一种钢结构用防水防护涂料及其制备方法和应用与流程

本发明涉及一种钢结构用防水防护涂料及其制备方法和应用。

背景技术：

1、聚合物改性水泥涂料与铝、铁等金属或者金属合金有良好的附着性能，且该涂料具有中度碱性，因此可以有效防范金属构件在空气中的析氢电化学腐蚀反应，进而起到防腐作用。水泥遇水反应持续释放的氢氧化钙又能与铝、铁等金属结合成致密的铝酸钙、铁酸钙等金属盐成分，该金属盐成分可将金属构件表面牢固防护，防止金属在空气中的吸氧腐蚀。

2、聚合物改性水泥涂料通过优化自身材料构成，形成致密防护结构，并且在自身破损后又可在水介质下催化释放其他机理的防护材料的生成反应，形成多道金属结构的防护防腐，在金属结构防护方面有着优良的物理和化学性能。

3、然而，现有通常的聚合物改性水泥涂料，多用于混凝土结构的防水，无法直接用于金属结构例如钢结构的防护。原因是涂料中的水泥成分一旦接触水会发生水化反应，因此涂料使用时，需要水泥以粉料形态提供，而在施工现场实现其他组分例如聚合物乳液等液料组分和粉料组分水泥的拌合。液料组分与粉料组分混合后，水泥开始产生水化反应。然而，粉料组分在粉料状态下夹带的空气无法在水化反应时逃逸，因此被固化在涂层结构中，导致涂料涂膜中形成孔隙，使得涂膜不够致密。因此，该涂料外露使用时，该孔隙会续存外界水，并在环境作用下，反复冻融或变化中破坏被防护的材料，导致其无法适用于金属结构例如钢结构。

4、建筑钢结构防腐涂料一般采用底涂、中涂、面涂三层施工设计，使其满足电化学防腐和面层耐候等不同功能的要求。然而，这需要多遍施工不同性质的涂料，防护工艺繁琐，成本也明显增加。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的缺点和不足，提供一种钢结构用防水防护涂料，该涂料长期稳定性好，可以实现单层涂料材料即可满足钢结构用水性防腐涂料底涂、中涂、面涂指标要求，使钢结构的防护变得简单。

2、为解决以上技术问题，本发明采取的技术方案如下：

3、一种防水涂料，所述防水涂料包括组分a和组分b；所述组分a包括聚合物乳液；以占组分b的重量百分比计，所述组分b包括：水泥71％-82％、丙二醇15％-18％、乙醇5％-12％、苯甲酸钠0.5％-1.2％和脱氢乙酸钠1％-2.5％。

4、在一些实施方式中，所述聚合物乳液选自丙烯酸酯乳液、苯丙乳液和硅丙乳液中的一种或多种的组合。在组分b中水泥的碱性作用下，组分a中的丙烯酸酯乳液、苯丙乳液和硅丙乳液等组分的侧链上的丙烯酸酯基发生水解作用，在聚合物侧链上生成羧基基团，该羧基能够与水泥发生反应。

5、在一些实施方式中，所述聚合物乳液为丙烯酸酯乳液。

6、在一些实施方式中，所述聚合物乳液为陶氏ec1791乳液。

7、在一些实施方式中，所述组分a还包括助剂，所述助剂选自消泡剂、防腐剂、色浆和润湿剂中的一种或多种的组合。消泡剂可以是有机硅消泡剂等，色浆可以为铁红色浆等。

8、在一些实施方式中，以占组分a的重量百分比计，所述组分a包括聚合物乳液95％-99％、助剂1％-5％。

9、在一些实施方式中，以占组分a的重量百分比计，所述组分a包括聚合物乳液95％-99％、消泡剂0.2％-1.0％、防腐剂0.02％-2.5％、色浆0.5％-2.0％。

10、在一些实施方式中，所述组分a和组分b的质量比为1:1-1.4。

11、在一些实施方式中，所述水泥选自白水泥、灰水泥中的一种或两种的组合。

12、在一些实施方式中，所述水泥为白水泥。

13、本发明中的白水泥即白色硅酸盐水泥，是指由氧化铁含量少的白色硅酸盐水泥熟料、适量石膏及混合材料(石灰石和窑灰)磨细制成的水硬性胶凝材料。

14、在一些实施方式中，所述水泥为52.5白水泥。

15、在一些实施方式中，所述乙醇为工业乙醇。工业乙醇中含有一定量的水，但成本较低。采用本发明的配方，可以采用工业乙醇，其中的水分也不会导致组分b的快速固化。

16、现有技术中的聚合物改性水泥涂料中，粉料组分在粉料状态下夹带的空气无法在水化反应时逃逸，会被固化在涂层结构中，导致涂料涂膜中形成孔隙，使得涂膜不够致密。本技术的发明人通过研究发现，当粉料组分(即本技术的组分b)采用丙二醇和乙醇的混合溶剂作为载体，其可以对粉料组分中的水泥进行分散和排气，粉料组分b进而可以形成不夹带空气的预分散液体，该预分散液体再和液体组分a进行混合，也不会导致聚合物改性水泥涂料中存在空气，进而可以使得其涂膜致密。本技术通过在组分b中同时加入丙二醇和乙醇，可以解决水泥粉体直接与聚合物乳液混合时，由于粉体水泥夹杂的空气无法及时排出，被水泥固化期间埋于所成涂层中，降低涂膜致密度的问题。

