一种提高混凝土耐腐蚀的防护玄武岩鳞片涂料及其制备方法与流程

1.本发明涉及耐腐蚀涂料领域，特别涉及一种提高混凝土耐腐蚀的防护玄武岩鳞片涂料及其制备方法。


背景技术：

2.钢筋混凝土以其优异的性能，广泛的应用在各个领域。但是混凝土在特定的环境中会遭受严重的侵蚀，进而带来严重的经济损失，据统计，因每年混凝土腐蚀造成经济损失约占gdp的1.5-2.5％。氯离子侵蚀是造成混凝土腐蚀的重要原因。
3.在现有的三涂层混凝土防护体系中，比如日本道路协会发布的《道路桥梁氯离子对策指南
‑‑
解释》中应对氯离子侵入的涂料体系多采用环氧树脂或聚氨酯等不同搭配的方式，在一定程度上起到了氯离子防护的作用，但效果欠佳。


技术实现要素：

4.鉴于此，本发明提出一种提高混凝土耐腐蚀的防护玄武岩鳞片涂料，解决上述问题。
5.本发明的技术方案是这样实现的：一种提高混凝土耐腐蚀的防护玄武岩鳞片涂料，包括a组分和b组分，所述a组分由环氧树脂、玄武岩鳞片、纳米石墨炔、硅烷偶联剂、助剂和溶剂a组成，所述b组分由固化剂和溶剂b组成；按重量份计：环氧树脂20-60份、玄武岩鳞片5-20份、纳米石墨炔1-20份、硅烷偶联剂1-10份、助剂1-3份、溶剂a 5-50份、固化剂10-40份、溶剂b 5-50份。
6.进一步的，按重量份计：环氧树脂50份、玄武岩鳞片15份、纳米石墨炔15份、硅烷偶联剂5份、助剂2份、溶剂a30份、固化剂25份、溶剂b10份。
7.进一步的，所述纳米石墨炔的比表面积为210-230m2/g，其石墨炔片层间距0.36-0.42nm，碳含量为99％以上。
8.进一步的，所述溶剂a和溶剂b均为二甲苯、丁醇、乙酸乙酯中的一种或几种。
9.进一步的，所述溶剂a由体积比1：2的丁醇和乙酸乙酯混合制得；所述溶剂b由体积比1：3的丁醇和乙酸乙酯混合制得。
10.进一步的，所述助剂为分散剂、消泡剂、流平剂中的一种或几种。
11.进一步的，所述玄武岩鳞片厚度为0.5-5μm，目数为200-1000目。
12.进一步的，所述环氧树脂为双酚a型环氧树脂、双酚f型环氧树脂、混合型环氧树脂中的一种或几种；
13.所述硅烷偶联剂为kh550、kh560、kh570中的一种或几种；
14.所述固化剂为聚酰胺300、聚酰胺650。
15.本发明还提供防护玄武岩鳞片涂料的制备方法，包括以下步骤：
16.(1)将玄武岩鳞片和纳米石墨炔加入硅烷偶联剂中进行超声搅拌，得到改性的玄武岩鳞片和纳米石墨炔；将经过改性的玄武岩鳞片和纳米石墨炔同环氧树脂、助剂和溶剂
混合，得到a组分；
17.(2)将固化剂和溶剂混合，得到b组分；
18.(3)再将a组分和b组分混合在形成，得到目标涂料。
19.进一步的，步骤(1)中，所述超声搅拌同时进行加热，先以2-3℃/min速率升温至90-100℃，保温加热35-45min；再以4-6℃/min速率升温至150-200℃，保温加热15-20min；最后以9-11℃/min速率降温至50-60℃，保温加热60-70min。
20.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
21.(1)本发明主要针对三涂层体系的中涂，通过在环氧树脂涂料中添加玄武岩鳞片和纳米石墨炔，在提高涂层耐腐蚀性能的基础上，进一步有针对性的提升对氯离子的防护能力。
22.(2)本发明涂料实现对入侵氯离子的有效吸附，显著提升抗氯离子渗透的能力，提高防腐性能。其中本发明采用一定比例的纳米石墨炔与玄武岩鳞片复配，不但增强了涂料氯离子吸附能力，而且提高耐酸碱能力。
