一种用于拉索耐腐蚀保护的轻型防护涂料及其制备方法与流程

1.本发明涉及一种用于拉索耐腐蚀保护的轻型防护涂料及其制备方法。


背景技术：

2.拉索尤其是桥梁拉索是支承桥梁(包括吊索拱桥、斜拉桥和悬索桥等)最重要的承载构件，是桥梁的生命线，其耐久性与可靠性直接关系到桥梁的安全运行与使用寿命；拉索腐蚀对拉索寿命与安全有极其重要的影响。桥梁拉索一般处于高应力状态下工作，因此应力腐蚀特征明显。有研究表明预应力筋的腐蚀速度与预应力筋的工作应力密切相关，工作应力越高，腐蚀速度越快。当预应力筋发生应力腐蚀时，其力学性能明显下降，极易产生疲劳脆断。因此，桥梁拉索的寿命将会大大缩短。
3.现多采用含有机硅的涂料对拉索进行保护，有机硅具有热稳定性高，高温下(或辐射照射)分子的化学键不断裂、不分解；有机硅不但可耐高温，而且也耐低温，可在一个很宽的温度范围内使用。无论是化学性能还是物理机械性能，随温度的变化都很小。有机硅产品的主链为－si－o－，无双键存在，因此不易被紫外光和臭氧所分解。有机硅具有比其他高分子材料更好的热稳定性以及耐辐照和耐候能力；但是目前的拉索用的涂料存在以下几个问题：一、对基材的附着力差，仅能薄涂；二、基础胶料的机械性差；三、涂料相容性差，使用过程中摩擦、撞击等容易破坏内部涂层，导致涂层保护拉索的功能失效；四、涂料本身质量大，对拉索造成较大的负担。


