本发明涉及海洋建筑材料防腐技术领域，特别涉及一种涂层材料及其制备方法。
背景技术：
海洋环境中的钢筋混凝土结构长期受腐蚀离子、生物、冰冻、碳化和干湿交替等因素的单独作用或复合作用，不仅造成了混凝土本体结构的损伤，而且诱发混凝土中钢筋的锈蚀，从而导致钢筋混凝土保护层的开裂、剥落、钢筋截面积减小、粘接力降低、承载能力减弱，最终导致钢筋混凝土结构的破坏。其中，位于浪花飞溅区的钢筋混凝土由于海水的干湿交替、高浓度腐蚀离子以及水分和氧气的供应充分，腐蚀最为严重。因此，开发出针对苛刻海洋环境下有效修护与防护钢筋混凝土的产品非常有必要。
目前，常用的作为钢筋混凝土的防腐涂层有环氧树脂体系与丙烯酸树脂体系。然而，环氧树脂体系和丙烯酸树脂体系所制备的防腐涂层容易附着海洋生物，海洋生物上吸附的微生物在新陈代谢的过程中产生分泌物，这样，分泌物会破坏防腐涂层，以此使得海水透过防腐涂层腐蚀钢筋混凝土。
技术实现要素：
本发明的主要目的是提供一种涂层材料，旨在减少海洋生物对防腐涂层的附着，防止海水透过防腐涂层腐蚀钢筋混凝土。
为实现上述目的，本发明提出的一种涂层材料，包括硅生胶、氟硅树脂、填料、交联剂、偶联剂及催化剂。
可选地，所述填料包括氧化铝和二氧化钛。
可选地，所述氧化铝为α晶型氧化铝；
且/或，所述二氧化钛选自锐钛矿型二氧化钛和金红石型二氧化钛中的一种或者两种。
可选地，所述硅生胶包括至少两种不同粘度的107硅橡胶。
可选地，所述交联剂选自烷氧基硅烷、酮肟基硅烷及酰氧基硅烷中的一种或多种。
可选地，所述偶联剂选自硅烷偶联剂kh-470、硅烷偶联剂kh530、硅烷偶联剂kh550、硅烷偶联剂kh560、硅烷偶联剂kh570及硅烷偶联剂kh792中的一种或多种。
可选地，所述催化剂选自有机锡催化剂、有机钛催化剂及有机铝催化剂中的一种或者多种。
可选地，所述涂层材料还包括气相二氧化硅。
可选地，以质量份数计，所述涂层材料包括20～60份硅生胶、5～20份氟硅树脂、31～55份填料、1～10份交联剂、1～5份偶联剂及0.1～5份催化剂。
本发明还提出一种涂层材料的制备方法，包括以下步骤：
将硅生胶和填料混合，在130℃～150℃，-0.09mpa～-0.095mpa下捏合，得到基料；
在真空条件下，向所述基料中加入氟硅树脂并搅拌，待均匀分散后，依次加入交联剂、偶联剂及催化剂，反应后，得到涂层材料。
本发明提供了一种涂层材料，其包括硅生胶、氟硅树脂、填料、交联剂、偶联剂及催化剂。氟硅树脂为低表面能材料，与水滴的接触角大，具有“荷叶效应”。当此涂层材料制备成钢筋混凝土的防腐涂层时，由于氟硅树脂产生“荷叶效应”使得海洋生物无法通过海水附着于防腐涂层表面，如此，避免了海洋生物上吸附的微生物分泌分泌物破坏防腐涂层，从而海水无法透过防腐涂层腐蚀钢筋混凝土。可以理解的，本发明的技术方案能够减少海洋生物对防腐涂层的附着，防止海水透过防腐涂层腐蚀钢筋混凝土。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
本发明提出一种涂层材料。
在本发明一实施例中，一种涂层材料，包括硅生胶、氟硅树脂、填料、交联剂、偶联剂及催化剂。
本发明提供了一种涂层材料，其包括硅生胶、氟硅树脂、填料、交联剂、偶联剂及催化剂。氟硅树脂为低表面能材料，与水滴的接触角大，具有“荷叶效应”。当此涂层材料制备成钢筋混凝土的防腐涂层时，由于氟硅树脂产生“荷叶效应”使得海洋生物无法通过海水附着于防腐涂层表面，如此，避免了海洋生物上吸附的微生物分泌分泌物破坏防腐涂层，从而海水无法透过防腐涂层腐蚀钢筋混凝土。可以理解的，本发明的技术方案能够减少海洋生物对防腐涂层的附着，防止海水透过防腐涂层腐蚀钢筋混凝土。
需要说明的是，α,ω-二羟基聚硅氧烷是双组分和单组分缩合型硅生胶的基础胶，市场上通常称为107硅橡胶。本发明实施例中，所述硅生胶为107硅橡胶，该107硅橡胶可以直接作为商品使用，也可以作为中间体生产硅生胶产品。所述氟硅树脂是由氟树脂和有机硅树脂混炼而成的合成树脂，氟硅树脂含有氟碳基团，氟碳基团作为疏水基团，降低了其表面能。这样，当氟硅树脂添加到涂层材料中时，涂层材料具有了低表面能，与水滴的接触角大，以此使得所制备的防腐涂层具有“荷叶效应”，避免了海洋生物在其表面的吸附。
