本发明属于水下涂料领域，尤其涉及一种水下混凝土韧性环氧防腐涂料及其制备方法。
背景技术：
处于水或海水环境中的水下混凝土结构，长期受到水流甚至含沙水流冲刷、海水中氯离子侵蚀，再加上混凝土自身碳化等原因导致混凝土表面出现蜂窝、麻面、裂缝、露筋甚至孔洞等缺陷，这些缺陷会对混凝土的结构形成很大的危害。目前处理这些缺陷的方法主要有降低水位或建造围堰创造干地环境后采用常规材料进行施工；另外目前市面上也有一些水下施工涂料，在水中直接对缺陷混凝土进行修补和涂装，施工方便，对混凝土结构起到了很好的保护作用，但这些水下修补涂料基料主要是环氧树脂类，固化后固化物脆性大，耐开裂性能、抗冲击性能较低，这样施工后的混凝土在水流冲刷或外力冲击时很容易剥落而失去对混凝土的保护作用。
如申请号为2009100171540的发明专利公开一种水下无溶剂环氧防腐涂料及其制备方法，该防腐涂料以环氧树脂e-51和e-44为基液，将1085固化剂和810固化剂混合使用，附着力强、机械强度高的水下防腐涂料。由于采用了低温固化剂，使得该防腐涂料适合于低温水下使用，其应用于水下钢材防腐效果良好。但钢材是不透水材料，混凝土长时间位于水下，会不断向涂料的粘结面渗透水分，普通固化剂难以良好的发挥作用。有机膨润土是无机触变剂，受温度影响大，温度上升会使氢键作用减弱，从而影响流变性。同时该防腐涂料在偏高的低温度下耐开裂性能和抗冲击性能不足，在水流冲刷或外力冲击时涂层很容易剥落而失去对混凝土的保护作用。
技术实现要素：
本发明针对现有的水下混凝土防腐涂料脆性大、抗冲击性较低，无法在常温下施工的技术问题，提出一种在水中能够直接在受腐蚀的混凝土上进行涂装，且固化后的涂层柔韧性大，耐冲击，粘接力好的水下混凝土韧性环氧防腐涂料。
为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种水下混凝土韧性环氧防腐涂料，包括a、b两种组分，a组分重量是b组分的5～6倍，所述a组分按重量分数包括20-25％环氧树脂e-51、6-10％环氧树脂e-44、13-18％柔性聚氨酯环氧树脂102c-4l、2-4％环氧丙烷苄基醚，4-6％三羟甲基丙烷缩水甘油醚、0.5-1.5％有机膨润土、1-2％聚酰胺蜡、5-8％滑石粉、6-8％绢云母粉、4-7％沉淀硫酸钡、5-7％硅灰石粉、1-2％钛白粉、0.5-1％偶联剂、0.3-0.8％分散剂、0.3-0.8％消泡剂及0.1-0.2％炭黑，b组分为h-2303水下专用固化剂。
作为优选，所述偶联剂为γ-缩水甘油基丙基三甲氧基硅烷。
作为优选，所述消泡剂为德谦6500。
作为优选，所述消泡剂为德谦904s。
作为优选，所述硅灰石粉选用针状硅灰石粉。
本发明还提出一种水下混凝土韧性环氧防腐涂料的制备方法，包括以下步骤：
(1)a组分的制备：按照重量比，将20-25％环氧树脂e-51、6-10％环氧树脂e-44、13-18％柔性聚氨酯环氧树脂102c-4l、2-4％环氧丙烷苄基醚、4-6％三羟甲基丙烷缩水甘油醚依次加入搅拌釜中，加热到50℃-60℃搅拌均匀；再加入0.5-1.5％有机膨润土、1-2％聚酰胺蜡粉搅拌分散均匀后，加入5-8％滑石粉、6-8％绢云母粉、4-7％沉淀硫酸钡、5-7％硅灰石粉、1-2％钛白粉，0.5-1％偶联剂，进行高速搅拌分散，再加分散剂0.3-0.8％、消泡剂0.3-0.8％高速分散均匀，加0.1-0.2％炭黑调色，最后研磨、包装。
(2)b组分的制备：b组分为h-2303水下专用固化剂单组份包装。
(3)水下涂装前，将a、b组分按5-6：1的重量比混合，搅拌均匀，即制得可水下涂装混凝土的水下韧性环氧防腐涂料。
与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于：