17、组分b中的水泥组分作为涂料填料，可以使得本技术的防水防腐涂料能够为钢结构表面提供长期的碱性环境，进而可以对钢结构实现防护。

18、聚合物乳液具有较高的弹性，组分a中添加聚合物乳液可以使得涂料具有较高的弹性，使涂料能够满足基础构件温度形变需求，同时提供抗形变疲劳长期防护。同时聚合物乳液中的丙烯酸侧链结构可以钝化金属结构或钢结构中的铁离子，使得金属结构或钢结构形成自防护层，即钝化层。该钝化层在金属结构或钢结构与涂料涂层之间过渡，可以提升涂料涂层与金属结构或钢结构的附着力。

19、工业乙醇的成本较低，因此组分b中的乙醇组分通常采用工业乙醇，然而，工业乙醇中含有一定量的水，该部分水会与组分b中的水泥进行水化反应，可能导致组分b在较短的时间内固结，进而导致组分b和组分a无法混合，无法得到涂料。本技术的发明人通过研究发现，通过控制组分b中乙醇的质量百分比，同时在组分b中添加苯甲酸钠和脱氢乙酸钠，可以保证b组分不会固结，能够与组分a形成涂料，且保证涂料的长期稳定性。b组分中的苯甲酸钠和脱氢乙酸钠通常为防腐剂，现有技术没有意识到二者可以防止聚合物改性涂料中的水泥组分的固结。

20、组分b中的丙二醇的含量若过低，则会引起组分b水泥水化反应过快，会导致涂料涂膜孔隙率变高，吸水率变大，强度降低。

21、本发明进一步提供上述防水涂料的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

22、1)对组分a进行搅拌，得到液料组分a；

23、2)将组分b中的丙二醇、乙醇、苯甲酸钠和脱氢乙酸钠进行混合和搅拌，加入组分b中的水泥搅拌分散，得到液料组分b；

24、3)将所述液料组分a和液料组分b混合，得到所述防水涂料。

25、在一些实施方式中，步骤1)中的搅拌在真空搅拌设备中进行。

26、在一些实施方式中，步骤2)中的混合和搅拌在真空搅拌设备中进行。

27、在一些实施方式中，步骤2)中的搅拌分散在真空搅拌设备中进行。

28、在一些实施方式中，步骤1)的搅拌时间为5-60min。

29、在一些实施方式中，步骤2)的混合和搅拌的时间为5-60min。

30、在一些实施方式中，步骤2)的搅拌分散的时间为5-60min。

31、本发明进一步提供上述防水涂料用于金属结构防护的用途。

32、本发明进一步提供上述防水涂料用于钢结构防护的用途。

33、由于上述技术方案的运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：

34、1)本发明的组分b中同时加入丙二醇和乙醇，可以解决水泥粉体直接与聚合物乳液混合时，由于粉体水泥夹杂的空气无法及时排出，被水泥固化期间埋于所成涂层中，降低涂膜致密度的问题。

35、2)本发明通过控制组分b中乙醇和丙二醇的含量，以及加入苯甲酸钠和脱氢乙酸钠，可以使得组分b满足长期存放，不会出现分层、不出现水泥水化凝结的要求。

36、3)本发明的防水涂料同时满足hg/t 5176-2017钢结构用水性防腐涂料中底涂、中涂、面涂的指标要求，采用本发明的防水涂料，可以实现单层材料满足防腐性能需求。可以简化现有技术中需要底涂、中涂、面涂三层施工设计的烦躁工序。

37、4)本发明的防水涂料满足hg/t 5176-2017钢结构用水性防腐涂料、hg/t 20720-2020工业建筑钢结构用水性防腐蚀涂料施工及验收规范，相关标准对防腐涂料的性能指标。可以一遍施工，同时满足底涂钝化、中层抗氧化、面层耐侯老化的需求。

38、5)本发明的防水涂料具有致密性好、能钝化钢结构表层、与基材附着力强、耐候性好，装饰性优良等特点，是一种寿命长、性价比高的防水防腐涂料。