一种高耐磨水泥基复合涂料制造技术

本发明专利技术公开了一种高耐磨水泥基复合涂料，内容包括涂料的配方以及制备流程；本发明专利技术公开的一种高耐磨水泥基复合涂料的原料包含普通硅酸盐水泥、丙烯酸乳液、刚玉粉、硅灰、氧化石墨烯、早强减水组分、去离子水以及其他添加剂；普通硅酸盐水泥粉体材料通过水化作用形成无机凝胶粘结剂，并在丙烯酸乳液的协同作用下，获得平整的涂层表面；硅灰与水化产物Ca(OH)2发生二次水化反应生成凝胶体，缓解水泥中钙离子与氧化石墨烯的团聚现象；刚玉粉与水泥中的钙离子生成铝酸钙，具有高强、耐蚀特性；同时铝酸钙、硅酸钙与氧化石墨烯中大量的活性基团发生水化反应，生成柱状或针状晶体，并相互联结，降低了涂层的孔隙率，增强涂层固化后的韧性、耐蚀耐磨性。耐蚀耐磨性。

【技术实现步骤摘要】
一种高耐磨水泥基复合涂料


[0001]本专利技术涉及涂层领域，具体内容为一种高耐磨水泥基复合涂料配方和制备流程。

技术介绍

[0002]涂料作为一种表面处理的功能性材料，在各行各业具有极其广泛的应用；风电叶片、混凝土冷却塔、船用螺旋桨长期受到高速气流、砂石和水流的冲刷，材料表面不仅受周围腐蚀性离子侵蚀破坏，还极易受磨损破坏。
[0003]传统耐磨涂料大多以树脂或其他有机凝胶作为粘结剂，通过加入无机填料以获得优异的耐磨性，但是树脂型粘结剂硬度低，涂层容易老化，需要进行周期性维护，并且会释放有机挥发性气体不具有环保性；陶瓷涂料则是通过化学沉积或者大型等离子喷涂设备获得陶瓷涂层以实现优异的耐磨耐蚀性能，虽然不需要周期性维护，但是技术复杂，设备和加工成本高；无机硅酸盐涂料虽然环保无污染，耐候性也比较强，但是耐磨性较差。
[0004]而水泥作为一种广泛使用的建筑材料，具有优良的耐磨性，并且价格低廉，但是在复杂的高速气流环境下，极易被空气中的氯化物所锈蚀，或者由于昼夜温差引起的冻融所侵蚀，而导致水泥表面出现裂纹或者脱落；为使水泥材料应用于其他领域，就要对水泥材料进行改性和微观修饰，通过添加硅灰和氧化石墨烯这一类纳米材料可以降低氯离子的渗透率，提升水泥耐蚀性，同时也增强水泥强度和耐磨性；本专利技术所公开的高耐磨水泥基复合涂料则是基于42.5R普通硅酸盐水泥进行改性获得的功能性耐磨涂料，具有良好的强度、耐磨和耐蚀性。

