一種聚苯胺改性的水泥基防銹涂料及其制備方法和應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于建筑及金屬防銹的環(huán)保型涂料領(lǐng)域，具體涉及一種用于混凝土鋼筋的 防銹涂料及其制備方法和工程應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002] 在沿海及島礁工程建設(shè)中，由于工程施工周期長，存在多期間隔施工，造成大部分 預(yù)布置的鋼筋長期裸露并在鹽霧氣候影響下，鋼筋嚴(yán)重銹蝕并影響鋼筋承載力和鋼筋混凝 土結(jié)構(gòu)的耐久性。如果混凝土中鋼筋發(fā)生銹蝕，會(huì)嚴(yán)重影響混凝土的強(qiáng)度和耐久性，原因在 于鋼筋銹蝕有以下三方面的危害：1.降低結(jié)構(gòu)的承載能力，減小安全儲(chǔ)備;2.降低結(jié)構(gòu)的剛 度，增大變形，甚至使混凝土保護(hù)層剝落，影響正常使用;3.降低結(jié)構(gòu)的延性，甚至改變其形 態(tài)，導(dǎo)致工程事故。因此，鋼筋銹蝕是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)最具破壞性的因素之一。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在所 有的結(jié)構(gòu)破壞中，鋼筋腐蝕破壞約占55%。美國每年用于鋼筋混凝土腐蝕的修復(fù)費(fèi)達(dá)2500 億美元，加拿大的全部修復(fù)費(fèi)要超過5000億美元，我國每年的腐蝕損失也達(dá)1800~3600億 J L· 〇
[0003] 鋼筋混凝土工程的銹蝕主要發(fā)生在兩個(gè)階段:主要是在混凝土澆筑前，由于鋼筋 長時(shí)間暴露，受沿海鹽霧氣候、雨水及天氣影響，很容易產(chǎn)生大面積銹蝕;其次是在混凝土 澆筑后，由于各種原因?qū)е落摻罨炷林械匿摻钿P蝕。
[0004] 已公布的防銹涂料中，申請(qǐng)?zhí)枮?01310346415.X的"一種抗靜電環(huán)保型聚苯胺防 腐涂料"，由環(huán)氧樹脂、液態(tài)脂肪族多元胺、聚苯胺、磷酸三苯酯、苯胺、甲基硅油等為原料在 氮?dú)獗Ｗo(hù)下經(jīng)各原料攪拌加工得到，涂料無污染。但是由于加入環(huán)氧樹脂會(huì)嚴(yán)重影響鋼筋 握裹力，易造成鋼筋與混凝土界面分離，此外，涂料中聚苯胺含量高，成本較高，電化學(xué)測(cè)試 方面僅因?yàn)樘岣唛_路電位200mV不能完全說明防腐性能；申請(qǐng)?zhí)枮镃N 201010226027.4提供 了一種耐脫摻雜性染料摻雜聚苯胺及其制備方法和應(yīng)用，利用磺酸基等可摻雜基團(tuán)摻雜聚 苯胺，摻雜劑中引入氨基、烷胺基和偶氮基等基團(tuán)改善摻雜聚苯胺的耐脫摻雜能力，易于形 成聚苯胺導(dǎo)電涂層，應(yīng)用于金屬防腐、環(huán)保處理、催化材料、光電材料、導(dǎo)電塑料等領(lǐng)域，但 是該聚苯胺防腐涂料，存在溶解度小、附著力差、成本高的缺點(diǎn)。申請(qǐng)?zhí)枮?CN201410134593.0的"一種用于水下或濕表面的聚苯胺防腐涂料及其制備方法"，由環(huán)氧樹 月旨、樹脂改性劑、聚苯胺、緩蝕劑、助劑、顏填料、固化劑等組成，涂料無毒無污染，對(duì)人體、對(duì) 環(huán)境友好，水下防腐性能持久，但是涂料表面平滑，涂層柔韌富有彈性影響的鋼筋與混凝土 的剛性。