一种云母改性环氧树脂复合涂层及其制备方法与流程

1.本发明涉及一种有机无机复合涂层技术领域，具体涉及绢云母/渗透型环氧树脂复合涂层及其制备方法。


背景技术：

2.混凝土是建设工程中使用量最大的建筑材料之一，已广泛应用于房屋、道路、桥梁以及海洋工程等建设中。混凝土是一种多孔材料，环境中的水、二氧化碳以及其他有害物质可通过混凝土的孔隙、微裂缝进入其内部，对混凝土进行腐蚀，最终造成混凝土的耐久性失效，大幅降低混凝土的使用寿命。混凝土耐久性一直是行业发展的重要难题之一，许多重大混凝土工程都在不断研究如何来提高其耐久性。如在海洋工程建设中，处于严酷环境条件中的跨海大桥、钻井平台等结构，需要对其进行耐久性设计，使其满足较长的使用寿命。目前，可提高混凝土耐久性方法包括第一提高混凝土本身的致密性，通过优化材料级配，添加矿物掺合料和高性能外加剂等；第二在混凝土表面涂刷涂层，这是最方便也是应用最广泛的方法之一，可在新旧混凝土工程中使用，均可提高混凝土的耐久性。
3.目前海洋工程中混凝土结构表面的涂层仍存在较多的问题，大多数涂层在混凝土表面成膜，抗冲刷性能不良，海水冲刷作用下会剥落和破坏；有机防护涂层的抗老化性能不好，寿命短，无机涂层的成膜性能较差，易开裂。通过有机无机复合的方法可以有效改善单一涂层的缺点，从而提高混凝土耐久性以及使用寿命。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种云母改性环氧树脂复合涂层，该复合涂层可以渗透到混凝土内部，又可以在混凝土表面形成致密的无机防护结构，附着性能优异，耐腐蚀性好，抗气体渗透且耐老化。
5.本发明的另一目的在于提供一种工艺简单的云母改性环氧树脂复合涂层的生产方法。
6.本发明提供的一种云母改性环氧树脂复合涂层，由以下质量份配比的组分组成：微米级绢云母0.5～2份，渗透型环氧树脂80～90份，固化剂0.1～0.2份。
7.进一步的，本发明所述微米级绢云母通过以下方法制备获得：首先将绢云母原样加入到水中，高速搅拌下水洗，离心后将上清液处理完，然后烘干得到的沉淀物，再将烘干的沉淀物加入到坩埚中，最后在高温下进行活化处理得到微米级绢云母。
8.优选的，本发明所述渗透型环氧树脂为双酚a型环氧树脂以及环氧树脂溶剂，其中环氧树脂溶剂为二甲苯、丙酮或甲基异丁基酮。
9.优选的，本发明所述固化剂为二乙烯三胺、三乙烯四胺或四乙烯五胺。
10.本发明提供的一种云母改性环氧树脂复合涂层的制备方法，包括以下步骤：
11.(1)将绢云母原样加入到去离子水中，高速搅拌下水洗，离心后将上清液处理完，烘干得到的沉淀物；
12.(2)将烘干的沉淀物加入到坩埚中，然后在高温下进行活化处理得到微米级绢云母；
13.(3)按质量份配比取渗透型环氧树脂和微米级绢云母，混合后高速搅拌，然后超声分散，制成复合涂层母液；
14.(4)向上述复合涂层母液中加入配比量的固化剂，高速搅拌混合得到云母改性环氧树脂复合涂层。
15.步骤(1)中绢云母原样需经去离子水洗，去离子水中绢云母的浓度为0.1～0.3g/ml，高速搅拌的速度为1000～3000r/min，搅拌时间为10～30min；水洗后的浆体在4000～5000r/min下高速离心5～10min，去掉上清液，沉淀物在60～80℃下干燥12～24h。
16.步骤(2)中干燥后的沉淀物加入到坩埚中，在高温600～800℃下煅烧4～8h。
17.步骤(3)中搅拌混合渗透型环氧树脂与微米级绢云母，按转速500～1000r/min搅拌20～30min，然后在超声功率200～600w下超声分散5～10min，制备复合涂层母液。
18.步骤(4)中复合涂层母液与固化剂在500～1000r/min下高速搅拌15～20min。
19.本发明制备方法采用微米级绢云母对渗透型环氧树脂进行改性，微米级绢云母的比表面积很大，其片层状厚度也比绢云母原样有大幅降低，分散性良好，制成的复合涂层涂敷在混凝土表面，复合涂层中环氧树脂能够渗透到混凝土内部，填堵距表面5～8mm的混凝土中孔隙，降低混凝土的孔隙率，环氧树脂本身具有良好的粘结力，向混凝土内部渗透能使其与混凝土形成稳定的整体，进一步提高其粘结力，在渗透过程中复合涂层中微米级绢云母在混凝土表面铺展形成多层致密的无机网络结构，在提高混凝土抗气体渗透性的同时也能对涂层的有机部分进行防护，增强复合涂层的耐紫外老化性能。本发明云母改性有机无机复合涂层的制备工艺简单，对混凝土的附着力强，耐腐蚀性好，可用于新旧混凝土结构，也可用于海洋环境下混凝土结构。
附图说明
20.图1为绢云母原样的扫描电镜图；
21.图2为实施例1中制备的微米级绢云母的扫描电镜图；
22.图3为实施例2中制备的微米级绢云母的扫描电镜图；
23.图4为实施例3中制备的微米级绢云母的扫描电镜图；
24.图5为实施例4中制备的微米级绢云母的扫描电镜图。
具体实施方式
25.下面结合具体实施方式对本发明进行详细说明。
