一種重防腐涂層材料的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種重防腐技術(shù)，具體涉及一種海洋浪濺區(qū)鋼結(jié)構(gòu)重防腐涂層材料。
【背景技術(shù)】
[0002] 據(jù)統(tǒng)計(jì)，世界上每年因腐蝕而造成的損失占國民經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)總值的2% -4%，比因 火災(zāi)、風(fēng)災(zāi)、水災(zāi)和地震等自然災(zāi)害所造成的損失總和還要大，因此世界各沿海國家都高度 重視海洋腐蝕與防護(hù)研究工作。我國是海洋大國，擁有18000多公里的海岸線，管轄海域 300多萬km2,海洋腐蝕與防護(hù)是我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展中亟待認(rèn)真解決的關(guān)鍵問題之一。海洋鋼結(jié) 構(gòu)的防腐方面，腐蝕環(huán)境不同，所采用的防腐措施不同。海洋浪濺區(qū)由于其擁有充足的氧氣 供應(yīng)，干濕交替的海洋環(huán)境以及最大的浪花沖擊力，大大加速了這一區(qū)域的腐蝕作用。
[0003] 因此海洋浪濺區(qū)是海洋環(huán)境中腐蝕最為嚴(yán)重的區(qū)域，國外發(fā)達(dá)國家高度重視該區(qū) 域的防腐問題。國外用于浪濺區(qū)防腐技術(shù)主要是采用防護(hù)套包覆，如俄羅斯在六十年代開 發(fā)了椽膠護(hù)套防蝕法，將其應(yīng)用于在里海采油平臺(tái)；日本海上瞭望塔浪濺區(qū)采用玻璃鋼護(hù) 套。這種防護(hù)套具有高耐蝕性、高可塑性與高可焊性，且不會(huì)發(fā)生抗蝕和應(yīng)力腐蝕開裂，對(duì) 防止微生物的滋長(zhǎng)具有較高的穩(wěn)定性，但價(jià)格昂貴，而且存在致命缺陷：一旦海水滲入，腐 蝕更加嚴(yán)重。在防腐涂層方面，國內(nèi)外的研究與應(yīng)用主要集中在兩方面的問題：材料和涂 裝技術(shù)。目前美國、德國、日本等國家都已研究出具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的新材料、新配方和新 工藝。同時(shí)，隨著國際社會(huì)對(duì)環(huán)境保護(hù)的日益重視，涂料的發(fā)展逐漸向無污染、無公害、節(jié)省 能源、經(jīng)濟(jì)高效方向發(fā)展，目前發(fā)展迅速涂層材料均為無公害或公害少的產(chǎn)品，如正在開發(fā) 應(yīng)用中的粉末涂料，無溶劑環(huán)氧、無溶劑改性聚氨酯等。但是這些涂層材料雖然實(shí)現(xiàn)了環(huán) 保性與長(zhǎng)效性，但將其應(yīng)用于浪濺區(qū)時(shí)，成本過高。同時(shí)材料對(duì)施工要求過于苛刻，無法用 于海洋浪濺區(qū)鋼結(jié)構(gòu)的防腐修復(fù)；本發(fā)明的發(fā)明人曾在2008年申請(qǐng)過相關(guān)專利申請(qǐng)?zhí)枮?200810140173. 8,以克服上述缺陷，但是經(jīng)過近些年的應(yīng)用發(fā)現(xiàn)，涂層材料的附著力和韌性 難以令人滿意，涂覆后經(jīng)過海洋浪濺區(qū)的長(zhǎng)期沖刷容易剝落，從而難以完成防腐的要求，因 此需要對(duì)其進(jìn)行進(jìn)一步的改進(jìn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 針對(duì)現(xiàn)有防腐技術(shù)和防腐材料存在的諸多問題，本發(fā)明提供一種海洋浪濺區(qū)鋼結(jié) 構(gòu)重防腐涂層材料，該材料無需溶劑，包括主劑體系和固化劑體系；其中主劑體系中的增韌 劑選用石墨烯改性的聚己內(nèi)酯，該防腐涂層材料可通過手涂法、敷涂法和刷涂法的方式在 無水或有水環(huán)境下直接進(jìn)行涂覆。