高耐候水性改性聚丙烯酸桥梁混凝土防护涂料制造技术

本发明专利技术属于涂料组合物技术领域，具体涉及一种高耐候水性改性聚丙烯酸桥梁混凝土防护涂料；该涂料包括含改性丙烯酸树脂的水乳液的A组分，和作为固化剂的脂肪族多元胺水溶液B组分，使用前将A组分、B组分按有机物重量比例100:2

【技术实现步骤摘要】
高耐候水性改性聚丙烯酸桥梁混凝土防护涂料


[0001]本专利技术属于涂料组合物
，具体涉及一种高耐候水性改性聚丙烯酸桥梁混凝土防护涂料。

技术介绍

[0002]随着交通事业的飞速发展，我国建设了上百万座的钢筋混凝土桥梁，包括高速铁路、高速公路桥梁，以及各类高等级的高架桥、立交桥，设计寿命是100年或50年。在长期使用过程中，桥梁钢筋混凝土需要经受频繁变化的振动、应力、温度、湿度、光照条件考验，以及频繁发生的水、盐、酸等侵蚀；因混凝土具有一定的孔隙率，其内层、表层都可能出现强度下降、裂纹等问题。
[0003]桥梁施工过程中，钢筋表面可进行封闭处理，混凝土可采用适当配料，如包含一定量的防水、抗碳化等添加剂，但作用有限。因而，很多桥梁建成后，混凝土表面还需涂覆保护材料，以提高钢筋混凝土的耐候性；其中，海边、海上桥梁混凝土的防护，因常年环境湿度大、盐分高，需要采用不同材质的多涂层重防涂料，可采用一些高成本、长寿命的如硅和/或氟含量较高的树脂的涂料和复杂的涂覆施工工艺，也可采用如0.5
‑
1mm的厚膜涂装。但非沿海地区桥梁混凝土的防护，成本较低的如丙烯酸类树脂的水性涂料才有竞争力，涂料的施工也相应简单。
[0004]CN107603359A提供一种铁路结构混凝土防护涂层及其制备方法和使用方法，所述防护涂层包括封闭底漆层、聚氨酯中间漆层和氟碳面漆层，该防护涂层具有优异的附着性，用于铁路混凝土桥梁的防护，在混凝土桥梁涂覆厚度较薄(封闭底漆层的厚度为完全覆盖基面，聚氨酯中间漆层的厚度为30r/>‑
60μm，氟碳面漆层的厚度为30
‑
60μm)的情况下达到优秀的混凝土防护效果。但其封闭底漆、聚氨酯中间漆、氟碳面漆的固化时间都是12
‑
36h、优选24h，涂覆施工工艺冗长、复杂，固化过程受灰尘、雨露的影响。
[0005]CN102993946A提供一种水性氟硅树脂改性丙烯酸混凝土保护涂料，包括氟乳液10
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20、硅树脂乳液20
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40、无皂纯丙乳液10
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20、娟云母5
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10、滑石粉5
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15、重钙5
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10、分散剂0.5
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1.0、pH调节剂0.05
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0.2、消泡剂0.3
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0.5、丙二醇1.0
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2.5、防霉抗菌剂0.5
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2、增稠剂0.5
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1.0、成膜助剂1.0
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2.5、疏水剂1.0
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5.0、流平剂0.3
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0.5、罐内杀菌剂0.1
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0.3、去离子水30
‑
45。该涂料施工后，具有一定的耐候性、耐碱性、耐洗刷性、透气性、防霉性，对混凝土具有长效保护作用。该涂料中较高的氟乳液、硅树脂乳液含量，使其成本较高；且含氟树脂、含硅树脂、丙烯酸树脂由三种乳液引入，制备过程中末实现三种树脂的有机结合，因而实际应用效果较一般。
[0006]CN103214628A公开一种用于耐候性涂料的改性丙烯酸树脂及其制备方法，其以丙烯酸酯类(甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯和丙烯酸的混合物)、有机硅(八甲基环四硅氧烷)、有机氟(甲基丙烯酸六氟丁酯或甲基丙烯酸十二氟庚酯)为主要原料，通过分步进行的水乳液聚合反应，先用有机硅合成硅树脂乳液，再加入部分丙烯酸酯类聚合反应，再加入其余部分丙烯酸酯类和有机氟进行共聚反应，制备了可用于钢筋混凝土、建筑外墙防护涂料的硅
氟改性丙烯酸树脂乳液，其在耐候性涂料中的应用效果优于硅树脂、氟树脂和丙烯酸树脂单独或混合时的效果。但根据原料配比分析，其生产成本较高；从其制备过程分析，含硅基团与丙烯酸聚合主链的化学键合较少，含氟基团(甲基丙烯酸含氟酯的含氟酯基)作为所得丙烯酸聚合主链中的支链，其分布不够确定、分布均匀度不够稳定，从而影响了该改性丙烯酸树脂在耐候性涂料中的应用效果。
[0007]CN102585637A提供一种水性环氧接枝丙烯酸酯混凝土防腐涂料及其制备方法，所述防腐涂料由甲组分和乙组分以(61～135)：(1～3)的重量比组成；所述甲组分由水性环氧接枝丙烯酸酯乳液、填料、助剂和水组成，所述水性环氧接枝丙烯酸酯乳液占各原料总重量的30～60％、所述填料(钛白粉、硅灰粉及硫酸钡)占各原料总重量的20～30％、所述助剂(润湿分散剂、增稠剂、消泡剂、pH调节剂及流平剂)占各原料总重量的1.8～3.3％、所述水占各原料总重量的10～50％；所述乙组分为水性的胺类固化剂，占各原料总重量的1～3％，配成50％水溶液；使用时，将甲组份与乙组份混合均匀，即得水性环氧接枝丙烯酸酯混凝土防腐涂料。该涂料的涂层，具有一定的机械、防腐、疏水和耐水性能，但其末披露其所述环氧接枝丙烯酸酯的成分、牌号或制备方法等具体情况。
[0008]以上现有技术的涂料，其涂膜的固化时间都在6h以上；含氟树脂或通过有机氟改性的，固化后涂层中的氟含量也高于4wt％，成本较高；或因配料复杂而导致通用性不好。
[0009]因而，有必要研发一种成本较低、通用性好、以结构/组成较为确定且稳定的改性丙烯酸树脂为主要配料、适用于非沿海地区桥梁混凝土防护的高耐候性的水性丙烯酸桥梁混凝土防护涂料，且涂覆施工过程简单、固化速度快，涂层防护效果好、寿命长。

