一种无机防腐材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及涂料技术领域，具体公开一种无机防腐材料及其制备方法。所述无机防腐材料包括以下质量份数的组分：工业固体废弃物85

【技术实现步骤摘要】
一种无机防腐材料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及涂料
，尤其涉及一种无机防腐材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]服役于海洋环境中的基础设施大多为钢筋混凝土结构和钢结构。氯离子侵蚀、硫酸盐侵蚀、干湿循环、冻融破坏和碳化等是造成海洋环境中的基础设施劣化的主要原因。此外，海洋环境里微生物种类繁多，硫酸盐还原菌、硫氧化细菌、铁细菌等的腐蚀也会导致其中的基础设施的失效。
[0003]目前用于保护海洋中基础设施结构的方法主要有喷涂表面涂层、加缓蚀剂和阻锈剂以及电化学防护等方法，其中喷涂表面涂层的应用最为普遍，常用的涂层材料包括有机类、金属类以及无机类。有机涂层当属环氧树脂，其优良的耐腐蚀性和粘附性可以形成一层物理屏障，但其服役寿命较短、易脱落、不环保，维修费用较高。金属类涂层包括热浸锌，即在金属表面镀上锌，因锌比铁活泼，在海洋的腐蚀环境下，锌会首先被反应，从而可以保护钢结构，但是一旦镀锌层被腐蚀后，其是无法修复的，所以它的寿命也较短。近些年来，还出现了以富含硅铝酸盐的工业固体废弃物为原材料，在碱激发作用下制备而成的新型胶凝材料受到界内广泛关注，不仅绿色环保，且相较于传统水泥有较好的快硬早强、抗渗、耐腐蚀、固化重金属等优点。但碱激发剂溶液的配制、运输及处理给现场施工带来了不便，大大降低了这种材料的商业潜力，使其不能像水泥材料一样，在现场只通过加水搅拌施工即可，还需要大量的前期准备，同时形成的涂层的抗菌性能、耐拉伸性能和硬度均较差，在大型海洋设施工程应用中受到了极大的限制。

