核电站混凝土用水性环氧防护涂料体系及其制备方法与流程

1.本发明属于涂料领域，具体涉及一种核电站混凝土用水性环氧防护涂料体系及其制备方法。


背景技术：

2.随着我国核电站发电功率的增大，辐射强度也越来越大，核电站厂房内混凝土结构表面必须涂覆耐辐照、去污能力更强的防护涂料，以便为多微孔的混凝土表面提供一道屏障，防止放射性物质渗入其内成为不可去除的放射源，对运行人员的健康造成伤害；另外，在核岛安全壳区域内，防护涂料除了上述性能要求外，还需要通过湿热及辐照后的模拟dba试验(即漆膜在模拟设计基准事故条件下的试验)。研究表明，环氧涂料具有良好的防腐性能、化学稳定性、耐核辐射性和良好的附着力而获得广泛的应用。环氧类涂料分为溶剂型和水性两类，其中溶剂型环氧涂料工艺成熟、价格适中，各项性能指标也相对较好，因此使用较多。但其挥发性有机物(voc)含量较高，对施工人员的健康及环境带来危害，尤其是核电站安全壳内舱，由于是密闭的潮湿环境，涂料的voc含量较高时不易散发出去，带来很多隐患，所以，要求降低所用涂料产品的voc含量。申请人曾开发了一种用于核电站的双组分水性环氧耐辐射涂料并获得专利权(专利号zl201010034126.2)。该涂料目前应用在核电站安全壳混凝土表面，此涂层能够满足核电站混凝土涂敷材料的设计要求，但由于与之配套的修补层和腻子层三者之间的配套性能较差，长时间使用后，有导致该涂层开裂的可能；中远关西涂料化工（天津）有限公司公开了一种核电站专用水性环氧涂料及其配制方法(申请号201010616383.7)，它是用于核电站核岛区域混凝土表面，它采用的市售基料单一，其涂层性能容易受到基料性能的限制；另外为了提高涂层的去污率，该涂料配方中选用了一部分含硅的助剂，这样虽然去污率得到了提高，但对涂层之间的附着力和涂层体系的配套性能有一定的影响；广州秀泊化工有限公司公开了一种核电站用耐辐射涂料及其制备方法(申请号200810026300.1)，它属于无溶剂环氧涂料，虽然克服了溶剂挥发所带来的危害，但是无溶剂环氧涂料自身固有的缺点如：涂膜脆，耐冲击性差；使用期限短，给操作带来不便；涂料粘度较大，施工不方便，甚至需要特定施工工具等，因此，它的推广应用有一定的局限性。