在本发明一实施例中，所述填料包括氧化铝和二氧化钛。本发明通过在涂层材料中引入氧化铝，氧化铝作为填料，起到了补强作用，价格便宜，降低了其涂层材料的制备成本；另一方面本发明实施例还引入了二氧化钛，二氧化钛作为填料，提高了涂层材料的白度。当然，本发明实施例可以根据需要调节氧化铝和二氧化钛的用量，本发明不受限于此，以上均在本发明的保护范围之内。
在本发明一实施例中，所述氧化铝为α晶型氧化铝。为了进一步增强涂层材料的防腐效果，本发明实施例可以采用对酸碱具有反应惰性的α晶型氧化铝，以此使得涂层材料所制备的防腐涂层不易被酸碱腐蚀，从而保证对钢筋混凝土的防护效果。
在本发明一实施例中，所述二氧化钛选自锐钛矿型二氧化钛和金红石型二氧化钛中的一种或者两种。锐钛矿型二氧化钛和金红石型二氧化钛具有高白度和耐酸碱性，当将所述二氧化钛作为填料，一方面提高了涂层材料的白度，另一方面保证了涂层材料所制备的防腐涂层的耐酸碱性。
在本发明一实施例中，所述硅生胶包括至少两种不同粘度的107硅橡胶。所述107硅橡胶的粘度为20000mpa·s～80000mpa·s。具体来说，所述硅生胶包括80000mpa·s的107硅橡胶、500000mpa·s的107硅橡胶及20000mpa·s的107硅橡胶。本发明通过选用不同粘度的107硅橡胶，以此调节橡胶分子链的交联程度，使得所制备的防腐涂层不仅具有高弹性，而且力学性能优异。
在本发明一实施例中，所述交联剂选自烷氧基硅烷、酮肟基硅烷及酰氧基硅烷中的一种或多种。本发明可以采用不同的交联剂，以使107硅橡胶交联，从而增加橡胶分子链的交联度，提高所制备防腐涂层的力学性能，本发明不受限以此，以上不同成分交联剂均在本发明实施例的保护范围之内。
在本发明一实施例中，所述偶联剂选自硅烷偶联剂kh-470、硅烷偶联剂kh530、硅烷偶联剂kh550、硅烷偶联剂kh560、硅烷偶联剂kh570及硅烷偶联剂kh792中的一种或多种。本发明可以采用不同的交联剂，以使线性的橡胶分子链之间相互交联形成网格结构，从而增加涂层材料的强度，提高所制备防腐涂层的弹性和力学性能，本发明不受限以此，以上不同成分的交联剂均在本发明实施例的保护范围之内。
在本发明一实施例中，所述偶联剂为硅烷偶联剂。本发明通过引入硅烷偶联剂，改善了填料在橡胶体系中的分散性和粘合力，以此改善了填料与橡胶之间的相容性，从而提高了所制备涂层材料的综合性能。当然，所述硅烷偶联剂可以选自硅烷偶联剂kh-470、硅烷偶联剂kh530、硅烷偶联剂kh550、硅烷偶联剂kh560、硅烷偶联剂kh570及硅烷偶联剂kh792中的一种或多种，本发明不受限于此，以上均在本发明的保护范围之内。
在本发明一实施例中，所述催化剂选自有机锡催化剂、有机钛催化剂及有机铝催化剂中的一种或者多种。本发明通过引入催化剂，以引发橡胶分子之间的聚合反应。优选的，所述催化剂选自有机锡催化剂、有机钛催化剂及有机铝催化剂中的一种或者多种，当然，本发明实施例还可以采用其他催化剂，只要能够引发橡胶分子之间的聚合反应即可。本发明不受限于此，以上不用类型的催化剂均在本发明的保护范围之内。
在本发明一实施例中，所述涂层材料还包括气相二氧化硅。为了提高防腐涂层的综合性能，本发明实施例引入了气相二氧化硅，气相二氧化硅的加入能够有效提高所制备防腐涂层的强度、耐磨性和抗老化性。当然，本发明实施例适当调整气相二氧化硅的用量，本发明不受限于此，以上均在本发明的保护范围之内。
在本发明一实施例中，所述涂层材料包括5～10份500000mpa·s的107硅橡胶、10～30份80000mpa·s的107硅橡胶、5～20份20000mpa·s的107硅橡胶，5～20份氟硅树脂、30～50份氧化铝，1～5份二氧化钛，1～10份气相二氧化硅，1～10份交联剂，1～5份偶联剂，0.1～5份催化剂。本发明实施例所得涂层材料以硅生胶为基础添加氟硅树脂使得制备而成的防腐涂层不仅具有优良的耐酸碱性和耐盐雾性，降低了海洋生物的附着，而且力学性能优异，能够作为用于防护钢筋混凝土。
