本發(fā)明專利技術(shù)公開(kāi)了一種水性環(huán)氧樹(shù)脂涂料及制備方法和在橋梁防護(hù)中的應(yīng)用，屬于涂料技術(shù)領(lǐng)域；本發(fā)明專利技術(shù)的水性環(huán)氧樹(shù)脂涂料，按重量份數(shù)計(jì)，原料組分包括：15～25質(zhì)量份環(huán)氧復(fù)合樹(shù)脂乳液、100質(zhì)量份乳化瀝青、3～5質(zhì)量份固化劑、6～10質(zhì)量份水；其中，環(huán)氧復(fù)合樹(shù)脂乳液是由30～60質(zhì)量份環(huán)氧樹(shù)脂、2～3質(zhì)量份乳化劑、6～9質(zhì)量份丙烯酸酯組合物、1.4～1.6質(zhì)量份助穩(wěn)定劑復(fù)合反應(yīng)得到；所述丙烯酸酯組合物是由15～16質(zhì)量份甲基丙烯酸丁酯、10～12質(zhì)量份2?異丙烯基苯胺、5～7質(zhì)量份烯丙基縮水甘油醚、1～1.2質(zhì)量份烯丙基籠型多面體低聚倍半硅氧烷預(yù)聚后與1～3質(zhì)量份丙烯酸組合得到。
1、隨著交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的快速發(fā)展，橋梁作為連接不同地理區(qū)域的重要交通樞紐，其長(zhǎng)期穩(wěn)定性和安全性顯得尤為重要。橋梁結(jié)構(gòu)的耐久性和防護(hù)性能直接影響到橋梁的使用壽命和維護(hù)成本。在眾多防護(hù)材料中，乳化瀝青因其良好的防水性能和施工便利性而廣泛應(yīng)用于公路表面修補(bǔ)和預(yù)防養(yǎng)護(hù)。然而，普通乳化瀝青存在一些顯著的局限性，如粘接強(qiáng)度較低、低溫條件下變脆以及強(qiáng)度形成速度緩慢等問(wèn)題，這些不足之處限制了其在惡劣環(huán)境條件下的應(yīng)用效果。
2、為了克服上述問(wèn)題，研究者們致力于通過(guò)各種途徑對(duì)乳化瀝青進(jìn)行改性，以提高其養(yǎng)護(hù)效果和施工效率。近年來(lái)，水性環(huán)氧樹(shù)脂作為一種環(huán)保型改性劑被引入到瀝青材料中。水性環(huán)氧樹(shù)脂改性的瀝青不僅在粘接性能、高溫穩(wěn)定性以及固化時(shí)間等方面表現(xiàn)出色，而且由于其分散介質(zhì)為水，有效避免了傳統(tǒng)溶劑型材料中存在的揮發(fā)性有機(jī)化合物(voc)排放問(wèn)題，符合當(dāng)前環(huán)保政策的要求，是一種可持續(xù)發(fā)展的材料改性方案。
3、盡管如此，傳統(tǒng)的水性環(huán)氧樹(shù)脂在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中仍面臨一些挑戰(zhàn)，特別是當(dāng)其形成涂層后，容易出現(xiàn)脆性大、易斷裂的問(wèn)題，這極大地限制了其在需要高強(qiáng)度和高沖擊韌性場(chǎng)合的應(yīng)用。為了解決這一難題，研究人員嘗試在水性環(huán)氧樹(shù)脂涂料中加入丙烯酸酯共聚物，以此來(lái)改善涂層的柔韌性和抗沖擊性能。然而，這種做法也帶來(lái)了新的問(wèn)題，即涂層的硬度會(huì)相應(yīng)降低，導(dǎo)致其耐磨性變差。
/>技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本專利技術(shù)的目的是提供一種水性環(huán)氧樹(shù)脂涂料及制備方法和在橋梁防護(hù)中的應(yīng)用，以解決上述
技術(shù)介紹
中所提到的技術(shù)問(wèn)題。
2、實(shí)現(xiàn)本專利技術(shù)目的的技術(shù)方案是：
