專利名稱：高爐煙塵納米材料在防腐管道與路橋涂料中的應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于高爐煙塵納米材料制備與煙塵綜合利用技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及利用武漢鋼鐵廠的廢棄物—高爐煙制備的納米材料在防腐管道與路橋涂料中的應(yīng)用。
隨著國家經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，對冶金、化工、建筑等行業(yè)產(chǎn)品的需求不斷增加，越來越多生產(chǎn)設(shè)備與管道的運(yùn)行超出設(shè)計(jì)能力，對新的和現(xiàn)有的工業(yè)構(gòu)件進(jìn)行防護(hù)和保護(hù)的要求也越來越高，人們對涂料和防腐技術(shù)的需求增長迅速，對企業(yè)而言，防止工藝設(shè)備因受到腐蝕發(fā)生故障而造成損失已成為迫在眉睫的問題。
高爐煙塵納米材料具備特殊性能，可能使涂層的光學(xué)性能、磁性能、電性能、力學(xué)性能得到較大提高，所以，目前各國都不惜投入巨資進(jìn)行涂料技術(shù)的創(chuàng)新，納米涂料的研究在未來將成為涂料研究的一個(gè)重點(diǎn)。
目前我們充分利用現(xiàn)有的高爐煙塵納米材料與防腐技術(shù)，選用合適的防腐輔助材料，不僅可使生產(chǎn)過程更安全可靠，還可有效地降低管理成本和維護(hù)費(fèi)用。而如何生產(chǎn)出更經(jīng)濟(jì)、實(shí)用的高爐煙塵納米防腐材料，提高水性金屬漆的防腐效果，將是本發(fā)明的目的之一。
防腐蝕涂料過去一直是水性涂料的禁區(qū)，但現(xiàn)在由于水性涂料技術(shù)的發(fā)展終于能夠″闖了″進(jìn)來。并且水性金屬漆，可將金屬表面的銹蝕層轉(zhuǎn)化為有益的保護(hù)層，是溶劑型油漆無法比擬的，是國內(nèi)外涂料工業(yè)的發(fā)展方向。
目前世界上就有許多非常成功的金屬防腐水性涂料體系，如倫敦油漆的水性防腐涂料配套方案就通過了世界上最為苛刻的NORSOK標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)認(rèn)可，它的丹麥鐵路橋方案采用水性環(huán)氧富鋅、水性丙烯酸底漆、水性丙烯酸面漆，經(jīng)過了時(shí)間的考驗(yàn)，有力的證明了水性涂料在防腐涂料應(yīng)用上的優(yōu)越性；日本東芝的由雙組分水性環(huán)氧底漆、雙組分水性環(huán)氧中涂漆和單組分位阻胺雜化樹脂面組成的防腐體系，它干膜厚度分別為40μm×2、30μm和25μm，均為常溫固化，其中底漆耐堿性(5％NaOH水溶液)為168小時(shí)、耐鹽霧性(5％)192小時(shí)、耐水性1000小時(shí)，中涂漆耐揮發(fā)油48小時(shí)，而面漆在日光型老化儀中經(jīng)2000小時(shí)考驗(yàn)漆膜無異常，光澤保持率在80％以上，該水性腐蝕涂料體系在曰本四國島高知縣戶外海濱地區(qū)曝曬三年無異常；類似于上的還有日本關(guān)西涂料公司以及Akzo Nobel公司的產(chǎn)品。
但據(jù)國內(nèi)專利查詢，上述金屬防腐水性涂料體系，目前國內(nèi)還沒有采用高爐煙塵納米材料制備的水性金屬漆，并且沒有在防腐管道與路橋涂料中應(yīng)用。因防腐管道與路橋涂料有特殊要求，尤其是路橋動態(tài)情況下產(chǎn)生共振對涂料的破壞性和附著力的影響較大、有機(jī)物及雨水有害物質(zhì)所產(chǎn)生的高腐蝕性、砼體抗中度酸堿性、溶雪劑及其他溶劑對砼體表面及滲透結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的保護(hù)等等。為此我們研制一種高爐煙塵納米材料為基料制備一種特殊功能金屬防腐水性涂料，采用多種納米材料(高爐煙塵、納米CaCo3、納米SiO2)復(fù)配技術(shù)(溶解、中和、復(fù)配)，經(jīng)檢測，該涂料產(chǎn)品能保護(hù)金屬免于鹽水侵蝕的時(shí)間是其他涂料的兩倍，甚至可以在苛刻的地?zé)岘h(huán)境中使用，該涂料對金屬也能起到很好的保護(hù)作用。
