在0.1μm左右，只有普通球锌的几十分之一。这样同为60μm的涂层，普通球锌只有十几层锌粒，而鳞片状锌粉可以在涂层中形成平行搭接、交叠排列的体系，达到了上百层，这样，平行搭接的片锌之间是以面接触取代球锌间的点接触，涂层有更好的导通性，同时具有超高导电性能的石墨烯的加入，使得片锌间的导通性显著增强，增加了涂层中锌粉的电化学保护作用，提高了锌粉的利用率，同时该鳞片状结构可以起到屏蔽作用，其平行搭接、相互交错的特性大大减少了水、离子在涂膜中的扩散，并且可以把涂层分成一个一个的小区域，减少了涂层开裂的倾向，提高了涂层的韧性。
在鳞片型醇溶无机烯-锌底漆中，综合优势表现为该底漆涂层70微米耐中性盐雾试验达到10000h，是普通环氧富锌涂料的10倍以上。
在本技术方案中，其中的中间漆涂层为环氧云铁厚浆中间漆涂层，该中间涂层的干膜厚度优选70μm-120μm。优选的中间漆为含鳞片状云母颜料的环氧云铁中间漆，更优选含鳞片状云母颜料的881-Z01环氧云铁中间漆，采用环氧云铁中间漆作为中间涂层，同鳞片型富锌底漆类似，云铁颜料也为片状，该鳞片状涂层结构可以起到屏蔽作用，其平行搭接、相互交错的特性大大减少了水、离子在涂膜中的扩散，同时提高了涂层的韧性。
在本技术方案中，其中的面漆涂层为石墨烯改性氟碳面漆涂层，该面漆涂层的干膜厚度优选40μm-90μm，采用石墨烯改性氟碳面漆作为面涂层，该涂料最突出性能是它的超耐候性。石墨烯的导电性，能够将紫外线照射涂层颜填料产生的光生电子及时转移，防止光生电子对树脂高分子链的破坏，有效延长了涂层的耐老化性能，石墨烯改性氟碳面漆的70μm涂层QUVB值达到6000-6800h以上，且保光率在90％以上，远高于现有氟碳面漆。
如图1所示，A、B、C、D分别为外部环境中的腐蚀因素，其中A为水区域，B为氯离子区域，C为氧区域，D为耐阳光紫外线，作为底漆的鳞片型醇溶无机烯-锌底漆涂层具有直接保护钢基材防锈的作用；作为中间漆的环氧云铁厚浆中间漆涂层具有承上启下、高屏蔽性的作用；作为面漆的石墨烯改性氟碳面漆涂层具有耐候性以及耐腐蚀性。
实施例二，如图3至图4所示：
下面结合附图对本实用新型进行具体描述，一种铁路钢桥烯-锌基氟碳超耐久重防腐涂层体系，其包覆于钢结构的表面，钢结构为表面为钢基材1，铁路钢桥烯-锌基氟碳超耐久重防腐涂层体系包括在钢结构的外表面上依次设置的环氧烯-锌底漆涂层5、环氧云铁厚浆中间漆涂层3、石墨烯改性氟碳面漆涂层4；环氧烯-锌底漆涂层5、环氧云铁厚浆中间漆涂层3、石墨烯改性氟碳面漆涂层4的干膜厚度之和优选170μm-310μm。
在本技术方案中，环氧烯-锌底漆涂层的干膜厚度优选60μm-100μm，在环氧烯-锌底漆中，综合优势表现为该底漆涂层70微米耐中性盐雾试验达到3000h，是普通环氧富锌涂料的3倍以上。