3、一種水性環(huán)氧樹(shù)脂涂料，按重量份數(shù)計(jì)，原料組分包括：15～25質(zhì)量份環(huán)氧復(fù)合樹(shù)脂乳液、100質(zhì)量份乳化瀝青、3～5質(zhì)量份固化劑、6～10質(zhì)量份水。
4、進(jìn)一步地，所述環(huán)氧復(fù)合樹(shù)脂乳液是由30～60質(zhì)量份環(huán)氧樹(shù)脂、2～3質(zhì)量份乳化劑、6～9質(zhì)量份丙烯酸酯組合物、1.4～1.6質(zhì)量份助穩(wěn)定劑復(fù)合反應(yīng)得到。
5、進(jìn)一步地，所述丙烯酸酯組合物是由15～16質(zhì)量份甲基丙烯酸丁酯、10～12質(zhì)量份2-異丙烯基苯胺、5～7質(zhì)量份烯丙基縮水甘油醚、1～1.2質(zhì)量份烯丙基籠型多面體低聚倍半硅氧烷預(yù)聚后與1～3質(zhì)量份丙烯酸組合得到。
6、進(jìn)一步地，所述固化劑采用間苯二胺、間苯二甲胺組合得到。
7、本專利技術(shù)還提供了一種水性環(huán)氧樹(shù)脂涂料的制備方法，包括以下制備步驟：
8、將100質(zhì)量份乳化瀝青和15～25質(zhì)量份環(huán)氧復(fù)合樹(shù)脂乳液加入攪拌器，將3～5質(zhì)量份固化劑倒入6～10質(zhì)量份水中稀釋并加入到攪拌器中在室溫下充分?jǐn)嚢?0～40min，隨后降溫至0～4℃，以2～4滴/s滴加引發(fā)劑過(guò)硫酸銨混合液，繼續(xù)攪拌反應(yīng)1～6h，得到水性環(huán)氧樹(shù)脂涂料。
9、進(jìn)一步地，所述環(huán)氧復(fù)合樹(shù)脂乳液的制備步驟如下：將30～60質(zhì)量份環(huán)氧樹(shù)脂與1～3質(zhì)量份丙烯酸、丙烯酸酯預(yù)聚物、1.4～1.6質(zhì)量份十六烷室溫下以300～500rpm攪拌10～20min，隨后加入再加入氧化性引發(fā)劑過(guò)硫酸銨過(guò)氧化二叔丁基繼續(xù)攪拌8～12min，接著加入乳化劑的水溶液以400～600rpm攪拌25～35min，再在1000～2000rpm下剪切14～16min，并采用高壓均質(zhì)機(jī)在80mpa下高壓均質(zhì)2～4次，得到預(yù)乳化液；將25％預(yù)乳化液和25％還原性引發(fā)劑混合，升溫至58～62℃，使用蠕動(dòng)泵分別加入剩下75％預(yù)乳化液和75％還原性引發(fā)劑，55～65min內(nèi)滴加完畢，隨后在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，在58～62℃下聚合反應(yīng)4～6h，得到環(huán)氧復(fù)合樹(shù)脂乳液。
10、進(jìn)一步地，所述丙烯酸酯預(yù)聚物的制備步驟如下：將甲苯、乙酸丁酯按質(zhì)量比1:1混合，得到混合溶劑；取10質(zhì)量份混合溶劑，升溫至44～46℃隨后加入15～16質(zhì)量份甲基丙烯酸丁酯、10～12質(zhì)量份2-異丙烯基苯胺、5～7質(zhì)量份烯丙基縮水甘油醚、0.15～0.17質(zhì)量份偶氮異丁腈、1～1.2質(zhì)量份烯丙基籠型多面體低聚倍半硅氧烷，得到溶液a；取1/3溶液a和24～26質(zhì)量份混合溶劑混合，并升溫至80℃，恒溫?cái)嚢?0min后，以2～4滴/s滴加剩余2/3溶液a和0.15～0.17質(zhì)量份巰基乙酸，滴加完畢后繼續(xù)保溫反應(yīng)4h，最后通過(guò)旋蒸除去溶劑及未參與反應(yīng)的單體，得到丙烯酸酯預(yù)聚物。
11、進(jìn)一步地，所述過(guò)硫酸銨混合液的制備步驟如下：將6～7質(zhì)量份過(guò)硫酸銨均勻分散在20質(zhì)量份1m的鹽酸溶液中，得到過(guò)硫酸銨混合液。
