用于钢轨扣件弹条及螺栓道钉的防腐蚀复合涂料及其制备方法和涂覆方法技术

本发明专利技术公开了用于钢轨扣件弹条及螺栓道钉的防腐蚀复合涂料及其制备方法和涂覆方法，复合涂料包括底层和面层，底层为改性硅橡胶，面层为氟硅改性丙烯酸树脂。制备方法为：(1)配置底层涂料：将基胶、增塑剂和填料加热混合，加入改性树脂和防锈剂搅拌，然后降温，依次加入交联剂和催化剂，即得改性硅橡胶；(2)配置面层涂料：氟硅改性丙烯酸树脂为丙烯酸树脂先进行硅改性，再进行氟改性。涂覆方法为带锈涂覆。涂料采用涂覆两层材料和方法，底层实现防腐蚀性能、提高与钢轨表面的附着力；面层实现涂层表面疏水自清洁、抗紫外线性能；底层与面层相容，两者均具有分层迁移性能，可牢牢附着在轨道表面，防腐效果好；涂覆工艺简单，减少涂覆工作量。

【技术实现步骤摘要】
用于钢轨扣件弹条及螺栓道钉的防腐蚀复合涂料及其制备方法和涂覆方法
本专利技术属于防腐领域，具体涉及用于钢轨扣件弹条及螺栓道钉的防腐蚀复合涂料及其制备方法和涂覆方法。
技术介绍
轨腰及扣件在恶劣环境中工作，遭受各类腐蚀因素的侵蚀，极容易发生损伤和毁坏。且钢轨网络一旦被腐蚀，其损害扩散速度快，钢轨网络将遭受不可逆的破坏。据调查发现，钢轨网络材料的使用标准是10年，但因为腐蚀的原因，导致使用寿命缩减一半。尤其随着我国高速铁路快速发展，铺设的钢轨越来越多，日平均腐蚀量数字惊人，钢轨的腐蚀问题日益严重。对于钢桥铁路防腐，现国内外使用的防腐材料基本为防腐油脂或防腐涂料。现有的防腐油脂与钢轨基体的结合力较低、容易脱落、使用寿命短、需要经常维护；且油脂在户外经过日晒雨淋后，极易分泌出基础油，粘附灰尘、污水等，造成环境污染。并且钢轨每隔几个月需要人工用刷子涂一次，涂覆成本比较高，涂覆质量差及涂覆效率低下。铁路长期处于烈日、酸雨、潮湿、火车排除的尿粪、沿海氯化钠盐雾等恶劣环境中，因此需要一种钢轨防腐涂料具备抗紫外、疏水、韧性强、附着力高的性能。并且在天窗期1.5小时-2小时短时间内提高涂覆效率，可以带锈涂覆。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供用于钢轨扣件弹条及螺栓道钉的防腐蚀复合涂料及其制备方法和涂覆方法，该涂料采用涂覆两层材料和方法，底层实现防腐蚀性能、提高与钢轨锈蚀表面的附着力；面层实现涂层表面疏水自清洁、抗紫外线性能，而且具有一定的硬度、强度；底层与面层相容，可牢牢附着在钢轨表面，防腐效果好；涂覆工艺简单，可带锈涂覆。用于钢轨扣件弹条及螺栓道钉的防腐蚀复合涂料，其特征在于：包括底层和面层，底层为改性硅橡胶，面层为氟硅改性丙烯酸树脂。两层涂料系统具有功能梯度性能，即底层材料涂覆到钢轨后，部分组分逐渐迁移到钢轨表面，渗透入微孔或裂纹(分子量小、表面能大)，提高与钢轨的附着力及防腐蚀性能，具有较好粘接性，起到粘接钢轨和面层的作用；面层材料表面能低，能够形成致密的膜，具有自洁性能及防老化性能。底层及面层材料相互相容，性能渐变，形成功能梯度材料。优选的，按质量份数计，底层包括如下组分：优选的，基料为α,ω-二羟基聚二甲基硅氧烷，增塑剂为硅油201，填料为气相法白碳黑，交联剂为甲基三丁酮肟基硅烷、乙烯基三丁酮肟基硅烷中的一种或其混合物，防锈剂为石油磺酸钡，催化剂为二丁基二月桂酸锡，改性树脂为EVA。基料是液体α,ω-二羟基聚二甲基硅氧烷，粘度为1000-100000mPa·s(25℃)。硅油201可以降低液体橡胶的硬度和模量，提高伸长率，改善液体橡胶的粘度。气相法白碳黑可以增强α,ω-二羟基聚二甲基硅氧烷分子之间的相互作用力，提高橡胶的力学性能。交联剂能使线型聚硅氧烷交联成网状结构的弹性体。单独使用乙烯基三丁酮肟基硅烷或并用比例高于50％时，配制的胶料在贮存中易变黄；因此乙烯基三丁酮肟基硅烷与甲基三丁酮肟基硅烷并用时,乙烯基三丁酮肟基硅烷用量应控制在15～50wt％。改性树脂为EVA，添加到液体橡胶可使底层橡胶初粘性和湿粘性好，固化速度较快，贮存稳定，表面张力小，对面层具有良好的粘接性，并具有很高的反应性。