技术实现思路

[0010]为解决上述技术问题，本专利技术提供一种高耐候水性改性聚丙烯酸桥梁混凝土防护涂料，该涂料以成本低、结构/组成较为确定的改性丙烯酸树脂为主要配料，通用性好，涂覆施工过程简单，固化速度快，受灰尘、雨露的影响小；涂层防护效果较好、寿命较长，在非沿海地区桥梁混凝土的防护应用中有一定竞争力和应用前景。
[0011]本专利技术高耐候性的水性丙烯酸桥梁混凝土防护涂料，包括含改性丙烯酸树脂的水乳液以有机物含量计40
‑
45wt％的A组分，和作为固化剂的含20
‑
40wt％脂肪族多元胺的水溶液B组分，使用前将A组分、B组分混匀；A组分、B组分的混合比例以所含有机物或不含水物重量计，为100:2
‑
4；
[0012]所述改性丙烯酸树脂的水乳液，通过以下步骤制备：
[0013](1)在氮气条件和带冷凝回流的第一反应器中，加入所需量的异氰尿酸三缩水甘油酯(TGIC)、甲基丙烯酸甲酯(MMA)和4
‑
羟基
‑
TEMPO(4
‑
羟基
‑
2,2,6,6
‑
四甲基哌啶
‑
N
‑
氧化物)，搅拌、加热并控温60
‑
70℃至配成溶液，加入所需量的七氟正丁酸，在65
‑
70℃搅拌反应4
‑
6h；料液中加入所需量的丙烯酸(AA)和三乙胺，在80
‑
85℃搅拌反应2
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高耐候水性改性聚丙烯酸桥梁混凝土防护涂料，包括含改性丙烯酸树脂的水乳液以有机物含量计40
‑
45wt％的A组分，和作为固化剂的含20
‑
40wt％脂肪族多元胺的水溶液B组分，使用前将A组分、B组分混匀；A组分、B组分的混合比例以所含有机物或不含水物重量计，为100:2
‑
4；所述改性丙烯酸树脂的水乳液，通过以下步骤制备：(1)在氮气条件和带冷凝回流的第一反应器中，加入所需量的异氰尿酸三缩水甘油酯、甲基丙烯酸甲酯和4
‑
羟基
‑
TEMPO，搅拌、加热并控温60
‑
70℃至配成溶液，加入所需量的七氟正丁酸，在65
‑
70℃搅拌反应4
‑
6h；料液中加入所需量的丙烯酸和三乙胺，在80
‑
85℃搅拌反应2
‑
4h，在60
‑
70℃减压蒸馏0.5
‑
1h回收三乙胺和部分甲基丙烯酸甲酯后，得料液
‑
1；步骤(1)中，异氰尿酸三缩水甘油酯、七氟正丁酸、丙烯酸的投料摩尔比为1:0.95
‑
1.0:0.95
‑
1.0，甲基丙烯酸甲酯的投料量为异氰尿酸三缩水甘油酯重量的300
‑
400％，4
‑
羟基
‑
TEMPO的投料量为料液总重量的0.02
‑
0.05％，三乙胺的投料量为料液总重量的0.06
‑
0.12％；减压蒸馏时控制三乙胺的回收率≥95％，甲基丙烯酸甲酯的回收率40
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50％；(2)在预乳化剪切罐中，以重量份比例计，加入乳化剂水溶液100份，加入丙烯酸3
‑
5份、甲基丙烯酸丁酯100
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150份、丙烯酸异辛酯150
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200份、苯乙烯20
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40份、步骤(1)所得料液
‑
130
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60份，剪切20
‑
30min，得预乳化液；(3)在氮气条件和带冷凝回流的第二反应器中，以重量份比例计，加入引发剂水溶液100份、乳化剂水溶液30
‑
50份、丙烯酸1.5
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2份、步骤(2)预乳化液30
‑
50份，搅拌、加热并控温60
‑
70℃反应20
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【专利技术属性】
技术研发人员：王莉，肖健，吴亚琼，
申请(专利权)人：淄博市交通建设发展中心，
类型：发明
国别省市：