專利名稱：金屬表面防腐防護(hù)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及對金屬表面大氣環(huán)境介質(zhì)長效防腐防護(hù)方法，尤其涉及對橋梁鋼管結(jié)構(gòu)暴露于大氣介質(zhì)中的表面進(jìn)行長效防腐防護(hù)的方法。
現(xiàn)有技術(shù)一般的處理方法是在金屬材料表面進(jìn)行油漆涂裝、噴鋅、噴鋁、噴鋁鎂合金、噴鋅鋁合金，只是一個涂裝概念，涂層厚度不大于150um，無法保證達(dá)到長效防腐防護(hù)效果。
現(xiàn)有技術(shù)中國專利申請?zhí)?2108015，發(fā)明名稱一種吊橋主纜的防護(hù)方法，使用瀝青涂料、玻璃絲布、隔熱材料、鋼絲網(wǎng)包裹等，工藝復(fù)雜，不美觀。
本發(fā)明的目的在于提供一種使金屬結(jié)構(gòu)不被腐蝕，延長金屬材料的使用壽命的金屬表面防腐防護(hù)方法。
本發(fā)明金屬表面防腐防護(hù)方法，在金屬表面形成三層結(jié)構(gòu)第一層為隔離層，第二層為加強(qiáng)層，第三層為耐候?qū)?，包括如下步驟A對金屬表面的預(yù)處理包括用機(jī)械方法除銹，用堿性洗滌液洗滌，用清水清洗掉洗滌液并晾干水份，處理鋼材表面的毛刺、飛邊或較高突起的焊疤，打磨平整，在噴射第一層隔離層前，用壓縮空氣吹盡表面浮塵；B在金屬表面用高分子材料不飽和聚脂樹脂加入引發(fā)劑噴射一層涂復(fù)層，稱為隔離層所用材料名稱不飽和聚脂樹脂中加入引發(fā)劑，不飽和聚脂樹脂分子結(jié)構(gòu)通式 式中R1代表二元醇，R2代表不飽和二元酸，R3代表飽和二元酸；加入引發(fā)劑過氧化甲乙酮與鄰苯二甲酸二辛酯的溶液，過氧化甲乙酮，分子結(jié)構(gòu)式為 預(yù)先配制引發(fā)劑，重量配比為過氧化甲乙酮占45％-55％，余量為鄰苯二甲酸二辛酯，總量為100％；現(xiàn)場施工時，在不飽和聚脂樹脂中加入配制好的引發(fā)劑，引發(fā)劑含量重量百分比為不飽和聚脂樹脂重量的2.0％-2.5％的范圍。
C、待隔離層材料固化至表面發(fā)粘，當(dāng)形成連續(xù)膜時，立即進(jìn)行強(qiáng)度層的噴射制作，先鋪上一層玻璃纖維布并且貼實(shí)，噴射所用材料與隔離層材料相同，為不飽和聚脂樹脂中加入引發(fā)劑，噴射一層后侵透消除氣泡，然后，按同樣方法再鋪上一層玻璃纖維布，再噴射，交替重復(fù)2-4次。
D、進(jìn)行耐候?qū)拥膰娭?，所用材料包括在不飽和聚脂樹脂中加入?lián)合紫外線吸收劑、防老劑、分解劑、和引發(fā)劑，聯(lián)合紫外線吸收劑為兩種2-羥基二苯酮，分子結(jié)構(gòu)為 2，2’-二羥基-4，4’-二甲氧基二苯酮，分子結(jié)構(gòu)為 防老劑的化學(xué)名稱為亞磷酸三苯酯，分子結(jié)構(gòu)為 分解劑的化學(xué)名稱為N，N-二甲基氨基硫羧酸鋅，分子結(jié)構(gòu)為 聯(lián)合紫外線吸收劑的重量配比為2-羥基二苯酮占聯(lián)合紫外線吸收劑的總重量的45％-55％，余量為2，2’-二羥基-4，4’-二甲氧基二苯酮；聯(lián)合紫外線吸收劑加入量為不飽和聚脂樹脂重量的5‰-10‰；防老劑加入量為不飽和聚脂樹脂重量的2‰-4‰；分解劑加入量為不飽和聚脂樹脂重量的4‰-6‰；引發(fā)劑加入量為為不飽和聚脂樹脂與聯(lián)合紫外線吸收劑、防老劑、分解劑重量之和總重量的2％-2.5％隔離層厚度為0.3-0.5mm之間；制作強(qiáng)度層時，同一層之間兩張玻璃纖維布之間互相重疊搭接寬度為30-50mm，強(qiáng)度層總厚度控制在0.5-0.8mm之間，玻璃纖維布選用無捻粗紗方格布；耐候?qū)拥暮穸葹?.5mm-0.8mm之間，噴射耐候?qū)訒r，可以在不飽和聚脂樹脂中加入顏料進(jìn)行調(diào)色。