改性树脂还可以根据涂料的性能添加或更换成其他树脂，如环氧树脂和聚氨酯树脂。优选的，按质量份数计，面层包括如下组分：优选的，丙烯酸树脂包括软单体和硬单体，其中软单体和硬单体的质量份数比为1:1，引发剂为过氧化苯甲酰，硅单体为乙烯基三甲氧基硅烷，氟单体为甲基丙烯酸六氟丁酯，溶剂为正丁醇。面层的氟硅改性丙烯酸树脂起到疏水、防污、耐老化、耐热、硬度、强度等的作用。乙烯基三甲氧基硅烷(VTMO)改性丙烯酸树脂，反应方式为自由基聚合，反应机理如下：有机硅改性丙烯酸树脂的方法有化学法：缩聚法、自由基聚合法、互穿网络法、物理共混法等。与其他改性方法相比，自由基聚合法具有较好的疏水性、柔韧性和耐冲击性。因为在固化的阶段，硅氧烷基团向涂膜表面迁移，同时三甲氧基硅烷进一步脱水，形成Si-O-Si交联的大分子网络结构，降低丙烯酸树脂涂膜的表面能且具有相对稳定的结构。氟硅改性丙烯酸树脂为核-壳结构的球形颗粒，硅改性丙烯酸被氟类单体包裹。这主要是因为制备时先加丙烯酸类单体和部分含硅单体共聚生成大分子聚合物，然后以此大分子为核，补加含氟单体并补加引发剂，使得氟单体形成的聚合物作为壳。氟硅改性丙烯酸树脂具有优异的疏水性和耐热性。优选的，软单体包括丙烯酸丁酯，硬单体包括苯乙烯、甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸甲酯中的一种或其混合物。为了提高树脂的耐溶剂性需要引入苯乙烯，为了提高树脂的稳定性加入甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯，为了对羟基丙烯酸树脂进行改性，需要加入甲基丙烯酸羟乙酯功能单体。软单体和硬单体之间的质量比会影响丙烯酸树脂的粘度，在软硬单体比为1:1时，性能最好。优选的，氟硅改性丙烯酸树脂为丙烯酸树脂先通过乙烯基三甲氧基硅烷进行硅改性，再通过甲基丙烯酸六氟丁酯进行氟改性。丙烯酸树脂先进行硅改性，之后硅改性的丙烯酸树脂作为核再通过氟改性，氟类物质包裹在硅改性的丙烯酸树脂外，形成核-壳结构的球形颗粒的氟硅改性丙烯酸树脂。用于钢轨扣件弹条及螺栓道钉的防腐蚀复合涂料的制备方法，其特征在于：(1)配置底层涂料：将基胶、增塑剂和填料加热混合，在160±10℃下保温1个半小时后，加入改性树脂，搅拌半小时，再加入防锈剂，搅拌半小时，然后降温至50℃，依次加入交联剂和催化剂，搅拌半小时，减压约5分钟，除去气泡，即得改性硅橡胶；(2)配置面层涂料：在反应釜中通30minN2，加入丙烯酸树脂、溶剂、有机硅消泡剂，开启回流装置，搅拌升温至70±10℃，滴加丙烯酸树脂、引发剂、硅单体，滴加1h后保温1h，得到硅改性丙烯酸树脂；在上述硅改性丙烯酸树脂滴加丙烯酸树脂、引发剂、有机硅消泡剂、氟单体，滴加2h后保温2h，后降至室温取出，得到氟硅改性丙烯酸树脂。优选的，步骤(1)中填料为改性气相法白碳黑，改性气相法白碳黑的制备方法为：在三口烧瓶中加入二甲苯，气相白碳黑，水，室温搅拌1h，加六甲基二硅氮烷，加热搅拌，温度控制在110～130度，反应2h后降温，减压蒸出二甲苯，倒出产物，干燥、备用。表面改性使白炭黑粒子表面的活性羟基与有机小分子发生缩合反应，而在白炭黑表面覆盖一层有机小分子，从而改善白炭黑粒子与底层中的液体橡胶大分子间的浸润性、均匀分散性、界面结合强度和加工工艺性，提高底层的综合性能。六甲基二硅氮烷是气相法白炭黑的一种有效的表面处理剂，它与白炭黑表面上的硅羟基可以按下列任何一种方式进行反应：(1)[(CH3)3Si]2NH+HO(白炭黑)→(CH3)3SiNH2+(CH3)3SiO(白炭黑)(CH3)3SiNH2+HO(白炭黑)→NH3↑+(CH3)3SiO(白炭黑)(2)[(CH3)3Si]2NH+2HOH→2(CH3)3SiOH+NH3(CH3)3SiOH+本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.用于钢轨扣件弹条及螺栓道钉的防腐蚀复合涂料，其特征在于：包括底层和面层，所述底层为改性硅橡胶，所述面层为氟硅改性丙烯酸树脂。/n