本发明还提出一种涂层材料的制备方法的制备方法，所述涂层材料的制备方法包括上述的涂层材料，所述涂层材料参照上述实施例，由于所述涂层材料采用了上述所述实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。本发明实施例提出一种涂层材料的制备方法，包括以下步骤：将107硅橡胶、氧化铝、二氧化钛及气相二氧化硅混合，在130℃～150℃，-0.09mpa～-0.095mpa下捏合，得到基料；在真空条件下，向所述基料中加入氟硅树脂并搅拌，待均匀分散后，依次加入交联剂、偶联剂及催化剂，反应后，得到涂层材料。当然，所述107硅橡胶、氧化铝、二氧化钛及气相二氧化硅可以加入到捏合机中捏合，调节捏合机的温度130℃～150℃，真空度为-0.09mpa～-0.095mpa，捏合3小时后，得到基料。再将基料加入到高速分散机中抽真空脱气10分钟，以去除所述基料中混合的空气，加入氟硅树脂，保持真空搅拌20分钟，此过程中保持真空度小于-0.08mpa；接着，加入交联剂，保持真空搅拌20分钟，此过程中保持真空度小于-0.08mpa；再加入偶联剂和催化剂，抽真空高速分散30分钟，得到涂层材料。本发明实施例所采用的大多数原料均为惰性材料，工艺简单，适于大规模工业化应用，实用性强。
在本发明一实施例中，所述涂层材料的制备过程是在相对湿度低于70％环境条件下的进行。本发明通过控制制备过程的湿度，使得所制备涂层材料为流体状态，当涂层材料涂布到钢筋混凝土基体上之后，涂层材料吸收水分，以此固化形成防腐涂层。
下面结合具体实施例来进一步说明本发明的技术方案。应当理解的是，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明保护范围的限定。
实施例1
一种涂层材料，包括500000mpa·s的107硅橡胶5kg、80000mpa·s的107硅橡胶25kg、20000mpa·s的107硅橡胶20kg，氧化铝30kg，二氧化钛1kg，氟硅树脂5kg，气相二氧化硅5kg，甲基三丁酮肟基硅烷2kg，乙烯基三丁酮肟基硅烷3kg，氨丙基三乙氧基硅烷(kh-550)1kg，二丁基二月桂酸锡0.1kg。
基于上述涂层材料的组成，一种涂层材料的制备方法，包括以下过程：
第一步，将107硅橡胶、氧化铝、二氧化钛及气相二氧化硅加入到捏合机中，在130～150℃，-0.09～-0.095mpa下捏合3小时，制得基料，冷却至常温密封保存备用。
第二步，将基料加入到高速分散机中抽真空脱气10分钟，加入氟硅树脂，保持真空搅拌20分钟，真空度要求小于-0.08mpa。若真空度大于-0.08mpa，及时抽真空维持真空度小于-0.08mpa。
第三步，加入甲基三丁酮肟基硅烷和乙烯基三丁酮肟基硅烷，保持真空搅拌20分钟，真空度小于-0.08mpa。若真空度大于-0.08mpa，及时抽真空维持真空度小于-0.08mpa。
第四步，加入氨丙基三乙氧基硅烷(kh-550)和二丁基二月桂酸锡，抽真空高速分散30分钟，得到涂层材料产品。
实施例2
一种涂层材料，包括500000mpa·s的107硅橡胶5kg、80000mpa·s的107硅橡胶20kg、20000mpa·s的107硅橡胶25kg，氧化铝25kg，二氧化钛2kg，氟硅树脂8kg，气相二氧化硅8kg，甲基三丁酮肟基硅烷2kg，苯基三甲氧基硅烷3kg，γ-环氧丙氧基三乙氧基硅烷(kh-550)1kg及双(乙酰丙酮酸)二丁基锡0.05kg。
基于上述涂层材料的组成，一种涂层材料的制备方法，包括以下过程：
第一步，将107硅橡胶、氧化铝、二氧化钛及气相二氧化硅加入到捏合机中，在130～150℃，-0.09～-0.095mpa下捏合3小时，制得基料，冷却至常温密封保存备用。
