KR20230019494A - Deterioration immune bionic protective coating layer used in repair process and manufacturing method thereof - Google Patents
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Abstract
본 발명은 수리(水利)공정에 사용하는 열화(deterioration) 면역 바이오닉 보호 코팅층 및 제조방법을 공개한다. 상기 열화 면역 바이오닉 보호 코팅층은 콘크리트 매트릭스의 보호 코팅층이고, 상기 열화 면역 바이오닉 보호 코팅층은 2층, 즉, 하도제와 상도제로 구성되며; 2층 사이가 상호 확산되고 화학 가교(chemical crosslinking)가 발생하고, 분자가 가교되어 상호 침투하는 네트워크를 형성한다. 상기 하도제는 GO가 개질된 폴리우레아(polyurea)계 이중벽 마이크로 캡슐과 폴리도파민(polydopamine)이 에폭시수지에서 균일하게 분산되어 획득한 자체 복원의 에폭시 분말 또는 자체 복원의 에폭시 용액이고, 상기 하도제가 피막을 형성하는 두께는 250 내지 1000μm이며; 상기 상도제는 2차원 소재가 복합된 폴리우레탄/폴리우레아 용액이고, 상기 상도제가 피막을 형성하는 두께는 100 내지 2000μm이다. 상기 수리공정에 사용하는 열화 면역 바이오닉 보호 코팅층은 물리 균열을 복원시키고 화학 침식에 견디는 2개의 측면에서 콘크리트를 보호해 콘크리트 구조의 열화에 대한 면역을 실현하고, 종래기술에 따른 보호 코팅층이 쉽게 파손되고 복원될 수 없는 결함을 해소하여 중요한 경제적 가치와 사회적 효과를 이룬다.The present invention discloses a deterioration immune bionic protective coating layer and manufacturing method used in a repair process. The degradation immune bionic protective coating layer is a protective coating layer of a concrete matrix, and the degradation immune bionic protective coating layer is composed of two layers, that is, a primer and a top coat; Interdiffusion between the two layers occurs and chemical crosslinking occurs, and molecules are crosslinked to form an interpenetrating network. The primer is a self-healing epoxy powder or a self-healing epoxy solution obtained by uniformly dispersing GO-modified polyurea-based double-walled microcapsules and polydopamine in an epoxy resin, and the primer is a coating film. The thickness to form is 250 to 1000 μm; The top coat is a polyurethane/polyurea solution in which a two-dimensional material is combined, and the thickness at which the top coat forms a film is 100 to 2000 μm. The deterioration immune bionic protective coating layer used in the repair process restores physical cracks and protects concrete from two aspects of resisting chemical erosion to realize immunity to deterioration of the concrete structure, and the protective coating layer according to the prior art is easily damaged and It achieves important economic values and social effects by resolving irreparable defects.
Description
본 발명은 소재분야에 속하고, 보호 코팅층 및 이의 제조방법에 관한 것이고, 상세하게, 수리(水利)공정구조의 열화(deterioration) 면역 바이오닉 보호 코팅층 및 이의 제조방법에 관한 것이다.The present invention belongs to the field of materials and relates to a protective coating layer and a manufacturing method thereof, and in detail, to a deterioration immune bionic protective coating layer of a repair process structure and a manufacturing method thereof.
도시 규모가 확대되고 산업이 발전함에 따라, 생활 오수와 공업 폐수의 배출량이 뚜렷하게 증가되어 지표수가 차원이 다르게 오염되었고, 오수 중의 산, 알칼리, 염 및 유기물 등과 같이 부식성이 강한 물질의 함량이 뚜렷하게 높아지고 있다. 수리(水利)공정은 구조부재가 장기적으로 물에 잠겨있고, 특히, 늘 어둡고 습하고 건조함과 습함이 교차되고 물살에 의해 침식되는 등 나쁜 사용 조건에 놓여져 있으므로, 수리공정의 철근 콘크리트 부재의 파괴 수준이 저마다 다르고, 오수 중의 황산염, 탄산염, 마그네슘염과 염화물 등과 같은 부식 매개체가 콘크리트 자체의 내구성에 영향을 미칠 뿐만 아니라, 철근 표면의 안정화된 막도 파괴해 철근을 부식시키고 파괴한다. 미국(FHWA)의 통계 결과에 의하면, 미국은 60만 개에 가까운 교량 중 50% 이상에서 철근이 부식되는 병해가 발견되었고, 해마다 750억 달러의 유지보수비가 필요하다. 일본은 현재 철근 콘크리트 시설에 사용되는 복원비용이 이의 구축비용을 훨씬 초과하였다. 따라서, 오수환경에 놓여있는 철근 콘크리트의 다중 부식방지기술은 건축물의 내구성을 증강시키고 공정의 안전한 운영을 유지시키는 데 매우 중요한 의의를 갖는다.As the size of the city expands and the industry develops, the discharge of domestic sewage and industrial wastewater has increased markedly, and surface water has been polluted on a different level, and the content of highly corrosive substances such as acids, alkalis, salts, and organic matter in sewage has increased significantly. there is. In the repair process, structural members are immersed in water for a long time, especially in bad conditions such as always dark, wet, dry and wet, and eroded by water current, so the level of destruction of reinforced concrete members in the repair process Each is different, and corrosive media such as sulfate, carbonate, magnesium salt and chloride in sewage not only affect the durability of the concrete itself, but also destroy the stabilized film on the surface of the reinforcing bar, corroding and destroying the reinforcing bar. According to the statistical results of the United States (FHWA), more than 50% of nearly 600,000 bridges in the United States have been found to have pests that cause corrosion of reinforcing bars, and maintenance costs of 75 billion dollars are required every year. In Japan, restoration costs currently used for reinforced concrete facilities far exceed their construction costs. Therefore, the multi-corrosion prevention technology of reinforced concrete placed in the sewage environment has a very important significance in enhancing the durability of buildings and maintaining safe operation of the process.
수리공정구조에 있어서, 철근 콘크리트 재료의 사용 수명을 늘릴 수 있도록 콘크리트와 철근을 동시에 보호하는 것은 수리공정 콘크리트구조의 전체 수명 동안 보호하는 키포인트이다. 철근 콘크리트의 부식 매커니즘과 보호기술이 신속하게 발전함에 따라, 철근 콘크리트의 보호기술은 이미 콘크리트 외부 보호 코팅층, 철근 녹(rust) 제지/부식방지제 첨가, 음극 보호와 철근 코팅층 보호 등과 같은 다양한 보호기술이 형성되었다. 다른 보호기술에 비해, 콘크리트 표면 코팅층의 보호기술은 외부 환경의 침식성 이온 침투를 매우 잘 제지시키고, 외부 환경과 철근 콘크리트 매트릭스를 완전히 격리시켜 우수한 부식 방지 보호를 제공할 수 있다. 코팅층이 콘크리트 매트릭스에 점착해 효력을 잃지 않고 파괴되지만 않으면 계속해서 콘크리트와 철근을 우수하게 보호할 수 있다. 하지만, 실제로 응용하는 과정에서, 콘크리트 표면 코팅층 보호기술은 전체 수명주기 동안 보호하기가 어려운 데, 이의 원인은 아래와 같다. (1) 코팅층과 콘크리트 계면의 접착력이 비교적 약하므로, 외부 하중이 작용할 경우, 쉽게 접착 이탈이 발생하며; (2) 종래의 철근 콘크리트 코팅층 보호는 대부분이 에폭시 코팅층인데, 이는 경도가 높고 취성이 강하고; 시공현장에서 가공할 때 코팅층이 쉽게 파괴되고; 다시 말해, 종래의 코팅층 보호기술은 역학 성능과 가공성을 함께 고려할 수 없다. 코팅층 보호기술은 코팅층에 국부적인 파괴가 발생하기만 하면 부식 매개체가 파괴된 지점에서부터 침입해 전체 코팅층 보호시스템이 효력을 잃게 되며; (3) 종래의 코팅층 보호기술은 철근 콘크리트 매트릭스를 격리시켜 부식방지 보호를 제공할 수 있을 뿐이고, 균열과 침식 인자에 대한 복구와 면역은 함께 고려할 수 없다.In the repair process structure, simultaneously protecting the concrete and the reinforcing bars so as to increase the service life of the reinforced concrete material is a key point to protect the entire life of the repair process concrete structure. As the corrosion mechanism and protection technology of reinforced concrete develop rapidly, the protection technology of reinforced concrete already has various protection technologies such as concrete outer protective coating layer, steel rust prevention/corrosive agent addition, cathodic protection and reinforcement coating layer protection. was formed Compared with other protective technologies, the protective technology of the concrete surface coating layer can very well inhibit the penetration of corrosive ions in the external environment, completely isolate the reinforced concrete matrix from the external environment, and provide excellent anti-corrosion protection. If the coating layer adheres to the concrete matrix and does not lose its effectiveness and is not destroyed, it can continue to provide excellent protection for concrete and reinforcing bars. However, in the actual application process, it is difficult to protect the concrete surface coating layer protection technology during the entire life cycle, for the following reasons. (1) Since the adhesive force between the coating layer and the concrete interface is relatively weak, adhesive detachment easily occurs when an external load acts; (2) Most of the conventional reinforced concrete coating layer protection is an epoxy coating layer, which has high hardness and strong brittleness; When processing at the construction site, the coating layer is easily destroyed; In other words, the conventional coating layer protection technology cannot consider mechanical performance and processability together. In the coating layer protection technology, as long as the coating layer is locally damaged, the corrosive medium will invade from the broken point, and the entire coating layer protection system will lose its effectiveness; (3) The conventional coating layer protection technology can only provide anti-corrosion protection by isolating the reinforced concrete matrix, and repair and immunity to cracks and erosion factors cannot be considered together.
종래의 콘크리트 코팅층 보호기술에 존재하는 문제를 해결하기 위해, 본 발명은 수리(水利)공정에 사용하는 열화(deterioration) 면역 바이오닉 보호 코팅층을 공개한다. 상기 열화 면역 바이오닉 보호 코팅층은 인체 면역 시스템을 모방하고 콘크리트 코팅층 구조의 최적화 설계를 통해 콘크리트에 대한 바이오닉화 면역 부식방지 처리를 실현한다.In order to solve the problem existing in the conventional concrete coating layer protection technology, the present invention discloses a deterioration immune bionic protective coating layer used in a repair process. The degradation immune bionic protective coating layer imitates the human immune system and realizes bionic immune anti-corrosion treatment for concrete through the optimization design of the concrete coating layer structure.
본 발명의 기술방안은 수리(水利)공정에 사용하는 열화 면역 바이오닉 보호 코팅층의 제조방법은 아래의 단계를 포함한다.In the technical solution of the present invention, a method for manufacturing a degradation immune bionic protective coating layer used in a water repair process includes the following steps.
(1) 콘크리트 표면을 미리 처리하는 단계:(1) pre-treating the concrete surface:
(1a) 콘크리트 표면을 처리해 콘크리트 표면이 깨끗하고 평탄해지도록 하여 일정한 표면 거칠기에 도달하도록 한다. 구체적인 방법은 아래와 같이, 표면의 먼지, 부스러기와 표면의 때를 제거하고; 파손되고 취약한 콘크리트 표층을 제거하고, 콘크리트 표면에서 평탄하지 않은 지점은 복원제 또는 모르타르를 이용해 복원을 진행하고; 콘크리트 표면을 처리하여 콘크리트의 표면 거칠기를 높여 코팅층과 콘크리트 간의 부착력을 확보한다.(1a) The concrete surface is treated to make the concrete surface clean and flat to reach a certain surface roughness. The specific method is as follows, removing dust, debris and surface grime from the surface; Remove the damaged and vulnerable concrete surface layer, and restore uneven points on the concrete surface using a restoration agent or mortar; By treating the concrete surface, the surface roughness of the concrete is increased to secure the adhesion between the coating layer and the concrete.
(1b) 실란 유제를 이용해 콘크리트 표면을 침지하고, 침지 기간에 콘크리트 표면의 온도는 5 내지 40℃이고, 콘크리트 침지의 깊이는 1 내지 4mm이다. 상기 실란 유제는 실란 단량체를 가수 분해하여 획득하고; 상기 실란 단량체는 트리에톡시비닐실란(triethoxyvinylsilane), 트리메톡시비닐실란(trimethoxyVinylsilane), 트리에톡시메틸실란(triethoxymethylsilane), 트리에톡시옥틸실란(triethoxyoctylsilane), 트리에톡시이소뷰틸실란(triethoxyisobutylsilane) 중 하나 또는 여러 가지이다. 콘크리트의 표면을 실란으로 침지해 처리함으로써, 실란 커플링제 일단의 아미노기, 에폭시기 또는 불포화 이중 결합이 하도제의 경화 반응에 참여할 수 있도록 하고; 이와 동시에, 커플링제의 다른 일단의 가수 분해 생성물인 실라놀기(silanol group)와 콘크리트 표면에 탈수 반응이 발생해 화학 결합을 형성하여 콘크리트와 하도제 사이가 커플링제를 통해 화학적으로 상호 연결되도록 하고, 더 나아가, 계면의 응집력을 향상한다.(1b) The concrete surface is immersed with a silane emulsion, the temperature of the concrete surface during the immersion period is 5 to 40 ° C, and the depth of concrete immersion is 1 to 4 mm. The silane emulsion is obtained by hydrolyzing silane monomers; The silane monomer is among triethoxyvinylsilane, trimethoxyvinylsilane, triethoxymethylsilane, triethoxyoctylsilane, and triethoxyisobutylsilane. one or several By immersing and treating the surface of concrete with silane, the amino group, epoxy group or unsaturated double bond of one end of the silane coupling agent can participate in the curing reaction of the primer; At the same time, a dehydration reaction occurs on the concrete surface with a silanol group, which is another hydrolysis product of the coupling agent, to form a chemical bond so that the concrete and the primer are chemically interconnected through the coupling agent, Furthermore, the cohesive force of the interface is improved.
(2) 비(非)특이성 응력 자체 복원 면역층을 제조하는 단계:(2) preparing a non-specific stress self-healing immune layer:
상기 단계 (1)의 콘크리트에 대한 미리 처리를 완성한 후, 25 내지 60℃까지 가열하고, 그 다음, 하도제를 스프레이 코팅하여 비(非)특이성 응력 자체 복원 면역층을 획득하고; 상기 하도제가 피막을 형성하는 두께는 250 내지 1000μm이고; 상기 하도제는 에폭시수지이고, 제조방법은 아래와 같다.After completing the pre-treatment of the concrete in step (1), heating to 25 to 60 ° C., and then spray-coating the primer to obtain a non-specific stress self-healing immune layer; The thickness at which the primer forms a film is 250 to 1000 μm; The primer is an epoxy resin, and the manufacturing method is as follows.
(2a) GO가 개질된 폴리우레아계 이중벽 마이크로 캡슐을 제조하고; GO-modified double-walled polyurea microcapsules/epoxy composites for marine anticorrosive self-healing coating.( Materials & Design , Ma Y, Zhang Y, Liu J, et al. 2020, 189: 108547)에서 공개한 제조방법을 이용해 산화 그래핀이 개질된 폴리우레아계 이중벽 마이크로 캡슐을 제조한다.(2a) preparing GO-modified polyurea-based double-walled microcapsules; GO-modified double-walled polyurea microcapsules/epoxy composites for marine anticorrosive self-healing coating.( Materials & Design , Ma Y, Zhang Y, Liu J, et al. 2020, 189: 108547). Polyurea-based double-walled microcapsules modified with graphene are prepared.
(2b) 폴리도파민(polydopamine) 마이크로스페어(microsphere)를 제조하고; 수상(水相)산화법을 이용해 폴리도파민을 제조하고, 일정한 농도의 에탄올(ethanol) 용액과 암모니아수를 40 내지 50℃에서 교반하고, 일정량의 도파민염산염(dopamine hydrochloride) 용액을 첨가하고, 교반해 8 내지 10h 동안 반응시키고; 반응이 완성된 후, 원심 세척해 폴리도파민 마이크로스페어를 획득한다.(2b) preparing polydopamine microspheres; Polydopamine is prepared using a water-phase oxidation method, an ethanol solution and ammonia solution of a certain concentration are stirred at 40 to 50 ° C, a certain amount of dopamine hydrochloride solution is added, stirred, and react for 10 h; After the reaction is complete, centrifugal washing is performed to obtain polydopamine microspheres.
