一种桥梁混凝土降温涂料及制备方法与流程

本发明属于建筑材料领域，具体涉及一种桥梁混凝土降温涂料及制备方法。

背景技术：

1、传统的桥梁混凝土防护涂料只侧重于防水性能，不具备降温效果，在夏季高温天气下混凝土表面和内部温差过大使得收缩应力超过了混凝土的承载能力，极易引起混凝土层间离缝、宽窄接缝处破损以及不均匀沉降等问题，而且，目前防水涂料多采用成膜效果较佳的聚脲等物质，成膜物质对反射隔热性能可能也有一定影响，同时成膜物的耐候保色性、耐沾污性也影响反射隔热的持久性。并且目前的防水涂料中常用的如苯丙乳液和丙烯酸乳液有机聚合物存在有机聚合物涂层由于表面硬度较低且冬硬夏软，以及表面易产生静电等因素，容易被各种有机或无机大气污染物沾污，反射率下降，反射隔热效果不能持久保持等问题。

2、基于此，提供一种桥梁混凝土降温涂料，所述桥梁混凝土降温涂料具有极佳的防水效果，而且在夏季高温天气下能够将太阳光辐射到混凝土表面的热量通过反射和辐射的形式转移，降低混凝土表面温度是目前急需的。

3、cn109593431b，发明名称《一种混凝土桥梁用降温隔热型防护涂料》公开了涂料包括以下重量份的原料：液体环氧树脂100份，固化剂15-25份，复合颜料8-15份，复合填料20-40份，防沉剂0.2-1份，抗裂纤维0.5-1份；所述液体环氧树脂在25℃时粘度为450-600cp，环氧当量为180-220，固化温度为5℃-10℃；所述固化剂为改性脂肪胺类液体固化剂和改性聚酰胺类树脂复配而成，所述改性脂肪胺类液体固化剂为改性脂肪胺类树脂，所述改性脂肪胺类树脂在25℃时，粘度为8-12cp，其胺值为550-750mg koh/g；所述改性聚酰胺类树脂在25℃时，粘度为9-11cp，其胺值为650mg koh/g；改性脂肪胺类树脂与改性聚酰胺类树脂的质量比为2：3-8；所述复合颜料为玻璃微珠，所述玻璃微珠表面包覆苝系颜料镀层；所述玻璃微珠折射率为1.80-1.95，粒径范围为15μm-125μm；所述复合填料包括金红石型纳米二氧化钛及锐钛矿纳米二氧化钛，金红石型纳米二氧化钛与锐钛矿纳米二氧化钛比例为1:0.4-0.8；所述防沉剂为钛酸酯偶联剂；本发明的一种混凝土桥梁用降温隔热型防护涂料，可反射太阳光，有效降低桥梁表面温度，提高桥梁使用寿命。

4、该专利采用玻璃微珠作为光反射材料，虽然其为目前普遍使用的材料，但是其应用在道桥混凝土的涂料方面，由于空心玻璃微珠的介入增加了基体的表面缺陷，破坏其整体结构，使得材料在硬度，冲击强度上弱化，道桥的环境较为市区建筑更为恶劣，对于涂料的要求更为严格。

5、cn105778569b，发明名称《一种钛包覆轻质碳酸钙的复合钛白粉的制备方法》公开了该方法包括以下步骤：a、将钛酸丁酯溶入有机溶剂中形成钛酸丁酯溶液；b、向钛酸丁酯溶液中加入轻质碳酸钙，均匀分散成悬浊液；c、在搅拌状态下，匀速向悬浊液中加入去离子水，使钛酸丁酯发生水解，之后陈化10～20min；d、向悬浊液中通入氮气，在氮气保护下，加入甲基丙烯酸甲酯，搅拌5～10min；e、将体系加热至70～80℃后，加入少量引发剂，进行表面处理40～60min；f、表面处理结束后，将体系自然降温，用布氏漏斗对浆液过滤，并用去离子水清洗滤饼，烘干，粉碎。提高钛白粉产品的颜料性能，同时对钛白粉产品进行了表面处理，增强其在有机溶剂中的分散稳定性以及其耐候性。最主要的是采用的钛白粉多是金红石型钛白粉，其电子带隙较小(3.2ev)，导致其对紫外光有很高的吸收率。对于要求大于90％及以上的辐射致冷涂料来说，占总太阳光能量4％的紫外光这部分能量仍很重要，因此实现对其的反射性提升，将有助于提升涂料的辐射致冷性能。而该专利并没有能够解决上述问题，且其应用到道桥中，可能存在耐久性不足，结合度不牢等问题。

技术实现思路

1、本发明的目的是为了解决目前防水降温涂料，尤其是道桥涂料存在加入玻璃微珠导致涂料在硬度，冲击强度表现不佳的问题，以及目前复合钛白粉制备的涂料存在光反射提升不显著，尤其对紫外光反射不显著，以及耐久性差的问题，而提供一种桥梁混凝土降温涂料及制备方法。

2、本发明的一种桥梁混凝土降温涂料，它按照重量份数是由水性硅丙树脂20-30份、钛白粉10～20份、氧化铝10～20份、硫酸钡5～10份、稀土硅酸盐2～10份、重质碳酸钙1～10份、氢氧化钙1～10份、碳酸钙调控剂0.01～2份、石英砂2～10份、云母粉1～5份、滑石粉1～5份、磷酸锌1～5份、助剂1～5份、碱性调节剂0.5～1份和去离子水10～20份组成；