23.(3)本发明采用特定纳米石墨炔，进一步提高涂料耐腐蚀性能，尤其提高对氯离子的防护能力。
24.(4)本发明采用特定复配比例的溶剂，也进一步提高涂料耐腐蚀性能，尤其提高对氯离子的防护能力。
25.(5)本发明以特定速率进行三段梯度温度搅拌，更利于纳米石墨炔在涂层中形成蜂窝状导电网络，进一步提高涂料耐腐蚀性能。
具体实施方式
26.为了更好理解本发明技术内容，下面提供具体实施例，对本发明做进一步的说明。
27.本发明实施例所用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。
28.本发明实施例所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
29.实施例1
30.1.配方
31.32.2.制备方法
33.(1)将玄武岩鳞片和纳米石墨炔加入硅烷偶联剂中，在室温25
±
5℃条件下进行超声搅拌，得到改性的玄武岩鳞片和纳米石墨炔；将经过改性的玄武岩鳞片和纳米石墨炔同环氧树脂、助剂和溶剂混合，得到a组分；
34.(2)将固化剂和溶剂混合，得到b组分；
35.(3)再将a组分和b组分混合在形成，得到目标涂料。
36.实施例2
37.1.配方
[0038][0039]
各组分种类与实施例1一致。
[0040]
2.制备方法：与实施例1一致。
[0041]
实施例3
[0042]
在实施例1的基础上，调整原料用量。具体配方：
[0043]
组分配方含量a环氧树脂60份a玄武岩鳞片20份a纳米石墨炔20份a硅烷偶联剂10份a助剂3份a溶剂50份b固化剂40份b溶剂50份
[0044]
制备方法与实施例1一致。
[0045]
实施例4
[0046]
在实施例1的基础上，调整溶剂a和溶剂b种类。溶剂a由体积比1：2的丁醇和乙酸乙酯混合制得；溶剂b由体积比1：3的丁醇和乙酸乙酯混合制得。制备方法与实施例1一致。
[0047]
实施例5
[0048]
在实施例4的基础上，调整制备方法工艺。具体为：
[0049]
(1)将玄武岩鳞片和纳米石墨炔加入硅烷偶联剂中，进行超声搅拌，超声搅拌同时进行加热，先以2-3℃/min速率升温至90℃，保温加热45min；再以4-6℃/min速率升温至150℃，保温加热20min；最后以9-11℃/min速率降温至50℃，保温加热70min；得到改性的玄武岩鳞片和纳米石墨炔；将经过改性的玄武岩鳞片和纳米石墨炔同环氧树脂、助剂和溶剂混合，得到a组分；
[0050]
(2)将固化剂和溶剂混合，得到b组分；
[0051]
(3)再将a组分和b组分混合在形成，得到目标涂料。
[0052]
实施例6
[0053]
在实施例4的基础上，调整制备方法工艺。具体为：
[0054]
(1)将玄武岩鳞片和纳米石墨炔加入硅烷偶联剂中，进行超声搅拌，超声搅拌同时进行加热，先以2-3℃/min速率升温至100℃，保温加热35min；再以4-6℃/min速率升温至200℃，保温加热15min；最后以9-11℃/min速率降温至60℃，保温加热60min；得到改性的玄武岩鳞片和纳米石墨炔；将经过改性的玄武岩鳞片和纳米石墨炔同环氧树脂、助剂和溶剂混合，得到a组分；
[0055]
(2)将固化剂和溶剂混合，得到b组分；
[0056]
(3)再将a组分和b组分混合在形成，得到目标涂料。
[0057]
对比例1
[0058]
在实施例1的基础上，纳米石墨炔替换为等量的纳米石墨烯。
[0059]
制备方法：
[0060]
(1)将玄武岩鳞片和纳米石墨烯加入硅烷偶联剂中，在室温25
±