(2c) 자체 복원의 에폭시 분말 또는 에폭시 용액을 제조하고; 상기 단계 (2a)에서 획득한 GO가 개질된 폴리우레아(polyurea)계 이중벽 마이크로 캡슐, 상기 단계 (2b)에서 획득한 폴리도파민 마이크로스페어와 에폭시수지 경화제 I을 분말 형상의 에폭시수지에 첨가하고 균일하게 분산시켜 자체 복원의 에폭시 분말을 획득하고; 또는, 상기 단계 (2a)에서 획득한 GO가 개질된 폴리우레아계 이중벽 마이크로 캡슐 및 상기 단계 (2b)에서 획득한 폴리도파민 마이크로스페어를 에폭시수지 용액에 첨가하고 고속 분산시켜 시스템이 균일하게 혼합되도록 하고; 분산이 완성된 후, 에폭시수지 경화제 II를 첨가해 균일하게 교반하여 자체 복원의 에폭시 용액을 획득한다. 제조된 자체 복원의 에폭시 분말 또는 자체 복원의 에폭시 용액에서, 상기 폴리도파민 마이크로스페어 및 GO가 개질된 폴리우레아계 이중벽 마이크로 캡슐의 첨가량은 모두 에폭시수지의 0.5 내지 10wt%이다. 상기 자체 복원의 에폭시 분말 또는 에폭시 용액은 외인형(extrinsic)의 자체 복원 이중벽 마이크로 캡슐과 본태형(intrinsic)의 자체 복원 수단을 상호 결합시키지만, 손상된 지점의 마이크로 캡슐이 복원제를 방출해 손상을 복원할 수 있을 뿐만 아니라, 폴리도파민 분자 사이에 수소 결합을 형성해 마이크로 캡슐이 방출된 후 남겨진 캐비티와 트리거링(triggering)하지 않은 마이크로 캡슐의 손상 부위에 대한 복원을 진행하고, 더 나아가, 하도제의 자체 복원 효율을 향상시킬 수 있다.(2c) preparing a self-healing epoxy powder or epoxy solution; GO-modified polyurea-based double-walled microcapsules obtained in step (2a), polydopamine microspheres obtained in step (2b), and epoxy resin curing agent I were added to the powdery epoxy resin and uniformly dispersing to obtain a self-healing epoxy powder; Alternatively, the GO-modified polyurea-based double-walled microcapsules obtained in step (2a) and the polydopamine microspares obtained in step (2b) are added to an epoxy resin solution and dispersed at high speed to ensure uniform mixing of the system, ; After the dispersion is completed, the epoxy resin curing agent II is added and stirred uniformly to obtain a self-healing epoxy solution. In the prepared self-healing epoxy powder or self-restoring epoxy solution, the polydopamine microspheres and GO-modified polyurea-based double-walled microcapsules are added in an amount of 0.5 to 10 wt% of the epoxy resin. The self-healing epoxy powder or epoxy solution binds the extrinsic self-healing double-walled microcapsule and the intrinsic self-healing means, but the damaged microcapsule releases the restoring agent to restore the damage. In addition, by forming a hydrogen bond between polydopamine molecules, the cavity left after the microcapsule is released and the damaged area of the microcapsule that is not triggered are restored, and furthermore, the self-restoration of the primer efficiency can be improved.
여기에서, 상기 에폭시수지의 모델은 E-44, E51 또는 E-54이다. 상기 에폭시수지 경화제 I은 디시안디아미드(dicyandiamide), 디시안디아미드(dicyandiamide) 유도체, 산 무수물(acid anhydride), 이미다졸(imidazole), 고리형 에테르(cyclic ether)와 페놀(Phenolic)수지 중 하나 또는 여러 가지이다. 상기 에폭시수지 경화제 II는 폴리아미드(polyamide)수지, 에틸렌 디아민(ethylene diamine), 디에틸렌트리아민(diethylenetriamine), 테트라에틸렌펜트아민(tetraethylenepentamine), 말레산 무수물(maleic anhydride)과 프탈산 무수물(phthalic anhydride) 중 하나 또는 여러 가지이다.Here, the model of the epoxy resin is E-44, E51 or E-54. The epoxy resin curing agent I is one of dicyandiamide, dicyandiamide derivative, acid anhydride, imidazole, cyclic ether and phenolic resin, or It is several. The epoxy resin curing agent II is a polyamide resin, ethylene diamine, diethylenetriamine, tetraethylenepentamine, maleic anhydride and phthalic anhydride one or several
상기 하도제를 스프레이 코팅하는 구체적인 방법은,A specific method of spray coating the primer,
(1) 핫 멜트(hot melt) 스프레이 코팅방식을 이용하고, 상세하게, 자체 복원의 에폭시 분말을 핫 멜트 스프레이 코팅기에 첨가해 140 내지 200℃까지 가열하고, 스프레이 건(spray gun)을 사용해 콘크리트의 표면에 균일하게 스프레이 코팅하며; (1) Using the hot melt spray coating method, in detail, adding self-healing epoxy powder to the hot melt spray coating machine, heating it to 140 to 200 ° C, and using a spray gun to coat the concrete. Spray coating uniformly on the surface;
또는, (2) 용액의 스프레이 코팅 또는 브러시 코팅 방식을 이용하고, 상세하게, 자체 복원의 에폭시 용액에 일정량의 용제를 첨가해 하도제가 스프레이 코팅 기준에 도달하도록 하고; 그 다음, 이를 콘크리트 표면에 균일하게 스프레이 코팅하거나 브러시 코팅하고; 상기 용제는 자일렌(xylene), 1-뷰탄올(1-butanol) 또는 양자의 혼합 용액이다.or (2) use the method of spray coating or brush coating of the solution, specifically, add a certain amount of solvent to the self-healing epoxy solution to make the primer reach the spray coating standard; Then, it is spray-coated or brush-coated uniformly on the concrete surface; The solvent is xylene, 1-butanol, or a mixed solution of both.
(3) 비(非)특이성 손상 자아분화(self differentiation) 면역층을 제조하는 단계:(3) Preparing a non-specific damaged self-differentiation immune layer:
하도제의 스프레이 코팅을 완성한 후, 표면 온도가 30℃보다 낮지 않도록 유지시키고, 즉시, 상도제의 스프레이 코팅을 진행하여 비(非)특이성 손상 자아분화 면역층을 획득함으로써, 열화 면역 바이오닉 보호 코팅층의 제조를 완성한다. 상기 상도제가 피막을 형성하는 두께는 100 내지 2000μm이고; 상기 상도제는 2차원 소재가 복합된 폴리우레탄/폴리우레아 용액이고, 제조방법은 아래와 같이, 폴리에테르(polyether), 용제 I와 유화제를 균일하게 혼합하고, 100 내지 120℃에서 1 내지 3h 동안 진공 탈수시키고, 그 다음, 20 내지 65℃까지 냉각시키고, 이소시아네이트(Isocyanate) 단량체를 천천히 첨가하고, 5 내지 60min 동안 미리 중합하여 프리 폴리머(pre polymer)를 획득한다. 2차원 소재, 자외선 광 안정제, 열 안정제, 폴리에스터 폴리올(Polyester Polyol)과 아미노기 사슬연장제(chain extender)를 용제 II에 첨가해 균일하게 혼합하고, 다시, 상기 프리 폴리머에 첨가하고, 보온해 0.5 내지 3h 동안 반응시켜 2차원 소재가 복합된 폴리우레탄/폴리우레아 용액을 획득한다. 상기 상도제의 코팅층 매트릭스가 퓨어 폴리우레탄, 하이브리드 폴리우레탄-하이브리드 폴리우레아(Hybrid Polyurea) 또는 퓨어 폴리우레아용액이다. 상기 코팅층 매트릭스가 폴리우레탄을 주요 소재로 이용할 경우, 사용하는 폴리에테르는 폴리에테르 폴리알코올(polyether polyalcohol)이고; 폴리우레아를 주요 소재로 이용할 경우, 사용하는 폴리에테르는 폴리에테르 아민(polyether amine)이다. 상도제의 2차원 소재는 층 형상으로 분포되어 부식 매개체의 침입 경로를 차단 또는 연장시키고 보호되는 콘크리트 재료의 내구성을 향상할 수 있고; 상도제의 광 안정제와 열 안정제는 코팅층의 내노화성능을 향상할 수 있다.After completing the spray coating of the undercoat, the surface temperature is maintained at not lower than 30 ° C, and immediately proceeds with the spray coating of the topcoat to obtain a non-specific damage self-differentiation immune layer, thereby reducing the deterioration immune bionic protective coating layer. complete the manufacturing The thickness at which the top coat forms a film is 100 to 2000 μm; The top coat is a polyurethane/polyurea solution in which a two-dimensional material is combined, and the manufacturing method is as follows, uniformly mixing polyether, solvent I and emulsifier, and vacuuming at 100 to 120 ° C. for 1 to 3 h. Dehydrated, then cooled to 20 to 65° C., slowly added an Isocyanate monomer, and prepolymerized for 5 to 60 min to obtain a prepolymer. Two-dimensional material, ultraviolet light stabilizer, heat stabilizer, polyester polyol and amino group chain extender are added to solvent II, mixed uniformly, and then added to the pre-polymer again, and warmed to 0.5 to 3 h to obtain a polyurethane/polyurea solution in which two-dimensional materials are combined. The coating layer matrix of the top coat is pure polyurethane, hybrid polyurethane-hybrid polyurea, or pure polyurea solution. When the coating layer matrix uses polyurethane as a main material, the polyether used is polyether polyalcohol; When polyurea is used as a main material, the polyether used is polyether amine. The two-dimensional material of the top coat is distributed in a layer form to block or extend the penetration path of the corrosive medium and improve the durability of the concrete material to be protected; The light stabilizer and heat stabilizer of the top coat can improve the aging resistance of the coating layer.
여기에서, 상기 폴리에스터 폴리올-아미노기 사슬연장제의 히드록실기와 “히드록실기+아미노기”의 작용기(Functional group) 당량비(equivalence ratio)는 (0-0.37):1과 (0.48-1):1이고, 상기 반응시스템에서 ―NCO와 “히드록실기+아미노기”의 작용기 당량비는 (1.05-1.2):1이고, 상기 2차원 소재의 사용량은 이소시아네이트(Isocyanate) 단량체의 0.5 내지 15wt%이고, 상기 자외선 광 안정제의 사용량은 이소시아네이트 단량체의 0.01 내지 1wt%이고, 상기 열 안정제의 사용량은 이소시아네이트 단량체의 0.05 내지 5wt%이다.Here, the equivalence ratio of the hydroxyl group of the polyester polyol-amino group chain extender and the functional group of “hydroxyl group + amino group” is (0-0.37): 1 and (0.48-1): 1, and the functional group equivalent ratio of -NCO and “hydroxyl group + amino group” in the reaction system is (1.05-1.2): 1, and the amount of the two-dimensional material is 0.5 to 15 wt% of the isocyanate monomer, and the The amount of the ultraviolet light stabilizer is 0.01 to 1 wt% of the isocyanate monomer, and the amount of the heat stabilizer is 0.05 to 5 wt% of the isocyanate monomer.
여기에서, 상기 폴리에테르 폴리알코올은 폴리옥시 프로플렌 글리콜(polyoxy propylene glycol), 트리히드록시 메틸 프로판 폴리에테르(trihydroxymethylpropane polyether), 폴리테트라히드로푸란 글리콜(polytetrahydrofuran glycol), 테트라히드로푸란옥사이드-프로필렌 공중합체 글리콜(tetrahydrofuranoxide propylene copolymer glycol)과 폴리옥시에틸렌 글리콜(polyoxyethylene glycol) 중 하나 또는 여러 가지이고; 상기 폴리에테르 아민(polyether amine)은 D230, D400, D2000, T403, T5000 중 하나 또는 여러 가지이고; 상기 2차원 소재는 그래핀, 운모, 몬모릴로나이트(montmorillonite), 흑연과 질화붕소 중 하나 또는 여러 가지이고; 상기 이소시아네이트(Isocyanate) 단량체는 헥사메틸렌 디이소시아네이트(Hexamethylene diisocyanate, HDI), 디시클로헥실메탄 디이소시아네이트(dicyclohexylmethane diisocyanate, HMDI), 메틸렌 디페닐 디이소시아네이트(methylene diphenyl diisocyanate, MDI), 톨루엔 디소시아네이트(toluene diisocyanate, TDI)과 이소포론 디이소시아네이트(isophorone diisocyanate, IPDI) 중 하나 또는 여러 가지이고; 상기 폴리에스터 폴리올(Polyester Polyol)은 에틸렌 글리콜(ethylene glycol), 디에틸렌 글리콜(diethylene glycol), 1,2-프로판디올(1,2-propanediol), 디프로필렌 글리콜(dipropylene glycol), 1,4-부탄디올(1,4-butanediol), 네오펜틸 글리콜(neopentyl glycol), 1,6-헥산디올(1,6-hexanediol), 아디프산(adipic acid), 트리히드록시 메틸 프로판(trihydroxymethylpropane)과 이소 프탈산(iso phthalic Acid) 중 하나 또는 여러 가지이고; 상기 아미노기 사슬연장제(chain extender)는 디에틸 톨루엔 디아민(diethyl toluene diamine), 디메틸 티오 톨루엔 디아민(dimethyl thio toluene diamine), N,N'-디알킬 메틸 디페닐아민(N,N'-dialkyl methyl diphenylamine), 사이클로헥산 디아민(cyclohexanediamine), 염화 MDH, 에틸렌 디아민(ethylene diamine), 1,3-디아미노프로판(1,3-diaminopropane), 1,4-디아미노부탄(1,4-diaminobutane), 디에틸렌트리아민(diethylenetriamine), 펜타에틸렌헥사민(pentaethylene hexamine), 헥사에틸렌디아민(hexaethylene diamine), 테트라에틸렌펜트아민(tetraethylenepentamine), 1,6-디아미노헥산(1,6-diaminohexane)과 3,3'-4,4'-디아미노-디페닐 메탄(diamino diphenyl methane) 중 하나 또는 여러 가지이고; 상기 자외선 광 안정제는 페닐살리실레이트(phenyl salicylate), 살리실산-4-옥틸페닐 에스테르(salicylic acid-4-octylphenyl ester), 레조르시놀의 모노벤조에이트(resorcinol monobenzoate), 2-히드록시-4-메톡시벤조페논(2-hydroxy-4-methoxybenzophenone), 2, 4-디히드록시 벤조페논(2,4-dihydroxybenzophenone)과 2-히드록시-4-옥틸옥시 벤조페논(2-hydroxy-4-octyloxy benzophenone) 중 하나 또는 여러 가지이고; 상기 열 안정제는 3염기성 황산 납, 2염기성 아인산 납, 2염기성 스테아르산 납(lead stearate), 스테아르산 카드뮴(cadmium stearate), 스테아르산 바륨(barium stearate), 스테아르산 칼슘(clacium stearate), 스테아르산 납(lead stearate), 스테아르산 아연(zinc Stearate), 지방산염과 말레산염(maleate) 중 하나 또는 여러 가지이다.Here, the polyether polyalcohol is polyoxy propylene glycol, trihydroxymethylpropane polyether, polytetrahydrofuran glycol, tetrahydrofuran oxide-propylene copolymer one or more of glycol (tetrahydrofuranoxide propylene copolymer glycol) and polyoxyethylene glycol; the polyether amine is one or more of D230, D400, D2000, T403, and T5000; The two-dimensional material is one or more of graphene, mica, montmorillonite, graphite, and boron nitride; The isocyanate monomer is hexamethylene diisocyanate (HDI), dicyclohexylmethane diisocyanate (HMDI), methylene diphenyl diisocyanate (MDI), toluene diisocyanate (toluene one or more of diisocyanate (TDI) and isophorone diisocyanate (IPDI); The polyester polyol is ethylene glycol, diethylene glycol, 1,2-propanediol, dipropylene glycol, 1,4- Butanediol, neopentyl glycol, 1,6-hexanediol, adipic acid, trihydroxymethylpropane and isophthalic acid (iso phthalic acid); The amino group chain extender is diethyl toluene diamine, dimethyl thio toluene diamine, N, N'-dialkyl methyl diphenylamine (N, N'-dialkyl methyl diphenylamine), cyclohexanediamine, MDH chloride, ethylene diamine, 1,3-diaminopropane, 1,4-diaminobutane, Diethylenetriamine, pentaethylene hexamine, hexaethylene diamine, tetraethylenepentamine, 1,6-diaminohexane and 3, one or more of 3'-4,4'-diamino-diphenyl methane; The UV light stabilizer includes phenyl salicylate, salicylic acid-4-octylphenyl ester, resorcinol monobenzoate, 2-hydroxy-4- 2-hydroxy-4-methoxybenzophenone, 2,4-dihydroxybenzophenone and 2-hydroxy-4-octyloxy benzophenone benzophenone), one or more; The heat stabilizer is tribasic lead sulfate, dibasic lead phosphite, dibasic lead stearate, cadmium stearate, barium stearate, calcium stearate, stearic acid One or more of lead stearate, zinc stearate, fatty acid salt and maleate.