技术实现要素：

3.本发明的目的是：提供一种同时具有优异的防腐蚀性、防辐射性并通过模拟dba试验的核电站混凝土用水性环氧防护涂料体系及其制备方法。
4.实现本发明目的的技术方案是：一种核电站混凝土用水性环氧防护涂料体系，其由配套使用的三组分水性环氧修补砂浆、双组分水性环氧腻子和双组分水性环氧面漆组成，其中，水性环氧修补砂浆由质量比为0.1
‑
0.2:0.15：1的组分a1、组分b1和组分c组成，施工前将组分al、组分b1和组分c混合均匀；水性环氧腻子由质量比为1.5
‑
2:1的组分a2和组分b2组成，施工前将组分a2和组分b2混合均匀；水性环氧面漆由组分a1由质量比为3
‑
5:1的
组分a3和组分b1组成，施工前将组分a3和组分b1混合均匀；所述组分a1由水性环氧固化剂40
‑
100%，去离子水为余量；组分b1由水性环氧树脂60
‑
100%，去离子水为余量；组分c由硅酸盐水泥20
‑
60%，砂40
‑
80%，助剂0.1
‑
3%组成；组分a2由7
‑
20%的a1，耐辐射颜料20
‑
50%，防腐填料30
‑
55%，助剂0.1
‑
3%，去离子水为余量组成；组分b2由20
‑
45%的b1，防腐填料40
‑
65%，去离子水为余量组成；组分a3由10
‑
35%的a1，耐辐射颜料20
‑
50%，防腐填料30
‑
55%，助剂0.1
‑
3%，去离子水为余量组成。
5.在其中一实施例中，所述水性环氧固化剂为亨斯迈aradur36、aradur3985、aradur39、aradur3986、aradur340水性固化剂，气体化工anquamine287、anquamine419、anquamine701、anquamine721、anquamine735水性固化剂，卡德莱nx
‑
8101、nx8401水性固化剂中的一种、两种或两种以上；在其中一实施例中，所述水性环氧树脂为不同分子量的双酚a型环氧树脂乳液中的一种、两种或两种以上。
6.在其中一实施例中，所述硅酸盐水泥的型号为42.5、52.5、62.5型号的一种。
7.在其中一实施例中，所述砂为粒径80
‑
200目的石英砂。
8.在其中一实施例中，所述水性环氧防护涂料体系中组分a2和组分a3所述的耐辐射颜料为二氧化钛、立德粉、纳米二氧化钛、偏硼酸钡、硫酸钡、磷酸锌、改性磷酸锌、硼酸锌、锌黄、铁黄、铁红中的一种、两种或两种以上。
9.在其中一实施例中，所述水性环氧防护涂料体系中组分a2、组分b2和组分a3所述的防腐填料为滑石粉、重质碳酸钙、硅微粉、云母粉中的一种、两种或两种以上。
10.在其中一实施例中，所述水性环氧防护涂料体系中组分a2、组分a3和组分c所述的助剂为分散剂、基材润湿剂、流平剂、消泡剂、增稠剂、减水剂、膨胀剂中的一种、两种或两种以上。
11.所述水性环氧防护涂料体系的制备方法，包括如下步骤：制备组分a1：按配方量加入水性环氧固化剂和去离子水，高速分散至呈均一粘稠浆状液体；制备组分b1：按配方量加入水性环氧树脂和去离子水，高速分散至呈均；制备组分c：于包装桶中按配方量加入硅酸盐水泥、砂和助剂，密封包装即为组分c；制备组分a2：于腻子制备机料缸中，按配方量先加入组分a1和去离子水，搅拌下缓慢加入助剂，高速分散至呈均一粘稠浆状液体后，加入耐辐射颜料和防腐填料，分散均匀后即为组分a2；制备组分b2：于腻子制备机料缸中，按配方量先加入组分b1和去离子水，搅拌下缓慢加入防腐填料，分散均匀后即为组分b2；制备组分a3：按配方量先加入组分a1和去离子水，搅拌下缓慢加入分散剂和消泡剂，高速分散至呈均一粘稠浆状液体后，加入耐辐射颜料和防腐填料，分散均匀后用砂磨研至细度小于40μm，加入基材润湿剂、流平剂和增稠剂，用去离子水调整固体分后，过滤包装即为组分a3；施工前，将组分al、组分b1和组分c按质量比0.1
‑
0.2:0.15：1混合均匀，即得涂料体系的水性环氧修补砂浆；将组分a2和组分b2按质量比1.5
‑
2:1混合均匀，即得涂料体系的
水性环氧腻子；将组分a3和组分b1按质量比3
‑
5:1混合均匀，即制得本发明涂料体系的水性环氧面漆。
12.在其中一实施例中，所述水性环氧防护涂料体系施工时，先对混凝土块表面进行打磨处理，首先采用所述水性环氧修补砂浆对混凝土块表面进行修补；常温24h后，对修补后的混凝土块表面进行打磨，刮涂所述水性环氧腻子在打磨后的混凝土块表面，对混凝土块表面进行找平；24h后，再用所述水性环氧面漆喷涂，干膜厚度为90
‑
120 um，然后进行干燥处理。
13.本发明水性环氧防护涂料体系中水性环氧修补砂浆和水性环氧腻子采用刮涂的方式施工，水性环氧面漆可以采用喷涂、辊涂、刷涂等方式施工，可以在核岛安全壳、核辅助厂房等混凝土表面应用。
14.本发明的技术效果是：
①
本发明技术方案采用水性环氧修补砂浆、水性环氧腻子和水性环氧面漆配套使用，对水性环氧防护涂料体系的水性环氧修补砂浆、水性环氧腻子和水性环氧面漆所用原料和用量进行了精心选择，不仅使水性环氧修补砂浆、水性环氧腻子和水性环氧面漆各自的作用得到充分发挥，而且三者相互配合具有协同作用，使得最终获得的涂层，兼备防腐蚀性和防辐射性；
②
本发明技术方案中的水性环氧修补砂浆能够用于修补混凝土表面的孔洞、错台等缺陷，可厚涂，抗开裂性优良，避免了传统水泥砂浆修补的缺陷长时间后附着力损失，导致在此缺陷处涂层开裂起皮的现象；
③
本发明的核电站混凝土用水性环氧防护涂料体系，以水作为主要分散介质，具有低voc释放量，低气味，对人体危害小，不燃，贮存、运输和使用过程中均体现了其独有安全性，并且还具有可在潮湿混凝土底材上施工等优点，有效解决了长期困扰核电站密闭、潮湿的地下建筑上采用溶剂型涂料施工难的问题，不但可以消除由于大量有害溶剂聚集构成的安全隐患，并且对施工人员的身心健康也大有裨益；