該涂料產(chǎn)品經(jīng)應(yīng)用證明了高爐煙塵納米材料性質(zhì)穩(wěn)定，遮蓋力強(qiáng)，顆粒細(xì)微，能在漆膜中起到很好的封閉作用。耐熱，耐光性好，對大氣，堿類和稀酸的作用非常穩(wěn)定。常和鋁粉等片狀顏料，磷酸鋅等緩蝕型顏料一起使用，以增強(qiáng)防銹作用。高爐煙塵納米材料制備成非常重要的一種防銹顏料，都可開發(fā)成鐵紅防銹漆，如醇酸鐵紅防銹漆、氯化橡膠鐵紅防銹漆和環(huán)氧鐵紅防銹漆。甚至在某些環(huán)氧富鋅底漆中，都以該高爐煙塵納米材料作為重要輔助防銹顏料。
這類高爐煙塵納米材料，有時(shí)還加入鋁粉加強(qiáng)其防銹性。沒有很高的鋅粉含量，提高了焊接和切割性能。耐候性很好，比富鋅車間底漆稍差。具有良好的耐溶劑和化學(xué)穩(wěn)定性能，這一點(diǎn)比富鋅車間底漆要好。
本發(fā)明以武漢鋼鐵廠高爐煙塵為原料，采用納米超細(xì)加工技術(shù)，球磨與氣流粉碎，經(jīng)干濕交叉結(jié)合進(jìn)行研磨，經(jīng)過多級母液分離，在分級過程中經(jīng)過超細(xì)攪拌器等高速分散，在研磨過程中采用直接絮凝膠溶法(加入有機(jī)物表面活性劑)解決煙塵分離膠體粒小的團(tuán)聚與聚集問題，分級后的煙塵納微粉經(jīng)過30分鐘微波干燥處理，然后使用HT-115打散機(jī)打散，在打散過程中加入添加劑，(A-分散劑+B-改性劑)，經(jīng)過高能化表面處理，再煅燒制得高爐煙塵納微粉體，再采用該高爐煙塵納微粉材料去制備金屬防腐水性涂料作為主要的填料與體質(zhì)顏料。
本發(fā)明的目的，就是提供上述高爐煙塵的納微粉體制備防腐水性涂料并已在實(shí)驗(yàn)研究和中試生產(chǎn)的制備工藝(包括在防腐管道與路橋涂料中應(yīng)用)取得了實(shí)例。
我們與北京市政工程研究院在北京五環(huán)路橋的工程應(yīng)用表明，采用了10％比例高爐煙塵納微粉體與沒加此料的對比，路橋混凝土的耐鹽凍、耐酸、耐堿、耐磨性與防腐蝕性都有很大提高。
高爐煙塵納微粉包括超細(xì)漿料，該產(chǎn)品環(huán)保節(jié)能、性能優(yōu)異、具有穩(wěn)定性、補(bǔ)強(qiáng)性、耐磨性等特性，使產(chǎn)品的抗震、耐磨、耐壓程度有很大的提高。此產(chǎn)品將成為最佳的水泥添加劑、路橋DHCP涂料添加劑；正在進(jìn)行的奧運(yùn)工程混凝土構(gòu)件耐鹽凍專用添加劑應(yīng)用試驗(yàn)已經(jīng)取得了階段性成果，此產(chǎn)品附加值相當(dāng)于目前球團(tuán)礦(即煉鋼用的調(diào)溫劑)去硫生產(chǎn)煉鋼用冷卻劑和煉鐵用的還原劑的50倍。研究證明，在外墻涂料中使用，可明顯提高涂料的化學(xué)穩(wěn)定性、耐磨性、耐水性和漆膜機(jī)械性能并起到耐久、隔熱、耐腐蝕等作用。在改性塑料中作顏料添加使用，可使產(chǎn)品提高機(jī)械強(qiáng)度、鋼性、抗沖擊性，同時(shí)使制品的可加工性明顯改善，分散性、加工流動性等指數(shù)也有不同程度的提高?？勺鳛闄C(jī)械、電子、國防工業(yè)等產(chǎn)品的基本原材料和環(huán)境保護(hù)、汽配、煤氣廠等行業(yè)制品上的填充材料與高效固硫劑。隨著應(yīng)用技術(shù)的不斷推廣和進(jìn)步，高爐煙塵納微粉體的應(yīng)用領(lǐng)域還將進(jìn)一步擴(kuò)大。
本發(fā)明的金屬防腐水性涂料的配方三元聚合納米氟硅乳液40％，乙烯—醋酸乙烯復(fù)合乳液10％，顏料超細(xì)復(fù)合鈦白粉30％；填料高爐煙塵納微粉、超細(xì)沸石耐磨粉體等20％、體質(zhì)顏料納米顏料色漿；添加劑納米改性漿料10％(納米CaCo3、納米SiO2)，助劑5％，去離子水等。