技术实现思路

[0004](一)解决的技术问题
[0005]针对现有耐磨涂料的不足之处，提出了一种高耐磨水泥基复合涂料；普通硅酸盐水泥粉体中的硅酸三钙在丙烯酸乳液的协同作用下，加入水后形成硅酸钙凝胶，提高了涂层表面平整性；细小的硅灰则大大缓解涂料浆体中钙离子与氧化石墨烯的团聚现象，并且与水泥的水化产物Ca(OH)2发生二次水化反应生成凝胶体；刚玉粉与水泥中的钙离子生成铝酸钙，具有高强、耐蚀特性；同时铝酸钙、硅酸钙与氧化石墨烯中大量的活性基团发生水化反应，生成柱状或针状晶体，并相互联结，降低了涂层的孔隙率，增强涂层固化后的韧性、耐蚀耐磨性；对于风电等能源领域的大型设备，本专利技术所公开的高耐磨水泥基复合涂料与传统涂料或凝胶相比，能有效提高涂层耐蚀、耐磨性等综合性能，延长设备使用寿命。
[0006](二)专利技术技术方案
[0007]本专利技术公开了一种高耐磨水泥基复合涂料，由如下质量配比原料组成：普通硅酸盐水泥50
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60份、丙烯酸乳液3
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8份、刚玉粉10
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15份、硅灰5
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8份、氧化石墨烯1
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3份、早强减水组分1
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2份、去离子水12
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15份、其他添加剂0
‑
1份。
[0008]所述普通硅酸盐水泥的强度等级为42.5R。
[0009]所述刚玉粉颗粒度为800目，氧化铝含量大于99％。
[0010]所述硅灰颗粒度为1000
‑
1200目。
[0011]所述氧化石墨烯由浓硫酸、石墨粉(325目)、硝酸钠、高锰酸钾、30wt％双氧水、5wt％稀盐酸、氯化钡溶液制备而得，具体方法如下，按重量份数计：(1)在0度环境下，42份浓硫酸中缓缓加入1份石墨粉和0.5份的硝酸钠，在120r/min下搅拌0.5h，然后再加入3份高锰酸钾继续搅拌1h，得到墨绿色溶液；(2)将墨绿色溶液转移到水浴锅加热到35度搅拌2
‑
3h，然后加入46份去离子水，将温度升到80度反应0.5h，得到棕黄色溶液；(3)将棕黄色溶液移出水浴锅，加入9份30wt％w双氧水，反应0.25h，再用5wt％稀盐酸洗涤，逐滴加入氯化钡溶液至沉淀不再产生；(4)静止12h，倒掉上层清液，对沉淀物进行抽滤，再将所获得的胶体用去离子水洗涤成中性，超声1h后，冷冻干燥24h，研磨得到氧化石墨烯。
[0012]所述早强减水组分按重量份数计由55份硫酸铝(Al2(SO4)3·
18H2O)、25份甲酸(HCOOH)、10份氟化钠(NaF)、20份三乙醇胺(TEA)、7份聚羧酸减水剂均匀混合而成。
[0013]所述其他添加剂有分散剂、流平剂；分散剂为分散剂BYK
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340、分散剂HY
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1010A、分散剂HY
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5040、分散剂HY
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1030D的一种；流平剂为流平剂BYK2010、流平剂HY
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302、流平剂HY
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303、流平剂HY
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304D的一种。
[0014]所述一种高耐磨水泥基复合涂料制备方法，包括以下步骤：(1)将一定配比的普通硅酸盐水泥、去离子水置于搅拌桶中以120r/min转速搅拌6h，搅拌至均匀状态，得到胶状水泥粘结剂。(2)将丙烯酸乳液加入到胶状水泥粘结剂中，并置于搅拌桶中以80r/min继续搅拌，在搅拌过程中逐渐加入一定配比的刚玉粉、硅灰、氧化石墨烯、早强减水组分以及其他添加剂。(3)将获得的粘稠物置于球磨机中以380r/min球磨2h得到厚质的高耐磨水泥基复合涂料。
[0015]所述马口铁板在刷涂前需要进行预处理，将马口铁板经800、1200、2000目砂纸打磨，并用丙酮溶液擦拭脱脂，再用酒精擦拭，自然晾干备用。
[0016]所述一种高耐磨水泥涂料需要采取刷涂法施工，将涂料刷涂在10cm
×
8cm的马口铁板上，室温下固化1h后在进行涂刷，反复三次，室温固化24h后，进行铅笔硬度测试、附着力测试、抗冻性测试、涂料施工性测试。
[0017](三)专利技术有益效果
[0018]本专利技术提高了水泥涂料的耐蚀耐磨性，拓宽了水泥材料的其他用途，以普通硅酸盐水泥与水搅拌均匀混合得到的无机粉体凝胶材料作为粘结剂；以丙烯酸乳液、氧化石墨烯中的大量活性基团和硅酸钙发生的水合反应，生成凝胶体和致密的柱状、针状晶体，涂层具有优异的附着力、耐蚀性、耐磨性；涂料制备工艺简单、设备要求低，易于施工使用。
具体实施方式
[0019]下面通过具体的实施例，对本专利技术进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0020]以下实施例中所用的原料、试剂或者装置如无特殊说明，均可从商业途径得到或者从已公开的方法制备。
[0021]实施例1
[0022]一种高耐磨水泥基复合涂料的制备：(1)将一定配比的普通硅酸盐水泥、去离子水置于搅拌桶中以120r/min转速搅拌6h，搅拌至均匀状态，得到胶状水泥粘结剂。(2)将丙烯酸乳液加入到胶状水泥粘结剂中，并置于搅拌桶中以80r/min继续搅拌，在搅拌过程中逐渐加入一定配比的刚玉粉、硅灰、氧化石墨烯、早强减水组分以及其他添加剂。(3)将获得的粘稠物置于球本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高耐磨水泥基复合涂料，其特征在于，成分包含普通硅酸盐水泥、丙烯酸乳液、刚玉粉、硅灰、氧化石墨烯、早强减水组分、去离子水以及其他添加剂。2.根据权利要求1所述一种高耐磨水泥基复合涂料，其特征在于，按重量份计，主要由以下成分组成：3.根据权利要求1所述一种高耐磨水泥基复合涂料，其特征在于，原料中普通硅酸盐水泥的强度等级为42.5R。4.根据权利要求1所述一种高耐磨水泥基复合涂料，其特征在于，原料中的刚玉粉颗粒度为800目，氧化铝含量大于99％。5.根据权利要求1所述一种高耐磨水泥基复合涂料，其特征在于，原料中硅灰颗粒度为1000
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1200目。6.根据权利要求1所述一种高耐磨水泥基复合涂料，其特征在于，原料中氧化石墨烯由浓硫酸、石墨粉(325目)、硝酸钠、高锰酸钾、30wt％双氧水、5wt％稀盐酸、10wt％氯化钡溶液制备而得，具体方法如下，按重量份数计：(1)在0℃环境下的42份浓硫酸中缓缓加入1份石墨粉和0.5份的硝酸钠，在120r/min下搅拌0.5h，然后再加入3份高锰酸钾继续搅拌1h，得到墨绿色溶液；(2)将墨绿色溶液转移到水浴锅加热到35℃搅拌2
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3h，直到搅拌不动为止，然后加入46份去离子水，将温度升到80℃反应0.5h，得到棕黄色溶液；(3)将棕黄色溶液撤出水浴锅，加入9份30wt％双氧水，反应0.25h，再用5wt％稀盐酸洗涤，逐滴加入10wt％氯化钡溶液至沉淀不再产生；(4)静止12h，倒掉上层清液，对沉淀物进...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱开兴，张超，李松梅，
申请(专利权)人：青岛科技大学，
类型：发明
国别省市：