一种碳酸钙基无机涂料及其制备和使用方法技术

本发明专利技术公开一种碳酸钙基无机涂料及其制备和使用方法。该碳酸钙基无机涂料，由以下重量份的原料组成：碳化胶凝材料60～80份、聚羧酸减水剂1.5～2份、无机纳米分散剂5～10份、聚合物乳液1.6～2.4份、碳化增强剂1～1.2份、稳定剂0.3～0.5份和水24～28份。本发明专利技术的制备方法简单、所需原料种类少、成本低、固化时间短，制备过程能够同时固化二氧化碳，符合如今社会的绿色节能减排理念；本发明专利技术提供的碳酸钙基无机涂料耐老化、耐腐蚀、耐高温性能优异，可作为海洋等严酷服役环境下钢结构或钢筋混凝土等结构材料的表面防腐。结构材料的表面防腐。结构材料的表面防腐。

【技术实现步骤摘要】
一种碳酸钙基无机涂料及其制备和使用方法


[0001]本专利技术涉及涂料
，尤其涉及一种碳酸钙基无机涂料及其制备和使用方法。

技术介绍

[0002]海洋环境因含有大量盐类物质，对钢结构、混凝土等海洋工程材料有着严重的腐蚀作用，海洋腐蚀占总腐蚀的1/3左右。2018年海工混凝土腐蚀破坏造成损失约2000亿。
[0003]防腐涂料通过均匀涂覆在被防护体表面形成致密防护层以阻止环境侵蚀介质的进入而达到保护材料免遭腐蚀。防腐涂料主要分为有机涂料和无机涂料两类。有机涂料在生产和应用过程中会释放出部分组分，对环境和人体产生一定危害，且有机涂料的耐高温和老化性能普遍不良。针对以上问题，一些硅酸盐和磷酸盐无机涂料相继得到发展。但上述两种无机涂料普遍需在高温条件下完全固化，对被防护层的抗腐蚀性产生不良影响，同时限制了其应用范围。近年虽有开发的常温固化的硅酸盐和磷酸盐无机涂料，但制备工序复杂、固化时间长。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，有必要提供一种碳酸钙基无机涂料及其制备和使用方法，用以解决现有技术中常温固化体系的无机涂料制备工序复杂、固化时间长的技术问题。
[0005]本专利技术的第一方面提供一种碳酸钙基无机涂料，由以下重量份的原料组成：碳化胶凝材料60～80份、聚羧酸减水剂1.5～2份、无机纳米分散剂5～10份、聚合物乳液1.6～2.4份、碳化增强剂1～1.2份、稳定剂0.3～0.5份和水24～28份。
[0006]本专利技术的第二方面提供一种碳酸钙基无机涂料的制备方法，包括如下步骤：
[0007]S1：将聚羧酸减水剂、碳化增强剂和水配制成溶液；
[0008]S2：向碳化胶凝材料中加入无机纳米分散剂、稳定剂和上述溶液并搅拌，随后加入聚合物乳液，继续搅拌均匀，得到碳酸钙基无机涂料。
[0009]本专利技术第二方面提供的碳酸钙基无机涂料的制备方法用于得到本专利技术第一方面提供的碳酸钙基无机涂料。
[0010]本专利技术的第三方面提供一种碳酸钙基无机涂料的使用方法，包括如下步骤：
[0011]将本专利技术第一方面提供的碳酸钙基无机涂料涂覆在基体表面，随后通过碳化养护在基体表面形成碳酸钙基无机涂层。
[0012]与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：
[0013]本专利技术的制备方法简单、所需原料种类少、成本低、固化时间短，制备过程能够同时固化二氧化碳，符合如今社会的绿色节能减排理念；
[0014]本专利技术提供的碳酸钙基无机涂料耐老化、耐腐蚀、耐高温性能优异，可作为海洋等严酷服役环境下钢结构或钢筋混凝土等结构材料的表面防腐。
附图说明
[0015]图1是本专利技术实施例1所得碳酸钙基无机涂料在25℃下测得的不同静置时间后浆体流变曲线。
具体实施方式
[0016]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0017]本专利技术的第一方面提供一种碳酸钙基无机涂料，由以下重量份的原料组成：碳化胶凝材料60～80份、聚羧酸减水剂1.5～2份、无机纳米分散剂5～10份、聚合物乳液1.6～2.4份、碳化增强剂1～1.2份、稳定剂0.3～0.5份和水24～28份。
[0018]根据本专利技术，上述碳化胶凝材料为γ型硅酸二钙、硅酸一钙、二硅酸三钙、钢渣中的一种或多种；优选地，上述碳化胶凝材料为γ
‑
C2S。本专利技术通过选用上述具有较低水化活性、较高的碳化活性的碳化胶凝材料作为无机涂料的主要组分，能够使所得无机涂料涂覆于基底表面后能够通过碳化过程快速形成具有较高强度的涂层。同时，本专利技术的体系中各原料组成水化活性极低，在不通二氧化碳的情况下材料不会硬化，有利于长时间存储。
