一種滲入固結型無溶劑環(huán)氧防腐涂料及其制備方法與應用
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于防腐涂料技術領域，涉及一種無溶劑環(huán)氧防腐涂料，特別涉及一種滲 入固結型的無溶劑環(huán)氧防腐涂料及其制備方法與應用。
【背景技術】
[0002] 全世界每年因腐蝕造成的經(jīng)濟損失高達1萬億美元，約為地震、水災、臺風等自然 災害造成經(jīng)濟損失總和的6倍。我國每年因腐蝕造成的經(jīng)濟損失達1. 2萬億元，可約建441 個鳥巢、7個三峽工程、46條青藏鐵路。腐蝕損壞已經(jīng)成為了阻礙我國經(jīng)濟發(fā)展的一個重要 因素，同時上述亟待解決的基礎設施防腐蝕問題也為我國重防腐涂料的發(fā)展帶來了發(fā)展機 遇。
[0003]目前，國內外基礎設施如基礎建筑、道路橋梁、海港碼頭、水電大壩等結構依然以 混凝土結構與鋼結構為主。與鋼結構腐蝕機理不同，雖然在腐蝕環(huán)境并不嚴峻的條件下，混 凝土結構有較好的耐久性。然而，混凝土是一種多孔性介質，材料的微觀結構決定了其宏觀 的行為機制，混凝土多孔性結構也決定了環(huán)境中水及各種腐蝕介質能夠輕易滲透于混凝土 內部、腐蝕混凝土結構，這樣大大降低了混凝土結構的耐久性能。而混凝土結構的表面涂層 防腐措施能夠有效封閉混凝土表面孔洞、防止腐蝕因子滲透于混凝土結構內部，是一種高 效、低成本的防護措施。
[0004] 環(huán)氧樹脂由于其力學強度高、耐腐蝕性能優(yōu)異、固化收縮小、界面附著力強、固化 方便等優(yōu)點而被廣泛應用于混凝土結構防腐工程中。然而傳統(tǒng)的混凝土結構防腐絕大多數(shù) 不具備滲透性，在混凝土表面只能成膜，由于膜的熱脹系數(shù)和混凝土的熱脹系數(shù)差別很大， 在溫度變化時必然在界面造成應力集中，久而久之產生疲勞老化，必然會造成界面粘接破 壞而脫皮剝落。而具有滲入固結作用的混凝土結構防腐涂料能夠滲入混凝土結構內部固 化，固化后的防腐涂料形成一個固結增強層，同時由于混凝土不均質，滲入深度不同，形成 的是一個不規(guī)則的犬牙交錯的界面，可大大減低應力集中。另一方面，滲入固結型的防腐材 料能夠滲透于混凝土結構內部小至納米級別的毛細孔隙中，形成一層2-10mm的防腐層。與 普通的涂層防腐相比，滲入固結型防腐材料的防腐層厚度明顯大于普通涂層防腐，因此其 能夠有效降低腐蝕因子滲透于混凝土結構內部，實現(xiàn)有效防腐。
[0005] 無溶劑涂料的制備及施工應用過程中不需采用揮發(fā)性有機溶劑作為分散介質，其 固含量極高，甚至能達到100%，可揮發(fā)性物質極少，大大提高了施工的安全性，同時減少了 對人體的毒害及環(huán)境的污染。而且由于無溶劑涂料在涂刷過程不伴隨著溶劑的揮發(fā)，因此 可以有效避免涂層中所形成的針孔缺陷；一次涂刷，干膜厚度能夠達到300μπι~1000μπι， 從而實現(xiàn)厚膜化，有效地降低了施工成本。然而，國內外大部分無溶劑防腐涂料均不具有滲 透性，僅能在基材表面形成一層簡單的防腐層，不具備上述滲入固結型防腐涂料的防腐優(yōu) 勢；專利CN102585441A《一種性能可控環(huán)氧-聚酮注漿材料及其制備方法》公開了一種具有 高滲透性的環(huán)氧材料，該專利所述材料也被應用于混凝土結構涂層防水防滲領域，然而該 材料使用了具有較高毒性的醛類化合物，限制了其在部分衛(wèi)生要求較高的工程中的應用。

【發(fā)明內容】

[0006] 針對常用的混凝土結構防腐材料往往不具備滲透性，涂層附著力不足，不能提高 混凝土密實度等缺點，本發(fā)明的目的在于提供一種滲入固結型無溶劑環(huán)氧防腐涂料。所述 防腐涂料能夠滲入混凝土面深2~6mm，與混凝土材料形成互穿交聯(lián)網(wǎng)絡，增加混凝土的密 實度，提高混凝土表面強度，消除混凝土內部腐蝕因素；另一方面該材料能夠減少了涂膜內 應力，避免了涂膜開裂，增加涂料的使用期限。對于防腐面漆、中間漆與混凝土之間，本發(fā)明 的防腐涂料能提供一個良好的粘結層，它與混凝土表面及外加的面漆、中間漆有著很好的 結合性，使防護面漆或中間漆不會在長時間使用后起皮、剝落。
