一种自渗透海洋混凝土防腐材料及其制备方法与应用
【技术领域】
[0001] 本发明属于防腐材料的技术领域，特别涉及一种海洋工程中混凝土表面的防腐材 料及其制备方法与应用。
【背景技术】
[0002] 我国是一个海洋大国，海岸线长、沿海岛屿多、管辖海域广、海洋资源丰富。同时严 酷的海洋环境也对我国海洋产业造成了很大的损失。海洋工程中混凝土作为一种非金属材 料广泛地应用于跨海桥梁、海上石油平台、沿海港口兴建工程中，并且在海水中的腐蚀相当 严重。在我国海洋混凝土防腐才刚刚进入起步阶段，因此海洋腐蚀与防护将是我国经济发 展中急需认真解决的问题。
[0003] 环氧树脂由于其力学强度高、耐腐蚀性能优异、固化收缩小、界面附着力强、固化 方便等优点而被广泛应用于海洋混凝土防腐工程中。然而海水对混凝土等非金属的腐蚀 不同于对金属的腐蚀，其往往是从内部腐蚀开始的。未经涂覆专用保护涂料的混凝土在海 水中使用的过程中，海水中的化学介质进入混凝土内部的微孔，在其中结晶，会产生膨胀应 力，导致混凝土材料的破裂，以及化学胀裂；同时海水中的盐分会对混凝土中的钢筋产生腐 蚀，使混凝土失强或胀裂。由于混凝土的多孔结构，所以防腐材料的良好渗透作用对混凝土 防腐起着重要作用。
[0004] 另一方面，虽然环氧树脂被广泛应用海洋混凝土的的表面防腐工程中，但是环氧 树脂分子中含有醚键，树脂分子在紫外线照射下易降解断链，所以涂膜的户外耐候性差，并 且环氧树脂固化后内应力大，涂膜质脆易开裂，耐热性和耐冲击性都不理想。而具有自渗透 作用的环氧防腐材料不但能保持环氧树脂优异的防腐性能，而且良好的渗透既可以增加涂 料和底材的接触面积，起到"锚固"的作用。环氧防腐材料渗透于混凝土中，可避免紫外光的 照射，还可以避免温度变化引起的膨胀应力，避免了涂膜开裂、耐冲击性不理想的问题。具 有自渗透作用的环氧防腐材料还可以赶跑混凝土孔隙中的水、湿气等腐蚀物质，消除腐蚀 因素，增加混凝土的密实度，增加涂料的使用期限，更好帮助混凝土承受环境的破坏。
【发明内容】
[0005] 针对常用海洋混凝土防腐材料不具有渗透性，涂层附着力不足，不能提高混凝土 密实度等缺点，本发明的目的在于提供了一种自渗透海洋混凝土防腐材料。本发明的防腐 材料能够渗入混凝土面深2~6mm，与混凝土材料形成互穿交联网络，增加了混凝土的密实 度，提高了混凝土表面强度，消除了混凝土内部腐蚀因素；另一方面该材料减少了涂膜内应 力，避免了涂膜开裂，增加涂料的使用期限。对于防腐面漆、中间漆与混凝土之间，本发明的 防腐材料能够提供一个良好的粘结层，它与混凝土表面及外加的面漆、中间漆有着很好的 结合性，使防护面漆或中间漆不会在长时间使用后起皮、剥落。
[0006] 本发明的另一目的在于提供上述自渗透海洋混凝土防腐材料的制备方法。
[0007] 本发明的再一目的在于上述自渗透海洋混凝土防腐材料的应用。
[0008] 本发明的目的通过下述技术方案实现：
[0009] 一种自渗透海洋混凝土防腐材料，由甲组分和乙组分组成。
[0010] 所述甲组分由以下按重量份数计的组分组成：
[0011] 环氧树脂 12-80; 活化型反应性溶剂 5~45; 增强型反应性溶剂 0~35; 界面改性剂 5~10; 界面增强剂 0~5:; 毛细滲透剂 0~5。
[0012] 所述乙组分由以下按重量份数计的组分组成：
[0013] 渗透型固化剂 5~85: 双功能固化剂 5~85; 固化调控剂 0~50; 固化促进剂 0~25。
[0014] 其中，甲、乙组分的重量比为（100:3)~（100:70)。