采用這種材料及其使用方法實(shí)現(xiàn)零溶劑含量，同時(shí)實(shí)現(xiàn) 了防腐效果的長(zhǎng)效性和厚涂化，有效攻克了浪濺區(qū)惡劣環(huán)境下鋼結(jié)構(gòu)防腐技術(shù)難關(guān)，大大 提高海洋工程防腐的施工性和防護(hù)能力，推動(dòng)了我國涂料領(lǐng)域技術(shù)進(jìn)步，而且大大降低了 工程施工成本，為國家節(jié)省了昂貴的維修保養(yǎng)費(fèi)用和寶貴的淡水資源，取得了良好的社會(huì) 經(jīng)濟(jì)效益。
[0005] 本發(fā)明的具體內(nèi)容是：一種重防腐涂層材料，包括主劑體系和固化劑體系，其特征 在于：所述主劑體系中所采用的增韌劑為聚己內(nèi)酯；其主要組分按重量份計(jì)：
[0006] (I)主劑體系中各組分為：成膜樹脂30-50份、增韌劑10-20份、消泡劑1 一 2 份、流平劑1 一 2份、銹蝕穩(wěn)定劑6 - 10份、銹蝕轉(zhuǎn)化劑0. 2-1份，亞納米片狀填料10 - 15 份、無機(jī)膠凝材料20 - 40份、附著增強(qiáng)劑2-4份；
[0007] (II)固化劑體系中各組分為：固化劑30-50份、高耐磨填充料20-30份、防銹顏 料20 - 30份、滲透劑1-3份、有機(jī)螯合劑1-3份；
[0008] 其中所述的聚己內(nèi)酯為石墨烯改性的聚己內(nèi)酯，具體改性方法如下：
[0009] 首先將石墨烯加入于環(huán)己酮中并進(jìn)行超聲處理，超聲功率3kw，頻率40KHz，超 聲處理12h后制得分散溶液，其中石墨烯的固含量為0. 004-0. 006wt%，然后將聚己內(nèi) 酯加入上述的石墨烯環(huán)己酮溶液中進(jìn)行共混，共混后混合溶液中聚己內(nèi)酯的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 0. 08-0. 12%，之后再按前述超聲條件進(jìn)行超聲處理24h，即得石墨烯改性的聚己內(nèi)酯。
[0010] 與常規(guī)方法相比，本發(fā)明在進(jìn)行石墨烯改性時(shí)首先將石墨烯加入于環(huán)己酮中并進(jìn) 行超聲處理，在上述超聲條件下處理可以促進(jìn)石墨烯在環(huán)己酮中的分散，再與聚己內(nèi)酯混 合時(shí)采用相同的超聲條件進(jìn)行處理，進(jìn)而更好的使上述成分分散的更加均勻，提高噴涂時(shí) 的分散性，提高相應(yīng)材料附著力和韌性。
[0011] 本發(fā)明之所以采用石墨烯改性的聚己內(nèi)酯，主要原因如下：
[0012] 聚己內(nèi)酯（英語：p〇lycaprolactone，簡(jiǎn)稱PCL)，是一種半結(jié)晶型聚合物，是化學(xué) 合成的生物降解性高分子材料，其結(jié)構(gòu)重復(fù)單元上有5個(gè)非極性亞甲基-CH2-和一個(gè)極性 酯基-C00-，結(jié)構(gòu)式為[CH2-(CH2)4-C00]n。在樹脂改性方面應(yīng)用可以用來改善丙烯酸、聚脂、 環(huán)氧等樹脂的柔韌性、低溫耐沖擊性、流動(dòng)性和成型性等。在涂料方面應(yīng)用可作汽車底漆、 中涂和表面涂層，還有各種建材用的溶劑和乳膠涂料等的改性劑，不僅可以提高涂膜的韌 性，還可以改善低溫特性和反應(yīng)性、提高交聯(lián)密度；而為了增強(qiáng)其性能更加適合于本發(fā)明中 的使用，發(fā)明人選擇了石墨烯對(duì)其進(jìn)行改性，且經(jīng)過長(zhǎng)期試驗(yàn)論證了通過上述方法獲得的 石墨烯改性聚己內(nèi)酯可以大大提高復(fù)合材料的附著力、韌性等方面的性能，而其加入到主 劑體系時(shí)與其他原料可以很好的相容和分散，在噴涂時(shí)可以均勻的散布，從而克服現(xiàn)有技 術(shù)中相應(yīng)材料附著力和韌性難以達(dá)標(biāo)的缺陷。