防護(hù)原理第一層隔離層，亦稱密閉層，隔離層用用高分子材料不飽和聚脂樹脂加入引發(fā)劑噴射在金屬表面，與金屬表面咬合，引發(fā)劑分解產(chǎn)生自由基，引發(fā)不飽和聚脂樹脂線型分子鏈中的不飽和雙鍵與交聯(lián)劑苯乙烯發(fā)生自由基連鎖反應(yīng)而形成網(wǎng)狀體型大分子，在金屬表面形成隔離膜——由于液態(tài)樹脂中作為溶劑的苯乙烯在固化成膜時作為交聯(lián)劑參與反應(yīng)，不存在溶劑揮發(fā)現(xiàn)象，形成隔離膜，該隔離膜可以認(rèn)為是一個具有如下結(jié)構(gòu)單元的巨型分子 因而其具有致密性、隔離性的特征。分子鏈中側(cè)基-OH基是具有強(qiáng)極性的官能團(tuán)，與金屬材料極性界面之間具有較強(qiáng)親和力，加之鋼管表面較為粗糙，使親和力界面面積大為增加，從而實(shí)現(xiàn)隔離層與被保護(hù)表面間的粘附效果。能有效地將空氣中的氧、水及腐蝕性氣體等介質(zhì)與金屬表面隔離開來，使金屬表面免遭介質(zhì)侵蝕。
第二層，強(qiáng)度層是一種高強(qiáng)度纖維—玻璃纖維增強(qiáng)的熱固性高分子材料，其基體材料與第一層使用相同的在不飽和聚脂樹脂中加入引發(fā)劑材料。強(qiáng)度層的比強(qiáng)度較優(yōu)質(zhì)鋼材高，拉伸強(qiáng)度可達(dá)180Mpa以上，彎曲強(qiáng)度可達(dá)200Mpa，強(qiáng)度層與隔離層和耐候?qū)娱g拉伸強(qiáng)度可達(dá)60Mpa以上；強(qiáng)度層的連續(xù)搭接被覆使整個被防護(hù)工件表面形成一個整體的具有高強(qiáng)度嚴(yán)密包裹隔離層的體系，切實(shí)有效地保護(hù)住對金屬表面起防護(hù)作用的隔離層不受外力的直接損害。
第三層耐候?qū)铀貌牧鲜且环N與隔離層和強(qiáng)度層基體材料同一系列的熱固性高分子材料，其固化機(jī)理相同，但由于分子結(jié)構(gòu)中引入了較多的側(cè)烷基和大空間位阻的芳基等基團(tuán)保護(hù)了分子鏈中易受酸、水、鹽等介質(zhì)侵蝕的如COO-，C-O等基團(tuán)而具備較強(qiáng)的耐酸、耐水、耐鹽性能。
同時，耐候?qū)硬牧现屑尤胱贤饩€吸收劑、防老劑、分解劑。
紫外線吸收劑2-羥基二苯酮及2，2’-二羥基-4，4’-二甲氧基二苯酮，能有效吸收2900-4000波長范圍的紫外線，有效保護(hù)耐候?qū)硬牧戏肿渔溨蠧-O和C=O等易受破壞而斷裂的化學(xué)鍵，解決了耐候?qū)庸饫匣瘑栴}。
防老劑，即抗氧劑，能使由于空氣中氧和臭氧的作用而引起的樹脂分子結(jié)構(gòu)中，已經(jīng)發(fā)生的氧化降解自由基連鎖反應(yīng)終止而消除氧和臭氧的作用。