申請(qǐng)?zhí)枮镃N201410166283.7的"高性能水性聚苯胺防腐涂料及其制法和應(yīng)用"，由 水性成膜劑、摻雜態(tài)水分散性的聚苯胺以及固化劑等組成，具有優(yōu)異防腐性能且綠色環(huán)保 的涂料，但是在涂料與鋼筋握裹力方面沒有涉及，在沿海地區(qū)的施工工地上限制了應(yīng)用；申 請(qǐng)?zhí)枮镃N201410579214.9的"一種水性聚苯胺防腐厚漿涂料合成方法"，由高聚物乳液、水 性聚苯胺、防腐填料和助劑加入到調(diào)漆罐中，經(jīng)過攪拌，高速分散均勻后制成。涂料制備方 法簡單，成本低、易控制，合成的水性聚苯胺防腐厚漿涂料具有良好的穩(wěn)定性、耐高溫、抗氧 化性，并且干燥快。但是涂料漿料過厚會(huì)影響涂料涂刷的施工性能，限制了其廣泛應(yīng)用。申 請(qǐng)?zhí)枮镃N2015103746121的"一種水泥基混凝土鋼筋防銹涂料及其制備方法和應(yīng)用"，公開 了一種可在鹽水浸泡長達(dá)3個(gè)月時(shí)仍不會(huì)生銹的防銹涂料，該防銹涂料通過乙烯-醋酸乙烯 (EVA)的強(qiáng)粘結(jié)性增強(qiáng)混凝土與鋼筋之間的握裹力。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 發(fā)明目的：針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明的目的之一在于提供一種用于鋼 筋混凝土的聚苯胺改性的水泥基防銹涂料，以提高涂料的防銹能力、握裹力、流動(dòng)性和耐久 性等;本發(fā)明的另一目的還在于提供該水泥基防銹涂料的制備方法;本發(fā)明的再一目的在 于提供該水泥基防銹涂料的應(yīng)用。
[0006] 技術(shù)方案:為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：
[0007] 一種聚苯胺改性的水泥基防銹涂料，包括水泥、阻銹劑、乙烯-醋酸乙烯共聚物、減 水劑、緩凝劑和水，還包括聚苯胺。
[0008] 以水泥質(zhì)量為基準(zhǔn)，各組分的質(zhì)量百分比為:水泥100wt%、聚苯胺0.5~3wt%、阻 銹劑1~3wt%、乙稀-醋酸乙稀共聚物0~15wt%、減水劑0 · 5~lwt%、緩凝劑0~0 · 22wt% 和水35~55wt%。
[0009] 進(jìn)一步地，以水泥質(zhì)量為基準(zhǔn)，各組分的質(zhì)量百分比為：水泥l(xiāng)OOwt%，聚苯胺1~ 3wt%，阻銹劑2~3wt%，乙稀-醋酸乙稀共聚物10~15wt%，減水劑0.5~0.7wt%，緩凝劑 0.18~0.22wt%jJC35~45wt%。
[0010] 進(jìn)一步地，以水泥質(zhì)量為基準(zhǔn)，各組分的質(zhì)量百分比為：水泥l(xiāng)OOwt%、聚苯胺 3wt %、阻銹劑3wt %、萘系粉末減水劑0.5wt %、木質(zhì)素磺酸鈉0.2wt %和水40wt %，其中木 質(zhì)素磺酸鈉為緩凝劑。聚苯胺為3wt %時(shí)，此時(shí)的EVA摻量為0，因?yàn)榫郾桨窊搅窟^高，此時(shí)加 入EVA會(huì)大大提高需水量。加入EVA是從EVA乳液粘結(jié)力強(qiáng)方面考慮增加握裹力，加入聚苯胺 是因?yàn)槭菑钠洫?dú)特的大η鍵結(jié)構(gòu)和正負(fù)電荷吸引增加握裹力的。
