一种硫铝酸盐水泥改性磷酸铵镁基钢材防腐涂层材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种硫铝酸盐水泥改性磷酸铵镁基钢材防腐涂层材料及其制备方法，属于防腐涂料技术领域。所述硫铝酸盐水泥改性磷酸铵镁基钢材防腐涂层材料的原料按质量份数计，包括：磷酸铵镁胶凝材料75

【技术实现步骤摘要】
一种硫铝酸盐水泥改性磷酸铵镁基钢材防腐涂层材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及防腐涂料
，特别涉及一种硫铝酸盐水泥改性磷酸铵镁基钢材防腐涂层材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]在自然环境中钢材极易受到环境的腐蚀，在长期腐蚀下，不仅会导致钢材表面状态、力学性能大幅下降，甚至会威胁到组成结构的安全性，诱发安全事故。并且钢部件的维修和更换的成本高、难度大，需要花费大量的人力物力。据保守估计，每年由于钢结构腐蚀造成的经济损失占GDP的2
‑
4％，全世界钢结构腐蚀造成的经济损失达数万亿美元。
[0003]在钢材表面涂刷防腐涂层是常见、高效的防腐手段。常见的防腐涂层可分为金属、有机或无机涂层，无机涂层因其不释放VOC气体、优良的耐老化性、阻燃、透气和与钢基材的相容性好等特点，越来越受到人们的重视。
[0004]磷酸铵镁水泥作为一种无机涂层材料，与水搅拌后能够在较短的时间内凝结硬化形成类似“陶瓷”的致密结构，具有凝结硬化快、早期强度高、与金属表面粘结强度高和温度适应性好等优异性能。但磷酸铵镁水泥凝结时间过于快速，且具有不易储藏、水化放热集中、脆性高等缺陷，限制了磷酸镁水泥的应用和发展。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种用于钢材表面的硫铝酸盐水泥改性磷酸铵镁基钢材防腐涂层材料，并使其具有凝结速度可控、早期强度高、与金属表面粘结强度高、温度适应性好和生产运输贮存方便等优异性能的同时，具备良好的耐水性。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供了如下技术方案：
[0007]本专利技术技术方案之一：提供一种硫铝酸盐水泥改性磷酸铵镁基钢材防腐涂层材料，其原料按质量份数计，包括：
[0008]磷酸铵镁胶凝材料
ꢀꢀ
75
‑
83份；
[0009]改性组分
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
10
‑
15份；
[0010]凝结时间调控组分
ꢀꢀ7‑
10份；
[0011]所述磷酸铵镁胶凝材料包括酸组分与碱组分；
[0012]所述改性组分为硫铝酸盐水泥。
[0013]优选地，所述酸组分为磷酸二氢铵；所述碱组分为死烧氧化镁。
[0014]本专利技术选用的酸组分为磷酸二氢铵，主要是利用了其作为铵盐能促进氢氧化镁溶解以优化凝胶性能的性质。
[0015]优选地，所述酸组分与碱组分加改性组分的质量比为1:3。
[0016]优选地，所述凝结时间调控组分为硼砂。
[0017]本专利技术酸碱组分发生酸碱中和反应，反应过程迅速且释放大量热量；为使凝结时
间可控，本专利技术设计出了凝结时间调控组分与酸组分在水中先混合的混合方案，经对比能够发现，此方法可提升硼砂作为缓凝剂的缓凝灵敏度；硼砂在水中水解而呈碱性，其反应式如下：
[0018]4BO2‑
+H2O＝B4O7‑2+2OH
‑
B4O7‑2+7H2O＝4H3BO3+2OH
‑
；
[0019]而磷酸二氢铵溶于水中呈酸性，将二者混合能促进硼酸水解，从而能方便后续在镁元素表面形成缓凝剂类保护层的过程。
[0020]优选地，所述死烧氧化镁的平均粒径为25.98μm。
[0021]优选地，所述硫铝酸盐水泥的粒径为150
‑
250μm。
[0022]优选地，所述硼砂的粒径为180
‑
250μm。
[0023]本专利技术技术方案之二：提供一种上述硫铝酸盐水泥改性磷酸铵镁基钢材防腐涂层材料的制备方法，包括以下步骤：
[0024]1)将凝结时间调控组分与酸组分加水形成混合溶液A，再将硫铝酸盐水泥与碱组分加水形成混合溶液B；