12、進(jìn)一步地，所述固化劑采用間苯二胺、間苯二甲胺按質(zhì)量比1:2～4組合得到。
13、本專利技術(shù)還提供了一種水性環(huán)氧樹(shù)脂涂料在橋梁防護(hù)中的應(yīng)用方法，具體步驟如下：向水泥砂漿中拌入水泥砂漿質(zhì)量0.1～0.2倍的水性環(huán)氧樹(shù)脂涂料，隨后填充在橋面破損需要維修處。
14、采用了上述技術(shù)方案，本專利技術(shù)具有以下的有益效果：
15、本專利技術(shù)的水性環(huán)氧樹(shù)脂涂料，原料組分包括：環(huán)氧復(fù)合樹(shù)脂乳液、乳化瀝青、固化劑、水；其中，環(huán)氧復(fù)合樹(shù)脂乳液是由環(huán)氧樹(shù)脂、乳化劑、丙烯酸酯組合物、助穩(wěn)定劑復(fù)合反應(yīng)得到；所述丙烯酸酯組合物是由甲基丙烯酸丁酯、2-異丙烯基苯胺、烯丙基縮水甘油醚、烯丙基籠型多面體低聚倍半硅氧烷預(yù)聚后與丙烯酸組合得到。
16、首先，先將甲基丙烯酸丁酯、2-異丙烯基苯胺、烯丙基縮水甘油醚、烯丙基籠型多面體低聚倍半硅氧烷通過(guò)不飽和鍵共聚進(jìn)行預(yù)聚后與丙烯酸組合得到丙烯酸酯組合物，再將丙烯酸酯組合物與環(huán)氧樹(shù)脂、乳化劑助穩(wěn)定劑復(fù)合反應(yīng)得到環(huán)氧復(fù)合樹(shù)脂乳液；丙烯酸的羧基與環(huán)氧樹(shù)脂上的環(huán)氧基反應(yīng)接枝，丙烯酸酯預(yù)聚物與丙烯酸通過(guò)不飽和鍵聚合接枝，將丙烯酸酯接枝到環(huán)氧樹(shù)脂上，對(duì)水性環(huán)氧樹(shù)脂涂料涂層起到增韌的作用，但也降低了水性環(huán)氧樹(shù)脂涂料涂層的表面硬度，2-異丙烯基苯胺的剛性苯環(huán)的引入以及烯丙基籠型多面體低聚倍半硅氧烷具有獨(dú)特的立體籠狀剛性結(jié)構(gòu)有助于改善涂層硬度差的問(wèn)題。
17、其次，將環(huán)氧復(fù)合樹(shù)脂乳液、乳化瀝青、固化劑、水混合反應(yīng)制備水性環(huán)氧樹(shù)脂涂料，其中固化劑采用間苯二胺、間苯二甲胺按組合得到；將環(huán)氧復(fù)合樹(shù)脂乳液、乳化瀝青復(fù)配，可以提高乳化瀝青的粘結(jié)強(qiáng)度，且與普通乳化瀝青的配伍性良好，在乳化瀝青中分散性良好；環(huán)氧復(fù)合樹(shù)脂乳液中的苯胺與固化劑中的間苯二胺在引發(fā)劑過(guò)硫酸銨混合液的作用下聚合，形成在涂層的聚合物網(wǎng)絡(luò)中形成并均勻穿插聚苯胺網(wǎng)絡(luò)，增加了水性環(huán)氧樹(shù)脂涂料涂層的交聯(lián)密度的同時(shí)，在聚苯胺通過(guò)提供正電荷增強(qiáng)離子電阻，能阻止h3o+遷移到陰極區(qū)域，抑制腐蝕反應(yīng)，達(dá)到耐腐蝕的效果。
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【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種水性環(huán)氧樹(shù)脂涂料，其特征在于，按重量份數(shù)計(jì)，原料組分包括：15～25質(zhì)量份環(huán)氧復(fù)合樹(shù)脂乳液、100質(zhì)量份乳化瀝青、3～5質(zhì)量份固化劑、6～10質(zhì)量份水。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水性環(huán)氧樹(shù)脂涂料，其特征在于，所述環(huán)氧復(fù)合樹(shù)脂乳液是由30～60質(zhì)量份環(huán)氧樹(shù)脂、2～3質(zhì)量份乳化劑、6～9質(zhì)量份丙烯酸酯組合物、1.4～1.6質(zhì)量份助穩(wěn)定劑復(fù)合反應(yīng)得到。