一种钢结构表面多功能复合涂层及其涂装工艺制造技术

本发明专利技术公开一种钢结构表面多功能复合涂层及其涂装方法，涂层由内至外包括多元共渗基底、石墨烯防腐薄膜以及防火外层，多元共渗基底包括如下重量份的组分：锌粉50

A multifunctional composite coating on the surface of steel structure and its coating process

【技术实现步骤摘要】
一种钢结构表面多功能复合涂层及其涂装工艺


[0001]本专利技术涉及钢结构外部涂料制备
，特别涉及一种钢结构表面多功能复合涂层及其涂装工艺。

技术介绍

[0002]钢结构作为建筑结构的一种形式，以其强度高、质量轻，并有良好的延伸性、抗震 性和施工周期短等特点，在建筑业中得到广泛应用。
[0003]很多钢结构建筑设置在海边或者沿海腐蚀环境下，沿海地区大气中水分含量较内陆要高得多，尤其我国东南沿海地区。该地区属于高温、高湿的湿热大气环境，海水蒸发量大,使得大气中的盐分和离子数相对较高，腐蚀环境也更为恶劣另外,在这些地区，低附加值、高污染的重工业普遍发达,导致该地区大气污染严重,大气中SO2、CO2等酸碱性氧化物含量也较高,这些因素都会加重沿海地区钢结构的腐蚀。同时钢结构外部的防火隔热效果也必须得到一定的保证。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种钢结构表面多功能复合涂层及其涂装工艺。
[0005]本专利技术的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种钢结构表面多功能复合涂层，其特征在于，由内至外包括多元共渗基底、石墨烯防腐薄膜以及防火外层，所述多元共渗基底包括如下重量份的组分：锌粉50
‑
60份，铝粉23
‑
31份，尿素15
‑
18份，碳酸钠10
‑
12份，所述石墨烯防腐薄膜包括粉末状氧化石墨烯与吡咯两种组分，所述防火外层包括如下重量份的组分：阻燃剂5
‑
10份，协效阻燃剂1
‑
2份，季戊四醇2
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4份，钛白粉3
‑
5份，增强纤维3
‑
7份，固化剂5
‑
10份，丙酮为适量，环氧脂聚合物40
‑
58份。
[0006]优选的，所述锌粉与铝粉纯度均为99%以上，所述锌粉的粒径为5
‑
10微米，所述铝粉的粒径大小为0.3
‑
0.5微末。
[0007]优选的，所述氧化石墨烯浓度为1
‑
2mg/ml，氧化石墨烯与吡咯的体积比为2:1。
[0008]优选的，所述季戊四醇为超细季戊四醇，所述超细季戊四醇的粒径D50数值为3
‑
5mm。
[0009]优选的，所述阻燃剂为液体磷酸酯或液体氯化石蜡中的一种。
[0010]优选的，所述协效阻燃剂为三氧化二锑、硼酸锌或者氧化锌中的一种。
[0011]优选的，所述增强纤维为玻璃纤维、芳纶纤维、硅酸铝纤维、水镁石纤维或石棉纤维中的一种。
[0012]优选的，所述固化剂为二乙烯三胺、三乙烯四胺、间苯二甲二胺中的一种。
[0013]优选的，所述环氧脂聚合物由环氧树脂、亚麻油、氧化锌以及二甲苯经高温酯化反应而形成。
[0014]一种钢结构表面多功能复合涂层的涂装工艺，其特征在于，包括如下步骤：
S1，将称取好的锌粉、铝粉、尿素与碳酸钠置于耐高温容器内混匀，再将钢结构基材紧密包埋于上述组分钟，完成后将坩埚放置于真空炉内，真空炉内抽真空至
‑
0.1MPa，加热至480℃
‑
530℃，保温1
‑
2h后停止加热冷却至室温，即完成钢结构基材外部的多元共渗基底；S2，将粉末状氧化石墨烯置于蒸馏水中溶解形成氧化石墨烯水溶液，并稀释至浓度为2mg/ml，再在氧化石墨烯水溶液中加入吡咯，氧化石墨烯水溶液与吡咯的反应体积比为2:1，再通过磁力搅拌得到氧化石墨烯吡咯溶液，后续在氧化石墨烯吡咯溶液中通入氮气后进行超声分散处理，将饱和甘汞电极、玻片以及S1中完成多元共渗基底的钢结构基材放置于处理完成后的溶液，饱和甘汞电极作为参比电极，铂片作为辅助电极，完成多元共渗基底的钢结构基材为工作电极，通过电化学工作站施加电压实现电化学沉积，取出电沉积完成后的钢结构基材采用蒸馏水清洗干燥；S3，按重量份一次性称取防火外层中除丙酮与环氧脂聚合物所需组分后，全部混合均匀后放入至回转式混料机中以45℃
‑
60℃，250
‑
300转/分钟混料15
‑