[0025]2)将所述混合溶液A与混合溶液B混合，搅拌均匀，得到所述的硫铝酸盐水泥改性磷酸铵镁基钢材防腐涂层材料。
[0026]本专利技术选用的硫铝酸盐水泥改性组分先与碱组分在水中混合的混合方式能够使产物获得更好的凝结性能；死烧氧化镁加入水中后，其大部分Mg
2+
生成了Mg(OH)2凝胶待用，小部分与硫铝酸盐水泥中的硅酸二钙(C2S)反应生成了凝胶性能更佳的水合硅酸钙镁凝胶，从而为产物提供了更好的早期强度；由此，不仅反应中死烧氧化镁的溶胶效率得到了很好的提升，从而可以允许纯度更低的死烧氧化镁参与反应以降低原料成本，还能提升产物最终的热稳定性和密实度等性能。
[0027]本专利技术所述的硫铝酸盐水泥改性磷酸铵镁基钢材防腐涂层材料由磷酸铵镁胶凝材料、改性组分、凝结时间调控组分等制备而成，具有固化速度快、早期强度高、耐高温、粘结性能好的特点，同时类陶瓷结构还能够为钢材提供良好的保护，防止其发生锈蚀。本专利技术在磷酸铵镁胶凝材料中添加了部分硫铝酸盐水泥，既降低了成本，又提高了涂层的防腐能力。另外，本专利技术通过限制制备过程中用水量的方式在涂层中保留了部分未完全参与凝胶反应的硫铝酸盐水泥，以使其在后续的养护阶段能与所接触到的水继续发生反应生成致密的大分子结构，进一步降低了涂层的孔隙率，从而使最终产品具有了一定的自我修复功能，并进一步提高了涂层的防腐能力。
[0028]本专利技术技术方案之三：提供一种上述硫铝酸盐水泥改性磷酸铵镁基钢材防腐涂层材料在钢材防腐中的应用。
[0029]优选地，所述硫铝酸盐水泥改性磷酸铵镁基钢材防腐涂层材料通过喷涂或刷涂的工艺涂覆于钢基材表面形成防腐涂层硬化体。
[0030]本专利技术的有益技术效果如下：
[0031](1)本专利技术将硫铝酸盐水泥改性磷酸铵镁基钢材防腐涂层材料分为酸碱两个组分，便于分开储存、运输。施工过程简单、方便，具有较好的和易性。
[0032](2)本专利技术所述的硫铝酸盐水泥改性磷酸铵镁基钢材防腐涂层材料属于无机非金属材料，施工过程和固化后均无有害成分释放，并且与钢基材相容性好，可避免温度变化太大时由线胀不一致产生的涂层开裂。
[0033](3)本专利技术通过限制制备过程中用水量的方式在涂层中保留了部分未完全参与凝胶反应的硫铝酸盐水泥，以使其在后续的养护阶段能与所接触到的水继续发生反应生成致密的大分子结构，进一步降低了涂层的孔隙率，从而使最终产品具有了一定的自我修复功能，并进一步提高了涂层的防腐能力。
[0034](4)与现有的磷酸钾镁水泥
‑
硫铝酸盐水泥(MKPC
‑
CSA)复合体系相比，本专利技术磷酸铵镁水泥
‑
硫铝酸盐水泥(MAPC
‑
CSA)具有更好的反应可控性、热稳定性和密实度等性能。
附图说明
[0035]图1为实施例1
‑
4的硫铝酸盐水泥改性磷酸铵镁基钢材防腐涂层材料的极化曲线图。其中，(a)为添加占总凝胶材料5％硫铝酸盐水泥的方案CAS
‑
5，(b)为添加占总凝胶材料10％硫铝酸盐水泥的方案CAS
‑
10，(c)为添加占总凝胶材料本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种硫铝酸盐水泥改性磷酸铵镁基钢材防腐涂层材料，其特征在于，原料按质量份数计，包括：磷酸铵镁胶凝材料75
‑
83份；改性组分10
‑
15份；凝结时间调控组分7
‑
10份；所述磷酸铵镁胶凝材料包括酸组分与碱组分；所述改性组分为硫铝酸盐水泥。2.根据权利要求1所述的硫铝酸盐水泥改性磷酸铵镁基钢材防腐涂层材料，其特征在于，所述酸组分为磷酸二氢铵；所述碱组分为死烧氧化镁。3.根据权利要求1所述的硫铝酸盐水泥改性磷酸铵镁基钢材防腐涂层材料，其特征在于，所述酸组分与碱组分加改性组分的质量比为1:3。4.根据权利要求1所述的硫铝酸盐水泥改性磷酸铵镁基钢材防腐涂层材料，其特征在于，所述凝结时间调控组分为硼砂。5.根据权利要求2所述的硫铝酸盐水泥改性磷酸铵镁基钢材防腐涂层材料，其特征在于，所述死烧氧化镁的平均粒径为25.98μm。6.根据权利要求1所述的硫铝酸盐水泥改性磷酸铵镁基钢材防腐涂层材料，其特征在于，所述硫...

【专利技术属性】
技术研发人员：智勇，吴庆，李欣原，马弘历，赵祥冉，吴雅迪，
申请(专利权)人：江苏科技大学，
类型：发明
国别省市：