[0011] 進(jìn)一步地，所述水泥選自普通硅酸鹽水泥、硅酸鹽水泥、礦渣水泥、火山灰水泥或 硫鋁酸鹽水泥中的一種，其中，作為優(yōu)選，水泥選自強(qiáng)度等級(jí)52.5的普通娃酸鹽水泥。
[0012] 進(jìn)一步地，所述聚苯胺選自本征態(tài)聚苯胺、氧化態(tài)聚苯胺或還原態(tài)聚苯胺中的一 種，其中，作為優(yōu)選，聚苯胺選自還原態(tài)聚苯胺。
[0013]進(jìn)一步地，所述阻銹劑選自摻入型JK-H20復(fù)合氨基醇、RI鋼筋阻銹劑、C0R防腐阻 銹劑、乙酸鈣或苯甲酸鈉中的一種，其中，作為優(yōu)選，阻銹劑選自RI鋼筋阻銹劑。
[0014] 進(jìn)一步地，所述減水劑選自萘系粉末減水劑或聚羧酸中的一種，其中，作為優(yōu)選， 減水劑為萘系粉末減水劑。
[0015] 進(jìn)一步地，所述緩凝劑選自糖蜜緩凝劑、羥基羧酸及其鹽類緩凝劑或木質(zhì)素磺酸 鹽類緩凝劑中的一種，其中，作為優(yōu)選，緩凝劑為羥基羧酸及其鹽類緩凝劑和木質(zhì)素磺酸鹽 類緩凝劑中的一種。
[0016] 本發(fā)明進(jìn)一步提出了上述聚苯胺改性的水泥基防銹涂料的制備方法，包括以下步 驟：
[0017] (1)根據(jù)上述聚苯胺改性的水泥基防銹涂料各組分的質(zhì)量百分比準(zhǔn)備原料；
[0018] (2)首先將原料中的減水劑和水按照比例混合均勻；
[0019] (3)隨之，加入準(zhǔn)備的聚苯胺和乙烯-乙酸乙烯共聚物，攪拌，得到均勻的乳液；
[0020] (4)最后，將備好的水泥和阻銹劑加入步驟(3)得到的乳液中，攪拌l-2min后，加入 緩凝劑并快速攪拌10-15min，既得產(chǎn)品。
[0021] 本發(fā)明還提供了上述聚苯胺改性的水泥基防銹涂料的應(yīng)用，上述防銹涂料用于沿 海工程施工裸露鋼筋的防銹。由于沿海及島礁建設(shè)工程施工周期長，存在多期間隔施工，造 成大部分預(yù)布置的鋼筋長期裸露并在鹽霧氣候影響下，鋼筋嚴(yán)重銹蝕并影響鋼筋承載力和 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性。將上述聚苯胺改性水泥基防銹涂料涂覆在沿海工程施工工地的 鋼筋上，用于減緩鋼筋的銹蝕，同時(shí)不降低鋼筋與混凝土之間的握裹力。
[0022]有益效果:與現(xiàn)有技術(shù)相比，通過添加聚苯胺以及與其他組分相互協(xié)同作用，本發(fā) 明的聚苯胺改性的水泥基防銹涂料及其制備方法和應(yīng)用，具有以下優(yōu)點(diǎn)：
[0023] (1)通過添加防銹劑增加涂料的防銹性能;通過還原態(tài)聚苯胺與鋼筋表面自由電 子形成電場(chǎng)作用，使金屬的電化學(xué)腐蝕電位形成正位移動(dòng)從而提高鋼筋的電化學(xué)腐蝕電 位，起到鈍化作用，聚苯胺含有多個(gè)能提供31電子和孤對(duì)電子的雜化軌道，與金屬鐵形成配 位鍵從而起到緩蝕作用，聚苯胺的以上作用進(jìn)一步提高了涂料的防銹能力，將本發(fā)明提供 的防銹涂料涂覆在沿海工程施工工地的鋼筋上，即使在惡劣的鹽霧環(huán)境下（如3.5wt %的 NaCl溶液中浸泡3個(gè)月），到期施工時(shí)發(fā)現(xiàn)鋼筋生銹情況不明顯；