1、将102c-4ll柔性环氧树脂添加到环氧树脂中与水下固化剂固化后形成了环氧树脂-聚氨酯互穿聚合物网络，极大地改善了固化物的脆性，并能提高胶层的附着力。
2、使用活性环氧稀释剂：环氧丙烷苄基醚和三羟甲基丙烷缩水甘油醚，固化后也进一步改善固化物的韧性。
3、以滑石粉、绢云母粉、沉淀硫酸钡和硅灰石粉按特定比例混合作为填料，其中针状硅灰石粉，以它独特的针状，丰富纤维机构，增强了该防腐涂料的强度。
4、本涂料水下涂装固化后涂膜具有与混凝土粘接力强，韧性好，耐腐性好等优点。固化后的涂膜能够抵抗住水流冲刷或其它外力的冲击，适用于水下桥墩、混凝土坝面、浪溅区等混凝土结构的防腐保护。
具体实施方式
为了更好的理解本发明，下面结合实施例做具体说明。
实施例一：
按照以下重量百分比配制水下韧性环氧防腐涂料：
涂料的制备：
(1)a组分的制备：将22.40％环氧树脂e-51、7.61％环氧树脂e-44、14.90％柔性聚氨酯环氧树脂102c-4l、3.26％环氧丙烷苄基醚、4.68％三羟甲基丙烷缩水甘油醚依次加入搅拌釜中、加热到一定的温度，进行搅拌均匀，再加入0.98％有机膨润土、1.63％聚酰胺蜡搅拌，搅拌均匀后，加入0.76％γ-缩水甘油基丙基三甲氧基硅烷、6.74％滑石粉、6.96％绢云母粉、5.17％沉淀硫酸钡、6.53％硅灰石粉、1.85％钛白粉，进行高速搅拌分散，加0.54％分散剂德谦904s和0.51％消泡剂德谦6500继续搅拌分散，均匀后加0.11％炭黑调色，最后研磨、包装。
(2)b组分的制备：b组分h-2303水下专用固化剂单组份包装。
(3)水下涂装前，将a、b组分按5：1的重量比混合，搅拌均匀，即制得可水下涂装的水下韧性环氧防腐涂料。
涂料的水下涂装、养护：
(1)混凝土表面处理：采用动力打磨工具打磨混凝土，彻底除去混凝土表面上的不牢灰浆，尖角、碎屑、海生物、苔藓、油污等污染物。
(2)用上述比例混合好的涂料，在水中用毛刷进行刷涂混凝土。并制作柔韧性、抗冲击涂膜片。
(3)涂刷好的混凝土放在水中养护，固化。
涂膜性能测试：
7天后，涂膜完全固化，测试涂膜与混凝土的附着力、柔韧性、耐冲击性和耐介质性能。测试结果如下：涂膜与混凝土的附着力为3.6mpa，破坏形式为混凝土被破坏，其破坏强度为混凝土本体拉伸强度，涂膜与混凝土的粘接面完好。柔韧性：弯曲1mm,涂膜无裂纹。耐冲击性：95cm,涂膜无裂纹。耐介质性能：耐海水180d不起泡、不脱落、涂层完好；耐水180d不起泡、不脱落、涂膜完好。
实施例二：
按照以下重量百分比配制水下韧性环氧防腐涂料：
涂料的制备：
(1)a组分的制备：将24.00％环氧树脂e-51、8.14％环氧树脂e-44、15.32％柔性聚氨酯环氧树脂102c-4l、2.79％环氧丙烷苄基醚、4.93％三羟甲基丙烷缩水甘油醚依次加入搅拌釜中、加热到一定的温度，进行搅拌均匀，再加入1.29％有机膨润土、1.07％聚酰胺蜡搅拌，搅拌均匀后，加入5.57％滑石粉、7.27％绢云母粉、4.5％沉淀硫酸钡、6.96％硅灰石粉、1.93％钛白粉，0.74％γ-缩水甘油基丙基三甲氧基硅烷进行高速搅拌分散，加0.51％分散剂德谦904s和0.56％消泡剂德谦6500继续搅拌分散，均匀后加0.12％炭黑调色，最后研磨、包装。
(2)b组分的制备：b组分为14.30％h-2303水下专用固化剂单组份包装。
(3)水下涂装前，将a、b组分按上述6：1的重量比混合，搅拌均匀，即制得可水下涂装的水下韧性环氧防腐涂料。
涂料的水下涂装、养护：
(1)混凝土表面处理：采用动力用高压水清洁，彻底除去混凝土表面上的不牢灰浆，尖角、碎屑、海生物、苔藓、油污等污染物。
(2)用上述比例混合好的涂料，在水中用毛刷进行刷涂混凝土。并制作柔韧性、抗冲击涂膜片。
(3)涂刷好的混凝土在水中养护，固化。
涂膜性能测试：