[0007] 本發(fā)明的另一目的在于提供上述滲入固結型無溶劑環(huán)氧防腐涂料的制備方法。
[0008] 本發(fā)明的再一目的在于提供滲入固結型無溶劑環(huán)氧防腐涂料的應用。
[0009] 本發(fā)明的目的通過下述技術方案實現(xiàn)：
[0010] 一種滲入固結型無溶劑環(huán)氧防腐涂料，由甲組分和乙組分組成。
[0011] 所述甲組分由以下按重量份數(shù)計的組分組成：
[0012] 環(huán)氧樹脂 18~89; 增強型反應性溶劑 5~50; 滲透型反應性溶劑 5~60; 界面改性劑 ：0~5; 滲透促進劑 0~3,
[0013] 所述乙組分由以下按重量份數(shù)計的組分組成：
[0014] 功能固化劑 5~95, 固化調控劑 0~30; 雙功能調控劑 0~50; 固化促進劑 0~40; 縮合催化劑 0~5;
[0015] 其中，甲、乙組分的重量比為（100:3)~（100:50)。
[0016] 所述的環(huán)氧樹脂為雙酚A型環(huán)氧樹脂或雙酚F型環(huán)氧樹脂。其中，雙酚A型環(huán)氧 樹脂為E-51或E-44,雙酚F型環(huán)氧樹脂為F-51或F-44。
[0017] 所述的增強型反應性溶劑為縮水甘油醚類化合物，具體為芐基縮水甘油醚、丁基 縮水甘油醚、烯丙基縮水甘油醚、12-14烷基縮水甘油醚、新戊二醇二縮水甘油醚、乙二醇二 縮水甘油醚、丙三醇三縮水甘油醚或三羥甲基丙烷三縮水甘油醚中的一種以上。
[0018] 所述的滲透型反應性溶劑為難揮發(fā)酮類化合物，具體為環(huán)己酮、異佛爾酮、甲基異 丁基酮、二丙酮醇或乙酰丙酮中的一種以上。
[0019] 所述的界面改性劑為鈦酸酯偶聯(lián)劑及硅烷偶聯(lián)劑中的一種以上。其中鈦酸酯偶聯(lián) 劑為CT-56、CT-114、CT-2 (利進化工）；硅烷偶聯(lián)劑為KH550、KH560、KH570、KH602。
[0020] 所述的滲透促進劑為陰離子表面活性劑、陽離子表面活性劑、非離子表面活性劑 中的一種或一種以上混合物。所述陰離子表面活性劑為烷基苯磺酸鈉、烷基聚氧乙烯醚硫 酸鈉或脂肪酸鈉中的一種以上；所述陽離子表面活性劑為烷基三甲基季銨溴化物、烷基二 甲基芐基季銨氯化物中的一種以上；所述非離子表面活性劑為脂肪醇聚氧乙烯醚、烷基酚 聚氧乙烯醚中的一種以上。
[0021] 所述的功能固化劑為乙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、N，N-二乙胺基丙胺、3-二 丁胺基丙胺中的一種以上。
[0022] 所述的固化調控劑為低分子聚酰胺類固化劑、改性胺類固化劑中的一種以上。其 中，低分子聚酰胺類固化劑為650#或651 改性胺類固化劑為591#或593 #。
[0023] 所述的雙功能調控劑為曼尼斯堿類固化劑^^^(^^^、…(^(腰果殼油改性） 中的一種以上。
[0024] 所述的固化促進劑為三乙醇胺、二甲基苯胺、2, 4, 6-三（二甲基氨基甲基）苯酚、 三苯基膦或甲基四氫苯酐中的一種以上。
[0025] 所述的縮合催化劑為磷腈，氨基硫脲，金雞納堿，四正丁基氟化銨，堿金屬氧化物 或堿金屬的氫氧化物中的一種以上。所述堿金屬氧化物為氧化鈣，所述堿金屬的氫氧化物 為氫氧化鈣或氫氧化鈉。
[0026] 所述滲入固結型無溶劑環(huán)氧防腐涂料的制備方法為：
[0027] (1)將18~89重量份的環(huán)氧樹脂，5~50重量份增強型反應性溶劑，5~60重量 份滲透型反應性溶劑，0~5重量份界面改性劑，0~3重量份滲透促進劑攪拌混合均勻，得 甲組分；所述攪拌混合的時間為10~20min;攪拌的轉速為450~550rpm;