【技术特征摘要】
1.用于钢轨扣件弹条及螺栓道钉的防腐蚀复合涂料，其特征在于：包括底层和面层，所述底层为改性硅橡胶，所述面层为氟硅改性丙烯酸树脂。


2.根据权利要求1所述用于钢轨扣件弹条及螺栓道钉的防腐蚀复合涂料，其特征在于：按质量份数计，所述底层包括如下组分：





3.根据权利要求2所述用于钢轨扣件弹条及螺栓道钉的防腐蚀复合涂料，其特征在于：所述基料为α,ω-二羟基聚二甲基硅氧烷，所述增塑剂为硅油，所述填料为气相法白碳黑，所述交联剂为甲基三丁酮肟基硅烷、乙烯基三丁酮肟基硅烷中的一种或其混合物，所述防锈剂为石油磺酸钡，所述催化剂为二丁基二月桂酸锡，所述改性树脂为EVA。


4.根据权利要求1所述用于钢轨扣件弹条及螺栓道钉的防腐蚀复合涂料，其特征在于：按质量份数计，所述面层包括如下组分：





5.根据权利要求4所述用于钢轨扣件弹条及螺栓道钉的防腐蚀复合涂料，其特征在于：所述丙烯酸树脂包括软单体和硬单体，其中软单体和硬单体的质量份数比为1:1，所述引发剂为过氧化苯甲酰，所述硅单体为乙烯基三甲氧基硅烷，所述氟单体为甲基丙烯酸六氟丁酯，所述溶剂为正丁醇。


6.根据权利要求5所述用于钢轨扣件弹条及螺栓道钉的防腐蚀复合涂料，其特征在于：所述软单体包括丙烯酸丁酯，所述硬单体包括苯乙烯、甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸甲酯中的一种或其混合物。


7.根据权利要求1所述用于钢轨扣件弹条及螺栓道钉的防腐蚀复合涂料，其特征在于：所述氟硅改性丙烯酸树脂为丙烯...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡萍，黄樟华，李国苗，李林峰，陈国防，黄坤，许乐，
申请(专利权)人：浙江宝晟铁路新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33