第二步，将基料加入到高速分散机中抽真空脱气10分钟，加入氟硅树脂，保持真空搅拌20分钟，真空度要求小于-0.08mpa。若真空度大于-0.08mpa，及时抽真空维持真空度小于-0.08mpa。
第三步，加入甲基三丁酮肟基硅烷和苯基三甲氧基硅烷，保持真空搅拌20分钟，真空度小于-0.08mpa。若真空度大于-0.08mpa，及时抽真空维持真空度小于-0.08mpa。
第四步，加入γ-环氧丙氧基三乙氧基硅烷和双(乙酰丙酮酸)二丁基锡，抽真空高速分散30分钟，得到涂层材料产品。
对比例1
在实施例1的基础上，除了不添加氟硅树脂以外，其余组分及其含量以及制备方法与实施例1完全相同。
将实施例1和实施例2及对比例1所制备的涂层材料产品，参考gb/t528-，分别测试处理前及酸性溶液和碱性溶液及盐溶性处理后的力学性能，检测结果如表1所示。
表1
由表1可知，本发明实施例1～2涂层材料所制备的防腐涂层具有良好的拉伸强度。并且，与对比例相比，本发明实施例所制备的防腐涂层在酸性溶液和碱性溶液及盐溶性处理后拉伸强度变化不大，以此说明了本发明涂层材料所制备的防腐涂层具有良好的抗酸碱性。
将实施例1、实施例2、对比例1、现有环氧防腐材料以及现有丙烯酸防腐材料涂敷于500×500×50高性能混凝土板上，涂层厚度控制在2mm，涂层养护7天后挂板浸没海水测试，涂层样板的抗海洋生物附着能力结果如表2所示。
表2
由表2可知，本发明实施例涂层材料所制备的防腐涂层有效避免海洋生物的附着。并且，通过与对比例1进行对比分析可知，氟硅树脂的引入能够减少海洋生物对防腐涂层的附着。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。
技术特征：
1.一种涂层材料，其特征在于，包括硅生胶、氟硅树脂、填料、交联剂、偶联剂及催化剂。
2.如权利要求1所述的涂层材料，其特征在于，所述填料包括氧化铝和二氧化钛。
3.如权利要求2所述的涂层材料，其特征在于，所述氧化铝为α晶型氧化铝；
且/或，所述二氧化钛选自锐钛矿型二氧化钛和金红石型二氧化钛中的一种或者两种。
4.如权利要求1至3中任一项所述的涂层材料，其特征在于，所述硅生胶包括至少两种不同粘度的107硅橡胶。
5.如权利要求1至3中任一项所述的涂层材料，其特征在于，所述交联剂选自烷氧基硅烷、酮肟基硅烷及酰氧基硅烷中的一种或多种。
6.如权利要求1至3中任一项所述的涂层材料，其特征在于，所述偶联剂选自硅烷偶联剂kh-470、硅烷偶联剂kh530、硅烷偶联剂kh550、硅烷偶联剂kh560、硅烷偶联剂kh570及硅烷偶联剂kh792中的一种或多种。
7.如权利要求1至3中任一项所述的涂层材料，其特征在于，所述催化剂选自有机锡催化剂、有机钛催化剂及有机铝催化剂中的一种或者多种。
8.如权利要求1至3中任一项所述的涂层材料，其特征在于，所述涂层材料还包括气相二氧化硅。
9.如权利要求1至3中任一项所述的涂层材料，其特征在于，以质量份数计，所述涂层材料包括20～60份硅生胶、5～20份氟硅树脂、31～55份填料、1～10份交联剂、1～5份偶联剂及0.1～5份催化剂。
10.一种如权利要求1至9中任一项所述的涂层材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将硅生胶和填料混合，在130℃～150℃，-0.09mpa～-0.095mpa下捏合，得到基料；
在真空条件下，向所述基料中加入氟硅树脂并搅拌，待均匀分散后，依次加入交联剂、偶联剂及催化剂，反应后，得到涂层材料。
技术总结
本发明公开一种涂层材料及其制备方法，其中，一种涂层材料，包括硅生胶、氟硅树脂、填料、交联剂、偶联剂及催化剂。当此涂层材料制备成钢筋混凝土的防腐涂层时，避免了海洋生物上吸附的微生物分泌分泌物破坏防腐涂层。可以理解的，本发明的技术方案能够减少海洋生物对防腐涂层的附着，防止海水透过防腐涂层腐蚀钢筋混凝土。
技术研发人员：林文虎;姜坤
受保护的技术使用者：深圳市傲川科技有限公司
技术研发日：.10.28
技术公布日：.02.14