상기 상도제를 스프레이 코팅하는 구체적인 방법은, 2차원 소재가 복합된 폴리우레탄/폴리우레아 용액에 일정량의 용제, 즉, N-N-디메틸아세트아미드(N-N-Dimethylacetamide)를 첨가해 하도제가 스프레이 코팅 기준에 도달하도록 하고; 그 다음, 스프레이 건을 사용해 이를 하도제에 균일하게 스프레이 코팅한다.In the specific method of spray coating the top coat, a certain amount of solvent, that is, N-N-Dimethylacetamide, is added to the polyurethane/polyurea solution in which the two-dimensional material is combined to reach the spray coating standard. let it do; Then spray coat it evenly over the primer using a spray gun.
상기 방법을 이용해 제조된 수리(水利)공정에 사용하는 열화 면역 바이오닉 보호 코팅층에 있어서, 상기 열화 면역 바이오닉 보호 코팅층은 콘크리트 매트릭스의 보호 코팅층이고, 상기 열화 면역 바이오닉 보호 코팅층은 2층, 즉, 하도제와 상도제로 구성되며; 2층 사이가 상호 확산되고 화학 가교(chemical crosslinking)가 발생하고, 분자가 가교되어 상호 침투하는 네트워크를 형성하며; 상기 하도제는 GO가 개질된 폴리우레아계 이중벽 마이크로 캡슐과 폴리도파민이 에폭시수지에서 균일하게 분산되어 획득한 자체 복원의 에폭시 분말 또는 자체 복원의 에폭시 용액이고, 상기 하도제가 피막을 형성하는 두께는 250 내지 1000μm이며; 상기 상도제는 2차원 소재가 복합된 폴리우레탄/폴리우레아 용액이고, 상기 상도제가 피막을 형성하는 두께는 100 내지 2000μm이다.In the degradation immune bionic protective coating layer used in the repair process manufactured by the above method, the degradation immune bionic protective coating layer is a protective coating layer of a concrete matrix, and the degradation immune bionic protective coating layer has two layers, that is, a primer It consists of a top coat; interdiffusion between the two layers and chemical crosslinking occurs, molecules are crosslinked to form an interpenetrating network; The primer is a self-healing epoxy powder or a self-restoring epoxy solution obtained by uniformly dispersing GO-modified polyurea-based double-walled microcapsules and polydopamine in an epoxy resin, and the thickness of the primer to form a film is 250 to 1000 μm; The top coat is a polyurethane/polyurea solution in which a two-dimensional material is combined, and the thickness at which the top coat forms a film is 100 to 2000 μm.
제조원리: 하도제와 상도제는 완전히 경화되지 않았을 때 순서대로 도장되어 계면 지점의 두 층의 페인트가 용제를 따라 상호 확산되도록 하고, 폴리머 분자의 긴 사슬이 짧아 상호 침투, 확산하고 감겨 상호 침투하는 네트워크를 형성한다. 여기에서, 하도제가 상호 확산된 세그먼트에서 완전히 반응하지 않은 에폭시기와 경화제는 계속 상대측 사슬연장제의 아미노기 및 ―NCO와 지속적인 반응을 진행하여 두 층의 페인트 면에 화학 가교가 발생되도록 할 수 있고, 마지막에, 경화되어 분자가 가교되어 상호 침투하는 네트워크를 획득한다. 따라서, 본질적인 측면에서, 열화 면역 바이오닉 보호 코팅층의 2층 구조는 실질적으로 매우 밀접해 분리될 수 없이 한 층을 형성한다. 이외에도, 콘크리트의 표면은 실란을 침지해 처리하고, 커플링제 일단의 가수 분해 생성물인 실라놀기(silanol group)와 콘크리트 표면에 탈수 반응이 발생해 화학 결합을 형성하며; 이와 동시에, 커플링제의 다른 일단의 아미노기, 에폭시기 또는 불포화 이중 결합은 하도제의 경화 반응에 참여할 수 있으며, 콘크리트와 하도제 사이가 커플링제를 통해 화학적으로 상호 연결되도록 하고, 더 나아가, 계면의 응집력을 향상한다.Manufacturing principle: When the undercoat and topcoat are not completely cured, they are painted in sequence, so that the two layers of paint at the interface point inter-diffusion along the solvent, and the long chains of polymer molecules are short to interpenetrate, diffuse, and wind to interpenetrate. form a network Here, the epoxy group and the curing agent that have not completely reacted in the segment in which the undercoating agent is inter-diffused continue to react continuously with the amino group and -NCO of the opposite chain extender, so that chemical crosslinking occurs on the paint surface of the two layers, and finally On, it hardens and the molecules crosslink to obtain an interpenetrating network. Therefore, from an essential point of view, the two-layer structure of the degradation immune bionic protective coating layer is substantially very close and forms an inseparable layer. In addition, the surface of the concrete is treated by immersing in silane, and a dehydration reaction occurs on the surface of the concrete with a silanol group, which is a hydrolysis product of a coupling agent, to form a chemical bond; At the same time, the amino group, epoxy group or unsaturated double bond of the other end of the coupling agent can participate in the curing reaction of the primer, allowing the concrete and the primer to be chemically interconnected through the coupling agent, and furthermore, the cohesiveness of the interface improve
본 발명은 아래의 유익한 효과를 이룬다.The present invention achieves the following advantageous effects.
(1) 본 발명에 기재된 수리(水利)공정에 사용하는 열화(deterioration) 면역 바이오닉 보호 코팅층은 물리 균열을 복원시키고 화학 침식에 견디는 2개의 측면에서 콘크리트를 보호해 콘크리트 구조의 열화에 대한 면역을 실현하고, 종래기술에 따른 보호 코팅층이 쉽게 파손되고 복원될 수 없는 결함을 해소하여 중요한 경제적 가치와 사회적 효과를 이룬다.(1) The deterioration immune bionic protective coating layer used in the repair process described in the present invention realizes immunity against deterioration of the concrete structure by restoring physical cracks and protecting concrete from two aspects of resisting chemical erosion. And, the protective coating layer according to the prior art is easily damaged and eliminates defects that cannot be restored, thereby achieving important economic values and social effects.
(2) 본 발명에 기재된 수리공정에 사용하는 열화 면역 바이오닉 보호 코팅층은 2층, 즉, 하도제와 상도제로 구성되고, 두 층이 계면 지점에서 상호 침투해 분자가 가교되어 상호 침투하는 네트워크 계면을 형성해 일체형으로 융합되도록 함으로써, 계면이 취약한 기술문제를 해소한다.(2) The deterioration immune bionic protective coating layer used in the repair process described in the present invention is composed of two layers, that is, a primer and a top coat, and the two layers interpenetrate at the interface point to form a network interface in which molecules crosslink and interpenetrate. It solves the technical problem of weak interface by forming and integrating into a single unit .
(3) 본 발명에 기재된 수리공정에 사용하는 열화 면역 바이오닉 보호 코팅층에 있어서, 콘크리트 표면은 실란을 침지해 처리하여 콘크리트와 하도제 사이가 커플링제를 통해 화학적으로 상호 연결되도록 하고, 더 나아가, 계면의 응집력을 향상한다.(3) In the deterioration immune bionic protective coating layer used in the repair process described in the present invention, the surface of the concrete is immersed and treated with silane so that the concrete and the primer are chemically interconnected through a coupling agent, furthermore, the interface improve the cohesion of
도 1은 본 발명에 따른 열화(deterioration) 면역 바이오닉 보호 코팅층의 구조 설명도 중 하나이고;
도 2는 본 발명에 따른 열화 면역 바이오닉 보호 코팅층의 하도제에 대한 구조 설명도이고;
도 3은 본 발명에 따른 열화 면역 바이오닉 보호 코팅층의 상도제에 대한 구조 설명도이다.1 is one of structural diagrams of a deterioration immune bionic protective coating layer according to the present invention;
Figure 2 is a structural explanatory diagram of a primer for a degradation immune bionic protective coating layer according to the present invention;
Figure 3 is a structural explanatory diagram of the top coat of the degradation immune bionic protective coating layer according to the present invention.
이하, 실시예를 결합해 본 발명을 더 설명한다.Hereinafter, the present invention will be further described by combining examples.
실시예 1:Example 1:
수리(水利)공정에 사용하는 열화(deterioration) 면역 바이오닉 보호 코팅층에 있어서, 상기 열화 면역 바이오닉 보호 코팅층은 콘크리트 매트릭스의 보호 코팅층이다. 상기 열화 면역 바이오닉 보호 코팅층은 2층, 즉, 하도제와 상도제로 구성되며; 2층 사이가 상호 확산되고 화학 가교(chemical crosslinking)가 발생하고, 분자가 가교되어 상호 침투하는 네트워크를 형성한다. 상기 하도제는 GO가 개질된 폴리우레아(polyurea)계 이중벽 마이크로 캡슐과 폴리도파민(polydopamine)이 에폭시수지에서 균일하게 분산되어 획득한 자체 복원의 에폭시 분말이고, 상기 하도제가 피막을 형성하는 두께는 500μm이며; 상기 상도제는 2차원 소재가 복합된 폴리우레탄/폴리우레아 용액이고, 상기 상도제가 피막을 형성하는 두께는 1000μm이다. 제조방법은 아래와 같다.In the deterioration immune bionic protective coating layer used in the water repair process, the degradation immune bionic protective coating layer is a protective coating layer of a concrete matrix. The degradation immune bionic protective coating layer is composed of two layers, that is, a primer and a top coat; Interdiffusion between the two layers occurs and chemical crosslinking occurs, and molecules are crosslinked to form an interpenetrating network. The primer is a self-healing epoxy powder obtained by uniformly dispersing GO-modified polyurea-based double-walled microcapsules and polydopamine in an epoxy resin, and the thickness of the primer to form a film is 500 μm. is; The top coat is a polyurethane/polyurea solution in which a two-dimensional material is combined, and the thickness at which the top coat forms a film is 1000 μm. The manufacturing method is as follows.
(1) 콘크리트 표면을 미리 처리하는 단계:(1) pre-treating the concrete surface:
(1a) 콘크리트 표면을 처리해 콘크리트 표면이 깨끗하고 평탄해지도록 하여 일정한 표면 거칠기에 도달하도록 한다. 구체적인 방법은 아래와 같이, 표면의 먼지, 부스러기와 표면의 때를 제거하고; 파손되고 취약한 콘크리트 표층을 제거하고, 콘크리트 표면에서 평탄하지 않은 지점은 복원제 또는 모르타르를 이용해 복원을 진행하고; 콘크리트 표면을 처리하여 콘크리트의 표면 거칠기를 높여 코팅층과 콘크리트 사이의 부착력을 확보한다.(1a) The concrete surface is treated to make the concrete surface clean and flat to reach a certain surface roughness. The specific method is as follows, removing dust, debris and surface grime from the surface; Remove the damaged and vulnerable concrete surface layer, and restore uneven points on the concrete surface using a restoration agent or mortar; By treating the concrete surface, the surface roughness of the concrete is increased to secure the adhesion between the coating layer and the concrete.
(1b) 실란 유제를 이용해 콘크리트 표면을 침지하고, 침지 기간에 콘크리트 표면의 온도는 25℃이고, 콘크리트 침지의 깊이는 2mm이다. 상기 실란 유제는 실란 단량체를 가수 분해하여 획득하고; 상기 실란 단량체는 트리에톡시이소뷰틸실란(triethoxyisobutylsilane)이다.(1b) The concrete surface is immersed using a silane emulsion, the temperature of the concrete surface during the immersion period is 25 ° C, and the depth of immersion in the concrete is 2 mm. The silane emulsion is obtained by hydrolyzing silane monomers; The silane monomer is triethoxyisobutylsilane.
(2) 비(非)특이성 응력 자체 복원 면역층을 제조하는 단계:(2) preparing a non-specific stress self-healing immune layer:
상기 단계 (1)의 콘크리트에 대한 미리 처리를 완성한 후, 55℃까지 가열하고, 그 다음, 하도제를 스프레이 코팅하여 비(非)특이성 응력 자체 복원 면역층을 획득하고; 상기 하도제는 에폭시수지이고, 제조방법은 아래와 같이,After completing the preliminary treatment of the concrete in step (1), heating to 55 ° C., and then spray-coating the primer to obtain a non-specific stress self-restoring immune layer; The primer is an epoxy resin, and the manufacturing method is as follows,
(2a) GO가 개질된 폴리우레아계 이중벽 마이크로 캡슐을 제조하고; GO-modified double-walled polyurea microcapsules/epoxy composites for marine anticorrosive self-healing coating.( Materials & Design , Ma Y, Zhang Y, Liu J, et al. 2020, 189: 108547)에서 공개한 제조방법을 이용해 산화 그래핀이 개질된 폴리우레아계 이중벽 마이크로 캡슐을 제조한다.(2a) preparing GO-modified polyurea-based double-walled microcapsules; GO-modified double-walled polyurea microcapsules/epoxy composites for marine anticorrosive self-healing coating.( Materials & Design , Ma Y, Zhang Y, Liu J, et al. 2020, 189: 108547). Polyurea-based double-walled microcapsules modified with graphene are prepared.
(2b) 폴리도파민 마이크로스페어를 제조하고; 수상(水相)산화법을 이용해 폴리도파민을 제조하고, 일정한 농도의 에탄올(ethanol) 용액과 암모니아수를 45℃에서 교반하고, 일정량의 도파민염산염(dopamine hydrochloride) 용액을 첨가하고, 교반해 10h 동안 반응시키고; 반응이 완성된 후, 원심 세척해 폴리도파민 마이크로스페어를 획득한다.(2b) preparing polydopamine microspheres; Polydopamine was prepared using a water-phase oxidation method, an ethanol solution and ammonia solution of a certain concentration were stirred at 45 ° C, a certain amount of dopamine hydrochloride solution was added, stirred and reacted for 10 h ; After the reaction is complete, centrifugal washing is performed to obtain polydopamine microspheres.
(2c) 자체 복원의 에폭시 분말을 제조하고; 상기 단계 (2a)에서 획득한 GO가 개질된 폴리우레아계 이중벽 마이크로 캡슐, 상기 단계 (2b)에서 획득한 폴리도파민 마이크로스페어와 에폭시수지 경화제 I을 분말 형상의 에폭시수지에 첨가하고 균일하게 분산시켜 자체 복원의 에폭시 분말을 획득하고; 상기 폴리도파민 마이크로스페어의 첨가량은 모두 에폭시수지의 2wt%이고, 상기 GO가 개질된 폴리우레아계 이중벽 마이크로 캡슐의 첨가량은 에폭시수지의 3wt%이다. 여기에서, 상기 에폭시수지의 모델은 E-44이다. 상기 에폭시수지 경화제 I는 디시안디아미드(dicyandiamide)이다.(2c) preparing a self-healing epoxy powder; GO-modified polyurea-based double-walled microcapsules obtained in step (2a), polydopamine microspheres obtained in step (2b) and epoxy resin curing agent I were added to the powdery epoxy resin and uniformly dispersed. obtain an epoxy powder of restoration; The amount of the polydopamine microspheres added was 2 wt% of the epoxy resin, and the amount of the GO-modified polyurea-based double-walled microcapsules was 3 wt% of the epoxy resin. Here, the model of the epoxy resin is E-44. The epoxy resin curing agent I is dicyandiamide.