[0013] 本發(fā)明利用石墨烯進(jìn)行材料的改性，是由于石墨烯具有優(yōu)異的電學(xué)性能，可制得 性能卓越的防腐涂料，一方面，石墨烯具有片層共輒結(jié)構(gòu)，可疊加形成致密的隔絕層，抑制 水對(duì)涂膜的浸潤(rùn)與滲透，起到物理防腐作用；石墨烯的導(dǎo)電性能使其能迅速地將陽極反應(yīng) 中Fe失去的電子傳導(dǎo)到涂料表面，從而阻止Fe3+生成沉淀而發(fā)生腐蝕，通過其改性聚己內(nèi) 酯后可以充分發(fā)揮兩者的作用，使防腐涂料的性能得到很大的提升，且兩者共同使用可以 同時(shí)起效，減少了其具體的用量，降低了防腐涂料的成本。
[0014] 其中為了達(dá)到更好的使用效果，可以控制上述的各種組分按重量份計(jì)為：
[0015] (I)主劑體系中各組分為：成膜樹脂35-45份；增韌劑12-20份；消泡劑1 一 1. 5 份；流平劑1 一 1. 5份；銹蝕穩(wěn)定劑5 - 8份；銹蝕轉(zhuǎn)化劑0. 4-0. 8份；亞納米片狀填料10 - 15份；無機(jī)膠凝材料25 - 40份；附著增強(qiáng)劑2. 5-4份；
[0016] (II)固化劑體系中各組分為：固化劑35-50份、高耐磨填充料20-25份、防銹顏 料20 - 30份、滲透劑1. 5-3份、有機(jī)螯合劑1. 5-3份；
[0017] 采用上述組份后，其防腐的效果更佳，同時(shí)各種性能也得到了均衡。
[0018] 上述主劑體系和固化劑體系在使用時(shí)的重量比為1 :1，這樣可以達(dá)到最佳的被涂 覆鋼結(jié)構(gòu)防腐目的。在使用時(shí)將兩組分按比例混合充分?jǐn)噭?，熟?0-20分鐘，最好在15 分鐘左右，即可刮涂或高壓無氣噴涂。
[0019] 其中（I)主劑體系中的成膜樹脂為雙酚A型環(huán)氧樹脂，其是一種低分子量環(huán)氧 樹脂，由于環(huán)氧樹脂中有_C00H，0H等極性大的官能團(tuán)，使涂|旲具有一定的未水性能，可以 將留在被涂表面上的水分子置換掉；同時(shí)，環(huán)氧樹脂固化時(shí)體積收縮僅2%左右，因此對(duì)濕 表面具有較高的附著力，而不飽和聚酯固化時(shí)體積收縮率高達(dá)11%，其內(nèi)應(yīng)力高，附著力 低；而且環(huán)氧樹脂具有良好的耐堿性和較低的透水率和透氧率，能阻擋水氧離子通過，防腐 蝕性較好；最后環(huán)氧樹脂無需溶劑即可使用，適合于水下施工，而且還容易涂成厚膜。因此 在與聚氨酯類、聚酯類、氯化橡膠類等成膜基料做比較后，優(yōu)選環(huán)氧樹脂。而經(jīng)過發(fā)明人長(zhǎng) 期的實(shí)驗(yàn)，最終選擇大量含有極性的羥基和醚鍵的雙酚A型環(huán)氧樹脂，進(jìn)而提高含水表面 的附著力，滿足帶濕帶銹涂裝的技術(shù)要求，同時(shí)可以與石墨烯改性后的聚己內(nèi)酯起到很好 的配合作用，提高整個(gè)材料的附著力和韌性。
[0020] 在（I)主劑體系中的添加有無機(jī)凝膠組分，一般采用水泥，如硅酸鹽水泥、鋁酸 鹽水泥、硫鋁酸鹽水泥等，該組分遇水后產(chǎn)生水化物，由這些水化物按照一定的方式靠多種 引力相互搭接和聯(lián)結(jié)形成特殊結(jié)構(gòu)，從而產(chǎn)生一定附著力，這樣使成膜物能夠在水分較多 的