分解劑，是一種使樹脂被空氣中的氧和臭氧氧化作用降解后產(chǎn)生的過氧化基團(tuán)分解的助劑，從而使氧化降解自由基連鎖反應(yīng)中斷，保護(hù)樹脂分子結(jié)構(gòu)免遭空氣中氧和臭氧介質(zhì)的破壞。
施工時，該防護(hù)技術(shù)三層所用的不飽和聚脂樹脂在加入引發(fā)劑固化時，發(fā)生放熱反應(yīng)，由于分子結(jié)構(gòu)由線性轉(zhuǎn)化為網(wǎng)狀體型的變化使體積發(fā)生收縮，體積收縮率在6％-8％，該收縮量使防護(hù)層緊緊包裹于鋼管表面而不會滑移。
由于該防護(hù)技術(shù)三層(隔離層、強(qiáng)度層和耐候?qū)?連為一體的高分子材料固化后是一種網(wǎng)狀體型結(jié)構(gòu)分子，在低溫到-50℃下分子鏈中的C-C，C-O，C=O鍵也不至于斷裂，同時，由于熱固性高分子材料，在100℃的高溫下也不會變軟，加之三層具有與碳鋼相近的線膨脹系數(shù)(1.5×10-5/℃)，溫度變化時，與鋼材一起熱脹冷縮而不致剝離。所以本發(fā)明能適應(yīng)自然界溫度變化而起到對鋼材表面的有效的防護(hù)作用。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于1、施工方便，無需高壓噴砂、除銹、造毛等工序。
2、采用專用噴涂機(jī)噴涂施工，施工效率高，隔離層與鋼材間界面粘著緊密，固化成型速度快，一般每層固化時間在40-60分鐘，對施工環(huán)境無明顯要求。
3、對酸雨、濕熱、鹽霧介質(zhì)的腐蝕具有很強(qiáng)的抗御作用。
4、三層防護(hù)層有強(qiáng)度，對鋼結(jié)構(gòu)的安全性有一定的補(bǔ)償作用。
5、具有優(yōu)異的電絕緣功能，可滿足鋼管表面架設(shè)電源，而不導(dǎo)電，因此，方便橋梁、建筑物上架設(shè)照明設(shè)備。
6、可以在耐候?qū)痈鶕?jù)建設(shè)方的要求方便地調(diào)整顏色。


圖1本發(fā)明的金屬表面防腐防護(hù)方法處理后的涂層斷面結(jié)構(gòu)圖。
圖2本發(fā)明的金屬表面防腐防護(hù)方法處理后的涂層的平面局部結(jié)構(gòu)圖。
實(shí)施例1第一層為隔離層1 第二層為加強(qiáng)層2 第三層為耐候?qū)?，金屬表面防腐防護(hù)方法，包括如下步驟A對金屬表面的預(yù)處理包括用機(jī)械方法除銹，用堿性洗滌液洗滌，用清水清洗掉洗滌液并晾干水份，處理鋼材表面的毛刺、飛邊或較高突起的焊疤，打磨平整，在噴射第一層隔離層前，用壓縮空氣吹盡表面浮塵;
B在金屬表面用高分子材料不飽和聚脂樹脂加入引發(fā)劑噴射一層涂復(fù)層，稱為隔離層，所用材料名稱不飽和聚脂樹脂中加入引發(fā)劑，預(yù)先配制引發(fā)劑，過氧化甲乙酮與鄰苯二甲酸二辛酯的溶液，重量配比為過氧化甲乙酮占45％-55％，余量為鄰苯二甲酸二辛酯，總量為100％；現(xiàn)場施工時，在不飽和聚脂樹脂中加入配制好的引發(fā)劑，引發(fā)劑含量重量百分比為不飽和聚脂樹脂重量的2.0％-2.5％的范圍。隔離層厚度為0.3-0.5mm之間。根據(jù)現(xiàn)場天氣條件而定，常溫下凝澆時間為30-50分鐘。
