耐高温防腐蚀涂层的性能及应用研究

发布时间：2020-06-15 08:51

【摘要】：处于潮湿以及酸性腐蚀介质环境中的混凝土耐久性降低显著,对结构正常使用造成严重影响;如何有效防止酸性腐蚀介质侵入混凝土结构、确保其在使用寿命期内安全正常使用,已成为腐蚀环境下混凝土结构迫切需要解决的问题。研究一种在变温条件下与混凝土结构协调作用,有效保护混凝土结构免受酸性腐蚀介质侵害的涂层,对于满足酸性条件下建筑物正常使用和耐久性十分关键;但是现有防腐涂层存在粘结力低,耐温性能不足以及涂层与基层变温协调性差等问题,一些国外产品虽性能较好但价格高昂难以广泛应用。本文以水性聚氨酯改性硅酸盐胶结料为胶凝材料,以提高涂层韧性和粘结力。以特种粗细填料为骨架提高耐温性能,以复合细粉料为填充材料提高力学性能和耐水性能为研究思路,制备一种了新型耐温防腐涂层。首先研究制备了三类水性聚氨酯,考虑其与硅酸盐相容性问题,优选出性能优异的水性聚氨酯。在此基础上以涂层耐温、耐酸后的力学性能为基本指标,研究了水性聚氨酯的掺量以及填料的种类和用量对复合涂层性能的影响规律,得出最优配合比为:复合胶结料与填料质量比为3:5,复合胶结料中水性聚氨酯占比10%,纳米二氧化硅占比4%,填料中粗填料占比30%,石英粉和铸石粉分别占比为28%和42%,此时涂层抗折和抗压强度分别达到10.0MPa和27.9MPa,比未改性涂层强度分别提升了57.0%和25.1%,且耐温、耐酸和耐水性能稳定,比未改性涂层抗压强度分别提升了34.1%、32.4%和37.3%。此外研究了界面剂对涂层与基层粘结性能的影响,发现涂刷界面剂可使涂层与基层粘结强度提高10.7%。应用SEM、EDS、TG和MIP等手段,对聚合物改性硅酸盐胶凝材料及涂层性能进行微观分析研究。SEM结果表明,改性组涂层聚氨酯与硅酸盐胶料很好地融合在一起形成致密的互穿网络结构,空隙明显小于空白组涂层;高温以及酸腐蚀后有机无机互穿网络结构并未被高温及腐蚀性物质破坏,而空白组涂层存在不同程度的腐蚀,涂层空隙变大。EDS分析表明,经过硫酸腐蚀后,空白组涂层检测出硫原子百分比为6.73,而改性组中并未检测出来,说明腐蚀物质已经侵入空白组涂层中而改性组内部并未受到腐蚀物质的腐蚀。TG分析可知,在250℃之前改性组涂层失重很小,表明聚氨酯完全可以满足250℃下的耐温性能要求。MIP试验表明改性组涂层和空白组涂层的最可几孔径分别为为7.12nm和11.56nm,表明改性涂层的孔结构得到了细化。
【学位授予单位】：烟台大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TU761.13
【图文】：

乳液粒径,聚乙二醇,多元醇,掺量

35.77 1.04 36.07 28.8 33.36 1.12 33.65 25.8 37.49 1.15 37.72 20.0 34.85 1.13 35.31 40.7 43.93 1.13 44.32 34.5 32.84 1.25 33.21 29.6 35.98 1.28 36.41 33.6 35.78 1.57 36.39 38.9水性聚氨酯粒径尺寸及分布 2-1 可知，随着非离子聚乙二醇含量的增加乳液粒径是增大的，量较高时，双电层厚度增加和水溶胀性因素导致粒径上升[57]。但完全由亲水性好的聚乙二醇提供时，乳液粒径达到最小值 80nm 观较好。由图 2-2 可知在加入 4%硅烷偶联剂时乳液粒径达到了最小时乳液外观良好，与市场上购买的水性聚氨酯外观相近。

乳液粒径,掺量,乳液,多元醇

但是当乳液中多元醇完全由亲水性好的聚乙二醇提供时，乳液粒径达到最小值 80nm 左右，此时乳液外观较好。由图 2-2 可知在加入 4%硅烷偶联剂时乳液粒径达到了最小值 60nm左右，此时乳液外观良好，与市场上购买的水性聚氨酯外观相近。Particle Size (nm)图 2-1 聚乙二醇占多元醇掺量对乳液粒径的影响

【相似文献】