本发明涉及涂料，特别是混凝土桥梁用涂料的生产
技术领域：
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背景技术：
：现代桥梁的桥墩多数采用混凝土材质浇筑而成。通常的工艺是采用钢围堰固定水下浇筑混凝土。由于混凝土本身为惰性，因此传统的桥墩成型后不涂装油漆保护。但近年来发现，由于混凝土为疏松多孔结构，水分很容易渗透入混凝土内对钢筋造成严重腐蚀，对桥梁安全带来很大安全隐患。因此，现阶段多采用“封闭清漆和环氧漆”的涂装配套方案对桥墩进行涂装保护。对于桥墩部位而言，由于混凝土内应力强，表面易出现开裂现象。因此涂装常规的涂料也容易出现开裂的缺陷。而高弹性涂料，其本身的拉伸长度可达150%以上，断裂强度也高达8mpa以上。这类涂料一般来说都是溶剂型产品，性能虽然非常优异，但也存在着传统溶剂型涂料产品易燃、易爆的缺点，就在施工过程中也存在较大的安全隐患。水性漆主要以水作为溶剂，虽然含有一些助溶剂，但是有机挥发物含量非常低，几乎没有闪点或者闪点相当高，在涂装过程中没有安全隐患，对施工人员的健康也没有危害。由上可见水性涂料最为主要的优点是不燃，可以避免起火和爆炸事故的发生，这是水性防腐涂料有别于溶剂型涂料的最大的安全性能优势。石墨烯作为一种新型的由碳原子构成的单片层片状结构的二维材料，厚度只有1个碳原子，并具有高导电性、高导热性。预测在航空航天、宇宙探测、海洋开发、国防工业、国民经济各方面具有不可估量的应用前景，研究热潮在全球突起，国内也起步不俗，发展极快。石墨烯具有极高的径厚比（直径/厚度），极少的添加量就能够在涂膜内部性能连续的屏蔽层，达到提高涂膜防腐性能的目的。但由于石墨烯属于纳米级别的材料，因此具有极大的比表面积，直接在涂料中很难使用。技术实现要素：本发明的目的在于克服上述不足，提供一种混凝土桥梁用高弹性水性环氧石墨烯涂料主剂的制备方法，本发明包括以下步骤：1）将去离子水与分散剂、颜料、填料、石墨烯水乳液混合，得到第一混合体系；2）将第一混合体系研磨至细度≤50μm，得到研磨浆料；3）在600～800rpm转速下，采用中和剂将研磨浆料的ph值调整至8～9，得到第二混合体系；4）将第二混合体系与水性环氧树脂、水性增韧剂、流平剂、消泡剂、助溶搅拌混合，得到第三混合体系；5）在搅拌状态下，将触变剂与第三混合体系搅拌混合，得到水性环氧石墨烯涂料主剂。本发明采用石墨烯作为主要的防腐材料，用水性增韧剂提高涂膜的弹性模量，配合水性环氧树脂优异的防腐性能，可以得到的高弹性水性环氧石墨烯涂料主剂，该产品制备工艺简单。将本发明产品与适量的固化剂和水混合，采用喷枪进行喷涂，不但具有优异的防腐性能，同时还具有极佳的弹性，可以满足桥梁桥墩等混凝土部位的防护涂装要求。形成的涂层既有绝佳的防腐蚀性能，能够保护钢筋混凝土不受侵蚀，同时还具有极高的弹性，涂装在易裂的混凝土表面不会出现裂纹，而且水性涂料具有极低的voc，对于环境友好。进一步地，本发明所述石墨烯水乳液占所述主剂总投料质量的5～10%，随着石墨烯水乳液加量的提高，当将本发明涂料喷涂于桥梁表面上形成的表面层的耐盐雾性能有明显提高，当石墨烯水乳液达到最高时，其耐盐雾性能单膜即可达到600h以上，能够满足混凝土表面涂装施工需要。所述水性环氧树脂占所述主剂总投料质量的25～40%。水性环氧树脂作为涂料的主要成膜物质，在体系中的重要性不言而喻。水性环氧树脂含量多少直接影响到涂膜的物理性能和防锈性能。一般来讲，树脂含量过高则体系的成本较高、物理性能不佳；树脂含量过低则体系的韧性差、防锈性能下降。因此水性体系中设计树脂加量在25～40%为宜。所述水性增韧剂占所述主剂总投料质量的5～10%。本发明所采用的水性增韧剂为多官能团的缩水甘油醚树脂，由二元醇或多元醇与环氧氯丙烷生产所得，其结构一般由两个或两个以上环氧基与脂肪链直接连接，在其结构中不含苯环、脂环或杂环等环状结构，故此该类树脂一般粘度较小，具有良好的柔韧性，适宜作为环氧涂料的活性稀释剂使用起到增韧的作用。用于环氧体系内，一方面可以参与反应增加交联度、提供啊体系韧性；同时可以降低涂料粘度，提高固体分。所述颜料占所述主剂总投料质量的5～10%，所述填料占所述主剂总投料质量的15～30%，所述去离子水占所述主剂总投料质量的5～25%，所述中和剂占所述主剂总投料质量的1～5%。颜填料在体系中起到着色、增加遮盖力，以及作为填充料提高漆膜机械强度的作用。依照本发明的体系计算，产品的cpvc理论值约为32%，但由于石墨烯乳液的特殊性（粘度大固含量低），因此设计体系的pvc值最大达到26%，以保证漆膜性能。本发明的中和剂采用乙醇胺类，是因为对于水性涂料而言，体系的ph值对体系的稳定性非常关键。通常来讲，水性涂料在酸性环境下处于不稳定状态，在碱性环境下则能够达到水油相的稳定的平衡。