[0019]进一步地，选用的γ
‑
C2S为粒径分布在0.5～100μm的粉末，表观密度为2.8～3.0g/cm3。更进一步地，γ
‑
C2S由钙质原料、硅质原料高温烧结制成。其中，钙质原料为氢氧化钙、碳酸钙或富含氢氧化钙、碳酸钙的原料(如电石渣、石灰石粉、硫脲渣、单氰胺渣等)，硅质原料为二氧化硅或富含二氧化硅的原料(如石英石粉、砂岩、石英砂尾矿、黄金尾矿等)，将钙质原料与硅质原料按当量氧化钙：二氧化硅的摩尔比2：1混合后加水搅拌均匀并干燥，随后在1300～1400℃的温度烧结而成。
[0020]本专利技术中，通过加入聚羧酸减水剂，能够使其吸附在颗粒表面，通过电荷互斥和空间位阻复合效应防止颗粒团聚，提高分散性能。进一步地，选用的聚羧酸减水剂的减水率为25～35％。
[0021]根据本专利技术，上述无机纳米分散剂为硅灰和纳米碳酸钙中的一种或两种。本专利技术中通过加入无机纳米分散剂，能够提高浆体的流动性，减少水的用量，从而提高喷涂的流畅性和涂层的整体强度。进一步地，选用的硅灰中SiO2含量90～98％，比表面积20000～25000m2/kg；选用的纳米碳酸钙的粒径为0.01～0.1μm。
[0022]本专利技术中，通过将聚羧酸减水剂和无机纳米分散剂复配，能够充分发挥其协同作用，调控涂层浆体的粘度，并提升涂层综合性能。
[0023]根据本专利技术，上述聚合物乳液为环氧树脂改性苯丙乳液和苯丙乳液中的一种或两种。进一步地，上述聚合物乳液的固含量为30～60％。本专利技术中通过加入环氧树脂改性苯丙乳液和苯丙乳液作为聚合物乳液，能够起到减小孔隙率和防水的作用，使得涂层的整体防腐蚀性能得到进一步的提升。但是其加入量不宜过多也不宜过少，若加入量过少将导致防腐蚀效果差；若加入量过多将导致不利于碳化，涂层综合性能差。
[0024]根据本专利技术，上述碳化增强剂为聚乙烯醇和壳聚糖中的一种或两种。本专利技术中通过加入碳化增强剂能够提高碳化胶凝材料在碳化过程中的钙离子溶出，增加碳化程度，从而增强碳化强度并提高涂层综合性能。进一步地，壳聚糖的粒度为100目～130目，灰分＜
0.5％，水分＜0.5％，脱乙酰度大于90％。
[0025]根据本专利技术，上述稳定剂为氧化钙。本专利技术中，通过加入氧化钙作为稳定剂，能够使浆体假凝，防止浆体沉降，同时能使浆体经长时间存储后在较低的剪切力的作用下即可恢复黏度，有利于长时间存储。
[0026]本专利技术的第二方面提供一种碳酸钙基无机涂料的制备方法，包括如下步骤：
[0027]S1：将聚羧酸减水剂、碳化增强剂和水配制成溶液；
[0028]S2：向碳化胶凝材料中加入无机纳米分散剂、稳定剂和上述溶液并搅拌，随后加入聚合物乳液，继续搅拌均匀，得到碳酸钙基无机涂料。
[0029]本专利技术第二方面提供的碳酸钙基无机涂料的制备方法用于得到本专利技术第一方面提供的碳酸钙基无机涂料。
[0030]本专利技术中，需严格控制各组分的加料顺序，避免直接混料后浆体分散效果差，影响涂层性能。
[0031]根据本专利技术，上述步骤S2中，两步搅拌工艺的搅拌速度为100～150r/min，搅拌时间为30本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种碳酸钙基无机涂料，其特征在于，由以下重量份的原料组成：碳化胶凝材料60～80份、聚羧酸减水剂1.5～2份、无机纳米分散剂5～10份、聚合物乳液1.6～2.4份、碳化增强剂1～1.2份、稳定剂0.3～0.5份和水24～28份。2.根据权利要求1所述碳酸钙基无机涂料，其特征在于，所述碳化胶凝材料为γ型硅酸二钙、硅酸一钙、二硅酸三钙、钢渣中的一种或多种。3.根据权利要求1所述碳酸钙基无机涂料，其特征在于，所述聚羧酸减水剂的减水率为25～35％。4.根据权利要求1所述碳酸钙基无机涂料，其特征在于，所述无机纳米分散剂为硅灰、纳米碳酸钙中的一种或两种。5.根据权利要求1所述碳酸钙基无机涂料，其特征在于，所述聚合物乳液为环氧树脂改性苯丙乳液、苯丙乳液中的一种或两种。6.根据权利要求1所述碳酸钙基无机涂料，其特征在于，所述碳化增强剂为...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘志超，王发洲，雷鸣，胡曙光，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：