3、所述的碳酸钙控制剂是由硫酸锌、硅酸镁、甘油按照质量比为1:1～5：1～10的比例组成。

4、所述的钛白粉为金红石型钛白粉。

5、进一步地，所述的水性硅丙树脂为有机硅氧化烷与丙烯酸酯改性的共聚物乳液中的一种，且其固体颗粒直径为100-500nm。

6、进一步地，所述的钛白粉为金红石型钛白粉，粒径为250～800nm。

7、进一步地，所述的稀土硅酸盐为硅酸锆钇、硅酸镧钇、硅酸钇铈、硅酸锆镧、硅酸钇、硅酸镱、硅酸铈、硅酸钆、硅酸钐、硅酸铒、硅酸钬中的一种或几种。

8、进一步地，所述的助剂为分散剂、消泡剂、润湿剂、流平剂和增稠剂；所述分散剂为含颜料亲和基团的高分子量嵌段共聚物溶液或者含高颜料亲和基团聚合物和表面活性物的水溶液的一种或几种的组合；所述的消泡剂为聚醚硅氧烷共聚物或者矿物油类消泡剂的一种或几种的组合；所述的润湿剂为聚醚硅氧烷共聚物、聚醚改性硅氧烷或者有机硅双生结构表面活性剂的一种或几种的组合；所述的流平剂为聚丙烯酸脂类、聚氨酯类或者有机硅类流平剂的一种或几种的组合；所述的增稠剂为聚氨酯类或者聚丙烯酸酯类增稠剂的一种或几种的组合。

9、进一步地，所述的碱性调节剂为氨水、乙醇胺、乙二胺中的一种或几种，涂料的ph为8.5-9.5。

10、制备本发明涂料的方法，所述的制备方法是按照以下内容进行：

11、(1)将1～10重量份重质碳酸钙过筛100～600目筛，加水混合后，进行研磨，研磨至平均粒径小于6μm，加入占重质碳酸钙0.5～1.5％的硫酸锌和1～1.5％的硅酸镁，搅拌均匀后，得重质碳酸钙浆料，加入1～10重量份氢氧化钙溶液混匀，再加入占重质碳酸钙1～4％的甘油搅拌均匀，得混合浆料；通入二氧化碳进行碳化处理，待反应液ph为6～8，得到纳米级碳酸钙；混合浆料中氢氧化钙溶液的质量分数为10～20％，重质碳酸钙的质量分数为20～40％；

12、(2)向步骤(1)制得的纳米级碳酸钙中3～8重量份的钛白粉混合后，进行球磨处理，加入5～30重量份的钛酸丁酯与5～25重量份的油酸和十二烷基苯磺酸钠混合液在50～70℃的温度下反应1～5h，得到碳酸钙-钛白粉复合材料；

13、(3)将12～17重量份钛白粉、10～20重量份氧化铝、2～10重量份石英砂、5～10重量份硫酸钡、2～10重量份稀土硅酸盐、10～20重量份去离子水以及步骤(1)的碳酸钙-钛白粉复合材料依次投入分散罐中匀速分散，得分散液；

14、(4)将上述分散液置于高速震荡研磨机中，研磨后导出该分散液置于分散罐中，继续分散；

15、(5)向步骤(4)的分散液中加入1～5重量份偶联剂、1～5重量份云母粉、1～5重量份滑石粉以及1～5重量份磷酸锌并继续分散30～60min；

16、(6)向上述分散罐中加入20～30重量份水性硅丙树脂和0.5～1重量份碱性调节剂，分散后，得到所述的桥梁混凝土降温涂料。

17、进一步地，步骤(1)中所述的碳化处理中的二氧化碳流量为50～150l/h，二氧化碳的体积浓度为25％-35％。

18、进一步地，油酸和十二烷基苯磺酸钠的质量比为1～5:1。

19、本发明方法制备的涂料具备高太阳光反射率和辐射降温功能，能够反射94％以上的太阳光辐照热量，而且其表面热量可以通过大气窗口波段(8-13μm)源源不断向外太空冷源传递，实现表面主动辐射降温的功能，同时该涂料具备较好的防水性能，能够对桥梁混凝土起到极佳的养护作用。

20、本发明针对目前复合钛白粉，尤其是钛白粉与碳酸钙结合制备复合钛白粉存在对紫外线反射效果不佳的问题，提出了一种改进碳酸钙结构，通过调控剂调控碳酸钙的结构，并利用钛酸丁酯与溶剂结合，使得碳酸钙表面形成包覆层，增强了其耐候性。最终制备得到的复合钛白粉提升对紫外线反射能力同时，提高了其耐候性。

21、采用本发明提供的技术方案，与已有的公知技术相比，具有如下显著效果：

22、(1)本发明所制备的桥梁混凝土降温涂料对太阳光全波段能量反射超过94％，能够防止因夏季太阳辐照导致的混凝土表面温度过高。

23、(2)本发明所制备的桥梁混凝土降温涂料具有辐射红外线功能，能够将涂层表面热量以红外线形式通过大气窗口(8-13μm)发射到外太空，涂覆在混凝土表面能够降低混凝土表面温度，防止因其内部温度梯度过大的收缩应力问题导致出现裂缝、沉降等问题。

24、(3)本发明所制备的桥梁混凝土降温涂料具有极佳的防水性能，其耐水性超过960h。