专利名称：用作防腐喷涂的硫磺改性复合材料的制作方法
技术领域：
本发明属于防腐涂料，具体涉及ー种能够雾化喷涂在钢铁、混凝土等构筑物表面，涂层成膜并具有防腐作用的硫磺改性复合材料。
背景技术：
目前已知防腐防水涂料大多是油溶性和水溶性有机材料，例如环氧树脂、丙烯酸、聚氨酯、醇酸、氯化橡胶、氟碳、乳胶漆等有机材料。通常经有机溶剂稀释后使用压缩空气经喷枪喷涂。上述材料在处于高度严酷化学侵蚀环境下构筑物表面防腐涂层、隧道防渗水层的防腐防水功能是受限的。例如修建在地球第三极的青藏鉄路，因气候恶劣、高寒缺氧、温差大、干燥、紫外线辐射强、风沙侵蚀等高原环境，导致青藏铁路桥梁混凝土构件裂縫，继而加速对钢筋混凝土各种危害的发生，对混凝土构件的耐久性产生极为不利的影响，严重威胁铁路的安全。高原低压严寒又给治理和防护增加了特殊困难，因此，必须采用长效的特殊防护涂料对混凝土构件加以保护。国家鉄道部为此制订了比内陆规范更为严格的涂层防护 标准。在这种苛刻的标准下，一般的有机材料类防腐涂料均达不到上述要求。即使个别有机材料能接近这项指标要求，其长远使用的耐久性也是不确定的，国际上エ业桥梁重防腐涂料耐久性要求在50年以上。为了解决上述问题，工程技术领域的科技人员在进行着不断的探索。长期以来，科学工作者都认为硫磺材料是ー种很好的替代材料，在硫磺中加入某些改性剂，然后添加适量骨料，在140°C左右的温度下进行热熔混合，得到硫磺改性复合材料。改性后的硫磺材料制品具有比硫磺较高的力学強度和弹性模量，加之硫磺本身具有的抗化学腐蚀性能、憎水防渗效果，抗紫外线、抗低温、抗冻融等，用这种改性后的硫磺复合材料涂覆在构筑物表面能够起到一定的防护性能。目前常代替水硬性混凝土应用在土木工程、公路交通工程以及浙青添加剂和防腐地坪灌筑。但因其高粘度和常温下快凝的特点，目前尚无将其应用于涂层雾化喷涂防腐的先例。通常在硫磺中添加的改性剂有以下几种，并存在以下缺点I.采用聚硫橡胶改性，又名不溶性硫磺，作为改性剂对硫磺进行改性反应生产出来的硫磺改性材料，只能延缓硫的晶体转化，不能有效的阻止硫的后期再结晶的产生，使硫磺复合材料后期性能逐渐下降，达不到特殊工程耐久性材料长效防护应用要求。2.采用聚氯こ烯改性，改性后的产品收缩性较大。3.采用聚こ烯改性，在急冷急热环境中循环性较差。4.采用聚硫甲胶和聚硫こ胶改性，只能延缓晶体转化，不能长期有效阻止硫的再结晶转化，即产品不耐老化。5.采用ニ聚环戊ニ烯改性，(I)长期亦不能完全阻止晶体转化。(2)改性反应不易掌握。反应过程常会产生剧烈温度反应，材料添加过程中，反应釜内温度会快速上升，如上升温度超过140°C时，材料粘度増加，产生ー种黏稠状物质，严重时会形成结块，造成在反应爸内不易取出，反应失败，损坏设备。综上所述，采用以上材料技术改性后硫磺混凝土最大的通病是耐久性差。所生产的工程材料不能达到长效防护应用要求。硫磺改性复合材料为热塑性材料，常温下为固态，加热至一定温度后为液态，加热熔融后在常温环境下快速凝固的时间以数秒计，且流动性较差。即使热溶成液态具流动性后，要将其雾化喷涂也是困难的。
发明内容
为了克服现有技术领域存在的上述问题，本发明的目的在于，提供一种用作防腐喷涂的硫磺改性复合材料，在极端恶劣的自然环境中，具有特殊耐化学腐蚀和物理力学防护功能，这种复合材料能够应用于钢铁、混凝土构筑物涂层雾化喷涂成膜防护，以及地铁隧道防水、海洋港口码头混凝土掉快修补、混凝土梁箱锚穴封堵、桥梁混凝土裂缝加固等エ业与民用防护工程。
本发明要解决的技术问题保留和加强现有技术中硫磺复合材料的物理力学性能，进ー步寻找新的改性材料，以改善弥补原有材料技术的缺陷和不足。通过改变复合材料组分、配比，达到以下要求I、改善硫磺材料热熔后的热稳定性、粘度、密度、流动性等性能，使材料具备有能够雾化喷涂性能。2、使涂层形成均匀可控的成膜厚度及保光率。3、通过添加改性材料，延迟硫磺常温下凝结时间，以克服硫磺液化材料在反应容器内、搅拌器上、阀门、管道、喷嘴等零配件内壁上遇冷迅速粘结凝固堵塞问题，实现很好的雾化喷涂作业。4、使涂层材料具备在恶劣大气环境中耐气候老化、低温柔韧性、延伸率、耐低温循环等性能。本发明提供的用作防腐嗔涂的硫横改性复合材料，王料为硫横，然后在硫横中加入改性剂、偶联剂、稳定剂等改性材料，经反应生成的产物，我们把它称为改性硫磺。在改性硫磺中再添加骨料，就可以形成硫磺改性复合材料。首先对改性剂重新进行筛选配制。