20分钟，再在混料内加入环氧脂聚合物，在搅拌作用下加入剩余的丙酮，调节到一定黏度后停止加入，即后续通过高压喷枪对S2中电沉积完成后的钢结构基材外层进行喷涂，即得到表面多功能复合涂层涂装完成的钢结构基材。
[0015]综上所述，本专利技术具有以下有益效果：1.本专利技术通过采用三层结构涂层，从而实现了钢结构外层涂层的防腐蚀与防火的结合，并且通过多元共渗、电化学沉积的方法，层与层之间结合更加紧密。
[0016]2.本专利技术中底层通过多元共渗基底工艺，通过在将铝粉、锌粉与氮元素对钢结构金属进行多元共渗反应，形成多元合金层，从而极大的提升钢结构底层的防腐性能。
[0017]3.本专利技术通过电泳沉积法在完成多元共渗层外侧沉积石墨烯防腐薄膜，将其用于保护钢结构的防腐蚀涂层，提升整体的防腐蚀能力，能够有效降低腐蚀电流密度，结合强度也更高。
[0018]4.本专利技术在外层喷涂防火外层，防火外层不仅具有优异的阻燃性和不延燃性，并且燃烧时发烟量非常少，不会产生腐蚀性气体。
具体实施方式
[0019]下面对本专利技术的具体实施方式作进一步说明，本实施例不构成对本专利技术的限制。
[0020]实施例1S1，称取锌粉50份、铝粉26份、尿素15份与碳酸钠11份置于耐高温容器内混匀，再将钢结构基材紧密包埋于上述组分钟，完成后将坩埚放置于真空炉内，真空炉内抽真空至
‑
0.1MPa，加热至490℃，保温1h后停止加热冷却至室温，即完成钢结构基材外部的多元共渗基底。
[0021]S2，将粉末状氧化石墨烯置于蒸馏水中溶解形成氧化石墨烯水溶液，并稀释至浓度为2mg/ml，再在氧化石墨烯水溶液中加入吡咯，氧化石墨烯水溶液与吡咯的反应体积比为2:1，再通过磁力搅拌得到氧化石墨烯吡咯溶液，后续在氧化石墨烯吡咯溶液中通入氮气后进行超声分散处理，将饱和甘汞电极、玻片以及S1中完成多元共渗基底的钢结构基材放置于处理完成后的溶液，饱和甘汞电极作为参比电极，铂片作为辅助电极，完成多元共渗基
底的钢结构基材为工作电极，通过电化学工作站施加电压实现电化学沉积，取出电沉积完成后的钢结构基材采用蒸馏水清洗干燥。
[0022]S3，按重量份一次性称取阻燃剂8份，协效阻燃剂1份，季戊四醇3份，钛白粉4份，增强纤维5份，固化剂7份，全部混合均匀后放入至回转式混料机中以50℃，280转/分钟混料18分钟，再在混料内加入52份环氧脂聚合物，在搅拌作用下加入剩余的丙酮，调节到一定黏度后停止加入，即后续通过高压喷枪对S2中电沉积完成后的钢结构基材外层进行喷涂，即得到表面多功能复合涂层涂装完成的钢结构基材。
[0023]实施例2S1，称取锌粉55份、铝粉30份、尿素17份与碳酸钠12份置于耐高温容器内混匀，再将钢结构基材紧密包埋于上述组分本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种钢结构表面多功能复合涂层，其特征在于，由内至外包括多元共渗基底、石墨烯防腐薄膜以及防火外层，所述多元共渗基底包括如下重量份的组分：锌粉50
‑
60份，铝粉23
‑
31份，尿素15
‑
18份，碳酸钠10
‑
12份，所述石墨烯防腐薄膜包括粉末状氧化石墨烯与吡咯两种组分，所述防火外层包括如下重量份的组分：阻燃剂5
‑
10份，协效阻燃剂1
‑
2份，季戊四醇2
‑
4份，钛白粉3
‑
5份，增强纤维3
‑
7份，固化剂5
‑
10份，丙酮为适量，环氧脂聚合物40
‑
58份。2.根据权利要求1所述的一种钢结构表面多功能复合涂层，其特征在于：所述锌粉与铝粉纯度均为99%以上，所述锌粉的粒径为5
‑
10微米，所述铝粉的粒径大小为0.3
‑
0.5微末。3.根据权利要求1所述的一种钢结构表面多功能复合涂层，其特征在于：所述氧化石墨烯浓度为1
‑
2mg/ml，氧化石墨烯与吡咯的体积比为2:1。4.根据权利要求1所述的一种钢结构表面多功能复合涂层，其特征在于：所述季戊四醇为超细季戊四醇，所述超细季戊四醇的粒径D50数值为3
‑
5mm。5.根据权利要求1所述的一种钢结构表面多功能复合涂层，其特征在于：所述阻燃剂为液体磷酸酯或液体氯化石蜡中的一种。6.根据权利要求1所述的一种钢结构表面多功能复合涂层，其特征在于：所述协效阻燃剂为三氧化二锑、硼酸锌或者氧化锌中的一种。7.根据权利要求1所述的一种钢结构表面多功能复合涂层，其特征在于：所述增强纤维为玻璃纤维、芳纶纤维、硅酸铝纤维、水镁...

【专利技术属性】
技术研发人员：张惠忠，
申请(专利权)人：南通昊成钢结构工程有限公司，
类型：发明
国别省市：