상기 하도제를 스프레이 코팅하는 구체적인 방법은 핫 멜트(hot melt) 스프레이 코팅방식을 이용하고, 상세하게, 자체 복원의 에폭시 분말을 핫 멜트 스프레이 코팅기에 첨가해 140℃까지 가열하고, 스프레이 건을 사용해 콘크리트의 표면에 균일하게 스프레이 코팅한다.The specific method of spray coating the primer is to use a hot melt spray coating method, in detail, add self-healing epoxy powder to a hot melt spray coater, heat it up to 140 ° C, and use a spray gun to concrete spray coat evenly on the surface of
(3) 비(非)특이성 손상 자아분화(self differentiation) 면역층을 제조하는 단계:(3) Preparing a non-specific damaged self-differentiation immune layer:
하도제의 스프레이 코팅을 완성한 후, 표면 온도가 30℃보다 낮지 않도록 유지시키고, 즉시, 상도제의 스프레이 코팅을 진행하여 비(非)특이성 손상 자아분화 면역층을 획득함으로써, 열화 면역 바이오닉 보호 코팅층의 제조를 완성한다. 상기 상도제는 2차원 소재가 복합된 폴리우레탄이고, 제조방법은 아래와 같이, 폴리에테르(polyether), 용제 I와 유화제를 균일하게 혼합하고, 105℃에서 2h 동안 진공 탈수시키고, 그 다음, 55℃까지 냉각시키고, 이소시아네이트(Isocyanate) 단량체를 천천히 첨가하고, 5min 동안 미리 중합하여 프리 폴리머(pre polymer)를 획득한다. 2차원 소재, 자외선 광 안정제, 열 안정제, 폴리에스터 폴리올(Polyester Polyol)과 아미노기 사슬연장제(chain extender)를 용제 II에 첨가해 균일하게 혼합하고, 다시, 상기 프리 폴리머에 첨가하고, 보온해 2h 동안 반응시켜 2차원 소재가 복합된 폴리우레탄/폴리우레아 용액을 획득한다. 상기 상도제의 코팅층 매트릭스는 퓨어 폴리우레탄이다.After completing the spray coating of the undercoat, the surface temperature is maintained at not lower than 30 ° C, and immediately proceeds with the spray coating of the topcoat to obtain a non-specific damage self-differentiation immune layer, thereby reducing the deterioration immune bionic protective coating layer. complete the manufacturing The top coat is polyurethane in which two-dimensional materials are combined, and the manufacturing method is as follows: polyether, solvent I and emulsifier are uniformly mixed, vacuum dehydrated at 105 ° C for 2 h, and then 55 ° C After cooling to , isocyanate monomer is slowly added, and pre-polymerization is performed for 5 min to obtain a pre-polymer. Two-dimensional material, ultraviolet light stabilizer, heat stabilizer, polyester polyol and amino group chain extender are added to solvent II, mixed uniformly, and then added to the pre-polymer again and kept warm for 2 h while reacting to obtain a polyurethane/polyurea solution in which two-dimensional materials are composited. The coating layer matrix of the top coat is pure polyurethane.
여기에서, 상기 폴리에스터 폴리올-아미노기 사슬연장제의 히드록실기와“히드록실기+아미노기”의 작용기(Functional group) 당량비(equivalence ratio)는 1:1이고, 상기 반응시스템에서 ―NCO와“히드록실기+아미노기”의 작용기 당량비는 1.05:1이고, 상기 2차원 소재의 사용량은 이소시아네이트 단량체의 1wt%이고, 상기 자외선 광 안정제의 사용량은 이소시아네이트 단량체의 0.1wt%이고, 상기 열 안정제의 사용량은 이소시아네이트 단량체의 0.5wt%이다.Here, the functional group equivalence ratio of the hydroxyl group of the polyester polyol-amino group chain extender and “hydroxyl group + amino group” is 1:1, and in the reaction system, -NCO and “hydrogen The functional group equivalent ratio of “oxyl group + amino group” is 1.05:1, the amount of the two-dimensional material is 1 wt% of the isocyanate monomer, the amount of the ultraviolet light stabilizer is 0.1 wt% of the isocyanate monomer, and the amount of the heat stabilizer is isocyanate It is 0.5wt% of the monomer.
여기에서, 상기 폴리에테르 폴리알코올(polyether polyalcohol)은 폴리옥시 프로플렌 글리콜(polyoxy propylene glycol)이고; 상기 2차원 소재는 그래핀이고; 상기 이소시아네이트 단량체는 헥사메틸렌 디이소시아네이트(Hexamethylene diisocyanate, HDI)이고; 상기 폴리에스터 폴리올은 에틸렌 글리콜(ethylene glycol)이고; 상기 자외선 광 안정제는 페닐살리실레이트(phenyl salicylate)이고; 상기 아미노기 사슬연장제는 1,6-디아미노헥산(1,6-diaminohexane)이고; 상기 열 안정제는 3염기성 황산 납이다. 상기 용제 I은 N,N―디메틸아세트아미드(N-N-Dimethylacetamide)이고, 상기 용제 II는 N,N―디메틸아세트아미드이다.Here, the polyether polyalcohol is polyoxy propylene glycol; The two-dimensional material is graphene; The isocyanate monomer is hexamethylene diisocyanate (HDI); the polyester polyol is ethylene glycol; The ultraviolet light stabilizer is phenyl salicylate; The amino group chain extender is 1,6-diaminohexane; The heat stabilizer is tribasic lead sulfate. The solvent I is N,N-dimethylacetamide, and the solvent II is N,N-dimethylacetamide.
상기 상도제를 스프레이 코팅하는 구체적인 방법은, 2차원 소재가 복합된 폴리우레탄 용액에 일정량의 용제, 즉, N-N-디메틸아세트아미드를 첨가해 하도제가 스프레이 코팅 기준에 도달하도록 하고; 그 다음, 스프레이 건(spray gun)을 사용해 이를 하도제에 균일하게 스프레이 코팅한다.The specific method of spray coating the top coat is to add a certain amount of solvent, that is, N-N-dimethylacetamide to the polyurethane solution in which the two-dimensional material is composited, so that the bottom coat reaches the spray coating standard; Then, spray coat it evenly with the primer using a spray gun.
실시예 2:Example 2:
실시예 1과 다른 점은,The difference from Example 1 is that
상기 열화 면역 바이오닉 보호 코팅층에서 상기 하도제는 GO가 개질된 폴리우레아계 이중벽 마이크로 캡슐과 폴리도파민이 에폭시수지에서 균일하게 분산되어 획득한 자체 복원의 에폭시 용액이고, 상기 하도제가 피막을 형성하는 두께는 250μm이고; 상기 상도제가 피막을 형성하는 두께는 1200μm인 데 있다.In the degradation immune bionic protective coating layer, the primer is a self-healing epoxy solution obtained by uniformly dispersing GO-modified polyurea-based double-walled microcapsules and polydopamine in an epoxy resin, and the thickness at which the primer forms a film is 250 μm; The thickness at which the top coat forms a film is 1200 μm.
제조방법은 아래와 같다.The manufacturing method is as follows.
(1) 콘크리트 표면을 미리 처리하는 단계:(1) pre-treating the concrete surface:
(1a) 실시예 1과 동일하다.(1a) Same as Example 1.
(1b) 실란 유제를 이용해 콘크리트 표면을 침지하고, 침지 기간에 콘크리트 표면의 온도는 40℃이고, 콘크리트 침지의 깊이는 1mm이다. (1b) The concrete surface is immersed using a silane emulsion, the temperature of the concrete surface during the immersion period is 40 ° C, and the depth of concrete immersion is 1 mm.
(2) 비(非)특이성 응력 자체 복원 면역층을 제조하는 단계:(2) preparing a non-specific stress self-healing immune layer:
상기 단계 (1)의 콘크리트에 대한 미리 처리를 완성한 후, 60℃까지 가열하고, 그 다음, 하도제를 스프레이 코팅하여 비(非)특이성 응력 자체 복원 면역층을 획득하고; 상기 하도제는 에폭시수지이고, 제조방법은 아래와 같이,After completing the pre-treatment of the concrete in step (1), heating to 60 ° C., and then spray-coating the primer to obtain a non-specific stress self-restoring immune layer; The primer is an epoxy resin, and the manufacturing method is as follows,
(2a) 실시예 1과 동일하다.(2a) Same as Example 1.
(2b) 실시예 1과 동일하다.(2b) Same as Example 1.
(2c) 자체 복원의 에폭시 용액을 제조하고; 상기단계 (2a)에서 획득한 GO가 개질된 폴리우레아계 이중벽 마이크로 캡슐 및 상기 단계 (2b)에서 획득한 폴리도파민 마이크로스페어를 에폭시수지 용액에 첨가하고 고속 분산시켜 시스템이 균일하게 혼합되도록 하고; 분산이 완성된 후, 에폭시수지 경화제 II를 첨가해 균일하게 교반하여 자체 복원의 에폭시 용액을 획득한다. 상기 폴리도파민 마이크로스페어의 첨가량은 에폭시수지의 10wt%이고, 상기 GO가 개질된 폴리우레아계 이중벽 마이크로 캡슐의 첨가량은 에폭시수지의 6wt%이다. 여기에서, 상기 에폭시수지의 모델은 E-44이다. 상기 에폭시수지 경화제 II는 폴리아미드(polyamide)수지이다.(2c) preparing a self-healing epoxy solution; The GO-modified polyurea-based double-walled microcapsules obtained in step (2a) and the polydopamine microspheres obtained in step (2b) were added to an epoxy resin solution and dispersed at high speed to ensure uniform mixing of the system; After the dispersion is completed, the epoxy resin curing agent II is added and stirred uniformly to obtain a self-healing epoxy solution. The addition amount of the polydopamine microspheres was 10 wt% of the epoxy resin, and the addition amount of the GO-modified polyurea-based double-walled microcapsule was 6 wt% of the epoxy resin. Here, the model of the epoxy resin is E-44. The epoxy resin curing agent II is a polyamide resin.
상기 하도제를 스프레이 코팅하는 구체적인 방법은 용액의 스프레이 코팅 방식을 이용하고, 상세하게, 자체 복원의 에폭시 용액에 일정량의 용제를 첨가해 하도제가 스프레이 코팅 기준에 도달하도록 하고; 그 다음, 이를 콘크리트 표면에 균일하게 스프레이 코팅하고; 상기 용제는 자일렌(xylene)이다.The specific method of spray coating the primer is to use the spray coating method of the solution, in detail, add a certain amount of solvent to the self-healing epoxy solution to make the primer reach the spray coating standard; Then, it is spray-coated uniformly on the concrete surface; The solvent is xylene.
(3) 비(非)특이성 손상 자아분화(self differentiation) 면역층을 제조하는 단계:(3) Preparing a non-specific damaged self-differentiation immune layer:
상기 상도제는 2차원 소재가 복합된 폴리우레탄/폴리우레아이고, 제조방법은 아래와 같이, 폴리에테르, 용제 I와 유화제를 균일하게 혼합하고, 120℃에서 1h 동안 진공 탈수시키고, 그 다음, 65℃까지 냉각시키고, 이소시아네이트 단량체를 천천히 첨가하고, 30min 동안 미리 중합하여 프리 폴리머를 획득한다. 2차원 소재, 자외선 광 안정제, 열 안정제, 폴리에스터 폴리올과 아미노기 사슬연장제를 용제 II에 첨가해 균일하게 혼합하고, 다시, 상기 프리 폴리머에 첨가하고, 보온해 0.5h 동안 반응시켜 2차원 소재가 복합된 폴리우레탄/폴리우레아 용액을 획득한다. 상기 상도제의 코팅층 매트릭스는 하이브리드 폴리우레탄-하이브리드 폴리우레아(Hybrid Polyurea)이다.The top coat is polyurethane/polyurea in which two-dimensional materials are combined, and the manufacturing method is as follows, uniformly mixing polyether, solvent I and emulsifier, vacuum dehydration at 120 ° C. for 1 h, and then, 65 ° C. cooled to , slowly added isocyanate monomer, and pre-polymerized for 30 min to obtain a free polymer. The two-dimensional material, ultraviolet light stabilizer, heat stabilizer, polyester polyol and amino group chain extender are added to solvent II, mixed uniformly, and then added to the pre-polymer, kept warm, and reacted for 0.5 h to obtain a two-dimensional material. A composite polyurethane/polyurea solution is obtained. The coating layer matrix of the top coat is a hybrid polyurethane-hybrid polyurea.
여기에서, 상기 폴리에스터 폴리올-아미노기 사슬연장제의 히드록실기와“히드록실기+아미노기”의 작용기 당량비는 0.48:1이고, 상기 반응시스템에서 ―NCO와“히드록실기+아미노기”의 작용기 당량비는 1.1:1이고, 상기 2차원 소재의 사용량은 이소시아네이트 단량체의 10wt%이고, 상기 자외선 광 안정제의 사용량은 이소시아네이트 단량체의 1wt%이고, 상기 열 안정제의 사용량은 이소시아네이트 단량체의 5wt%이다.Here, the functional group equivalent ratio of the hydroxyl group of the polyester polyol-amino group chain extender and “hydroxyl group + amino group” is 0.48: 1, and the functional group equivalent ratio of -NCO and “hydroxyl group + amino group” in the reaction system is 1.1: 1, the amount of the two-dimensional material is 10wt% of the isocyanate monomer, the amount of the ultraviolet light stabilizer is 1wt% of the isocyanate monomer, and the amount of the heat stabilizer is 5wt% of the isocyanate monomer.
여기에서, 상기 폴리에테르는 폴리옥시 프로플렌 글리콜이고; 상기 2차원 소재는 그래핀이고; 상기 이소시아네이트 단량체는 헥사메틸렌 디이소시아네이트(HDI)이고; 상기 폴리에스터 폴리올은 에틸렌 글리콜(ethylene glycol)이고; 상기 자외선 광 안정제는 페닐살리실레이트(phenyl salicylate)이고; 상기 아미노기 사슬연장제는 펜타에틸렌헥사민(pentaethylene hexamine)이고; 상기 열 안정제는 3염기성 황산 납이다. 상기 용제 I은 N,N―디메틸아세트아미드이고, 상기 용제 II는 N,N―디메틸아세트아미드이다. 상기 용제 I은 N,N―디메틸아세트아미드(N-N-Dimethylacetamide)이고, 상기 용제 II는 N,N―디메틸아세트아미드(N-N-Dimethylacetamide)이다.Here, the polyether is polyoxy propylene glycol; The two-dimensional material is graphene; the isocyanate monomer is hexamethylene diisocyanate (HDI); the polyester polyol is ethylene glycol; The ultraviolet light stabilizer is phenyl salicylate; The amino group chain extender is pentaethylene hexamine; The heat stabilizer is tribasic lead sulfate. The solvent I is N,N-dimethylacetamide, and the solvent II is N,N-dimethylacetamide. The solvent I is N,N-dimethylacetamide, and the solvent II is N,N-dimethylacetamide.
상기 상도제를 스프레이 코팅하는 구체적인 방법은, 2차원 소재가 복합된 폴리우레탄 용액에 일정량의 용제, 즉, N-N-디메틸아세트아미드를 첨가해 하도제가 스프레이 코팅 기준에 도달하도록 하고; 그 다음, 스프레이 건을 사용해 이를 하도제에 균일하게 스프레이 코팅한다.The specific method of spray coating the top coat is to add a certain amount of solvent, that is, N-N-dimethylacetamide to the polyurethane solution in which the two-dimensional material is composited, so that the bottom coat reaches the spray coating standard; Then spray coat it evenly over the primer using a spray gun.
실시예 3:Example 3:
실시예 1과 다른 점은,The difference from Example 1 is that
상기 열화 면역 바이오닉 보호 코팅층에서 상기 하도제는 GO가 개질된 폴리우레아계 이중벽 마이크로 캡슐과 폴리도파민이 에폭시수지에서 균일하게 분산되어 획득한 자체 복원의 에폭시 용액이고, 상기 하도제가 피막을 형성하는 두께는 1000μm이고; 상기 상도제가 피막을 형성하는 두께는 2000μm인 데 있다.In the degradation immune bionic protective coating layer, the primer is a self-healing epoxy solution obtained by uniformly dispersing GO-modified polyurea-based double-walled microcapsules and polydopamine in an epoxy resin, and the thickness at which the primer forms a film is 1000 μm; The thickness at which the top coat forms a film is 2000 μm.
제조방법은 아래와 같다.The manufacturing method is as follows.
(1) 콘크리트 표면을 미리 처리하는 단계:(1) pre-treating the concrete surface:
(1a) 실시예 1과 동일하다.(1a) Same as Example 1.
(1b) 실란 유제를 이용해 콘크리트 표면을 침지하고, 침지 기간에 콘크리트 표면의 온도는 5℃이고, 콘크리트 침지의 깊이는 4mm이다. 상기 실란 유제는 실란 단량체를 가수 분해하여 획득하고; 상기 실란 단량체는 트리메톡시비닐실란(trimethoxyVinylsilane)이다.(1b) The concrete surface is immersed using a silane emulsion, the temperature of the concrete surface during the immersion period is 5 ° C, and the depth of concrete immersion is 4 mm. The silane emulsion is obtained by hydrolyzing silane monomers; The silane monomer is trimethoxyvinylsilane.