C、待隔離層材料固化至表面發(fā)粘，當(dāng)形成連續(xù)膜時，立即進(jìn)行強(qiáng)度層的噴射制作，先鋪上一層玻璃纖維布并且貼實(shí)，噴射所用材料與隔離層材料相同，為不飽和聚脂樹脂中加入引發(fā)劑，噴射一層后侵透消除氣泡，然后，按同樣方法再鋪上一層玻璃纖維布，再噴射，交替重復(fù)2-4次，制作強(qiáng)度層時，同一層之間兩張玻璃纖維布之間互相重疊搭接寬度為30-50mm，兩層之間的搭接位置要錯開150-200mm，強(qiáng)度層總厚度控制在0.5-0.8mm之間，玻璃纖維布選用無捻粗紗方格布；根據(jù)現(xiàn)場天氣條件而定，強(qiáng)度層總制作時間為30-60分鐘。
D、進(jìn)行耐候?qū)拥膰娭?，所用材料包括在不飽和聚脂樹脂中加入?lián)合紫外線吸收劑、防老劑、分解劑、和引發(fā)劑，聯(lián)合紫外線吸收劑為兩種2-羥基二苯酮，與2，2’-二羥基-4，4’-二甲氧基二苯酮；防老劑的化學(xué)名稱為亞磷酸三苯酯，分解劑的化學(xué)名稱為X，N-二甲基氨基硫羧酸鋅，聯(lián)合紫外線吸收劑的重量配比為2-羥基二苯酮與2，2’-二羥基-4，4’-二甲氧基二苯酮的重量比例為45％-55％∶45％-55％；聯(lián)合紫外線吸收劑加入量為不飽和聚脂樹脂重量的5‰-10‰；防老劑加入量為不飽和聚脂樹脂重量的2‰-4‰；分解劑加入量為不飽和聚脂樹脂重量的4‰-6‰；在上述不飽和聚脂樹脂與聯(lián)合紫外線吸收劑、防老劑、分解劑混合好待用的溶液中，施工時，才能加入引發(fā)劑，引發(fā)劑加入量為不飽和聚脂樹脂與聯(lián)合紫外線吸收劑、防老劑、分解劑的溶液重量之和總重量的2％-2.5％；耐候?qū)拥暮穸葹?.5mm-0.8mm之間，噴射耐候?qū)訒r，可以在不飽和聚脂樹脂中加入顏料進(jìn)行調(diào)色。根據(jù)現(xiàn)場天氣條件而定耐候?qū)幽凉矔r間為30-60分鐘。
上述步驟中所用的噴涂設(shè)備為美國空氣助流包容技術(shù)(AAC)的型號為LPAS/SP85、3WP、2WP、G2、G3發(fā)備。
實(shí)施例2與實(shí)施例1相同的噴射工藝步驟，用料配方的具體方法
預(yù)先配制引發(fā)劑，過氧化甲乙酮與鄰苯二甲酸二辛酯的溶液，重量配比為過氧化甲乙酮占55克，鄰苯二甲酸二辛酯為45克，總量為100克；混合后引發(fā)劑待用。
隔離層用料現(xiàn)場施工時，在不飽和聚脂樹脂中加入配制好的引發(fā)劑，引發(fā)劑20克，不飽和聚脂樹脂1000克，混合均勻。隨用時隨時配制。
強(qiáng)度層所用不飽和聚脂樹脂、引發(fā)劑的材料與配比方法與隔離層相同。鋪上一層玻璃纖維布，再噴射，交替重復(fù)2次，耐候?qū)优淞下?lián)合紫外線吸收劑的重量配比為2-羥基二苯酮55克，2，2’-二羥基-4，4’-二甲氧基二苯酮45克，混合后待用，稱量聯(lián)合紫外線吸收劑5克；防老劑加入量2克；分解劑加入量4克；不飽和聚脂樹脂1000克；在上述不飽和聚脂樹脂與聯(lián)合紫外線吸收劑、防老劑、分解劑混合好待用，施工時，才能加入引發(fā)劑。施工時，將上述不飽和聚脂樹脂與聯(lián)合紫外線吸收劑、防老劑、分解劑混合好待用的溶液稱量1000克，加入20克引發(fā)劑，混合均勻，耐候?qū)佑玫牧霞磁渲仆瓿伞?br> 隔離層厚度為0.3-0.5mm之間。根據(jù)現(xiàn)場天氣條件而定，常溫下凝澆時間為40分-50分鐘；強(qiáng)度層連續(xù)凝澆和噴射30-60分鐘。厚度為0.5-0.6mm之間。