所述改性剂为ニ聚环戊ニ烯和环戊ニ烯齐聚物的混合物，所述环戊ニ烯齐聚物是环戊ニ烯的ニ聚物至五聚物以及微量高聚物形成的低聚物。其中环戊ニ烯齐聚物分子量在1500以下和分子长度不超过5纳米。所述改性剂中二聚环戊ニ烯和环戊ニ烯齐聚物之间的重量比为65% -50% 35%-50%或 50%-20% 50%-80%或 50%-30% 50%-70%。其配比原则为ニ聚环戊ニ烯添加比例大，环戊ニ烯齐聚物添加比例小，则材料的刚性较大；环戊ニ烯齐聚物添加比例大，ニ聚环戊ニ烯比例小，则材料的柔性较大。因此可根据环境防护要求调整改性材料配比,见表一。主料选用エ业粉状硫磺或块状硫磺，要求纯度较高、杂质较少、水份少,硫含量应在85%以上，水分小于1%。硫磺的重量比为60% -95%，改性剂的重量比为5% -40%。不同的配比关系生产出具备刚性或柔性的硫磺改性复合材料，见表ニ。
表一改性剂配比
权利要求
1.一种用作防腐喷涂的硫磺改性复合材料，主料为硫磺，在硫磺中加入改性剂，获得改性硫磺，在改性硫磺中再加入骨料，其特征在于所述改性剂为含二聚环戊二烯和环戊二烯的二聚物至五聚物以及微量高聚物形成的环戊二烯齐聚物的混合物，在改性硫磺的组分中，硫磺的重量比为60% -95%，改性剂的重量比为5% -40%。
2.根据权利要求I所述的用作防腐喷涂的硫磺改性复合材料，其特征在于所述改性剂的组分中，二聚环戊二烯和环戊二烯齐聚物之间的重量比为65% -50% 35% -50%或50% -20% 50% -80%或 50% -30% 50% -70%。
3.根据权利要求I所述的用作防腐喷涂的硫磺改性复合材料，其特征在于所述改性硫磺还包括偶联剂，所述偶联剂是钛酸酯偶联剂、硅烷偶联剂中的任意一种或二者的混合物，所述偶联剂的添加量为改性硫磺重量的0. 5%。
4.根据权利要求I所述的用作防腐喷涂的硫磺改性复合材料，其特征在于所述改性硫磺还包括稳定剂，所述稳定剂为气相二氧化硅，气相二氧化硅的添加量为改性硫磺重量的 0. 3%。
5.根据权利要求I所述的用作防腐喷涂的硫磺改性复合材料，其特征在于所述改性硫磺还包括增韧剂和增韧材料的混合物，所述增韧剂为聚氨基甲酸酯或苯乙烯-丁二烯，其添加量为改性硫磺重量的0. 5% -5%;所述增韧材料为玻璃纤维、石棉纤维、聚酯纤维、碳纤维中的任意一种与橡胶粉的混合物，橡胶与纤维按重量比9 I混合，所述增韧材料的添加量为材料总用量的33%。
6.根据权利要求I所述的用作防腐喷涂的硫磺改性复合材料，其特征在于所述骨料的总添加量为50-85%，余量为改性硫磺；所述骨料包括细骨料、粉料，二者的配比为67-73 7-3。
7.根据权利要求6所述的用作防腐喷涂的硫磺改性复合材料，其特征在于所述细骨料为矿物砂石，作为细骨料的矿物砂石包括并不限于石英石、石灰岩、绿辉岩、花岗岩、黄沙、瓷粉、硼砂、矿砂、钢渣中的任意一种或任意几种的混合物，所述细骨料为粒径1_-3_，要求通过0. 016mm筛孔筛余率彡5% ;通过0. 08mm筛孔筛余率为8_20%。
8.根据权利要求6所述的用作防腐喷涂的硫磺改性复合材料，其特征在于所述粉料为水泥粉与粉煤灰中的任意一种，以及石英粉、辉绿岩粉、石灰岩粉、石墨粉、滑石粉、云母粉、重晶石粉、石膏粉中的任意一种，二者的混合物；要求粒径1600孔/cm2筛余率< 5%，4900 孔 /cm2 筛余率 10-30%。
9.根据权利要求6所述的用作防腐喷涂的硫磺改性复合材料，其特征在于它包括增韧材料，所述增韧材料为玻璃纤维、石棉纤维、聚酯纤维、碳纤维中的任意一种与橡胶的混合物，橡胶与纤维按重量比9 I混合，所述增韧材料的添加量为材料总用量的33%。
全文摘要
本发明公开了一种用作防腐喷涂的硫磺改性复合材料，具体涉及一种能够雾化喷涂在钢铁、混凝土等构筑物表面，涂层成膜并具有防腐作用的硫磺改性复合材料。其主料为硫磺，然后在硫磺中加入改性剂、偶联剂、稳定剂、增韧剂，经反应生成的产物，我们把它称为改性硫磺。在改性硫磺中再添加骨料，就可以形成硫磺改性复合材料。这种硫磺改性复合材料具有较高的力学强度和弹性模量，优良的抗化学腐蚀性能、憎水防渗，抗紫外线、抗低温、抗冻融等特性，在构筑物表面粘结附着力强，成膜性好，可作为重防腐涂料应用，具备在恶劣大气环境中耐气候老化、低温柔韧性、延伸率、耐低温循环等性能。
文档编号C04B28/36GK102757214SQ20111011868
公开日2012年10月31日 申请日期2011年4月29日 优先权日2011年4月29日
发明者刘岩 申请人:青岛鼎基环境防护科技有限公司