(2) 비(非)특이성 응력 자체 복원 면역층을 제조하는 단계:(2) preparing a non-specific stress self-healing immune layer:
상기 단계 (1)의 콘크리트에 대한 미리 처리를 완성한 후, 35℃까지 가열하고, 그 다음, 하도제를 스프레이 코팅하여 비(非)특이성 응력 자체 복원 면역층을 획득하고; 상기 하도제는 에폭시수지이고, 제조방법은 아래와 같이,After completing the pre-treatment of the concrete in step (1), heating to 35 ° C., and then spray-coating the primer to obtain a non-specific stress self-restoring immune layer; The primer is an epoxy resin, and the manufacturing method is as follows,
(2a) 실시예 1과 동일하다.(2a) Same as Example 1.
(2b) 폴리도파민 마이크로스페어를 제조하고; 수상산화법을 이용해 폴리도파민을 제조하고, 일정한 농도의 에탄올 용액과 암모니아수를 50℃에서 교반하고, 일정량의 도파민염산염 용액을 첨가하고, 교반해 9h 동안 반응시키고; 반응이 완성된 후, 원심 세척해 폴리도파민 마이크로스페어를 획득한다.(2b) preparing polydopamine microspheres; polydopamine was prepared by water oxidation method, stirring an ethanol solution and aqueous ammonia at a constant concentration at 50 ° C, adding a certain amount of dopamine hydrochloride solution, stirring and reacting for 9 h; After the reaction is complete, centrifugal washing is performed to obtain polydopamine microspheres.
(2c) 자체 복원의 에폭시 용액을 제조하고; 상기 단계 (2a)에서 획득한 GO가 개질된 폴리우레아계 이중벽 마이크로 캡슐 및 상기 단계 (2b)에서 획득한 폴리도파민 마이크로스페어를 에폭시수지 용액에 첨가하고 고속 분산시켜 시스템이 균일하게 혼합되도록 하고; 분산이 완성된 후, 에폭시수지 경화제 II를 첨가해 균일하게 교반하여 자체 복원의 에폭시 용액을 획득한다. 상기 폴리도파민 마이크로스페어의 첨가량은 에폭시수지의 5wt%이고, 상기 GO가 개질된 폴리우레아계 이중벽 마이크로 캡슐의 첨가량은 에폭시수지의 10wt%이다. 여기에서, 상기 에폭시수지의 모델은 E51이다. 상기 에폭시수지 경화제 II는 테트라에틸렌펜트아민(tetraethylenepentamine)이다.(2c) preparing a self-healing epoxy solution; The GO-modified polyurea-based double-walled microcapsules obtained in step (2a) and the polydopamine microspheres obtained in step (2b) were added to an epoxy resin solution and dispersed at high speed to ensure uniform mixing of the system; After the dispersion is completed, the epoxy resin curing agent II is added and stirred uniformly to obtain a self-healing epoxy solution. The addition amount of the polydopamine microspheres was 5 wt % of the epoxy resin, and the addition amount of the GO-modified polyurea-based double-walled microcapsule was 10 wt % of the epoxy resin. Here, the model of the epoxy resin is E51. The epoxy resin curing agent II is tetraethylenepentamine.
상기 하도제를 스프레이 코팅하는 구체적인 방법은 용액의 브러시 코팅 방식을 이용하고, 상세하게, 자체 복원의 에폭시 용액에 일정량의 용제를 첨가해 하도제가 스프레이 코팅 기준에 도달하도록 하고; 그 다음, 이를 콘크리트 표면에 균일하게 브러시 코팅하고; 상기 용제는 1-뷰탄올(1-butanol)이다.The specific method of spray coating the primer is to use the brush coating method of the solution. Specifically, a certain amount of solvent is added to the self-healing epoxy solution to make the primer reach the spray coating standard; Then, it was brush coated uniformly on the concrete surface; The solvent is 1-butanol.
(3) 비(非)특이성 손상 자아분화 면역층을 제조하는 단계:(3) Preparing a non-specific damage self-differentiation immune layer:
하도제의 스프레이 코팅을 완성한 후, 표면 온도가 30℃보다 낮지 않도록 유지시키고, 즉시, 상도제의 스프레이 코팅을 진행하여 비(非)특이성 손상 자아분화 면역층을 획득함으로써, 열화 면역 바이오닉 보호 코팅층의 제조를 완성한다. 상기 상도제는 2차원 소재가 복합된 폴리우레탄/폴리우레아 용액이고, 제조방법은 아래와 같이, 폴리에테르, 용제 I와 유화제를 균일하게 혼합하고, 110℃에서 1h 동안 진공 탈수시키고, 그 다음, 20℃까지 냉각시키고, 이소시아네이트 단량체를 천천히 첨가하고, 60min 동안 미리 중합하여 프리 폴리머를 획득한다. 2차원 소재, 자외선 광 안정제, 열 안정제, 폴리에스터 폴리올과 아미노기 사슬연장제를 용제 II에 첨가해 균일하게 혼합하고, 다시, 상기 프리 폴리머에 첨가하고, 보온해 3h 동안 반응시켜 2차원 소재가 복합된 폴리우레탄/폴리우레아 용액을 획득한다. 상기 상도제의 코팅층 매트릭스는 하이브리드 폴리우레탄-하이브리드 폴리우레아이다.After completing the spray coating of the undercoat, the surface temperature is maintained at not lower than 30 ° C, and immediately proceeds with the spray coating of the topcoat to obtain a non-specific damage self-differentiation immune layer, thereby reducing the deterioration immune bionic protective coating layer. complete the manufacturing The top coat is a polyurethane / polyurea solution in which a two-dimensional material is combined, and the manufacturing method is as follows, uniformly mixing polyether, solvent I and emulsifier, vacuum dehydration at 110 ° C. for 1 h, and then, 20 Cool to °C, add isocyanate monomer slowly, and polymerize in advance for 60 min to obtain a free polymer. The two-dimensional material, ultraviolet light stabilizer, heat stabilizer, polyester polyol and amino group chain extender are added to solvent II, mixed uniformly, and then added to the free polymer, kept warm, and reacted for 3 h to make the two-dimensional material composite. A polyurethane/polyurea solution was obtained. The coating layer matrix of the top coat is a hybrid polyurethane-hybrid polyurea.
여기에서, 상기 폴리에스터 폴리올-아미노기 사슬연장제의 히드록실기와“히드록실기+아미노기”의 작용기 당량비는 0.37:1이고, 상기 반응시스템에서 ―NCO와 “히드록실기+아미노기”의 작용기 당량비는 1.2:1이고, 상기 2차원 소재의 사용량은 이소시아네이트 단량체의 5wt%이고, 상기 자외선 광 안정제의 사용량은 이소시아네이트 단량체의 0.01wt%이고, 상기 열 안정제의 사용량은 이소시아네이트 단량체의 1wt%이다.Here, the functional group equivalent ratio of the hydroxyl group of the polyester polyol-amino group chain extender and “hydroxyl group + amino group” is 0.37: 1, and the functional group equivalent ratio of -NCO and “hydroxyl group + amino group” in the reaction system is 1.2: 1, the amount of the two-dimensional material is 5wt% of the isocyanate monomer, the amount of the ultraviolet light stabilizer is 0.01wt% of the isocyanate monomer, and the amount of the heat stabilizer is 1wt% of the isocyanate monomer.
여기에서, 상기 폴리에테르는 D2000이고; 상기 2차원 소재는 운모이고; 상기 이소시아네이트 단량체는 톨루엔 디소시아네이트(toluene diisocyanate, TDI)이고; 상기 폴리에스터 폴리올은 1,2-프로판디올(1,2-propanediol)이고; 상기 아미노기 사슬연장제는 에틸렌 디아민(ethylene diamine)이고; 상기 자외선 광 안정제는 레조르시놀의 모노벤조에이트(resorcinol monobenzoate)이고; 상기 열 안정제는 2염기성 아인산 납이다. 상기 용제 I은 N,N―디메틸아세트아미드이고, 상기 용제 II는 N,N―디메틸아세트아미드이다.wherein the polyether is D2000; The two-dimensional material is mica; The isocyanate monomer is toluene diisocyanate (TDI); the polyester polyol is 1,2-propanediol; the amino group chain extender is ethylene diamine; The ultraviolet light stabilizer is resorcinol monobenzoate; The heat stabilizer is dibasic lead phosphite. The solvent I is N,N-dimethylacetamide, and the solvent II is N,N-dimethylacetamide.
상기 상도제를 스프레이 코팅하는 구체적인 방법은, 2차원 소재가 복합된 폴리우레탄/폴리우레아 용액에 일정량의 용제, 즉, N-N-디메틸아세트아미드를 첨가해 하도제가 스프레이 코팅 기준에 도달하도록 하고; 그 다음, 스프레이 건을 사용해 이를 하도제에 균일하게 스프레이 코팅한다.The specific method of spray coating the top coat is to add a certain amount of solvent, that is, N-N-dimethylacetamide, to the polyurethane/polyurea solution in which the two-dimensional material is composited, so that the bottom coat reaches the spray coating standard; Then spray coat it evenly over the primer using a spray gun.
실시예 4:Example 4:
실시예 1과 다른 점은,The difference from Example 1 is that
상기 열화 면역 바이오닉 보호 코팅층에서 상기 하도제는 GO가 개질된 폴리우레아계 이중벽 마이크로 캡슐과 폴리도파민이 에폭시수지에서 균일하게 분산되어 획득한 자체 복원의 에폭시 분말이고, 상기 하도제가 피막을 형성하는 두께는 800μm이고; 상기 상도제가 피막을 형성하는 두께는 300μm인 데 있다.In the degradation immune bionic protective coating layer, the primer is a self-healing epoxy powder obtained by uniformly dispersing GO-modified polyurea-based double-walled microcapsules and polydopamine in an epoxy resin, and the thickness at which the primer forms a film is 800 μm; The thickness at which the top coat forms a film is 300 μm.
제조방법은 아래와 같다.The manufacturing method is as follows.
(1) 콘크리트 표면에 대한 미리 처리하는 단계:(1) Pre-treatment steps for the concrete surface:
(1a) 실시예 1과 동일하다.(1a) Same as Example 1.
(1b) 실시예 1과 동일하다.(1b) Same as Example 1.
(2) 비(非)특이성 응력 자체 복원 면역층을 제조하는 단계:(2) preparing a non-specific stress self-healing immune layer:
상기 단계 (1)의 콘크리트에 대한 미리 처리를 완성한 후, 60℃까지 가열하고, 그 다음, 하도제를 스프레이 코팅하여 비(非)특이성 응력 자체 복원 면역층을 획득하고; 상기 하도제는 에폭시수지이고, 제조방법은 아래와 같이,After completing the pre-treatment of the concrete in step (1), heating to 60 ° C., and then spray-coating the primer to obtain a non-specific stress self-restoring immune layer; The primer is an epoxy resin, and the manufacturing method is as follows,
(2a) 실시예 1과 동일하다.(2a) Same as Example 1.
(2b) 실시예 1과 동일하다.(2b) Same as Example 1.
(2c) 자체 복원의 에폭시 분말을 제조하고; 상기 단계 (2a)에서 획득한 GO가 개질된 폴리우레아계 이중벽 마이크로 캡슐, 상기 단계 (2b)에서 획득한 폴리도파민 마이크로스페어와 에폭시수지 경화제 I을 분말 형상의 에폭시수지에 첨가하고 균일하게 분산시켜 자체 복원의 에폭시 분말을 획득하고; 상기 폴리도파민 마이크로스페어의 첨가량은 에폭시수지의 0.5wt%이고, 상기 GO가 개질된 폴리우레아계 이중벽 마이크로 캡슐의 첨가량은 에폭시수지의 6wt%이다. 여기에서, 상기 에폭시수지의 모델은 E51이다. 상기 에폭시수지 경화제 I는 디시안디아미드(dicyandiamide)이다. (2c) preparing a self-healing epoxy powder; GO-modified polyurea-based double-walled microcapsules obtained in step (2a), polydopamine microspheres obtained in step (2b) and epoxy resin curing agent I were added to the powdery epoxy resin and uniformly dispersed. obtain an epoxy powder of restoration; The addition amount of the polydopamine microspheres was 0.5 wt% of the epoxy resin, and the addition amount of the GO-modified polyurea-based double-walled microcapsule was 6 wt% of the epoxy resin. Here, the model of the epoxy resin is E51. The epoxy resin curing agent I is dicyandiamide.
상기 하도제를 스프레이 코팅하는 구체적인 방법은 핫 멜트(hot melt) 스프레이 코팅방식을 이용하고, 상세하게, 자체 복원의 에폭시 분말을 핫 멜트 스프레이 코팅기에 첨가해 200℃까지 가열하고, 스프레이 건을 사용해 콘크리트의 표면에 균일하게 스프레이 코팅한다.The specific method of spray coating the primer is to use a hot melt spray coating method, and in detail, add self-healing epoxy powder to a hot melt spray coater, heat it up to 200 ° C, and use a spray gun to concrete the concrete. spray coat evenly on the surface of
(3) 비(非)특이성 손상 자아분화 면역층을 제조하는 단계:(3) Preparing a non-specific damage self-differentiation immune layer:
하도제의 스프레이 코팅을 완성한 후, 표면 온도가 30℃보다 낮지 않도록 유지시키고, 즉시, 상도제의 스프레이 코팅을 진행하여 비(非)특이성 손상 자아분화 면역층을 획득함으로써, 열화 면역 바이오닉 보호 코팅층의 제조를 완성한다. 상기 상도제는 2차원 소재가 복합된 폴리우레탄/폴리우레아 용액이고, 제조방법은 아래와 같이, 폴리에테르, 용제 I와 유화제를 균일하게 혼합하고, 100℃에서 3h 동안 진공 탈수시키고, 그 다음, 35℃까지 냉각시키고, 이소시아네이트 단량체를 천천히 첨가하고, 15min 동안 미리 중합하여 프리 폴리머를 획득한다. 2차원 소재, 자외선 광 안정제, 열 안정제, 폴리에스터 폴리올과 아미노기 사슬연장제를 용제 II에 첨가해 균일하게 혼합하고, 다시, 상기 프리 폴리머에 첨가하고, 보온해 1h 동안 반응시켜 2차원 소재가 복합된 폴리우레탄/폴리우레아 용액을 획득한다. 상기 상도제의 코팅층 매트릭스는 하이브리드 폴리우레탄-하이브리드 폴리우레아이다.After completing the spray coating of the undercoat, the surface temperature is maintained at not lower than 30 ° C, and immediately proceeds with the spray coating of the topcoat to obtain a non-specific damage self-differentiation immune layer, thereby reducing the deterioration immune bionic protective coating layer. complete the manufacturing The top coat is a polyurethane / polyurea solution in which a two-dimensional material is combined, and the manufacturing method is as follows, uniformly mixing polyether, solvent I and emulsifier, vacuum dehydration at 100 ° C. for 3 h, and then, 35 Cool to °C, add isocyanate monomer slowly, and pre-polymerize for 15 min to obtain a free polymer. The two-dimensional material, ultraviolet light stabilizer, heat stabilizer, polyester polyol and amino group chain extender are added to solvent II, mixed uniformly, and then added to the pre-polymer, kept warm, and reacted for 1 h to make the two-dimensional material composite. A polyurethane/polyurea solution was obtained. The coating layer matrix of the top coat is a hybrid polyurethane-hybrid polyurea.
여기에서, 상기 폴리에스터 폴리올-아미노기 사슬연장제의 히드록실기와“히드록실기+아미노기”의 작용기 당량비는 0.75:1이고, 상기 반응시스템에서 ―NCO와“히드록실기+아미노기”의 작용기 당량비는 1.1:1이고, 상기 2차원 소재의 사용량은 이소시아네이트 단량체의 0.5wt%이고, 상기 자외선 광 안정제의 사용량은 이소시아네이트 단량체의 0.05wt%이고, 상기 열 안정제의 사용량은 이소시아네이트 단량체의 2wt%이다.Here, the functional group equivalent ratio of the hydroxyl group and “hydroxyl group + amino group” of the polyester polyol-amino group chain extender is 0.75: 1, and the functional group equivalent ratio of -NCO and “hydroxyl group + amino group” in the reaction system is 1.1: 1, the amount of the two-dimensional material is 0.5wt% of the isocyanate monomer, the amount of the ultraviolet light stabilizer is 0.05wt% of the isocyanate monomer, and the amount of the heat stabilizer is 2wt% of the isocyanate monomer.
