抗共振弹性防腐涂料工业化生产的研究

学涂

目前国内没有路桥纳米致密化抗共振弹性防腐专用涂料,主要依靠外墙涂料加以替代,因此达不到路桥抗共振弹性防腐效果。路桥专用涂料有特殊要求,针对路桥动态情况下产生共振对涂料的破坏性和附着力的影响较大,有机物及雨水有害物质所产生的高腐蚀性、砼体抗中度酸碱性、抗冻融性以及溶雪剂及其他溶剂对砼体表面及渗透结构产生的保护等等。研制路桥抗共振弹性防腐涂料,具有致密化抗振、耐酸碱、抗冻融、耐水性好、黏结性强、无污染,能广泛用于路缘石、混凝土表面、路桥结构梁、混凝土柱一体化防腐保护功能。                 纳米涂层的致密化对提高该涂料的抗共振影响很大,添加MNB-A型致密化抗振剂增加隔离O2-Cl-腐蚀气体离子,该涂料底涂致密化抗振剂,借助三元聚合纳米乳液、SiO2和硅溶胶形成O-SiO-O链空间网状结构,间隙在0.158nm左右,以皂水化水玻璃高分子材料做成膜剂,可以把涂层致密抗振提高到阻隔O2-Cl-和H2O渗透的程度。就纳米致密化抗共振弹性防腐涂料工业化生产及工艺、保护技术方面加以研究并提出一套有效的路缘石、混凝土表面、路桥结构梁、混凝土柱一体化防腐保护措施。 1　中试产品生产 1.1　产品原料、设备、检测仪器                 (1)原料　三元聚合纳米复合乳液(北京美纳邦化工科技有限公司)、乙烯-醋酸乙烯乳液(北京东方化工厂)、纳米CaCO3(北京化工大学精细化工厂)、纳米TiO2(北京建筑材料科学研究院)、纳米SiO2(南京海泰纳米材料有限公司)、六偏磷酸纳(上海试剂一厂)、纳米抗菌剂(无锡康搏纳米材料有限公司)、纳米防水剂、纳米抗老化剂、纳米耐擦洗剂、纳米耐污沾剂(北京高国科恒富纳米材料研究所)、超细弹性浆料(徐州盛源化工有限公司)、纳米颜料色浆(武汉青山新宇纳米化工材料有限公司)、超细复合钛白粉(绵阳居博克科技有限公司)、纳米致密化抗振剂、保护胶(北京美纳邦化工科技有限公司)、邻苯二甲酸二丁酯(EASTMAN公司)、丙二醇(北京燕山石油化工公司)、乙二醇(南昌市青山助剂厂)、磷酸三丁酯(上海高桥化工厂)、0.93nm太空活性水(北京健源饮用水有限公司)。                 (2)生产设备　AF多功能涂料一体机(山西长庆化工集团)、LS-20型篮式砂磨机(江苏江阴双叶集团)、FS型多功能搅拌分散釜(江阴精细化工机械厂)、TC系列调漆槽(江阴精细化工机械厂)、管线式高剪切乳化机(上海威宇化工机械设备有限公司)和静态混合器(上海威宇设备有限公司)。                 (3)检测仪器　主要检测纳米材料的结构及乳胶涂料的粘度、耐水性、耐碱性、耐刷洗、细度和遮盖力。使用的仪器主要有:X-射线衍射仪(RigakuD/max-шB型)、高速分散机(GFJ-0.4型)、刮板细度仪(QXD-25～150型)、BROOKFIELD-H流变仪,耐刷洗测试仪,遮盖力测试板、高精度天平等。                 (4)涂料性能测试 　                 　(5)乳液分析与检测　1特性粘数[η]　用乌氏粘度计30℃恒温水浴测定。2重均分子量Mw　将聚合物用甲醇洗涤、真空干燥,所得试样为五色固体。将试样溶解于经过金属钠回流处理过的四氢呋喃中,用大连化学物理所生产的8.0nm×30nm孔径104A°,μ-styragelGPC柱进行测试。3玻璃化转变温度Tg　将用甲醇处理过的聚合物试样在美国产DETLASERIESDSCT测试仪上测试,加热速度为20℃/min,流动N2作介质。5硬度　将试样制成3mm厚的样片,用营口市材料试验机厂生产的XHS型邵氏橡塑硬度计于25℃测试。