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的水性環(huán)氧樹(shù)脂涂料，其特征在于，所述丙烯酸酯組合物是由15～16質(zhì)量份甲基丙烯酸丁酯、10～12質(zhì)量份2-異丙烯基苯胺、5～7質(zhì)量份烯丙基縮水甘油醚、1～1.2質(zhì)量份烯丙基籠型多面體低聚倍半硅氧烷預(yù)聚后與1～3質(zhì)量份丙烯酸組合得到。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水性環(huán)氧樹(shù)脂涂料，其特征在于，所述固化劑采用間苯二胺、間苯二甲胺組合得到。
5.一種水性環(huán)氧樹(shù)脂涂料的制備方法，其特征在于，包括以下制備步驟：
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的水性環(huán)氧樹(shù)脂涂料的制備方法，其特征在于，所述環(huán)氧復(fù)合樹(shù)脂乳液的制備步驟如下：將30～60質(zhì)量份環(huán)氧樹(shù)脂與1～3質(zhì)量份丙烯酸、丙烯酸酯預(yù)聚物、1.4～1.6質(zhì)量份十六烷室溫下以300～500rpm攪拌10～20min，隨后加入再加入氧化性引發(fā)劑過(guò)硫酸銨過(guò)氧化二叔丁基繼續(xù)攪拌8～12min，接著加入乳化劑的水溶液以400～600rpm攪拌25～35min，再在1000～2000rpm下剪切14～16min，并采用高壓均質(zhì)機(jī)在80MPa下高壓均質(zhì)2～4次，得到預(yù)乳化液；將25％預(yù)乳化液和25％還原性引發(fā)劑混合，升溫至58～62℃，使用蠕動(dòng)泵分別加入剩下75％預(yù)乳化液和75％還原性引發(fā)劑，55～65min內(nèi)滴加完畢，隨后在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，在58～62℃下聚合反應(yīng)4～6h，得到環(huán)氧復(fù)合樹(shù)脂乳液。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的水性環(huán)氧樹(shù)脂涂料的制備方法，其特征在于，所述丙烯酸酯預(yù)聚物的制備步驟如下：將甲苯、乙酸丁酯按質(zhì)量比1:1混合，得到混合溶劑；取10質(zhì)量份混合溶劑，升溫至44～46℃隨后加入15～16質(zhì)量份甲基丙烯酸丁酯、10～12質(zhì)量份2-異丙烯基苯胺、5～7質(zhì)量份烯丙基縮水甘油醚、0.15～0.17質(zhì)量份偶氮異丁腈、1～1.2質(zhì)量份烯丙基籠型多面體低聚倍半硅氧烷，得到溶液A；取1/3溶液A和24～26質(zhì)量份混合溶劑混合，并升溫至80℃，恒溫?cái)嚢?0min后，以2～4滴/s滴加剩余2/3溶液A和0.15～0.17質(zhì)量份巰基乙酸，滴加完畢后繼續(xù)保溫反應(yīng)4h，最后通過(guò)旋蒸除去溶劑及未參與反應(yīng)的單體，得到丙烯酸酯預(yù)聚物。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的水性環(huán)氧樹(shù)脂涂料的制備方法，其特征在于，所述過(guò)硫酸銨混合液的制備步驟如下：將6～7質(zhì)量份過(guò)硫酸銨均勻分散在20質(zhì)量份1M的鹽酸溶液中，得到過(guò)硫酸銨混合液。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的水性環(huán)氧樹(shù)脂涂料的制備方法，其特征在于，所述固化劑采用間苯二胺、間苯二甲胺按質(zhì)量比1:2～4組合得到。