在本技术方案中，如图4所示，钢基材1的表面经过喷砂处理后，涂覆环氧烯-锌底漆涂层5，该环氧烯-锌底漆涂层5的组份包含鳞片状锌粉、石墨烯、气相缓蚀剂以及环氧树脂，该环氧烯-锌底漆涂层5包括鳞片状锌粉层502、石墨烯层501以及气相缓蚀剂层503以及环氧树脂填充部504，多层鳞片状锌层粉层502平行搭接、交叠排列的导通层结构，导通层结构中的相邻的鳞片状锌粉层502之间填充用于导电的石墨烯501，并配以环氧树脂，根据环氧烯-锌底漆涂层的耐蚀机理，旨在利用石墨烯的疏水性和高导电性，增加了涂层中锌粉的电化学保护作用，提高了锌粉的利用率，同时该鳞片状结构可以起到屏蔽作用，其平行搭接、相互交错的特性大大减少了水、离子在涂膜中的扩散，并且可以把涂层分成一个一个的小区域，减少了涂层开裂的倾向，提高了涂层的韧性延迟电化学反应，减缓金属基材的电化学腐蚀速率，环氧烯-锌底漆涂层以鳞片型锌粉复配石墨烯做颜料，其填充介质配以环氧树脂，该底漆涂层具有一定的的电化学保护性能。
涂层体系按照不同腐蚀环境分类(ISO 12944标准)设计最低干膜厚度如下表1所示：
Claims (9)
1.一种铁路钢桥烯-锌基氟碳超耐久重防腐涂层体系，其包覆于钢结构的表面，其特征在于，所述铁路钢桥烯-锌基氟碳超耐久重防腐涂层体系包括在钢结构的外表面上依次设置的鳞片型醇溶无机烯-锌底漆涂层、环氧云铁厚浆中间漆涂层、和石墨烯改性氟碳面漆涂层；
或所述铁路钢桥烯-锌基氟碳超耐久重防腐涂层体系包括在钢结构的外表面上依次设置的环氧烯-锌底漆涂层、环氧云铁厚浆中间漆涂层、和石墨烯改性氟碳面漆涂层；
所述鳞片型醇溶无机烯-锌底漆涂层、环氧云铁厚浆中间漆涂层、石墨烯改性氟碳面漆涂层的干膜厚度之和为140μm-280μm；
所述环氧烯-锌底漆涂层、环氧云铁厚浆中间漆涂层、石墨烯改性氟碳面漆涂层的干膜厚度之和为170μm-310μm。
2.根据权利要求1所述的一种铁路钢桥烯-锌基氟碳超耐久重防腐涂层体系，其特征在于，所述鳞片型醇溶无机烯-锌底漆涂层的干膜厚度为30μm-70μm。
3.根据权利要求1所述的一种铁路钢桥烯-锌基氟碳超耐久重防腐涂层体系，其特征在于，所述鳞片型醇溶无机烯-锌底漆涂层为至少两层鳞片状锌粉层平行搭接、交叠排列的导通层结构，所述导通层结构中的相邻的鳞片状锌粉层之间填充用于导电的石墨烯。
4.根据权利要求1所述的一种铁路钢桥烯-锌基氟碳超耐久重防腐涂层体系，其特征在于，所述环氧烯-锌底漆涂层为多层鳞片状层叠加的导通层，所述导通层结构中的相邻的鳞片状锌粉层之间填充用于导电的石墨烯。
5.根据权利要求4所述的一种铁路钢桥烯-锌基氟碳超耐久重防腐涂层体系，其特征在于，环氧烯-锌底漆涂层的干膜厚度为60μm-100μm。
6.根据权利要求1-5任一所述的一种铁路钢桥烯-锌基氟碳超耐久重防腐涂层体系，其特征在于，所述环氧云铁厚浆中间漆涂层的干膜厚度为70μm-120μm。
7.根据权利要求6所述的一种铁路钢桥烯-锌基氟碳超耐久重防腐涂层体系，其特征在于，所述环氧云铁厚浆中间漆涂层为至少两层鳞片状云母氧化铁层平行搭接、相互交错形成的屏蔽层结构。
8.根据权利要求1-5任一所述的一种铁路钢桥烯-锌基氟碳超耐久重防腐涂层体系，其特征在于，所述石墨烯改性氟碳面漆涂层的干膜厚度为40μm-90μm。
9.根据权利要求8所述的一种铁路钢桥烯-锌基氟碳超耐久重防腐涂层体系，其特征在于，所述石墨烯改性氟碳面漆涂层为耐老化层结构。
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