여기에서, 상기 폴리에테르는 폴리옥시 프로플렌 글리콜(polyoxy propylene glycol)이고; 상기 2차원 소재는 몬모릴로나이트(montmorillonite)이고; 상기 이소시아네이트 단량체는 이소포론 디이소시아네이트(isophorone diisocyanate, IPDI)이고; 상기 폴리에스터 폴리올은 1,6-헥산디올(1,6-hexanediol)이고; 상기 아미노기 사슬연장제는 1,6-디아미노헥산(1,6-diaminohexane)이고; 상기 자외선 광 안정제는 2, 4-디히드록시 벤조페논(2,4-dihydroxybenzophenone)이고; 상기 열 안정제는 스테아르산 칼슘(clacium stearate)이다. 상기 용제 I는 N,N―디메틸아세트아미드이고, 상기 용제 II는 N,N―디메틸아세트아미드이다.Here, the polyether is polyoxy propylene glycol; The two-dimensional material is montmorillonite; The isocyanate monomer is isophorone diisocyanate (IPDI); the polyester polyol is 1,6-hexanediol; The amino group chain extender is 1,6-diaminohexane; The ultraviolet light stabilizer is 2,4-dihydroxybenzophenone; The heat stabilizer is calcium stearate. The solvent I is N,N-dimethylacetamide, and the solvent II is N,N-dimethylacetamide.
상기 상도제를 스프레이 코팅하는 구체적인 방법은, 2차원 소재가 복합된 폴리우레탄/폴리우레아 용액에 일정량의 용제, 즉, N-N-디메틸아세트아미드를 첨가해 하도제가 스프레이 코팅 기준에 도달하도록 하고; 그 다음, 스프레이 건을 사용해 이를 하도제에 균일하게 스프레이 코팅한다.The specific method of spray coating the top coat is to add a certain amount of solvent, that is, N-N-dimethylacetamide, to the polyurethane/polyurea solution in which the two-dimensional material is composited, so that the bottom coat reaches the spray coating standard; Then spray coat it evenly over the primer using a spray gun.
실시예 5:Example 5:
실시예 1과 다른 점은,The difference from Example 1 is that
상기 열화 면역 바이오닉 보호 코팅층에서 상기 하도제는 GO가 개질된 폴리우레아계 이중벽 마이크로 캡슐과 폴리도파민이 에폭시수지에서 균일하게 분산되어 획득한 자체 복원의 에폭시 용액이고, 상기 하도제가 피막을 형성하는 두께는 250μm이고; 상기 상도제가 피막을 형성하는 두께는 100μm인 데 있다.In the degradation immune bionic protective coating layer, the primer is a self-healing epoxy solution obtained by uniformly dispersing GO-modified polyurea-based double-walled microcapsules and polydopamine in an epoxy resin, and the thickness at which the primer forms a film is 250 μm; The thickness at which the top coat forms a film is 100 μm.
제조방법은 아래와 같다.The manufacturing method is as follows.
(1) 콘크리트 표면을 미리 처리하는 단계:(1) pre-treating the concrete surface:
(1a) 실시예 1과 동일하다.(1a) Same as Example 1.
(1b) 실란 유제를 이용해 콘크리트 표면을 침지하고, 침지 기간에 콘크리트 표면의 온도는 35℃이고, 콘크리트 침지의 깊이는 3mm이다. 상기 실란 유제는 실란 단량체를 가수 분해하여 획득하고; 상기 실란 단량체는 트리메톡시비닐실란이다.(1b) The concrete surface is immersed using a silane emulsion, the temperature of the concrete surface during the immersion period is 35 ° C, and the depth of immersion in the concrete is 3 mm. The silane emulsion is obtained by hydrolyzing silane monomers; The silane monomer is trimethoxyvinylsilane.
(2) 비(非)특이성 응력 자체 복원 면역층을 제조하는 단계:(2) preparing a non-specific stress self-healing immune layer:
상기 단계 (1)의 콘크리트에 대한 미리 처리를 완성한 후, 35℃까지 가열하고, 그 다음, 하도제를 스프레이 코팅하여 비(非)특이성 응력 자체 복원 면역층을 획득하고; 상기 하도제는 에폭시수지이고, 제조방법은 아래와 같이,After completing the pre-treatment of the concrete in step (1), heating to 35 ° C., and then spray-coating the primer to obtain a non-specific stress self-restoring immune layer; The primer is an epoxy resin, and the manufacturing method is as follows,
(2a) 실시예 1과 동일하다.(2a) Same as Example 1.
(2b) 폴리도파민 마이크로스페어를 제조하고; 수상산화법을 이용해 폴리도파민을 제조하고, 일정한 농도의 에탄올 용액과 암모니아수를 40℃에서 교반하고, 일정량의 도파민염산염 용액을 첨가하고, 교반해 10h 동안 반응시키고; 반응이 완성된 후, 원심 세척해 폴리도파민 마이크로스페어를 획득한다.(2b) preparing polydopamine microspheres; polydopamine was prepared by water oxidation method, stirring an ethanol solution and aqueous ammonia at a constant concentration at 40 ° C, adding a certain amount of dopamine hydrochloride solution, stirring and reacting for 10 h; After the reaction is complete, centrifugal washing is performed to obtain polydopamine microspheres.
(2c) 자체 복원의 에폭시 용액을 제조하고; 상기 단계 (2a)에서 획득한 GO가 개질된 폴리우레아계 이중벽 마이크로 캡슐 및 상기 단계 (2b)에서 획득한 폴리도파민 마이크로스페어를 에폭시수지 용액에 첨가하고 고속 분산시켜 시스템이 균일하게 혼합되도록 하고; 분산이 완성된 후, 에폭시수지 경화제 II를 첨가해 균일하게 교반하여 자체 복원의 에폭시 용액을 획득한다. 상기 폴리도파민 마이크로스페어의 첨가량은 에폭시수지의 6wt%이고, 상기 GO가 개질된 폴리우레아계 이중벽 마이크로 캡슐의 첨가량은 에폭시수지의 0.5wt%이다. 여기에서, 상기 에폭시수지의 모델은 E44이다. 상기 에폭시수지 경화제 II는 폴리아미드수지이다.(2c) preparing a self-healing epoxy solution; The GO-modified polyurea-based double-walled microcapsules obtained in step (2a) and the polydopamine microspheres obtained in step (2b) were added to an epoxy resin solution and dispersed at high speed to ensure uniform mixing of the system; After the dispersion is completed, the epoxy resin curing agent II is added and stirred uniformly to obtain a self-healing epoxy solution. The addition amount of the polydopamine microspheres was 6wt% of the epoxy resin, and the addition amount of the GO-modified polyurea-based double-walled microcapsules was 0.5wt% of the epoxy resin. Here, the model of the epoxy resin is E44. The epoxy resin curing agent II is a polyamide resin.
상기 하도제를 스프레이 코팅하는 구체적인 방법은 용액의 스프레이 코팅 방식을 이용하고, 상세하게, 자체 복원의 에폭시 용액에 일정량의 용제를 첨가해 하도제가 스프레이 코팅 기준에 도달하도록 하고; 그 다음, 이를 콘크리트 표면에 균일하게 스프레이 코팅하고; 상기 용제는 자일렌과 1-뷰탄올의 혼합 용액이다.The specific method of spray coating the primer is to use the spray coating method of the solution, in detail, add a certain amount of solvent to the self-healing epoxy solution to make the primer reach the spray coating standard; Then, it is spray-coated uniformly on the concrete surface; The solvent is a mixed solution of xylene and 1-butanol.
(3) 비(非)특이성 손상 자아분화 면역층을 제조하는 단계:(3) Preparing a non-specific damage self-differentiation immune layer:
하도제의 스프레이 코팅을 완성한 후, 표면 온도가 30℃보다 낮지 않도록 유지시키고, 즉시, 상도제의 스프레이 코팅을 진행하여 비(非)특이성 손상 자아분화 면역층을 획득함으로써, 열화 면역 바이오닉 보호 코팅층의 제조를 완성한다. 상기 상도제는 2차원 소재가 복합된 폴리우레아 용액이고, 제조방법은 아래와 같이, 폴리에테르, 용제 I와 유화제를 균일하게 혼합하고, 110℃에서 1h 동안 진공 탈수시키고, 그 다음, 45℃까지 냉각시키고, 이소시아네이트 단량체를 천천히 첨가하고, 5min 동안 미리 중합하여 프리 폴리머를 획득한다. 2차원 소재, 자외선 광 안정제, 열 안정제, 폴리에스터 폴리올과 아미노기 사슬연장제를 용제 II에 첨가해 균일하게 혼합하고, 다시, 상기 프리 폴리머에 첨가하고, 보온해 3h 동안 반응시켜 2차원 소재가 복합된 폴리우레아 용액을 획득한다. 상기 상도제의 코팅층 매트릭스는 퓨어 폴리우레아(pure polyurea)이다.After completing the spray coating of the undercoat, the surface temperature is maintained at not lower than 30 ° C, and immediately proceeds with the spray coating of the topcoat to obtain a non-specific damage self-differentiation immune layer, thereby reducing the deterioration immune bionic protective coating layer. complete the manufacturing The top coat is a polyurea solution in which two-dimensional materials are combined, and the manufacturing method is as follows, uniformly mixing polyether, solvent I and emulsifier, vacuum dehydration at 110 ° C for 1 h, and then cooling to 45 ° C , slowly adding the isocyanate monomer, and pre-polymerizing for 5 min to obtain a free polymer. The two-dimensional material, ultraviolet light stabilizer, heat stabilizer, polyester polyol and amino group chain extender are added to solvent II, mixed uniformly, and then added to the free polymer, kept warm, and reacted for 3 h to make the two-dimensional material composite. Obtain a polyurea solution. The coating layer matrix of the top coat is pure polyurea.
여기에서, 상기 폴리에스터 폴리올-아미노기 사슬연장제의 히드록실기와 “히드록실기+아미노기”의 작용기 당량비는 0:1이고, 상기 반응시스템에서 ―NCO와 “히드록실기+아미노기”의 작용기 당량비는 1.2:1이고, 상기 2차원 소재의 사용량은 이소시아네이트 단량체의 15wt%이고, 상기 자외선 광 안정제의 사용량은 이소시아네이트 단량체의 0.5wt%이고, 상기 열 안정제의 사용량은 이소시아네이트 단량체의 0.05wt%이다.Here, the functional group equivalent ratio of the hydroxyl group of the polyester polyol-amino group chain extender and “hydroxyl group + amino group” is 0: 1, and the functional group equivalent ratio of -NCO and “hydroxyl group + amino group” in the reaction system is 1.2: 1, the amount of the two-dimensional material is 15wt% of the isocyanate monomer, the amount of the ultraviolet light stabilizer is 0.5wt% of the isocyanate monomer, and the amount of the heat stabilizer is 0.05wt% of the isocyanate monomer.
상기 폴리에테르는 D230이고; 상기 2차원 소재는 질화붕소이고; 상기 이소시아네이트 단량체는 톨루엔 디소시아네이트(TDI)이고; 상기 아미노기 사슬연장제는 에틸렌 디아민이고; 상기 자외선 광 안정제는 레조르시놀의 모노벤조에이트이고; 상기 열 안정제는 2염기성 아인산 납이다. 상기 용제 I은 N,N―디메틸아세트아미드이고, 상기 용제 II는 N,N―디메틸아세트아미드이다.the polyether is D230; The two-dimensional material is boron nitride; the isocyanate monomer is toluene diisocyanate (TDI); the amino group chain extender is ethylene diamine; The ultraviolet light stabilizer is a monobenzoate of resorcinol; The heat stabilizer is dibasic lead phosphite. The solvent I is N,N-dimethylacetamide, and the solvent II is N,N-dimethylacetamide.
상기 상도제를 스프레이 코팅하는 구체적인 방법은, 2차원 소재가 복합된 폴리우레탄/폴리우레아 용액에 일정량의 용제, 즉, N-N-디메틸아세트아미드를 첨가해 하도제가 스프레이 코팅 기준에 도달하도록 하고; 그 다음, 스프레이 건을 사용해 이를 하도제에 균일하게 스프레이 코팅한다.The specific method of spray coating the top coat is to add a certain amount of solvent, that is, N-N-dimethylacetamide, to the polyurethane/polyurea solution in which the two-dimensional material is composited, so that the bottom coat reaches the spray coating standard; Then spray coat it evenly over the primer using a spray gun.
실시예 6:Example 6:
부착력 실험과 전기화학 실험을 통해 실시예 1 내지 실시예 5에서 제조한 열화 면역 바이오닉 보호 코팅층에 대한 검측을 진행한다.The degradation immune bionic protective coating layer prepared in Examples 1 to 5 was detected through an adhesion test and an electrochemical test.
전기화학 실험: 각각 코팅층이 없는 철근 콘크리트, 일반 폴리우레아(polyurea) 코팅층을 도장한 콘크리트와 실시예 1 내지 실시예 5에 기재된 열화 면역 바이오닉 보호 코팅층을 구비한 철근 콘크리트를 사용하여 전기화학 실험에 필요한 시료를 제조한다. 철근 콘크리트의 블록시료의 사이즈는 150×150×150mm이고, 콘크리트 레벨은 C30이고, 콘크리트의 보호층 두께는 68mm이고, 철근의 앵커(anchor) 길이는 70mm이고, 시료는 28d 동안 양생한 후, 일반 폴리우레아 코팅층과 실시예 1 내지 실시예 5에 기재된 코팅층을 도장하고, 이와 동시에, 코팅층이 없는 블랭크(blank)군을 제조해 대조를 진행한다. 시료를 3.5%의 NaCl용액에 넣어 3개월 동안 침지하고, 철근을 작업 전극(working electrode)으로 이용하고, 포화 칼로멜 전극(Saturated Calomel Electrode)이 기준 전극(reference electrode)이고, 티타늄 메쉬(titanium mesh)는 보조 전극의 3전극계(three electrode system)이고, 동전위 분극(Potentiodynamic polarization)에 대한 측량을 진행하고, 스캐닝 범위는 개회로 전위에 가까운 ±250mV이고, 스캐닝 속도는 0.5mV/s이다. 획득한 데이터는 타펠 외삽법(tafel extrapolation method)을 이용해 처리하여 자체 부식 전위와 부식 전류 밀도를 획득한다.Electrochemical experiments: Necessary for electrochemical experiments using reinforced concrete without a coating layer, concrete coated with a general polyurea coating layer, and reinforced concrete having a bionic protective coating layer described in Examples 1 to 5, respectively. prepare a sample The size of the reinforced concrete block sample is 150 × 150 × 150 mm, the concrete level is C30, the thickness of the concrete protective layer is 68 mm, the anchor length of the reinforcing bar is 70 mm, the sample is cured for 28 d, The polyurea coating layer and the coating layers described in Examples 1 to 5 were painted, and at the same time, a blank group without a coating layer was prepared to proceed with comparison. The sample was immersed in a 3.5% NaCl solution for 3 months, a rebar was used as a working electrode, a Saturated Calomel Electrode was a reference electrode, and a titanium mesh is a three-electrode system of auxiliary electrodes, the measurement of potentiodynamic polarization is carried out, the scanning range is ±250 mV close to the open-circuit potential, and the scanning speed is 0.5 mV/s. The obtained data is processed using the tafel extrapolation method to obtain self corrosion potential and corrosion current density.
부착력 실험: 《컬러 페인트 및 바니시(varnish) 분리법의 부착력 실험》(GB/T5210-2006)과 《부착력 측정법》(ASTM-D-4541)의 규정에 근거해 코팅층의 부착력에 대한 테스트를 진행한다. 양생이 완성된 콘크리트 표면에 각각 일반 폴리우레아 코팅층(대조)와 실시예 1 내지 실시예 5에 기재된 코팅층을 도장한다. 실험을 진행하기 전에, 매끄럽고 결함이 없는 표면을 실험면으로 선택하고, 실험면과 컬럼시료를 무수 에탄올로 깨끗하게 닦고, 아크릴산 접착제를 선택해 컬럼시료를 실험면에 접착하고, 24h 동안 정치한 후, 테스트를 진행한다.Adhesion test: The adhesion test of the coating layer is conducted based on the regulations of 《Adhesion test of color paint and varnish separation method》 (GB/T5210-2006) and 《Adhesion test method》 (ASTM-D-4541). A general polyurea coating layer (control) and the coating layers described in Examples 1 to 5 were applied to the cured concrete surface, respectively. Before proceeding with the experiment, select a smooth and defect-free surface as the test surface, clean the test surface and column sample with absolute ethanol, select acrylic acid adhesive to adhere the column sample to the test surface, leave it for 24 h, and test proceed with
상기 실험 결과는 표 1에 기재된 바와 같다.The experimental results are as shown in Table 1.