技术实现要素：

4.本发明的目的是克服上述缺陷，提供一种用于拉索耐腐蚀保护的轻型防护涂料及其制备方法。
5.本发明采用以下技术方案：
6.一种用于拉索耐腐蚀保护的轻型防护涂料，包括如下重量份的原料：聚二甲基硅氧烷80-120份；纳米补强白炭黑10-20份；阻燃剂10-20份；轻质填料10-20份；颜料1-10份；交联剂6-10份；偶联剂1-5份；催化剂1-5份；溶剂1-10份。
7.优选的，所述聚二甲基硅氧烷粘度在5000-50000cp。
8.优选的，所述阻燃剂为十溴二苯乙烷；所述十溴二苯乙烷的粒径为1-5μm；所述十溴二苯乙烷的溴含量大于81％。
9.优选的，所述轻质填料为硅烷改性纳米空心玻璃微珠；所述硅烷改性纳米空心玻璃微珠的真密度为0.15-0.20g/cm3；所述硅烷改性纳米空心玻璃微珠的粒径为1-10μm；所述硅烷改性纳米空心玻璃微珠的真空留存率大于80％。
10.优选的，所述溶剂由三氯乙烯、四氯乙烯、溶剂油一种或两种以上混合而成。
11.一种用于拉索耐腐蚀保护的轻型防护涂料的制备方法，包括以下步骤：
12.步骤一：按重量份数准备如下原料：聚二甲基硅氧烷80-120份；纳米补强白炭黑10-20份；阻燃剂10-20份；轻质填料10-20份；颜料1-10份；交联剂6-10份；偶联剂1-5份；催
化剂1-5份；溶剂1-10份。
13.步骤二：将所述聚二甲基硅氧烷、纳米补强白炭黑加入行星搅拌机，开启油浴加热，开始强力搅拌，搅拌时间为30min。
14.步骤三、将步骤二的原料搅拌均匀后，依次将所述阻燃剂、轻质填料、颜料加入行星搅拌机，料温升至120℃，开始充入少量氮气并抽真空至-0.8mpa，保持2小时，后关闭加热继续降温，直至物料温度降至40℃以下；其中，所述阻燃剂的重量份为10-20份，所述轻质填料10-20份，所述颜料1-10份。
15.步骤四：完成上述步骤后，加入所述交联剂、偶联剂、催化剂、溶剂，开启强力分散，在氮气保护下混合20-30min即得。
16.一种用于拉索耐腐蚀保护的轻型防护涂料的制备方法，优选的，所述聚二甲基硅氧烷粘度在5000-50000cp；所述阻燃剂为十溴二苯乙烷；所述十溴二苯乙烷的粒径为1-5μm；所述十溴二苯乙烷的溴含量大于81％；所述轻质填料为硅烷改性纳米空心玻璃微珠；所述硅烷改性纳米空心玻璃微珠的真密度为0.15-0.20g/cm3；所述硅烷改性纳米空心玻璃微珠的粒径为1-10μm；所述硅烷改性纳米空心玻璃微珠的真空留存率大于80％；所述溶剂由三氯乙烯、四氯乙烯、溶剂油一种或两种以上混合而成。
17.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
18.1、本发明中，基础胶的粘度适中，对填料包覆性好，柔软度适中，对基材的附着力效果佳。
19.2、本发明中，选择高比表面积的纳米补强白炭黑，粒度小，比表面积大，混合研磨工艺，提高基础胶料的机械性能。
20.3、本发明中，选择轻质填料为真密度在0.15-0.20g/cm3，粒径在1-10μm，真空留存率大于80％的硅烷改性纳米空心玻璃微珠，材料相容性好，即使经过摩擦和破坏，依然不会破坏内部涂层，超长的耐候效果。
21.4、本发明中，利用硅烷改性纳米空心玻璃微珠的轻质实现减轻材料整体重量，可大大减轻对拉索负荷。
具体实施方式
22.为了使本发明的目的、技术方案更加清楚，以下结合实施例，对本发明进行进一步说明：
23.实施例1：
24.一种用于拉索耐腐蚀保护的轻型防护涂料，包括由包括如下重量份的材料，聚二甲基硅氧烷100份、纳米补强白炭黑14份、阻燃剂20份、轻质填料6份、颜料2份、交联剂6份、偶联剂1份、催化剂1份、溶剂5份。
25.一种用于拉索耐腐蚀保护的轻型防护涂料的制作方法为，包括以下步骤：
26.步骤一：按份数准备上述原料。
27.步骤二：将聚二甲基硅氧烷、纳米补强白炭黑加入行星搅拌机，开启油浴加热，开始强力搅拌，搅拌30min。
28.步骤三、将步骤一搅拌均匀后依次将阻燃剂、轻质填料、颜料加入行星搅拌机，至料温升至120℃，开始充入少量氮气并抽真空至-0.8mpa，保持2小时，后关闭加热继续降温，
直至物料降至40℃一下。
29.步骤四：将步骤二物料冷却后，计算溶剂、交联剂、偶联剂、催化剂、溶剂的量，开启强力分散，在氮气保护下混合20-30min。
30.步骤五：将步骤三分散均匀的物料进行分装，得到可自动涂覆的拉索耐腐蚀轻型材料。
31.实施例2：
32.一种可自动涂覆的拉索耐腐蚀轻型材料，包括如下重量份的材料：聚二甲基硅氧烷100份、纳米补强白炭黑16份、阻燃剂15份、轻质填料7份、颜料2份、交联剂6份、偶联剂1份、催化剂1份、溶剂5份。
33.一种用于拉索耐腐蚀保护的轻型防护涂料的制作方法为，包括以下步骤：
34.步骤一：按份数准备上述原料。
35.步骤二：将聚二甲基硅氧烷、纳米补强白炭黑加入行星搅拌机，开启油浴加热，开始强力搅拌，搅拌30min。
36.步骤三、将步骤一搅拌均匀后依次将阻燃剂、轻质填料、颜料加入行星搅拌机，至料温升至120℃，开始充入少量氮气并抽真空至-0.8mpa，保持2小时，后关闭加热继续降温，直至物料降至40℃一下。
37.步骤四：将步骤二物料冷却后，计算溶剂、交联剂、偶联剂、催化剂、溶剂的量，开启强力分散，在氮气保护下混合20-30min。
38.步骤五：将步骤三分散均匀的物料进行分装，得到可自动涂覆的拉索耐腐蚀轻型材料。
39.实施例3：
40.一种可自动涂覆的拉索耐腐蚀轻型材料，包括如下重量份的材料：聚二甲基硅氧烷100份、纳米补强白炭黑16份、轻质填料10份、、阻燃剂20份、颜料2份、交联剂6份、偶联剂1份、催化剂1份、溶剂5份。
41.一种用于拉索耐腐蚀保护的轻型防护涂料的制作方法为，包括以下步骤：
42.步骤一：按份数准备上述原料。
43.步骤二：将聚二甲基硅氧烷、纳米补强白炭黑加入行星搅拌机，开启油浴加热，开始强力搅拌，搅拌30min。
44.步骤三、将步骤一搅拌均匀后依次将阻燃剂、轻质填料、颜料加入行星搅拌机，至料温升至120℃，开始充入少量氮气并抽真空至-0.8mpa，保持2小时，后关闭加热继续降温，直至物料降至40℃一下。
45.步骤四：将步骤二物料冷却后，计算溶剂、交联剂、偶联剂、催化剂、溶剂的量，开启强力分散，在氮气保护下混合20-30min。
46.步骤五：将步骤三分散均匀的物料进行分装，得到可自动涂覆的拉索耐腐蚀轻型材料。
47.上述三个实施例中：所述聚二甲基硅氧烷粘度在5000-50000cp；所述阻燃剂为十溴二苯乙烷；所述十溴二苯乙烷的粒径为1-5μm；所述十溴二苯乙烷的溴含量大于81％；所述轻质填料为硅烷改性纳米空心玻璃微珠；所述硅烷改性纳米空心玻璃微珠的真密度为0.15-0.20g/cm3；所述硅烷改性纳米空心玻璃微珠的粒径为1-10μm；所述硅烷改性纳米空
心玻璃微珠的真空留存率大于80％；所述溶剂由三氯乙烯、四氯乙烯、溶剂油一种或两种以上混合而成；所述交联剂、偶联剂、催化剂为制作涂料使用的常规产品。
48.本发明的原理如下：
49.本发明使用长链柔软的羟基封端聚二甲基硅氧烷作为基础树脂，通过添加高比表面积的纳米补强白炭黑提高材料的机械性能，使得空心玻璃微珠和涂料充分混合，使得材料相容性好，即使经过摩擦和破坏，依然不会破坏内部涂层，超长的耐候效果；后期仅需要添加较少量硅烷改性纳米空心玻璃微珠，利用硅烷改性纳米空心玻璃微珠的轻质实现减轻材料整体重量，可大大减轻对拉索负荷。
50.拉索耐腐蚀保护的轻型防护涂料的技术参数以及固化后的性能测试如表1所示。
51.表1.性能测试结果表(固化条件23℃、50％湿度)
[0052][0053][0055]
在发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置
有”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0056]
本发明所采用的部件均为通用标准件或本领域技术人员知晓的部件，其结构和原理都为本技术人员均可通过技术手册得知或通过常规实验方法获知。
[0057]
以上所述，仅是本发明较佳实施例而已，并非对本发明的技术范围作任何限制，故凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何细微修改、等同变化与修饰，仍属于本发明的保护范围。