而涂料使用的颜填料一般都是经过酸处理，在水性体系中表现出弱酸性，这就要使用胺中和剂对体系进行中和，以保证体系的稳定性。二乙醇胺的沸点较高，能够满足在高温季节的体系稳定性。所述步骤5）中，在90±10min内将触变剂与第三混合体系混合。触变剂为borchi0620或borchi0434中的一种或几种。该触变剂为缔合型聚氨酯类触变剂，具有良好的增稠、触变作用。但这种类型的触变剂本身粘度较高，分散性不佳，在生产过程中需要施加较高的剪切力方能够良好分散。本发明中要求触变剂在较长的时间（90±10min）内添加，其目的也是保证助剂在添加过程中能够得到良好的分散，以此充分发挥助剂效果。另外，本发明所述石墨烯水乳液中石墨烯的质量分数为1～3%。石墨烯属于纳米级材料，具有极大的比表面积，在涂料中使用有极高的吸油量，因此很难做到直接使用。本发明所使用的石墨烯水乳液，是通过使用特殊的分散剂使石墨烯粉体均匀分散在水中，形成粘稠、稳定的浆状物，便于生产使用。由于石墨烯的特殊性，在乳液中的石墨烯质量分数最高仅能达到1～3%，而此含量也可满足本发明的需求。所述石墨烯水乳液为青岛德通纳米公司生产的dtgl-5411石墨烯乳液。所述颜料为钛白粉。所述助溶剂为异丙醇、乙二醇中的至少任意一种。所述触变剂为borchi0620或borchi0434中的至少任意一种。具体实施方式一、生产工艺：1、水性环氧石墨烯涂料主剂的制备：按表1进行各实施例的称量（kg）。表1水性环氧石墨烯涂料主剂配方主剂实施例1实施例2实施例3实施例4水性环氧树脂25303540水性增韧剂510510石墨烯水乳液551010中和剂0.50.511颜料57910助溶剂2345分散剂0.50.511流平剂0.50.50.50.5消泡剂0.50.50.50.5填料30252015去离子水2517125触变剂1122合计上表中：水性环氧树脂为南亚公司生产的水性环氧树脂e291w-60。水性增韧剂为亨斯迈公司生产的aralditedy-3601。石墨烯水乳液为青岛德通纳米公司生产的dtgl-5411石墨烯乳液，浓度1~3%。中和剂为二乙醇胺。颜料为钛白粉。助溶剂为异丙醇、乙二醇中的至少任意一种。分散剂为byk-190或核心化学所生产的disupers30中的至少任意一种。流平剂为核心化学所生产的levf40。消泡剂为迪高公司所生产的tego901w或902w中的至少任意一种。填料为滑石粉、长石粉、硫酸钡中的至少任意一种。触变剂采用borchi0620或borchi0434中的至少任意一种。制备工艺步骤：将去离子水与分散剂、颜料、填料、石墨烯水乳液混合，得到第一混合体系。将第一混合体系研磨至细度≤50μm，得到研磨浆料。在600～800rpm转速下，采用中和剂将研磨浆料的ph值调节整至8～9，得到第二混合体系。将第二混合体系与水性环氧树脂、水性增韧剂、流平剂、消泡剂、助溶搅拌混合，得到第三混合体系。在搅拌状态下，在90±10min内将触变剂与第三混合体系搅拌混合，得到水性环氧石墨烯涂料主剂。2、固化剂的制备：固化剂为水溶性改性胺类固化剂，采用同德公司生产的3ec150y。将固化剂按照产品配比进行分装，即得到固化剂。表2水性环氧石墨烯涂料固化剂配方固化剂组分实施例1实施例2实施例3实施例4固化剂10121520二、试验及结果：试验方法：将各实施例中所得产品两组分，按照配比充分混合均匀，添加0～5wt%的水作为稀释剂调漆，采用空气喷枪进行喷涂制板，自干7天后做以下综合性能测试。耐盐雾测试：测试方法依照gb/t1771-1991进行检测。漆膜干燥时间：依照gb/t1728-1979（1989）进行检测。附着力：依照gb/t1720-1979（1989）进行检测。硬度：依照gb/t6739-96进行检测。耐冲击性能：依照gb/t1732-1993进行检测。拉伸强度和拉断伸长率：依照gb10654-2001进行检测。表3显示了四个实施例制成的底漆的测试结果。表3各实施例底漆性能测试结果项目实施例1实施例2实施例3实施例4固体分53%53%53%53%涂膜外观平整光滑平整光滑平整光滑平整光滑表干时间（h）＜2＜2＜2＜2实干时间（h）＜12＜12＜12＜12盐雾测试（h）480480600600附着力（级）1111冲击（cm）＞50＞50＞50＞50硬度＞2h＞2h＞2h＞2h拉伸强度（mpa）9.510.59.59.0拉断伸长率（%）85140115190毒性与可燃性无毒、不燃无毒、不燃无毒、不燃无毒、不燃由上表结果可见，各实施例的涂膜外观、干燥时间无明显差异。但随着水性增韧剂加量的提高，涂膜的拉断伸长率有明显提高。石墨烯水乳液加量的提高，实施例的耐盐雾性能有明显提高，实施例4中涂膜拉断伸长率可达190%，且拉伸强度也达到9.0mpa，耐盐雾性可达600h，完全能够满足桥梁混凝土部位的涂装施工需要。当前第1页12