耐候?qū)雍穸葹?.5-0.7mm之間，凝澆時間為30-60分鐘；實(shí)施例3有與實(shí)施例1相同的噴射工藝步驟，用料配方的具體方法預(yù)先配制引發(fā)劑，過氧化甲乙酮與鄰苯二甲酸二辛酯的溶液，重量配比為過氧化甲乙酮占45克，鄰苯二甲酸二辛酯為55克，總量為100克；混合后引發(fā)劑待用。
隔離層用料現(xiàn)場施工時，在不飽和聚脂樹脂中加入配制好的引發(fā)劑，引發(fā)劑25克，不飽和聚脂樹脂1000克，混合均勻。隨用時隨時配制。
耐候?qū)优淞下?lián)合紫外線吸收劑的重量配比為2-羥基二苯酮45克，2，2’-二羥基-4，4’-二甲氧基二苯酮55克，混合后待用，聯(lián)合紫外線吸收劑10克；防老劑4克；分解劑6克；不飽和聚脂樹脂1000克；在上述不飽和聚脂樹脂與聯(lián)合紫外線吸收劑、防老劑、分解劑混合好待用，施工時，將上述不飽和聚脂樹脂與聯(lián)合紫外線吸收劑、防老劑、分解劑混合好待用的溶液稱量1000克，加入25克引發(fā)劑。
由中國科學(xué)院沈陽分院理化測試中心金屬腐蝕與防護(hù)測試部，對用本發(fā)明所述的方法對金屬材料進(jìn)行處理后制作的金屬防腐試件(GCM)進(jìn)行測試，如下乙酸鹽霧腐蝕試驗(yàn)使用的儀器為日本制造的ST-ISO-3型鹽水噴霧試驗(yàn)機(jī)，按照GB10125-88進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)條件為試驗(yàn)箱的溫度為35±1℃，空氣飽和器溫度為47±℃，每80cm2噴霧量為1.4-1．8mL/h，噴霧壓力為1±0.025Kgf/cm2，試驗(yàn)溶液為5％的氯化鈉，加入一定量的符合GB676化學(xué)純的冰乙酸，控制溶液PH值在3.0-3.3范圍內(nèi)。經(jīng)過720小時試驗(yàn)內(nèi)，金屬防腐試件(GCM)沒有發(fā)生明顯的腐蝕和變色，而對比片鍍鋅件310小時出現(xiàn)黃斑，對比片熱噴鋁件650小時出現(xiàn)黃斑。
濕熱腐蝕試驗(yàn)使用的儀器為日本制造的GS-3C型腐蝕試驗(yàn)機(jī)，參照ISO 7384-86進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)條件為試驗(yàn)箱的溫度為45±1℃，相對濕度在95％以上。經(jīng)過720小時試驗(yàn)，金屬防腐試件(GCM)基本沒有腐蝕和變色現(xiàn)象，而對比片鍍鋅件出現(xiàn)少量白色腐蝕物，對比件熱噴鋁件有極少量白色腐蝕物。
結(jié)論是金屬防腐試件(GCM)的耐乙酸鹽霧和濕熱腐蝕性能明顯優(yōu)于熱噴鋁件和鍍鋅件，可以推斷，本發(fā)明所述的方法對金屬材料進(jìn)行處理后的金屬防腐層，在類似試驗(yàn)條件的自然環(huán)境中使用，對基體鋼材能起到良好的保護(hù)作用。
權(quán)利要求
1.金屬表面防腐防護(hù)方法，包括如下步驟A對金屬表面的預(yù)處理包括用機(jī)械方法除銹，用堿性洗滌液洗滌，用清水清洗掉洗滌液并晾干水份，處理鋼材表面的毛刺、飛邊或較高突起的焊疤，打磨平整，在噴射第一層隔離層前，用壓縮空氣吹盡表面浮塵；B在金屬表面用高分子材料不飽和聚脂樹脂加入引發(fā)劑噴射一層涂復(fù)層，稱為隔離層，所用材料名稱不飽和聚脂樹脂中加入引發(fā)劑，加入引發(fā)劑過氧化甲乙酮與鄰苯二甲酸二辛酯的溶液，預(yù)先配