26.实施例1
27.本实施例提供的一种云母改性环氧树脂复合涂层，由以下质量份配比的组分组成：微米级绢云母0.5份，渗透型环氧树脂80份(包括双酚a型环氧树脂60份、丙酮20份)，固化剂二乙烯三胺0.2份，制备方法包括以下步骤：
28.(1)将绢云母原样加入到去离子水中，水中绢云母浓度为0.1g/ml，在1000r/min下搅拌10min，在4000r/min高速离心5min后将上层清液处理掉，得到浆体的沉淀物；
29.(2)将步骤(1)得到的浆体沉淀物在60℃下干燥12h，干燥后的浆体沉淀物加入到
坩埚中，在600℃下煅烧4h进行活化处理得到微米级绢云母；
30.(3)按质量分数取80份渗透型环氧树脂、0.5份微米级绢云母，置于容器中高速搅拌20min，然后在400w功率下超声分散5min，制成涂层母液；
31.(4)将步骤(3)中制备的涂层母液中加0.2份固化剂，高速搅拌混合15min得到云母改性环氧树脂复合涂层。
32.实施例2
33.本实施例提供的一种云母改性环氧树脂复合涂层，由以下质量份配比的组分组成：微米级绢云母1份，渗透型环氧树脂85份(包括双酚a型环氧树脂60份、二甲苯25份)，固化剂三乙烯四胺0.15份，制备方法包括以下步骤：
34.(1)将绢云母加入到去离子水中，水中绢云母浓度为0.2g/ml，在2000r/min下搅拌15min，在5000r/min离心10min后将上层清液处理掉，得到浆体的沉淀物；
35.(2)将步骤(1)得到的浆体沉淀物在70℃下干燥24h，干燥后的浆体沉淀物加入到坩埚中，在700℃下煅烧6h进行活化处理得到微米级绢云母；
36.(3)按质量分数取85份渗透型环氧树脂、1份微米级绢云母置于容器中高速搅拌20min，然后在300w功率下超声分散5min，制成涂层母液；
37.(4)将步骤(3)中制备的涂层母液中加0.15份固化剂，高速搅拌混合15min得到云母改性环氧树脂复合涂层。
38.实施例3
39.本实施例提供的一种云母改性环氧树脂复合涂层，由以下质量份配比的组分组成：微米级绢云母1.5份，渗透型环氧树脂90份(包括双酚a型环氧树脂份75、丙酮15份)，固化剂四乙烯五胺0.1份，制备方法包括以下步骤：
40.(1)将绢云母加入到去离子水中，水中绢云母浓度为0.15g/ml，在3000r/min下搅拌30min，在4000r/min离心10min后将上层清液处理掉，得到浆体的沉淀物；
41.(2)将步骤(1)得到的浆体沉淀物在80℃下干燥24h，干燥后的浆体沉淀物加入到坩埚中，在800℃下煅烧8h进行活化处理得到微米级绢云母；
42.(3)按质量分数取90份渗透型环氧树脂、1.5份微米绢云母置于容器中高速搅拌25min，然后在500w功率下超声分散5min，制成涂层母液；
43.(4)将步骤(3)制备的涂层母液中加0.1份固化剂，高速搅拌混合20min得到云母改性环氧树脂复合涂层。
44.实施例4
45.本实施例提供的一种云母改性环氧树脂复合涂层，由以下质量份配比的组分组成：微米级绢云母2份，渗透型环氧树脂90份(包括双酚a型环氧树脂60份、甲基异丁基酮30份)，固化剂二乙烯三胺0.1份，制备方法包括以下步骤：
46.(1)将绢云母加入到去离子水中，水中绢云母浓度为0.3g/ml，在3000r/min下搅拌30min，在5000r/min高速离心8min后将上层清液处理掉，得到浆体的沉淀物；
47.(2)将步骤(1)得到的浆体沉淀物在70℃下干燥12h，干燥后的浆体沉淀物加入到坩埚中，在700℃下煅烧4h进行活化处理得到微米级绢云母；
48.(3)按质量分数取90份渗透型环氧树脂、2份微米级绢云母置于容器中高速搅拌30min，然后在600w功率下超声分散5min，制成涂层母液；
49.(4)将步骤(3)制备的涂层母液中加入0.1份固化剂，高速搅拌30min得到云母改性环氧树脂复合涂层。
50.图1为绢云母原样的扫描电镜图，图2～5为实施例1～4中制备的微米级绢云母的扫描电镜图，从中可以看出水洗高温煅烧处理后得到的微米级绢云母片层状厚度以及粒径都有明显的减小，更有利于其分散于渗透型环氧树脂中。表一为对比例1的涂层薄膜(对比例1为未加微米级绢云母的渗透型环氧树脂)以及实施例1～4的涂层薄膜的透氧量，其涂附在混凝土上的拉拔强度以及紫外老化7天后的光泽度损失，可以看出实施例1～4的透氧量较对比例1有明显的下降，拉拔强度有一定的提升，光泽度损失也有减少，说明实施例1～4制备的复合涂层具体良好的抗气体渗透性以及抗紫外老化性，同时与混凝土有更好的粘结力。
51.表一
[0052][0053]
本发明的云母改性环氧树脂复合涂层，可用作混凝土的耐久性的防护涂层。具体使用时，将本发明制备的微米级绢云母加入到渗透型环氧树脂中搅拌超声分散，并加入渗透型环氧树脂固化剂，得到绢云母/渗透型环氧树脂复合涂层，并均匀涂刷在打磨过的混凝土表面，最后待其完全固化，得到复合涂层。