7天后，涂膜完全固化，测试涂膜与混凝土的附着力、柔韧性、耐冲击性及耐介质性能。测试结果如下：涂膜与混凝土的附着力为3.2mpa，破坏形式为混凝土被破坏，其破坏强度为混凝土本体拉伸强度，涂膜与混凝土的粘接面完好。柔韧性：弯曲1mm，涂膜无裂纹。耐冲击性：100cm，涂膜无裂纹。耐介质性能：耐海水180d不起泡、不脱落、涂膜完好；耐水180d不起泡、不脱落、涂膜完好。
实施例三：
按照以下重量百分比配制水下韧性环氧防腐涂料：
涂料的制备
(1)a组分的制备：将21.55％环氧树脂e-51、9.11％环氧树脂e-44、15.89％柔性聚氨酯环氧树脂102c-4l、2.67％环氧丙烷苄基醚、4.44％三羟甲基丙烷缩水甘油醚依次加入搅拌釜中、加热到一定的温度，进行搅拌均匀，再加入1.22％有机膨润土、1.00％聚酰胺蜡搅拌，搅拌均匀后，加入5.44％滑石粉、6.44％绢云母粉、6.67％沉淀硫酸钡、5.33％硅灰石粉、1.78％钛白粉，0.67％γ-缩水甘油基丙基三甲氧基硅烷进行高速搅拌分散，加0.56％分散剂德谦904s和0.46％消泡剂德谦6500继续搅拌分散，均匀后加0.10％炭黑调色，最后研磨、包装。
(2)b组分的制备：b组分为16.67％h-2303水下专用固化剂单组份包装。
(3)水下涂装前，将a、b组分按上述5：1的重量比混合，搅拌均匀，即制得可水下涂装的水下韧性环氧防腐涂料。
涂料的水下涂装、养护：
(1)混凝土表面处理：采用动力用高压水清洁，彻底除去混凝土表面上的不牢灰浆，尖角、碎屑、海生物、苔藓、油污等污染物。
(2)用上述比例混合好的涂料，在水中用毛刷进行刷涂混凝土。并制作柔韧性、抗冲击涂膜片。
(3)涂刷好的混凝土在水中养护，固化。
涂膜性能测试：
7天后，涂膜完全固化，测试涂膜与混凝土的附着力、柔韧性、耐冲击性及耐介质性能。测试结果如下：涂膜与混凝土的附着力为3.45mpa，破坏形式为混凝土被破坏，其破坏强度为混凝土本体抗拉强度，涂膜与混凝土的粘接面完好。柔韧性：弯曲1mm，涂膜无裂纹。耐冲击性：100cm，涂膜无裂纹。耐介质性能：耐海水180d不起泡、不脱落、涂层完好；耐水180d不起泡、不脱落、涂膜完好。
上述实施例中解决水下环氧涂料固化后涂膜脆性大，实现固化后的涂膜具有柔韧性的主要途径是用102c-4ll柔性环氧树脂改性环氧树脂。102c-4ll柔性环氧树脂为改性聚氨酯树脂、添加到环氧树脂中与水下固化剂固化后形成了环氧树脂-聚氨酯互穿聚合物网络，极大地改善了固化物的脆性，并能提高胶层的附着力。且具有良好的耐湿热老化性，配方中使用该产品后不必再使用其它常规增韧剂如：聚硫橡胶、丁腈橡胶等。和聚硫橡胶增韧剂(刺激性气温较大)相比比较无气味，和丁腈橡胶(价位高)比较，价格低，混合工艺简单。同等掺入量，聚硫橡胶和丁晴橡胶不能达到此种涂料的柔韧性和附着力。另外实现固化后的涂膜具有柔韧性的途径还有使用活性环氧稀释剂：环氧丙烷苄基醚和三羟甲基丙烷缩水甘油醚，固化后也进一步改善固化物的韧性。
本发明中环氧树脂为双酚a环氧树脂，选用了e-51和e-44两个型号复合，环氧树脂e-51粘度低，对基材的浸润能力好，e-44环氧树脂对底材的粘接力好，两者复合使用能够充分提高胶层与基材的的附着力。
本发明中选用的稀释剂为二官能团的环氧丙烷苄基醚和三官能团的三羟甲基丙烷缩水甘油醚的活性环氧稀释剂，二者配合使用。双酚a环氧树脂在常温下粘度大，环氧丙烷苄基醚和环氧丙烷苄基醚粘度低，能够很容易分散于环氧树脂中，稀释环氧树脂，降低其粘度，并且具有毒性小、挥发性很小、几乎无气味的特点。特别适合在水下通风条件差的环境使用完全符合环保要求。环氧丙烷苄基醚含有两个环氧基，能参与固化反应，并能改善固化物的脆性，三羟甲基丙烷缩水甘油醚有3个环氧基团参与固化反应，交联密度大，固化物强度高。