표 1 전기화학 실험과 부착력 실험의 테스트 결과Table 1 Test results of electrochemical experiments and adhesion experiments
표 1에 기재된 전기화학 실험의 테스트 결과로부터 알 수 있다 시피, 코팅층이 없는 철근 콘크리트는 3개월 동안 침지한 후, 부식 전위가 -0.579V이고, 부식 전류 밀도가 가장 커 2.8×10-6 A·cm2이며, 이것은 철근이 활성 부식 상태에 놓여 있고 부식 속도가 가장 높다는 것을 설명한다. 일반 폴리우레아 코팅층을 도장한 철근 콘크리트는 부식 전위가 -0.310V로 정방향 이동하고, 부식 전류 밀도가 3.3×10-9 A·cm2까지 낮아졌다. 하지만, 본 출원의 실시예 1 내지 실시예 5에서 제조한 견본인 철근 콘크리트는 부식 전위가 -0.289 내지 -0.187 V이고, 부식 전류 밀도가 2.8×10-10 내지 9.4×10-13 A·cm2이다. 이로부터 알 수 있다 시피, 코팅층이 없는 철근에 비해, 본 출원의 실시예 1 내지 실시예 5에서 제조한 견본인 철근 콘크리트는 부식 전위가 0.3 내지 0.4 V로 정방향 이동하고, 부식 전류 밀도가 4개 내지 7개 자릿수 낮아졌다. 이것은 일반 폴리우레아 코팅층이 일정한 정도에서 철근의 부식에 대한 면역을 실현하였지만, 본 출원에 기재된 열화 면역 바이오닉 보호 코팅층은 이에 비해, 더 큰 정도에서 해수를 차단시킴으로써, 철근의 부식에 대해 효과적인 면역을 실현하고, 이는 더 작은 부식 전류 밀도를 구비하게 되고, 부식의 발생을 지연시키고, 철근 콘크리트에 대한 보호를 더 잘 실현한다는 것을 설명한다.As can be seen from the test results of the electrochemical experiment shown in Table 1, after immersion for 3 months, the reinforced concrete without a coating layer has a corrosion potential of -0.579V and the highest corrosion current density of 2.8 × 10 -6 A · cm 2 , which explains that the steel is in an active corrosion state and has the highest corrosion rate. Reinforced concrete coated with a general polyurea coating layer moved the corrosion potential forward to -0.310V, and the corrosion current density was lowered to 3.3×10 -9 A·cm 2 . However, the reinforced concrete specimens prepared in Examples 1 to 5 of the present application have a corrosion potential of -0.289 to -0.187 V and a corrosion current density of 2.8 × 10 -10 to 9.4 × 10 -13 A cm 2 am. As can be seen from this, compared to the reinforcing bar without a coating layer, the reinforced concrete specimens prepared in Examples 1 to 5 of the present application have a forward shift in corrosion potential of 0.3 to 0.4 V, and a corrosion current density of 4 to 7 digits lower. This is because the general polyurea coating layer realized immunity against corrosion of reinforcing bars to a certain extent, but the degradation immune bionic protective coating layer described in this application blocks seawater to a greater extent, thereby realizing effective immunity against corrosion of reinforcing bars. , which has a smaller corrosion current density, delays the occurrence of corrosion, and better realizes protection for reinforced concrete.
표 1에 기재된 부착력 실험의 테스트 결과로부터 알 수 있다 시피, 실시예 1 내지 실시예 5에서 제조된 콘크리트 코팅층은 일반 폴리우레아 코팅층에 비해, 접착 강도가 모두 어느 정도 향상되었다. 여기에서, 실시예 2와 실시예 4는 실란 침지 깊이가 얕으므로, 하도제와 콘크리트 표면의 접착 강도가 비교적 낮아 하도제와 콘크리트의 계면 지점에서 파괴가 발생되었지만, 이의 접착 강도는 여전히 일반 폴리우레아 코팅층보다 높았다. 하지만, 실시예 5에서 형성된 피막의 두께가 가장 얇고 상도제의 두께가 가장 얇아 접착 강도가 가장 낮았고, 형성된 피막의 두께가 가장 얇은 상도제의 지점에서 파괴가 발생되었다. 실시예 3에서 적용한 실란 침지 깊이가 가장 깊고 용액형 하도제가 콘크리트에 침투할 수 있으므로, 하도제와 콘크리트 계면의 접착 능력이 가장 강하였고; 실시예 3에서 형성된 피막의 두께가 가장 두꺼운 상도제를 이용하였으므로, 인장능력이 강하여 실험과정에서 하도제가 강도 극한에 도달해 파괴가 발생하였으며, 이것은 콘크리트와 하도제 계면의 접착 강도, 하도제와 상도제의 접착 강도가 모두 소재 자체의 강도보다 높아 우수한 부착력을 구비한다는 것을 설명한다. 이외에도, 실시예 1 내지 실시예5는 모두 하도제와 상도제의 계면에서 파괴가 발생하지 않았고, 이것은 계면이 상호 침투하는 네트워크를 이용한 하도제와 상도제의 계면 사이의 강도가 전체 소재의 강도보다 낮지 않다는 것을 설명하고, 또한, 두 층 구조가 이미 일체형 계면 시스템으로 형성되었다는 것을 증명한다.As can be seen from the test results of the adhesion test described in Table 1, the concrete coating layers prepared in Examples 1 to 5 all improved the adhesive strength to some extent compared to the general polyurea coating layer. Here, since Examples 2 and 4 had a shallow immersion depth in silane, the adhesive strength between the primer and the concrete surface was relatively low, and destruction occurred at the interface between the primer and concrete, but the bond strength was still similar to that of general polyurea. higher than the coating layer. However, the thickness of the film formed in Example 5 was the thinnest and the thickness of the top coat was the thinnest, so the adhesive strength was the lowest, and destruction occurred at the point of the top coat with the thinnest film thickness. Since the silane immersion depth applied in Example 3 is the deepest and the solution-type primer can penetrate into the concrete, the bonding ability between the primer and the concrete interface is the strongest; Since the top coat with the thickest film thickness formed in Example 3 was used, the tensile ability was strong, so the undercoat reached its maximum strength during the experiment and fractured. It is explained that the adhesive strength of the agent is higher than that of the material itself and has excellent adhesion. In addition, in Examples 1 to 5, no destruction occurred at the interface between the primer and the top coat, and this is because the strength between the interface of the primer and the top coat using a network in which the interface interpenetrates is greater than the strength of the entire material. demonstrate that it is not low, and also prove that the two-layer structure has already been formed into an integral interfacial system.
총체적으로, 본 출원에 기재된 수리공정에 사용하는 열화 면역 바이오닉 보호 코팅층은 2층, 즉, 하도제와 상도제로 구성되었지만, 계면 지점에서 상호 침투해 분자가 가교되어 상호 침투하는 네트워크 계면을 형성하고, 양자가 일체형으로 융합되도록 하여 계면이 취약한 키포인트 문제를 해소하였다. 또한, 상기 면역 계면의 하도제와 콘크리트 표면 이 모두 화학 결합을 통해 상호 연결되어 계면시스템과 콘크리트의 계면 접착력을 향상한다. 따라서, 본 출원에 기재된 열화 면역 바이오닉 보호 코팅층은 종래기술에서 보호 코팅층이 쉽게 파손되는 문제를 해소함으로써, 물리 균열을 복원시키고 화학 침식에 견디는 2개의 측면에서 콘크리트를 보호해 중요한 경제적 가치와 사회적 효과를 이룰 수 있다.Overall, the degradation immune bionic protective coating layer used in the repair process described in this application is composed of two layers, namely a primer and a top coat, but interpenetrates at the interface point to form a network interface where molecules crosslink and interpenetrate, so that the two are fused together The key point problem with weak interfaces has been solved. In addition, both the primer and the concrete surface of the immune interface are interconnected through chemical bonding to improve the interfacial adhesion between the interface system and the concrete. Therefore, the deterioration immune bionic protective coating layer described in this application solves the problem that the protective coating layer is easily damaged in the prior art, thereby restoring physical cracks and protecting concrete in two aspects of resisting chemical erosion, thereby providing important economic values and social effects. can be achieved
1: 콘크리트
2: 하도제
3: 상도제
4: 외부 물 환경
5: 자체 복원의 마이크로 캡슐
6: 코팅층 매트릭스
7: 자체 복원의 폴리머
8: 부식 매개체
9: 2차원 소재
10: 코팅층 매트릭스1: concrete
2: Primer
3: top coat
4: External water environment
5: Microcapsules of self-healing
6: coating layer matrix
7: Self-healing polymers
8: corrosive medium
9: 2D material
10: coating layer matrix
Claims (10)
아래의 단계를 포함하며,
(1) 콘크리트 표면을 미리 처리하는 단계:
(1a) 콘크리트 표면을 처리해 콘크리트 표면이 깨끗하고 평탄해지도록 하여 일정한 표면 거칠기에 도달하도록 하는 단계;
(1b) 실란 유제를 이용해 콘크리트 표면을 침지하고, 침지 기간에 콘크리트 표면의 온도는 5 내지 40℃이고, 콘크리트 침지의 깊이는 1 내지 4mm인 단계를 포함하고;
(2) 비(非)특이성 응력 자체 복원 면역층을 제조하는 단계:
상기 단계 (1)의 콘크리트에 대한 미리 처리를 완성한 후, 25 내지 60℃까지 가열하고, 그 다음, 하도제를 스프레이 코팅하여 비(非)특이성 응력 자체 복원 면역층을 획득하고; 상기 하도제가 피막을 형성하는 두께는 250 내지 1000μm이고; 상기 하도제는 에폭시수지이고, 제조방법은 아래와 같이,
(2a) GO가 개질된 폴리우레아(polyurea)계 이중벽 마이크로 캡슐을 제조하는 단계;
(2b) 폴리도파민(polydopamine) 마이크로스페어(microsphere)를 제조하는 단계;
(2c) 자체 복원의 에폭시 분말 또는 에폭시 용액을 제조하는 단계를 포함하고;
상기 단계 (2a)에서 획득한 GO가 개질된 폴리우레아계 이중벽 마이크로 캡슐, 상기 단계 (2b)에서 획득한 폴리도파민 마이크로스페어와 에폭시수지 경화제 I을 분말 형상의 에폭시수지에 첨가하고 균일하게 분산시켜 자체 복원의 에폭시 분말을 획득하고; 또는, 상기 단계 (2a)에서 획득한 GO가 개질된 폴리우레아계 이중벽 마이크로 캡슐 및 상기 단계 (2b)에서 획득한 폴리도파민 마이크로스페어를 에폭시수지 용액에 첨가하고 고속 분산시켜 시스템이 균일하게 혼합되도록 하고; 분산이 완성된 후, 에폭시수지 경화제 II를 첨가해 균일하게 교반하여 자체 복원의 에폭시 용액을 획득하고; 제조된 자체 복원의 에폭시 분말 또는 자체 복원의 에폭시 용액에서, 상기 폴리도파민 마이크로스페어 및 GO가 개질된 폴리우레아계 이중벽 마이크로 캡슐의 첨가량은 모두 에폭시수지의 0.5 내지 10wt%이며;
(3) 비(非)특이성 손상 자아분화(self differentiation) 면역층을 제조하는 단계:
하도제의 스프레이 코팅을 완성한 후, 표면 온도가 30℃보다 낮지 않도록 유지시키고, 즉시, 상도제의 스프레이 코팅을 진행하여 비(非)특이성 손상 자아분화 면역층을 획득함으로써, 열화 면역 바이오닉 보호 코팅층의 제조를 완성하고; 상기 상도제가 피막을 형성하는 두께는 100 내지 2000μm이고; 상기 상도제는 2차원 소재가 복합된 폴리우레탄/폴리우레아 용액이고, 제조방법은 아래와 같이, 폴리에테르(polyether), 용제 I와 유화제를 균일하게 혼합하고, 100 내지 120℃에서 1 내지 3h 동안 진공 탈수시키고, 그 다음, 20 내지 65℃까지 냉각시키고, 이소시아네이트(Isocyanate) 단량체를 천천히 첨가하고, 5 내지 60min 동안 미리 중합하여 프리 폴리머(pre polymer)를 획득하고; 2차원 소재, 자외선 광 안정제, 열 안정제, 폴리에스터 폴리올(Polyester Polyol)과 아미노기 사슬연장제(chain extender)를 용제 II에 첨가해 균일하게 혼합하고, 다시, 상기 프리 폴리머에 첨가하고, 보온해 0.5 내지 3h 동안 반응시켜 2차원 소재가 복합된 폴리우레탄/폴리우레아 용액을 획득하고; 상기 상도제의 코팅층 매트릭스가 퓨어 폴리우레탄, 하이브리드 폴리우레탄-하이브리드 폴리우레아(Hybrid Polyurea) 또는 퓨어 폴리우레아인 것을 특징으로 하는 수리공정에 사용하는 열화 면역 바이오닉 보호 코팅층의 제조방법.In the manufacturing method of the deterioration immune bionic protective coating layer used in the repair process,
Include the steps below,
(1) pre-treating the concrete surface:
(1a) treating the concrete surface to make the concrete surface clean and flat to reach a certain surface roughness;
(1b) immersing the concrete surface with a silane emulsion, the temperature of the concrete surface during the immersion period is 5 to 40 ° C, and the depth of immersion in the concrete is 1 to 4 mm;
(2) preparing a non-specific stress self-healing immune layer:
After completing the pre-treatment of the concrete in step (1), heating to 25 to 60 ° C., and then spray-coating the primer to obtain a non-specific stress self-healing immune layer; The thickness at which the primer forms a film is 250 to 1000 μm; The primer is an epoxy resin, and the manufacturing method is as follows,
(2a) preparing GO-modified polyurea-based double-walled microcapsules;
(2b) preparing polydopamine microspheres;
(2c) preparing a self-healing epoxy powder or epoxy solution;
GO-modified polyurea-based double-walled microcapsules obtained in step (2a), polydopamine microspheres obtained in step (2b) and epoxy resin curing agent I were added to the powdery epoxy resin and uniformly dispersed. obtain an epoxy powder of restoration; Alternatively , the GO-modified polyurea-based double-walled microcapsules obtained in step (2a) and the polydopamine microspheres obtained in step (2b) were added to an epoxy resin solution and dispersed at high speed to ensure uniform mixing of the system, ; After the dispersion is completed, the epoxy resin curing agent II is added and stirred uniformly to obtain a self-healing epoxy solution; In the prepared self-healing epoxy powder or self-healing epoxy solution, the polydopamine microspheres and GO-modified polyurea-based double-walled microcapsules are added in an amount of 0.5 to 10 wt% of the epoxy resin;
(3) Preparing a non-specific damaged self-differentiation immune layer:
After completing the spray coating of the undercoat, the surface temperature is maintained at not lower than 30 ° C, and immediately proceeds with the spray coating of the topcoat to obtain a non-specific damage self-differentiation immune layer, thereby reducing the deterioration immune bionic protective coating layer. complete manufacturing; The thickness at which the top coat forms a film is 100 to 2000 μm; The top coat is a polyurethane/polyurea solution in which a two-dimensional material is combined, and the manufacturing method is as follows, uniformly mixing polyether, solvent I and emulsifier, and vacuuming at 100 to 120 ° C. for 1 to 3 h. dehydrated, then cooled to 20 to 65° C., slowly added an Isocyanate monomer, and pre-polymerized for 5 to 60 min to obtain a pre-polymer; Two-dimensional material, ultraviolet light stabilizer, heat stabilizer, polyester polyol and amino group chain extender are added to solvent II, mixed uniformly, and then added to the pre-polymer again, and warmed to 0.5 to 3 h to obtain a polyurethane/polyurea solution in which two-dimensional materials are composited; Method for producing a degradation immune bionic protective coating layer used in a repair process, characterized in that the coating layer matrix of the top coat is pure polyurethane, hybrid polyurethane-hybrid polyurea or pure polyurea.