技术实现思路
r/>[0004]针对现有保护海洋基础设施结构的方法存在的上述问题，本专利技术提供一种无机防腐材料及其制备方法和应用，该无机防腐材料省去了水泥和碱激发溶液的使用，大量利用了固体废弃物，节约了制作成本和运输成本，绿色环保，无毒无害，且无难闻气味，同时该无机防腐涂料还实现了抑制微生物、耐酸碱、不脱落、耐拉伸和高硬度的效果。
[0005]为达到上述专利技术目的，本专利技术实施例采用了如下的技术方案：
[0006]一种无机防腐材料，包括以下质量份数的组分：
[0007]工业固体废弃物85
‑
92份、固体激发剂8
‑
15份、对位芳纶纤维1.8
‑
2.2份，聚合物粉体1.8
‑
2.2份，氧化镁2.5
‑
3.5份、氧化铝2.5
‑
3.5份；
[0008]所述固体激发剂为赤泥、稻壳灰、玉米秸秆灰和玉米棒灰中的至少一种；
[0009]所述聚合物粉体由质量比为2.8
‑
3.2:1.8
‑
2.2:1有机硅粉末、硅溶胶、硅烷偶联剂组成。
[0010]相对于现有技术，本专利技术提供的无机防腐材料的成分组成简单、原料来源广泛、成本低，增加了对固废的资源化利用率和利用价值。本专利技术提供的无机防腐材料运输和贮存方便，加水后搅拌即可施工。制成的防腐涂料的流动性好，省去了水泥的使用，且凝结时间
达到施工要求，其与混凝土及金属基材的粘结性好，还具有耐温变、抗拉伸、固化后没有裂纹、表面光滑、耐水、抗氯离子渗透、抗硫酸盐侵蚀及抗微生物腐蚀等优点，适用于海洋环境基础设施的防腐应用，达到极佳的海洋防腐效果。
[0011]上述聚合物粉体的加入可以使涂层的表面光滑，抑制微生物的生长，进而不易形成生物膜，起抵抗微生物的作用。
[0012]优选的，所述工业固体废弃物为偏高岭土、粉煤灰、矿渣、尾矿、地热二氧化硅、硅灰和垃圾灰中的至少一种。其中，地热二氧化硅是指在地热发电厂的管道和其他设施表面形成的沉淀物。
[0013]上述工业固体废弃物的加入，可进一步增加防腐涂料的耐水性、抗硫酸盐侵蚀和抑菌性能。
[0014]优选的，所述工业固体废弃物由质量比为30
‑
40:20
‑
30:20
‑
30的粉煤灰、矿渣和尾矿组成。
[0015]上述工业固体废弃物选择可以进一步提高防腐涂料的杀菌特性。上述工业固体废弃物在上述防腐材料体系中，加水后，形成的水化产物为N
‑
A
‑
S
‑
H凝胶、C
‑
A
‑
S
‑
H凝胶与Mg
‑
Al
‑
LDH类水滑石相，这些水化产物互相填充胶结，在涂层中与对位芳纶纤维形成特殊的致密结构，可以极大提升涂层与混凝土和钢结构基材的粘结力。同时，Mg
‑
Al
‑
LDH类水滑石相的生成可增加混凝土或钢结构抵抗海洋环境中的Cl
‑
、SO
42
‑
、CO
32
‑
等离子的化学侵蚀能力。
[0016]优选的，所述对位芳纶纤维的粒径为1mm
‑
6mm。
[0017]上述粒径的对位芳纶纤维的加入可以进一步提高防腐涂料的耐温变性、抗拉伸强度，以及对酸、碱和有机溶剂的耐受性，且上述对位芳纶纤维还能提高涂料的憎水性和耐化学腐蚀性。
[0018]优选的，所述硅烷偶联剂为NH2(CH2)3Si(OC2H5)3(氨丙基三乙氧基硅烷)。
[0019]上述硅烷偶联剂中可以水解的乙氧基基团在碱性条件下可生成Si
‑
OH基团，随后该基团可与工业固体废弃物反应，生成Si
‑
O
‑
Si键，同时不可水解的氨丙基基团会在形成的涂层表面生成憎水膜，提高涂层的憎水性，还会与其他的有机溶剂生成共价键，使得整个涂层体系结构更加紧密，进一步提升涂层的防腐性能。
[0020]本专利技术还提供了所述无机防腐材料的制备方法，该制备方法包括：按质量份数将所述工业固体废弃物、对位芳纶纤维、聚合物粉体、氧化镁和氧化铝混合得到前驱体混合物；再向所述前驱体混合物中加入所述固体激发剂，得到所述防腐材料。
[0021]本专利技术还提供了一种无机防腐涂料，具体是将所述的无机防腐材料和水按照0.35
‑
0.5:1的质量比混合均匀得到。
[0022]本专利技术还提供了一种无机防腐涂层，具体是将所述无机防腐涂料喷涂在基材表面，干燥后得到。
[0023]本专利技术还提供了所述无机防腐涂料在作为海洋基础设施防腐涂料中的应用。
附图说明
[0024]图1是本专利技术试验例中的涂覆实施例1制得的无机防腐涂料的生物膜厚度测试图。
具体实施方式
[0025]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。
[0026]实施例1
[0027]一种无机防腐材料，包括以下质量份数的组分：
[0028]工业固体废弃物90份、固体激发剂10份、对位芳纶纤维2份，聚合物粉体2份，氧本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种无机防腐材料，其特征在于：包括以下质量份数的组分：工业固体废弃物85
‑
92份、固体激发剂8
‑
15份、对位芳纶纤维1.8
‑
2.2份，聚合物粉体1.8
‑
2.2份，氧化镁2.5
‑
3.5份、氧化铝2.5
‑
3.5份；所述固体激发剂为赤泥、稻壳灰、玉米秸秆灰和玉米棒灰中的至少一种；所述聚合物粉体由质量比为2.8
‑
3.2:1.8
‑
2.2:1有机硅粉末、硅溶胶、硅烷偶联剂组成。2.如权利要求1所述的无机防腐材料，其特征在于：所述工业固体废弃物为偏高岭土、粉煤灰、矿渣、尾矿、地热二氧化硅、硅灰和垃圾灰中的至少一种。3.如权利要求2所述的无机防腐材料，其特征在于：所述工业固体废弃物由质量比为30
‑
40:20
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30...

【专利技术属性】
技术研发人员：孔丽娟，孙雅茹，李佳慧，焦昊宇，
申请(专利权)人：石家庄铁道大学，
类型：发明
国别省市：