5℃条件下进行超声搅拌，得到改性的玄武岩鳞片和纳米石墨烯；将经过改性的玄武岩鳞片和纳米石墨烯同环氧树脂、助剂和溶剂混合，得到a组分；
[0061]
(2)将固化剂和溶剂混合，得到b组分；
[0062]
(3)再将a组分和b组分混合在形成，得到目标涂料。
[0063]
对比例2
[0064]
在实施例1的基础上，增加纳米石墨炔用量。具体配方用量：
[0065]
组分配方含量a环氧树脂50份a玄武岩鳞片15份a纳米石墨炔60份a硅烷偶联剂5份a助剂2份a溶剂a30份b固化剂25份b溶剂b10份
[0066]
制备方法与实施例1一致。
[0067]
试验例
[0068]
将上述实施例1-6以及对比例1-2制得涂料，分别进行测试：
[0069]
1.1涂料抗氯离子渗透能力测试
[0070]
1.1.1涂料样品、材料：
[0071]
环氧封闭底漆、中涂漆(实施例1-6以及对比例1-2涂料)、丙烯酸聚氨酯面漆；细度纸150mm
×
150mm；nacl基准试剂(3％nacl溶液)。
[0072]
1.1.2试验仪器：lc-4通用微机库仑仪。
[0073]
1.1.3试板制备：试验用涂层片的制作采用150mm
×
150mm的涂料细度纸作增强材料，将其平铺于玻璃板上，将试验的配套涂料依照其制板要求施涂底漆、中涂漆、面漆。每道涂膜施涂后，应立即将细度纸掀离玻璃板并悬挂在绳子上，经24h再涂下一道。按此方法共制作4张涂层片。制成后，悬挂在室内自然养护28d。
[0074]
1.1.4测试方法将制得的活动涂层片剪成直径为60mm的圆形试件，进行抗氯离子渗透性试验。使试件涂漆的一面朝向3％nacl溶液，细度纸的另一面朝向蒸馏水，共用3个组装置。置于室内常温条件下进行试验，经过30d后，用lc-4通用微机库仑仪测定蒸馏水中的氯离子含量。并同时测定空白试验。
[0075]
1.1.5试验结果表示
[0076]
按下式计算氯离子的渗透量：
[0077][0078]
s——氯离子渗透量，mg/(cm2·
d)；
[0079]c样
——3％nacl溶液渗透到蒸馏水中氯离子浓度，mg/l；
[0080]c空
——空白试验蒸馏水中氯离子浓度，mg/l；
[0081]
v——蒸馏水体积，ml；
[0082]
d——漆膜与nac1溶液或水接触面直径，mm；
[0083]
d——试验天数。
[0084]
1.2耐酸碱测试
[0085]
在碱性环境ph＝9下，涂层浸30d后，测试涂层的|z|0.01hz值，
[0086]
在酸性环境ph＝3下，涂层浸30d后，测试涂层的|z|0.01hz值，
[0087]
并分别与浸泡前涂层的|z|0.01hz值对比，计算涂层的|z|0.01hz值下降百分比。涂层|z|0.01hz值下降百分比＝(浸泡前涂层的|z|0.01hz值-浸泡后涂层的|z|0.01hz值)/浸泡前涂层的|z|0.01hz值*100％。
[0088]
1.3测试结果
[0089][0090]
上述结果表明，实施例1-6制的涂料有效降低氯离子渗透量，有效提高涂层的耐酸碱腐蚀能力。其中实施例5-6进一步优化工艺制得涂料，涂料性能有较大提升。可见，本发明涂料显著提高涂层耐腐蚀性能，同时提升抗氯离子渗透的能力。
[0091]
其中，对比例1使用纳米石墨炔替换为纳米石墨烯，其涂料性能出现较大下降。对比例2使用过量纳米石墨炔，制得涂料性能也明显下降，本发明采用一定量的纳米石墨炔、玄武岩鳞片添至环氧树脂涂料中，有效提高涂层耐腐蚀性能，进一步提高对氯离子的防护能力。
[0092]
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。