本发明中选用微细滑石粉、绢云母粉、沉淀硫酸钡、活性硅灰石粉作为填料。滑石粉能赋予涂料优异的可刷性、流平性、涂膜平整度和保光性，在涂料中具有优异的悬浮性，有助于体系中其它填料保持悬浮状态。绢云母粉具有独特的片状结构，能够增强涂膜的机械力和抗渗性，可防止涂膜产生裂纹，提高耐盐雾性和耐久性。沉淀硫酸钡为粒状或球形结构，吸油量低，密度大，具有良好的填充性能，有助于光泽并能够减少涂料涂刷时在水中的漂浮。硅灰石粉具有针状、纤维状晶体形态及较高的白度，使涂料具有良好的光泽，能提高涂料的韧性及抗洗刷能力。针状硅灰石粉，以它独特的针状，丰富纤维机构，作为功能性填料，增强了该防腐涂料的强度。用化学方法改性的针状硅灰石粉，在填料和增强剂方面是其他填料无法比拟的。改性高长径比(10：1～20：1)针状硅灰石粉，可显著提高涂料的冲击强度和结构稳定性，其在涂料体系中纤维网状的分散效果，涂层可有效阻断外部水分的侵蚀，涂料耐盐水能力可提高一倍以上。
本发明中选用金红石型钛白粉、炭黑混配作为颜料，钛白粉，折光率高，与炭黑配合后成灰色，对混凝土表面起遮盖作用。
本发明中的偶联剂选用γ-缩水甘油基丙基三甲氧基硅烷(kh-560)，kh-560偶联剂能明显加强填料与树脂、涂料与基材之间的粘结力，有效增加了涂层的抗渗透性和耐水性及粘接力。
本发明中的分散剂为德谦disponer904s,它具有特殊的界面活性，对颜料的分散及润湿效果特优，并能有效防止配方中钛白粉和其它颜料合用时色分离问题和颜料沉积硬结问题，使涂料具有很好的储存稳定性，另外本分散剂可当做流动促进剂，改善涂膜表面的平整度，促进涂膜的耐刮损性和平滑度。
本发明选用的消泡剂为德谦defom6500，该消泡剂为改性聚硅氧烷消泡剂，对涂料在制造、搅拌、施工过程中产生的气泡能很好的抑制和消除。
本发明采用的防沉触变剂剂为有机膨润土和聚酰胺蜡。有机膨润土在液体树脂中能形成凝胶，具有良好的增稠性、触变性、悬浮稳定性，但有机膨润土是无机触变剂，受温度影响大，温度上升会使氢键作用减弱，从而影响流变性。聚酰胺蜡粉一种触变性添加剂，在涂料中中能形成强大的网络结构，具有优异的触变性能，但其活化时间较长需2h，这两种结合使用有效协同，克服了温度和活化时间的问题，在50～60度条件下，活化30min，就能够使涂料具有较好的防沉降能力，在水下涂刷时具有优异的防流挂能力。
钢材是不透水材料，不会向涂料的粘结面渗透水分，而混凝土结构长期浸泡在水中，其表面吸收了大量水分，普通水下涂料难以在不断渗水且疏松的表面固化获得良好的附着力。本发明实现水下直接涂装是选用水下专用固化剂h-2303，h-2303水下环氧固化剂是依据分子设计的原理进行改性的胺类固化剂，参与固化反应的活性基团在水下具有良好的反应活性，不受水的影响，具有优异的浸润粘结与固化性能，解决了带水表面水分的去留问题以及混凝土疏松底材不断渗水的问题。改性脂环胺固化剂，低粘度，低气味，低色相，特殊的分子结构设计提供了固化剂较高的表面活性既有憎水性，又有亲水性，能吸收混凝土不断渗透过来的水分，在复杂的低温带水环境下施工可靠性极高。
上述实施例所述的水下混凝土韧性环氧防腐涂料，采用特定成分及配比，采用上述工艺配制而成。在多种成分的协同作用下，所配制的防腐涂料水下易施工，可采用刷涂、刮涂、滚涂、喷涂的方法施工，比采用传统围堰排水施工工期短、成本低。本涂料水下涂装固化后涂膜具有与混凝土粘接力强，耐腐性好等优点，尤其是采用了改性的柔性聚氨酯树脂，能增强固化物柔韧性的活性稀释剂，水下专用的固化剂，固化后的涂膜韧性很好，解决了普通环氧树脂固化后较脆，耐冲击小的缺陷。固化后的涂膜能够抵抗住水流冲刷或其它外力的冲击，因此本涂料适用于水下桥墩、混凝土坝面、浪溅区等混凝土结构的防腐保护。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例应用于其它领域，但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。