10.一種水性環(huán)氧樹(shù)脂涂料在橋梁防護(hù)中的應(yīng)用方法，其特征在于，向水泥砂漿中拌入水泥砂漿質(zhì)量0.1～0.2倍的權(quán)利要求1～4任一項(xiàng)所述的水性環(huán)氧樹(shù)脂涂料，隨后填充在橋面破損需要維修處。
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【技術(shù)特征摘要】
1.一種水性環(huán)氧樹(shù)脂涂料，其特征在于，按重量份數(shù)計(jì)，原料組分包括：15～25質(zhì)量份環(huán)氧復(fù)合樹(shù)脂乳液、100質(zhì)量份乳化瀝青、3～5質(zhì)量份固化劑、6～10質(zhì)量份水。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水性環(huán)氧樹(shù)脂涂料，其特征在于，所述環(huán)氧復(fù)合樹(shù)脂乳液是由30～60質(zhì)量份環(huán)氧樹(shù)脂、2～3質(zhì)量份乳化劑、6～9質(zhì)量份丙烯酸酯組合物、1.4～1.6質(zhì)量份助穩(wěn)定劑復(fù)合反應(yīng)得到。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的水性環(huán)氧樹(shù)脂涂料，其特征在于，所述丙烯酸酯組合物是由15～16質(zhì)量份甲基丙烯酸丁酯、10～12質(zhì)量份2-異丙烯基苯胺、5～7質(zhì)量份烯丙基縮水甘油醚、1～1.2質(zhì)量份烯丙基籠型多面體低聚倍半硅氧烷預(yù)聚后與1～3質(zhì)量份丙烯酸組合得到。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水性環(huán)氧樹(shù)脂涂料，其特征在于，所述固化劑采用間苯二胺、間苯二甲胺組合得到。
5.一種水性環(huán)氧樹(shù)脂涂料的制備方法，其特征在于，包括以下制備步驟：
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的水性環(huán)氧樹(shù)脂涂料的制備方法，其特征在于，所述環(huán)氧復(fù)合樹(shù)脂乳液的制備步驟如下：將30～60質(zhì)量份環(huán)氧樹(shù)脂與1～3質(zhì)量份丙烯酸、丙烯酸酯預(yù)聚物、1.4～1.6質(zhì)量份十六烷室溫下以300～500rpm攪拌10～20min，隨后加入再加入氧化性引發(fā)劑過(guò)硫酸銨過(guò)氧化二叔丁基繼續(xù)攪拌8～12min，接著加入乳化劑的水溶液以400～600rpm攪拌25～35min，再在1000～2000rpm下剪切14～16min，并采用高壓均質(zhì)機(jī)在80mpa下高壓均質(zhì)2～4次，得到預(yù)乳化液；將25％預(yù)乳化液和25％還原性...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：繆志勇，錢(qián)玉德，楊濤，盧立群，王申進(jìn)，竇雷，吳祖光，任仲俠，樂(lè)傳劍，張建亮，李艷華，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：江蘇豐彩建材集團(tuán)有限公司，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：
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