[0015] 所述的环氧树脂为双酚A型环氧树脂或双酚F型环氧树脂。其中，双酚A型环氧 树脂为E-51或E-44中的一种以上，双酚F型环氧树脂为F-51或F-44中的一种以上。
[0016] 所述的活化型反应性溶剂为酮类化合物中的一种或多种的混合物，优选为双乙烯 酮、丙酮、丁酮、甲基异丁基酮、二甲基丙酮或二丙酮醇中的一种以上。
[0017] 所述的增强型反应性溶剂为醛类化合物或缩水甘油醚类化合物中的一种以上；所 述的醛类化合物包括苯甲醛、戊二醛、糠醛或多聚甲醛中的一种以上；所述的缩水甘油醚类 化合物为苄基缩水甘油醚、12-14烷基缩水甘油醚、新戊二醇二缩水甘油醚、乙二醇二缩水 甘油醚、丙三醇三缩水甘油醚或三羟甲基三缩水甘油醚中的一种以上。
[0018] 所述的界面改性剂为异丁基三乙氧基硅烷、辛基三乙氧基硅烷或丙基三乙氧基硅 烷中的一种以上。
[0019] 所述的界面增强剂为硅烷偶联剂或钛酸酯偶联剂中的一种以上；所述偶联剂为 KH550、KH560、KH570、KH590 或KH602,钛酸酯偶联剂KR-TTS、KR-41B或KR-38 (美国Kenrich 石油化学公司）中的一种以上。
[0020] 所述的毛细渗透剂为阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂或非离子表面活性剂 中的一种以上。其中所述的阴离子表面活性剂为烷基苯磺酸钠、烷基硫酸钠或脂肪酸钠中 的一种以上；所述的阳离子表面活性剂为烷基三甲基季铵溴化物、烷基二甲基苄基季铵氯 化物的一种以上；所述非离子表面活性剂为脂肪醇聚氧乙烯醚、脂肪酸甲酯聚氧乙烯醚或 烷基酚聚氧乙烯醚的一种以上。
[0021] 所述的渗透型固化剂为二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺、二甲胺基丙胺或间 苯二甲胺中的一种以上。
[0022] 所述的固化调控剂为改性胺类固化剂或低分子聚酰胺类固化剂中的一种以上，所 述改性胺类固化剂为591#或593 #，低分子聚酰胺类固化剂为650#或651#。
[0023] 所述的双功能固化剂为曼尼斯碱类固化剂701#、810 #、910#、1'-31#中的一种以上。
[0024] 所述的固化促进剂为三乙醇胺、二甲基苯胺、2, 4, 6-三（二甲基氨基甲基）苯酚或 甲基四氢苯酐中的一种以上。
[0025] 所述自渗透海洋混凝土防腐材料的制备方法为：
[0026] (1)将12~80重量份的环氧树脂，5~45重量份的活化型反应性溶剂，0~35重 量份的增强型反应性溶剂，5~10重量份的界面改性剂，0~5份界面增强剂，0~5重量 份毛细渗透剂搅拌混合均匀，得甲组分；所述搅拌混合的时间为10~20min;搅拌的转速为 450 ~550rpm;
[0027] (2)将5~85重量份渗透型固化剂，5~85重量份的双功能固化剂，0~50重量 份的固化调控剂，〇~25重量份固化促进剂搅拌混合均匀，得乙组分；所述搅拌混合的时间 为10~20min，搅拌的转速为250~350rpm;
[0028] (3)将甲、乙组分按照重量比为100:3~100:70常温搅拌混合均勾，混合，得到具 有自渗透作用的海洋混凝土防腐材料。所述搅拌混合的时间为8~lOmin，搅拌的转速为 150 ~200rpm。
[0029] 所述自渗透海洋混凝土防腐材料应用于跨海桥梁、海上石油平台、沿海港口等大 型工程以及基础建筑物的防腐防渗工程领域。
[0030] 本发明相对于现有技术具备如下的突出优点和效果：