[0024] (2)通過添加減水劑解決流動(dòng)性與泌水性、流動(dòng)性與強(qiáng)度等矛盾;可提高鋼筋握裹 力;通過添加緩凝劑提高涂料的延時(shí)流動(dòng)性，解決了涂料流動(dòng)性與施工時(shí)間、施工溫度之間 的矛盾，滿足了涂料施工操作性的要求，本發(fā)明提供的所述水泥基涂料最長工作時(shí)間可達(dá) 到2小時(shí)，完全能夠滿足大規(guī)模施工的需要；
[0025] (3)利用聚苯胺與鋼筋表面自由電子形成電場(chǎng)作用，進(jìn)一步提升鋼筋與混凝土之 間的握裹力;采用水泥與后期澆筑混凝土整體水化，不至于形成兩相界面而降低握裹力;通 過改善鋼筋、涂料、水泥三相界面，使界面兼具聚合物涂料的柔性與水泥的剛性，從而使握 裹力與防銹性能達(dá)到整體的最大化，本發(fā)明的防銹涂料使得鋼筋握裹力大于混凝土與裸鋼 筋之間的握裹力；
[0026] (4)本發(fā)明提供的防銹涂料原料價(jià)廉、經(jīng)濟(jì)環(huán)保。
【具體實(shí)施方式】
[0027] 下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步解釋說明。
[0028] 實(shí)施例1
[0029] -種聚苯胺改性的水泥基防銹涂料，以水泥質(zhì)量為基準(zhǔn)，各組分的組成為:強(qiáng)度等 級(jí)52 · 5的普通硅酸鹽水泥l(xiāng)kg(100wt% )，聚苯胺10g(lwt% )，RI鋼筋阻銹劑30g(3wt% )，萘 系粉末減水劑5g(0.5wt% )，木質(zhì)素磺酸鈉2g(0.2wt% )，水400g(40wt% )。按本發(fā)明所述的 制備方法進(jìn)行制備，用涂-4杯黏度計(jì)進(jìn)行黏度測(cè)試和lh后的黏度測(cè)試。然后用25mm的毛刷 將制備好的防銹涂料涂覆在鋼筋的表面，放置7d后將短鋼筋放入3.5wt%的鹽水溶液中進(jìn) 行防銹實(shí)驗(yàn)，再將長鋼筋用C50的混凝土按握裹力測(cè)試的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(JTJ270-98《水運(yùn)工程混 凝土試驗(yàn)規(guī)程》)進(jìn)行筑模，48h后脫模并在20°C，濕度100%的養(yǎng)護(hù)室中養(yǎng)護(hù)28d，最后進(jìn)行 握裹力測(cè)試。本實(shí)施例中防銹涂料的黏度、防銹性能和握裹力性能結(jié)果見表1。
[0030] 實(shí)施例2
[0031 ] -種聚苯胺改性的水泥基防銹涂料，原料組成為:強(qiáng)度等級(jí)52.5的普通硅酸鹽水 泥l(xiāng)kg(100wt%)，聚苯胺2(^(2?丨％)，1?1鋼筋阻銹劑3(^(3?丨％)，萘系粉末減水劑58 (0.5wt% )，木質(zhì)素磺酸鈉2g(0.2wt% )，水400g(40wt% )。按本發(fā)明所述的制備方法進(jìn)行制 備，用涂-4杯黏度計(jì)進(jìn)行黏度測(cè)試和lh后的黏度測(cè)試。然后用25mm的毛刷將制備好的防銹 涂料涂覆在鋼筋的表面，放置7d后將短鋼筋放入3.5wt%的鹽水溶液中進(jìn)行防銹實(shí)驗(yàn)，再將 長鋼筋用C50的混凝土按握裹力測(cè)試的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(JTJ270-98《水運(yùn)工程混凝土試驗(yàn)規(guī)程》） 進(jìn)行筑模，48h后脫模在20°C，濕度100%的養(yǎng)護(hù)室中養(yǎng)護(hù)28d，最后進(jìn)行握裹力