[0028] (2)將5~95重量份功能固化劑，0~30重量份固化調控劑，0~50重量份雙功 能調控劑，〇~40重量份固化促進劑，0~5重量份縮合催化劑攪拌混合均勻，得乙組分；所 述攪拌混合的時間為10~20min，攪拌的轉速為250~350rpm;
[0029] (3)將甲、乙組分按照重量比為100:3~100:50常溫攪拌混合均勾，得到滲入固結 型無溶劑環(huán)氧防腐涂料。所述攪拌混合的時間為8~lOmin，攪拌的轉速為150~200rpm。
[0030] 所述滲入固結型無溶劑環(huán)氧防腐涂料應用于混凝土結構涂層領域。
[0031] 本發(fā)明相對于現(xiàn)有技術具備如下的突出優(yōu)點和效果：
[0032] (1)環(huán)氧樹脂在增強型反應性溶劑及滲透型反應性溶劑的復配稀釋之下，最終涂 料不僅擁有較低粘度，優(yōu)異滲透性，而且涂料固化后具有優(yōu)異的力學性能；
[0033] (2)區(qū)別于傳統(tǒng)溶劑型涂料及普通無溶劑涂料，在縮合催化劑的催化之下，環(huán)氧樹 月旨、增強型反應性溶劑與滲透型反應性溶劑及功能固化劑兩兩化合物之間能夠發(fā)生縮合反 應，三者反應環(huán)環(huán)相扣，最終得到高固含量的涂層，實現(xiàn)涂料的無溶劑化；
[0034] (3)本發(fā)明通過界面改性劑的使用，不但能夠進一步提高涂料與混凝土間的潤濕 能力，而且能夠提高涂料與混凝土之間的粘結能力；涂料在混凝土表面形成致密的保護層， 不應力收縮、不起皮、不發(fā)脆、不開裂；
[0035] (4)本發(fā)明通過滲透促進劑的使用，提高了涂料與混凝土間的潤濕能力，克服了環(huán) 氧材料于混凝土中滲透量少、滲透深度不大的缺點；本發(fā)明涂料對混凝土有毛細滲透作用， 材料最終能夠滲入混凝土面2~6mm深；
[0036] (5)本發(fā)明所述的防腐涂料通過滲入固結作用，使得混凝土表面密實，提高混凝土 強度；驅除混凝土表面水份，減少混凝土表面腐蝕因素；
[0037] (6)本發(fā)明所述防腐材料選用環(huán)氧樹脂，具有優(yōu)異的防腐性能及力學性能，涂膜強 度高，耐久性優(yōu)異；
[0038] (7)與普通涂料相比，本發(fā)明具有較低的V0C，能夠有效減少施工過程中對施工人 員的健康損傷及減少施工安全問題，滿足環(huán)境標準及衛(wèi)生標準要求。
【具體實施方式】
[0039] 下面通過具體實施例來詳細說明本發(fā)明，但本發(fā)明并不僅僅局限于以下實施例。
[0040] 實施例1
[0041] 將28份環(huán)氧樹脂F(xiàn)-44, 25份增強型反應性溶劑新戊二醇二縮水甘油醚，25份增強 型反應性溶劑丁基縮水甘油醚，19份滲透型反應性溶劑異佛爾酮，1份界面改性劑CT-114 以及2份滲透促進劑十二烷基聚氧乙烯醚硫酸鈉在500rpm下攪拌混合15min，得甲組分； 將39份功能固化劑乙二胺，30份固化調控劑591#，12份雙功能固化劑T-31，17份固化促進 劑三苯基膦，2份縮合催化劑磷腈在300rpm下攪拌混合15min，得乙組分；使用時將甲乙組 分按100:24的重量比例混合，在200rpm下攪拌lOmin，得到自滲透固結型環(huán)氧防腐涂料； 所述的份數(shù)都為重量份。該涂料的性能測試結果如表1和2所示。
[0042] 實施例2
[0043] 將18份環(huán)氧樹脂E-51，27份增強型反應性溶劑丙三醇三縮水甘油醚，20份滲透型 反應性溶劑二丙酮醇，30份滲透型反應性溶劑丙酮，2份界面改性劑KH560, 2份界面改性劑 CT-56,0. 5份滲透促進劑脂肪醇聚氧乙烯醚AE0-9,0. 5份滲透促進劑十六烷基三甲基溴化 銨在500rpm下攪拌混合15min，得甲組分；將22份功能固化劑二乙烯三胺，30份固化調控 劑593#，33份雙功能固化劑810 #，6份固化促進劑甲基四氫苯酐，8份固化促進劑二甲基苯 胺，1份