[0031] 1)本发明通过毛细渗透剂使用，提高了材料与混凝土间的润湿能力，克服了环氧 材料于混凝土中渗透量少、渗透深度不大的缺点；本发明材料对混凝土有自渗透作用，材料 最终能够渗入混凝土面2~6mm深；
[0032] 2)本发明通过界面增强剂的使用，不但能够进一步提高材料与混凝土间的润湿能 力，而且能够提高材料与混凝土之间的粘结能力。材料在混凝土表面形成致密的保护层，不 应力收缩、不起皮、不发脆、不开裂；
[0033] 3)本发明通过界面改性剂的使用，使得涂层表面形成疏水结构能够有效防止腐蚀 因子在水作为介质的影响直接渗透于混凝土结构内部造成腐蚀；
[0034] 4)本发明所述的防腐材料通过自渗透作用，使得混凝土表面密实，提高混凝土强 度；驱除混凝土表面水份，减少混凝土表面腐蚀因素；
[0035] 5)本发明所述防腐材料选用环氧树脂，具有优异的防腐性能及力学性能，涂膜强 度高，耐久性优异；
[0036]6)本发明材料能够于潮湿环境中固化，可抵抗海洋潮湿甚至少量明水的环境，快 速固化；
[0037] 7)本发明的防腐材料初始粘度低，渗透性及可操作时间可控性好，可以铺展至小 到纳米级别的混凝土缝隙中。
【具体实施方式】
[0038] 下面通过具体实施例来详细说明本发明，但本发明并不仅仅局限于以下实施例。
[0039] 实施例1
[0040] 将63份环氧树脂E-44,8份活化型反应性溶剂双乙烯酮，11份增强型反应性溶 剂戊二醛、8份增强型反应性溶剂三羟甲基三缩水甘油醚，6份界面改性剂异丁基三乙氧 基硅烷，2份界面增强剂KR-TTS，2份毛细渗透剂十二烷基苯磺酸钠在500rpm下搅拌混合 15min，得甲组分；将33份渗透型固化剂二乙烯三胺，33份渗透型固化剂三乙烯四胺，30份 双功能固化剂810 #，5份固化调控剂591#，2份固化促进剂三乙醇胺在300rpm下搅拌混合 15min，得乙组分；使用时将甲乙组分按100:63的重量比例混合，在200rpm下搅拌lOmin， 得到自渗透海洋混凝土防腐材料；所述的份数都为重量份。性能测试如表1所示。
[0041] 实施例2
[0042] 将12份环氧树脂E-44, 20份活化型反应性溶剂二甲基丙酮，21份活化型反应性溶 剂丁酮，12份增强型反应性溶剂苯甲醛、13份增强型反应性溶剂乙二醇二缩水甘油醚，10 份界面改性剂辛基三乙氧基硅烷，0. 7份界面增强剂KR-41B，1. 3份毛细渗透剂十六烷基三 甲基溴化铵在500rpm下搅拌混合15min，得甲组分；将25份渗透型固化剂三乙烯四胺，49 份渗透型固化剂二乙烯三胺，9份双功能固化剂910 #，9份双功能固化剂810#，5份固化调控 剂593#，5份固化调控剂651 #，1份固化促进剂2, 4, 6-三（二甲基氨基甲基）苯酚在300rpm 下搅拌混合15min，得乙组分；使用时将甲乙组分按100:70的重量比例混合，在200rpm下 搅拌lOmin，得到海洋混凝土防腐材料；所述的份数都为重量份。性能测试如表1所示。
[0043] 实施例3
[0044] 将33份环氧树脂F-44, 25份活化型反应性溶剂甲基异丁基酮，13份增强型反应性 溶剂多聚甲醛、15份增强型反应性溶剂12-14烷基缩水甘油醚，8份界面改性剂丙基三乙氧 基硅烷，5份界面增强剂KH590,1份毛细渗透剂脂肪醇聚氧乙烯醚AE0-9在500rpm下搅拌 混合15min，得甲组分；将85份渗透型固化剂间苯二甲胺，8份双功能固化剂T-31#，4份固 化调控剂651#，3份固化促进剂甲基四氢苯酐在300rpm下搅拌混合15min，得乙组分；使用 时将甲乙组分按100:53的重量比例混合，在200rpm下搅拌lOmin，得到