④
本发明水性环氧防护涂料体系所选择的防腐填料具优异的防腐蚀性能，所选择的耐辐射颜料具有优异的防辐射性能，辐照后不会产生新的放射源而且原料成本低，因此，本发明的底漆所形成的漆膜即具有良好的防腐蚀性而且对核辐射吸收作用增强，特别适用于核电站安全壳内及核辅助厂房混凝土表面的防护及装饰。
具体实施方式
15.以下结合实施例对本发明做进一步描述，但不局限于此。
16.实施例所用原材料除另有说明外均为市售工业用品，可通过商业渠道购得。
17.（一） 制备组分a11、配方组分a1由水性环氧固化剂40
‑
100%，去离子水为余量组成，以上百分数均为质量百分数，具体配方见表1。
18.表1 组分a1的配方组分原料名称所占百分比，%用量，g水性环氧固化剂亨斯迈aradur398572.772.7 去离子水27.327.32、具体操作方法在混合容器内，按表1组分al配方量加入水性环氧固化剂和去离子水，中速搅拌
15min，搅拌均匀后过滤，制得组分al，包装备用。
19.（二） 制备组分b11、配方组分b1由水性环氧树脂60
‑
100%，去离子水为余量，具体配方见表2。
20.表2 组分b1的配方2、具体操作方法在混合容器内，按表2组分bl配方量加入水性环氧树脂和去离子水，中速搅拌15min，搅拌均匀后过滤，制得组分bl，包装备用。
21.（三） 制备组分c1、配方组分c由硅酸盐水泥20
‑
60%，砂40
‑
80%，助剂0.1
‑
3%组成，具体配方见表3。
22.表3 组分c的配方2、具体操作方法在包装桶内，按表3组分c配方量加入52.5型硅酸盐水泥、125目石英、减水剂、消泡剂和消泡剂，密封备用。
23.（四） 制备组分a21、配方组分a2由7
‑
20%的a1，耐辐射颜料20
‑
50%，防腐填料30
‑
55%，助剂0.1
‑
3%，去离子水为余量组成，具体配方见表4。
24.表4 组分a2的配方
2、具体操作方法于腻子制备机料缸中，按表4组分a2配方量先加入组分a1和去离子水，搅拌下缓慢加入分散剂，高速分散至呈均一粘稠浆状液体后，加入耐辐射颜料和防腐填料，高速搅拌15
‑
30min，分散均匀后即为组分a2，包装备用。
25.（五） 制备组分b21、配方组分b2由20
‑
45%的b1，防腐填料40
‑
65%，去离子水为余量组成，具体配方见表5。
26.表5 组分b2的配方2、具体操作方法于腻子制备机料缸中，按表5组分b2配方量先加入组分b1和去离子水，分散均匀后，加入防腐填料，高速搅拌15
‑
30min，分散均匀后即为组分b2，包装备用。
27.（六） 制备组分a31、配方组分a3由10
‑
35%的a1，耐辐射颜料20
‑
50%，防腐填料30
‑
55%，助剂0.1
‑
3%，去离子水为余量组成，具体配方见表6。
28.表6 组分a3的配方
2、具体操作方法在混合容器内，按表6组分a3配方量加入组分a1、去离子水、分散剂和消泡剂，中速搅拌15min，然后加入耐辐射颜料和防腐填料，搅拌均匀后，用砂磨研磨至细度小于40um，在细度合格的物料中加入润湿剂，搅拌均匀后过滤，制得组分a3，包装备用。
29.（七） 配制水性环氧修补砂浆按组分al、组分b1和组分c的质量比为0.12:0.15:1称取实施例1制得的组分al、实施例2制得的组分b1和实施例3制得的组分c，充分混合均匀制得本发明涂层体系的水性环氧修补砂浆，备用，施工期1h。
30.（八） 配制水性环氧腻子按组分a2和组分b2的质量比为1:0.57称取实施例4制得的组分a2和实施例5制得的组分b2，充分混合均匀制得本发明涂层体系的水性环氧腻子，备用，施工期2h。
31.（九） 配制水性环氧面漆按组分a3和组分b1的质量比为1:0.4称取实施例6制得的组分a3和实施例2制得的组分b1，充分混合均匀制得本发明涂层体系的水性环氧面漆，备用，施工期4h。
32.（十） 水性环氧防护涂料体系的性能检测1、制备测试样板提供一混凝土块，尺寸为20cm
×
10cm
×
4cm，对混凝土块表面进行打磨处理；首先采用实施例7制得的水性环氧修补砂浆对混凝土块表面进行修补；常温24h后，打磨修补后的混凝土块表面，刮涂实施例8制得的水性环氧腻子，对混凝土块表面进行找平；24h后，再用实施例9制得的水性环氧面漆喷涂(干膜厚度90
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120 um)，然后干燥14天，保存待测试。
33.2、测试结果.采用相关标准对样板进行测试，检测结果见表7。
34.表7 水性环氧防护涂料体系的性能检测项目与检测结果从表7的检测结果可以看出，本发明涂料体系形成的漆膜的耐辐照性能、防腐蚀性
能、去核污染物率和火焰传播比值，均能保证在核电站强辐射环境下符合标准要求并通过模拟dba试验。
35.本发明水性环氧防护涂料体系，已经在我国多个核电站安全壳、核辅助混凝土厂房成功进行实地应用。核电站人员反映该涂料体系配制方便、气味小，可采用喷涂、刷涂或辊涂，施工环境宽松，而且涂料常温固化快，涂膜致密、光亮坚硬、附着力强，具有优异的耐辐射性能及长效防腐效果，是理想的核电站混凝土防护涂料。
36.如上所述，尽管参照特定的优选实施例已经表示和表述了本发明，但其不得解释为对本发明自身的限制。在不脱离所附权利要求定义的本发明的精神和范围前提下，可对其在形式上和细节上作出各种变化。