5光泽度　用喷枪将聚合物溶液薄而匀地喷涂在玻璃板上,24h干透,然后喷涂黑漆于玻璃板的背面,再经24h干透后,用45℃光泽度检测仪测试。                 (6)粒径的测定　将样品稀释至一定倍数,在英国产MalvemAutosozerLoc-Fe96型粒度分析仪器上测定样品粒径大小。                 (7)致密抗共振的测定　致密抗共振的测定参照振动对建筑物的影响及允许振动标准。                 1.2　工艺流程与生产路线                 (1)工艺流程,见图1。                 (2)中试生产路线　取一定量0.93nm太空活性水与六偏磷酸纳在搅拌釜内加入,在强烈搅拌下,使六偏磷酸纳分散剂在水中完全溶解,然后加入纳米CaCO3、超细弹性浆料、超细复合钛白粉、消泡剂等,继续搅拌30min至固体达到最大极限的分散。在搅拌反应釜内加入三元聚合纳米复合乳液、乙烯-醋酸乙烯酯、纳米致密化抗振剂,加入纳米水充分调配均匀,搅拌15min加入保护胶、抗菌剂、pH调节剂制成乳液成品,然后加入到混合制备反应釜,把上 述研磨分散的颜料与填料混合制备,直接再加纳米抗老化剂、纳米耐污玷剂、纳米耐擦洗剂等,再加入成膜助剂乙二醇或1.2-丙二醇、增塑剂磷酸三丁酯或磷苯二甲酸二丁酯,搅拌一定的时间后加入消泡剂,最后加纳米防水剂、纳米颜料色浆与氨水调pH值至8～9左右,可得到含有各种颜色的高弹性纳米路桥纳米致密化抗共振防腐涂料(注:纳米TiO2、SiO2在三元聚合纳米乳液中)。 1.3　产品技术指标技术                 指标见表2。 2　结果与讨论 2.1　乳液的用量对聚合物性能的影响                 保持0.93nm纳米水、分散剂、纳米CaCO3、消泡剂、成膜助剂、增塑剂、纳米致密化抗振剂的用量和加入顺序不变,只改变2种乳液的用量,结果见表3。从表2看出,三元聚合纳米乳液和乙烯醋酸乙烯酯的用量增加聚合物分子链中极性基团数目增多,分子间交联度增大,分子链钢性增强,聚合物溶液的黏度增大,使聚合过程中自动加速效应得以提高且作用过程延长,从而使聚合物的MW、[η]Tg随之增大、聚合物的硬度、光泽度、韧性也得到了相应的提高。 2.2　纳米CaCO3对抗振防腐乳胶涂料遮盖力的影响                 纳米碳酸钙作为颜料填充剂,本身不具有遮盖力,但以一定的比率加入到纳米致密化抗振防腐涂料中,则可形成一种使颜料发挥作用的良好条件,从而使提高涂料的遮盖力。同时,还可起到增量的作用,分别用北京化工大学纳米碳酸钙和超细弹性浆料取代15%的钛白粉进行实验,测定不同对比颜料体积浓度∧时不同体系的遮盖力的变化情况。 2.3　振动对建筑物的影响                 及允许振动标准强烈的地震能对建筑构成严重的破坏,但这是偶然发生的,一般来说建筑物所受到的振动影响,大量来自工厂振动、建筑施工振动和交通振动等。 3　结　论                 (1)把三元聚合纳米复合乳液、乙烯-醋酸乙烯酯、纳米致密化抗振剂等材料应用在路桥涂料中,初步解决了路桥涂料具有抗共振弹性防腐效果、产品的涂膜和抗振性能和施工性能达到了国际先进水平。                 (2)该工业化生产工艺条件。三元聚合乳液与乙烯-醋酸乙烯酯配比为2∶1、纳米超细粉体与乳液及水溶液的配比为1∶2∶3、分散剂、成膜助剂、增塑剂、消泡剂、纳米致密化抗振剂等配比均在0.5%～5%左右。                 (3)路桥纳米致密化抗共振弹性防腐涂料外观良好、贮存稳定、黏度适中,涂层具有致密化抗振、耐酸碱、抗冻融、耐水性好、黏结性强、无污染、能广泛用于路缘石、混凝土表面、路桥结构梁、混凝土柱一体化防腐保护。