以合成樹脂乳液(三元聚合納米氟硅乳液等)為基料，與顏料(超細(xì)復(fù)合鈦白粉等)、體質(zhì)顏料(納米顏料色漿等)、填料(超細(xì)耐磨漿料等)、添加劑(納米抗菌劑、納米改性漿料(納米CaCo3、納米SiO2)、納米致密化抗振劑等)、助劑(分散劑、改性劑、增稠劑、消泡劑、流變調(diào)節(jié)劑、防腐劑等)復(fù)合配制而成，在路橋施涂后表面能形成平整高光的薄膜，涂層后具有高耐候防腐自潔效果；同時(shí)對路橋建筑物和鋼結(jié)構(gòu)等外表的有防護(hù)和裝飾作用。該產(chǎn)品由于納米技術(shù)的引入，使涂層更有低溫柔性好、遮蓋率高，耐擦洗性、防老化性及疏水性強(qiáng)、涂膜耐水、耐堿、防霉防藻、安全、無毒，施工簡便。
基料三元聚合納米氟硅乳液 (北京美納邦化工科技有限公司)乙烯—醋酸乙烯復(fù)合乳液(北京美納邦化工科技有限公司)顏料超細(xì)復(fù)合鈦白粉(北京建筑材料科學(xué)研究院)體質(zhì)顏料煙塵納微粉顏料色漿(武漢宏慧高新科技有限公司)填料超細(xì)耐磨漿料 (武漢宏慧高新科技有限公司)超細(xì)沸石粉體 (牡丹江海林市綠友礦產(chǎn)有限公司)凹凸棒石粉體 (北京建筑材料科學(xué)研究院)
超細(xì)高嶺土(北京建筑材料科學(xué)研究院)超細(xì)膨潤土(牡丹江海林市綠友礦產(chǎn)有限公司)超細(xì)碳酸鈣(北京化工大學(xué)精細(xì)化工廠)添加劑納米改性漿料 (北京高國科恒富納米材料研究所)納米抗菌劑(北京建筑材料科學(xué)研究院)納米致密化抗振劑 (無錫康搏納米材料有限公司)助劑鄰苯二甲酸二丁酯 (EASTMAN公司)丙二醇(北京燕山石油化工公司)乙二醇(南昌市青山助劑廠)磷酸三丁酯(上海高橋化工廠)六偏磷酸納(上海試劑一廠)去離子水0.93nm太空活性水 (北京健源飲用水有限公司)。
注路橋混凝土涂裝前必須涂一層砼體防水防腐底漆(MNB-R02路橋砼體防腐透明乳液(涂料)70％，高爐煙塵納微粉10％，納米致密化抗振劑5％，0.93nm太空活性水15％)。
權(quán)利要求
1.一種高爐煙塵納米材料制備與在防腐管道與路橋涂料中的應(yīng)用，其特征是利用武漢鋼鐵廠的廢棄物-高爐煙塵制備的納米材料，再采用該材料制備金屬防腐水性涂料作為主要的填料與體質(zhì)顏料并在防腐管道與路橋涂料中的應(yīng)用。
2.根據(jù)權(quán)利要求書1所述還包括本發(fā)明的金屬防腐水性涂料的配方三元聚合納米氟硅乳液40％，乙烯-醋酸乙烯復(fù)合乳液10％，顏料超細(xì)復(fù)合鈦白粉30％；填料高爐煙塵納微粉、超細(xì)沸石耐磨粉體等20％、體質(zhì)顏料納米顏料色漿；添加劑納米改性漿料10％(納米CaCo3、納米SiO2)，助劑5％，去離子水等。
全文摘要
本發(fā)明屬于高爐煙塵納米材料制備與煙塵綜合利用技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及利用武漢鋼鐵廠的廢棄物—高爐煙制備的納米材料在防腐管道與路橋涂料中的應(yīng)用。該產(chǎn)品環(huán)保節(jié)能、性能優(yōu)異、具有穩(wěn)定性、補(bǔ)強(qiáng)性、耐磨性等特性；使產(chǎn)品的抗震、耐磨、耐壓程度有很大的提高。該涂料產(chǎn)品能保護(hù)金屬免于鹽水侵蝕的時(shí)間是其他涂料的兩倍，甚至可以在苛刻的地?zé)岘h(huán)境中使用，該涂料對金屬也能起到很好的保護(hù)作用。
文檔編號C09D7/12GK1844283SQ20061006601
公開日2006年10月11日 申請日期2006年3月27日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月27日
發(fā)明者周木生, 喻先習(xí), 趙國求 申請人:周木生, 喻先習(xí), 趙國求