制引發(fā)劑，重量配比為過氧化甲乙酮占45％-55％，余量為鄰苯二甲酸二辛酯，總量為100％；現(xiàn)場施工時，在不飽和聚脂樹脂中加入配制好的引發(fā)劑，引發(fā)劑含量重量百分比為不飽和聚脂樹脂重量的2.0％-2.5％的范圍，常溫下凝澆時間為30-50分鐘；C、待隔離層材料固化至表面發(fā)粘，當(dāng)形成連續(xù)膜時，立即進(jìn)行強(qiáng)度層的噴射制作，先鋪上一層玻璃纖維布并且貼實(shí)，噴射所用材料與隔離層材料相同，為不飽和聚脂樹脂中加入引發(fā)劑，噴射一層后侵透消除氣泡，然后，按同樣方法再鋪上一層玻璃纖維布，再噴射，交替重復(fù)2-4次，常溫下總的制作時間為30-60分鐘；D、進(jìn)行耐候?qū)拥膰娭?，所用材料包括在不飽和聚脂樹脂中加入?lián)合紫外線吸收劑、防老劑、分解劑、和引發(fā)劑，聯(lián)合紫外線吸收劑為兩種2-羥基二苯酮和2，2’-二羥基-4，4’-二甲氧基二苯酮，防老劑的化學(xué)名稱為亞磷酸三苯酯，分解劑的化學(xué)名稱為N，N-二甲基氨基硫羧酸鋅，聯(lián)合紫外線吸收劑的重量配比為2-羥基二苯酮占聯(lián)合紫外線吸收劑的總重量的45％-55％，余量為2，2’-二羥基-4，4’-二甲氧基二苯酮；聯(lián)合紫外線吸收劑加入量為不飽和聚脂樹脂重量的5‰-10‰；防老劑加入量為不飽和聚脂樹脂重量的2‰-4‰；分解劑加入量為不飽和聚脂樹脂重量的4‰-6‰；引發(fā)劑加入量為為不飽和聚脂樹脂與聯(lián)合紫外線吸收劑、防老劑、分解劑重量之和總重量的2％-2.5％；噴制后常溫下凝澆時間為30-60分鐘。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬表面防腐防護(hù)方法，其特征包括隔離層厚度為0.3-0.5mm之間；制作強(qiáng)度層時，同一層之間兩張玻璃纖維布之間互相重疊搭接寬度為30-50mm，強(qiáng)度層總厚度控制在0.5-0.8mm之間，玻璃纖維布選用無捻粗紗方格布；耐候?qū)拥暮穸葹?.5mm-0.8mm之間，噴射耐候?qū)訒r，可以在不飽和聚脂樹脂中加入顏料進(jìn)行調(diào)色。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的金屬表面防腐防護(hù)方法，其特征包括上述步驟中所用的噴涂設(shè)備為美國空氣助流包容技術(shù)(AAC)型號為LPAS/SP85、3WP、2WP、G2、G3設(shè)備。
全文摘要
金屬表面防腐防護(hù)方法,先在金屬材料上噴射一層不飽和聚脂樹脂作為隔離層1;然后包裹玻璃纖維布,并且噴射第二層不飽和聚脂樹脂,此步驟重復(fù)2—4次,形成強(qiáng)度層2;外層為耐候?qū)?;隔離層1、強(qiáng)度層2和耐候?qū)?使用的不飽和聚脂樹脂是相同類型但不同特性的材料,在不飽和聚脂樹脂中選取加入引發(fā)劑、紫外線吸收劑、防老劑、分解劑。本發(fā)明能使橋梁和公路護(hù)欄等金屬件長效防止酸雨、鹽霧的侵蝕,耐低溫和高溫。
文檔編號C09D167/06GK1286146SQ0011610
公開日2001年3月7日 申請日期2000年9月25日 優(yōu)先權(quán)日2000年9月25日
發(fā)明者楊玉璽, 屈永強(qiáng), 朱能安 申請人:成都宏億復(fù)合材料工程技術(shù)有限公司