상기 단계 (3)에 기재된 폴리에스터 폴리올-아미노기 사슬연장제의 히드록실기와 “히드록실기+아미노기”의 작용기(Functional group) 당량비(equivalence ratio)는 (0-0.37):1와 (0.48-1):1이고, 상기 반응시스템에서 ―NCO와 “히드록실기+아미노기”의 작용기 당량비는 (1.05-1.2):1이고, 상기 2차원 소재의 사용량은 이소시아네이트 단량체의 0.5 내지 15wt%이고, 상기 자외선 광 안정제의 사용량은 이소시아네이트 단량체의 0.01 내지 1wt%이고, 상기 열 안정제의 사용량이 이소시아네이트 단량체의 0.05 내지 5wt%인 것을 특징으로 하는 수리공정에 사용하는 열화 면역 바이오닉 보호 코팅층의 제조방법.According to claim 1,
The equivalence ratio of the hydroxyl group of the polyester polyol-amino group chain extender described in step (3) and the functional group of “hydroxyl group + amino group” is (0-0.37): 1 and (0.48- 1): 1, and the functional group equivalent ratio of -NCO and "hydroxyl group + amino group" in the reaction system is (1.05-1.2): 1, and the amount of the two-dimensional material is 0.5 to 15 wt% of the isocyanate monomer, and the The amount of the ultraviolet light stabilizer is 0.01 to 1 wt% of the isocyanate monomer, and the amount of the heat stabilizer is 0.05 to 5 wt% of the isocyanate monomer.
상기 단계 (3)에 기재된 상도제의 코팅층 매트릭스에서, 폴리우레탄을 주요 소재로 이용할 경우, 사용하는 폴리에테르는 폴리에테르 폴리알코올(polyether polyalcohol)이고; 폴리우레아를 주요 소재로 이용할 경우, 사용하는 폴리에테르가 폴리에테르 아민(polyether amine)인 것을 특징으로 하는 수리공정에 사용하는 열화 면역 바이오닉 보호 코팅층의 제조방법.According to claim 2,
In the coating layer matrix of the top coat described in step (3), when polyurethane is used as the main material, the polyether used is polyether polyalcohol; When polyurea is used as a main material, the polyether used is a polyether amine (polyether amine), characterized in that the manufacturing method of the degradation immune bionic protective coating layer used in the repair process.
상기 단계 (1b)에 기재된 실란 유제는 실란 단량체의 가수 분해를 통해 획득하고; 상기 실란 단량체가 트리에톡시비닐실란(triethoxyvinylsilane), 트리메톡시비닐실란(trimethoxyVinylsilane), 트리에톡시메틸실란(triethoxymethylsilane), 트리에톡시옥틸실란(triethoxyoctylsilane), 트리에톡시이소뷰틸실란(triethoxyisobutylsilane) 중 하나 또는 여러 가지인 것을 특징으로 하는 수리공정에 사용하는 열화 면역 바이오닉 보호 코팅층의 제조방법.According to claim 3,
The silane emulsion described in step (1b) above is obtained through hydrolysis of silane monomers; The silane monomer is triethoxyvinylsilane, trimethoxyvinylsilane, triethoxymethylsilane, triethoxyoctylsilane, triethoxyisobutylsilane A method for producing a deterioration immune bionic protective coating layer used in a repair process, characterized in that one or more.
상기 단계 (2b)에 기재된 폴리도파민 마이크로스페어의 제조방법은 구체적으로 아래와 같이, 수상(水相)산화법을 이용해 폴리도파민을 제조하고, 일정한 농도의 에탄올(ethanol) 용액과 암모니아수를 40 내지 50℃에서 교반하고, 일정량의 도파민염산염(dopamine hydrochloride) 용액을 첨가하고, 교반해 8 내지 10h 동안 반응시키고; 반응이 완성된 후, 원심 세척해 폴리도파민 마이크로스페어를 획득하는 것을 특징으로 하는 수리공정에 사용하는 열화 면역 바이오닉 보호 코팅층의 제조방법.According to claim 3,
The method for preparing the polydopamine microspare described in step (2b) is as follows, specifically, polydopamine is prepared using an aqueous phase oxidation method, and an ethanol solution of a certain concentration and ammonia water are prepared at 40 to 50 ° C. Stirring, adding a certain amount of dopamine hydrochloride solution, stirring and reacting for 8 to 10 h; After the reaction is completed, a method for producing a degraded immune bionic protective coating layer used in a repair process, characterized in that to obtain a polydopamine microspare by centrifugation.
상기 단계 (2c)에 기재된 에폭시수지의 모델은 E-44, E51 또는 E-54이고; 상기 에폭시수지 경화제 I는 디시안디아미드(dicyandiamide), 디시안디아미드(dicyandiamide) 유도체, 산 무수물(acid anhydride), 이미다졸(imidazole), 고리형 에테르(cyclic ether)와 페놀(Phenolic)수지 중 하나 또는 여러 가지이고; 상기 에폭시수지 경화제 II는 폴리아미드(polyamide)수지, 에틸렌 디아민(ethylene diamine), 디에틸렌트리아민(diethylenetriamine), 테트라에틸렌펜트아민(tetraethylenepentamine), 말레산 무수물(maleic anhydride)과 프탈산 무수물(phthalic anhydride) 중 하나 또는 여러 가지인 것을 특징으로 하는 수리공정에 사용하는 열화 면역 바이오닉 보호 코팅층의 제조방법.According to claim 3,
The model of the epoxy resin described in step (2c) is E-44, E51 or E-54; The epoxy resin curing agent I is one of dicyandiamide, dicyandiamide derivative, acid anhydride, imidazole, cyclic ether and phenolic resin, or several; The epoxy resin curing agent II is a polyamide resin, ethylene diamine, diethylenetriamine, tetraethylenepentamine, maleic anhydride and phthalic anhydride A method for producing a deterioration immune bionic protective coating layer used in a repair process, characterized in that one or more of them.
상기 단계(2)에 기재된 하도제를 스프레이 코팅하는 구체적인 방법은,
(1) 핫 멜트(hot melt) 스프레이 코팅방식을 이용하고, 상세하게, 자체 복원의 에폭시 분말을 핫 멜트 스프레이 코팅기에 첨가해 140 내지 200℃까지 가열하고, 스프레이 건(spray gun)을 사용해 콘크리트의 표면에 균일하게 스프레이 코팅하며;
또는, (2) 용액의 스프레이 코팅 또는 브러시 코팅 방식을 이용하고, 상세하게, 자체 복원의 에폭시 용액에 일정량의 용제를 첨가해 하도제가 스프레이 코팅 기준에 도달하도록 하고; 그 다음, 이를 콘크리트 표면에 균일하게 스프레이 코팅하거나 브러시 코팅하고; 상기 용제는 자일렌(xylene), 1-뷰탄올(1-butanol) 또는 양자의 혼합 용액인 것을 특징으로 하는 수리공정에 사용하는 열화 면역 바이오닉 보호 코팅층의 제조방법.According to claim 3,
The specific method of spray coating the primer described in step (2) is,
(1) Using the hot melt spray coating method, in detail, adding self-healing epoxy powder to the hot melt spray coating machine, heating it to 140 to 200 ° C, and using a spray gun to coat the concrete. Spray coating uniformly on the surface;
or (2) use the method of spray coating or brush coating of the solution, specifically, add a certain amount of solvent to the self-healing epoxy solution to make the primer reach the spray coating standard; Then, it is spray-coated or brush-coated uniformly on the concrete surface; The method of manufacturing a deterioration immune bionic protective coating layer used in a repair process, characterized in that the solvent is xylene, 1-butanol or a mixed solution of both.
상기 단계 (3)에 기재된 폴리에테르 폴리알코올은 폴리옥시 프로플렌 글리콜(polyoxy propylene glycol), 트리히드록시 메틸 프로판 폴리에테르(trihydroxymethylpropane polyether), 폴리테트라히드로푸란 글리콜(polytetrahydrofuran glycol), 테트라히드로푸란옥사이드-프로필렌 공중합체 글리콜(tetrahydrofuranoxide propylene copolymer glycol)과 폴리옥시에틸렌 글리콜(polyoxyethylene glycol) 중 하나 또는 여러 가지이고;
상기 폴리에테르 아민은 D230, D400, D2000, T403, T5000 중 하나 또는 여러 가지이고;
상기 2차원 소재는 그래핀, 운모, 몬모릴로나이트(montmorillonite), 흑연과 질화붕소중 하나 또는 여러 가지이고;
상기 이소시아네이트(Isocyanate) 단량체는 헥사메틸렌 디이소시아네이트(Hexamethylene diisocyanate), 디시클로헥실메탄 디이소시아네이트(dicyclohexylmethane diisocyanate), 메틸렌 디페닐 디이소시아네이트(methylene diphenyl diisocyanate), 톨루엔 디소시아네이트(toluene diisocyanate)와 이소포론 디이소시아네이트(isophorone diisocyanate) 중 하나 또는 여러 가지이고;
상기 폴리에스터 폴리올은 에틸렌 글리콜(ethylene glycol), 디에틸렌 글리콜(diethylene glycol), 1,2-프로판디올(1,2-propanediol), 디프로필렌 글리콜(dipropylene glycol), 1,4-부탄디올(1,4-butanediol), 네오펜틸 글리콜(neopentyl glycol), 1,6-헥산디올(1,6-hexanediol), 아디프산(adipic acid), 트리히드록시 메틸 프로판(trihydroxymethylpropane)과 이소 프탈산(iso phthalic Acid) 중 하나 또는 여러 가지이고;
상기 아미노기 사슬연장제는 디에틸 톨루엔 디아민(diethyl toluene diamine), 디메틸 티오 톨루엔 디아민(dimethyl thio toluene diamine), N,N'-디알킬 메틸 디페닐아민(N,N'-dialkyl methyl diphenylamine), 사이클로헥산 디아민(cyclohexanediamine), 염화 MDH, 에틸렌 디아민(ethylene diamine), 1,3-디아미노프로판(1,3-diaminopropane), 1,4-디아미노부탄(1,4-diaminobutane), 디에틸렌트리아민(diethylenetriamine), 펜타에틸렌헥사민(pentaethylene hexamine), 헥사에틸렌디아민(hexaethylene diamine), 테트라에틸렌펜트아민(tetraethylenepentamine), 1,6-디아미노헥산(1,6-diaminohexane)과 3,3'-4,4'-디아미노-디페닐 메탄(diamino diphenyl methane) 중 하나 또는 여러 가지이고;
상기 자외선 광 안정제는 페닐살리실레이트(phenyl salicylate), 살리실산-4-옥틸페닐 에스테르(salicylic acid-4-octylphenyl ester), 레조르시놀의 모노벤조에이트(resorcinol monobenzoate), 2-히드록시-4-메톡시벤조페논(2-hydroxy-4-methoxybenzophenone), 2, 4-디히드록시 벤조페논(2,4-dihydroxybenzophenone)과 2-히드록시-4-옥틸옥시 벤조페논(2-hydroxy-4-octyloxy benzophenone) 중 하나 또는 여러 가지이고;
상기 열 안정제가 3염기성 황산 납, 2염기성 아인산 납, 2염기성 스테아르산 납(lead stearate), 스테아르산 카드뮴(cadmium stearate), 스테아르산 바륨(barium stearate), 스테아르산 칼슘(clacium stearate), 스테아르산 납(lead stearate), 스테아르산 아연(zinc Stearate), 지방산염과 말레산염(maleate) 중 하나 또는 여러 가지인 것을 특징으로 하는 수리공정에 사용하는 열화 면역 바이오닉 보호 코팅층의 제조방법.According to claim 3,
The polyether polyalcohol described in step (3) is polyoxy propylene glycol, trihydroxymethylpropane polyether, polytetrahydrofuran glycol, tetrahydrofuran oxide- one or more of propylene copolymer glycol (tetrahydrofuranoxide propylene copolymer glycol) and polyoxyethylene glycol;
the polyether amine is one or more of D230, D400, D2000, T403, T5000;
The two-dimensional material is one or more of graphene, mica, montmorillonite, graphite, and boron nitride;
The isocyanate monomer is hexamethylene diisocyanate, dicyclohexylmethane diisocyanate, methylene diphenyl diisocyanate, toluene diisocyanate and isophorone diisocyanate. one or several isophorone diisocyanates;
The polyester polyol is ethylene glycol, diethylene glycol, 1,2-propanediol, dipropylene glycol, 1,4-butanediol (1,2-propanediol) 4-butanediol), neopentyl glycol, 1,6-hexanediol, adipic acid, trihydroxymethylpropane and isophthalic acid ) is one or more;
The amino group chain extender is diethyl toluene diamine, dimethyl thio toluene diamine, N, N'-dialkyl methyl diphenylamine, cyclo Cyclohexanediamine, MDH chloride, ethylene diamine, 1,3-diaminopropane, 1,4-diaminobutane, diethylenetriamine (diethylenetriamine), pentaethylene hexamine, hexaethylene diamine, tetraethylenepentamine, 1,6-diaminohexane and 3,3'-4 one or more of ,4'-diamino-diphenyl methane;
The UV light stabilizer includes phenyl salicylate, salicylic acid-4-octylphenyl ester, resorcinol monobenzoate, 2-hydroxy-4- 2-hydroxy-4-methoxybenzophenone, 2,4-dihydroxybenzophenone and 2-hydroxy-4-octyloxy benzophenone benzophenone), one or more;
The heat stabilizer is tribasic lead sulfate, dibasic lead phosphite, dibasic lead stearate, cadmium stearate, barium stearate, calcium stearate, stearic acid A method for producing a deterioration immune bionic protective coating layer used in a repair process, characterized in that it is one or more of lead stearate, zinc stearate, fatty acid salt and maleate.
상기 상도제를 스프레이 코팅하는 구체적인 방법은,
상기 단계 (3)에서 획득한 2차원 소재가 복합된 폴리우레탄/폴리우레아 용액에 일정량의 용제, 즉, N-N-디메틸아세트아미드(N-N-Dimethylacetamide)를 첨가해 하도제가 스프레이 코팅 기준에 도달하도록 하고; 그 다음, 스프레이 건을 사용해 이를 하도제에 균일하게 스프레이 코팅하는 것을 특징으로 하는 수리공정에 사용하는 열화 면역 바이오닉 보호 코팅층의 제조방법.According to claim 3,
A specific method of spray coating the top coat,
A certain amount of solvent, that is, NN-Dimethylacetamide, is added to the polyurethane/polyurea solution in which the two-dimensional material obtained in step (3) is combined so that the primer reaches the spray coating standard; Then, a method for producing a deterioration immune bionic protective coating layer used in a repair process, characterized in that it is spray-coated uniformly on the primer using a spray gun.
열화 면역 바이오닉 보호 코팅층은 콘크리트 매트릭스의 보호 코팅층이고,
상기 열화 면역 바이오닉 보호 코팅층은 2층, 즉, 하도제와 상도제로 구성되며; 2층 사이가 상호 확산되고 화학 가교(chemical crosslinking)가 발생하고, 분자가 가교되어 상호 침투하는 네트워크를 형성하며; 상기 하도제는 GO가 개질된 폴리우레아계 이중벽 마이크로 캡슐과 폴리도파민이 에폭시수지에서 균일하게 분산되어 획득한 자체 복원의 에폭시 분말 또는 자체 복원의 에폭시 용액이고, 상기 하도제는 피막을 형성하는 두께가 250 내지 1000μm이며; 상기 상도제는 2차원 소재가 복합된 폴리우레탄/폴리우레아 용액이고, 상기 상도제는 피막을 형성하는 두께가 100 내지 2000μm인 것을 특징으로 하는 수리공정에 사용하는 열화 면역 바이오닉 보호 코팅층.In the degradation immune bionic protective coating layer used in the repair process manufactured by the method according to claims 1 to 9,
The degradation immune bionic protective coating layer is a protective coating layer of the concrete matrix,
The degradation immune bionic protective coating layer is composed of two layers, that is, a primer and a top coat; interdiffusion between the two layers and chemical crosslinking occurs, molecules are crosslinked to form an interpenetrating network; The primer is a self-healing epoxy powder or a self-restoring epoxy solution obtained by uniformly dispersing GO-modified polyurea-based double-walled microcapsules and polydopamine in an epoxy resin, and the primer has a thickness for forming a film. 250 to 1000 μm; The top coat is a polyurethane / polyurea solution in which a two-dimensional material is combined, and the top coat has a thickness of 100 to 2000 μm to form a film.
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