專利名稱：涂覆防腐層的金屬構件及其制備方法
技術領域：
本發(fā)明屬于金屬構件的防腐蝕技術，特別是一種涂覆有防腐層的金屬構件及其制備方法。
背景技術：
在工業(yè)生產中，暴露于各種環(huán)境的金屬構件經常發(fā)生腐蝕現(xiàn)象，特別是設置于地下或 水中的金屬構件，這種現(xiàn)象更為明顯。金屬構件對酸鹽敏感，不僅大氣中的酸雨和酸性土 壤腐蝕金屬構件而且某些微生物也會對金屬構件具有腐蝕性。當用土回填管溝時,有大量的 氧氣和水分存在，有利于硫酸鹽還原菌的繁殖，使管道受到腐蝕損壞的幾率增加。在積水 的沼澤和低地中硫化氫對金屬管腐蝕問題非常嚴重。除此之外海水中或土壤中的含鹽量較
高時也會腐蝕金屬結構及金屬管道。每年這種金屬構件腐蝕造成大量的人力物力損失。
常用的土壤含鹽量(％)鋼鐵腐蝕判斷如下當土壤含鹽量<0.05時，鋼鐵腐蝕為低；
0.05-0.2時，為中等；0.2-0.5時，為偏高；0. 5-1.2時，為高；>1.2時，為很高。
常用的土壤電阻率(Q* m)鋼鐵腐蝕判斷如下當土壤電阻率>50時，鋼鐵腐蝕為
低；20-50時，為中等；<20時，為高。
為了解決金屬構件腐蝕的問題，出現(xiàn)了多種防腐技術如電化學防腐技術、化學鍍膜防 腐技術、環(huán)氧煤瀝青技術等?，F(xiàn)有解決金屬構件腐蝕問題的技術普遍存在耐腐蝕性差或耐 腐蝕時間短或成本高的問題，特別是利用石油產品的技術，隨著石油價格的快速升高，實 施該技術的成本也在不斷增加。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供一種耐腐蝕性強，耐腐蝕時間長和低成本的涂覆防腐層的金屬構 件及其制備方法。
本發(fā)明的技術方案如下
涂覆防腐層的金屬構件，其特征在于在涂覆于金屬構件表面的防腐層中包含硫的聚 合物。
所述硫的聚合物是利用改性劑對硫磺進行改性而制成。 所述硫磺指的是天然硫磺，石油精制或天然氣脫硫的硫磺。
所述改性劑采用下列物質中一種或超過一種的組合苯乙烯，乙烯基甲苯，甲基苯乙 烯，2， 3-二氫化茚，二聚環(huán)戊二烯，雙環(huán)戊二烯或二戊烯。
所述防腐層厚度為0. 1毫米-5毫米；或者，為0.2毫米-3毫米。
用于涂覆防腐層的金屬構件中的硫的聚合物制備方法，包括如下步驟 將硫磺與改性劑混合進行改性，硫磺在改性的過程中發(fā)生聚合反應，生成硫的聚合物， 具體方法為在將硫磺加熱熔化后與改性劑混合，并持續(xù)加熱生成硫的聚合物；所述改性劑為 芳香族碳氫化合物和/或二烯(屬)碳氫化合物和/或烯烴類碳氫化合物，所述改性劑的重量 為硫磺重量的2% 40%。
所述加熱熔化的溫度為120 200'C。
涂覆防腐層的金屬構件的制備方法，包括如下步驟-
A、 將硫磺加熱熔化后與改性劑混合，并持續(xù)加熱生成硫的聚合物，所述改性劑為芳香 族碳氫化合物和/或二烯(屬)碳氫化合物和/或烯烴類碳氫化合物，所述改性劑的重量為 硫的重量的2%-40%，所述熔化加熱的溫度為120 200°C;
B、 將步驟A得到的硫的聚合物熔化后涂覆到所述金屬構件的表面，形成防腐層。 所述改性劑為苯乙烯或乙烯基甲苯或甲基苯乙烯或2， 3-二氫化茚或二聚環(huán)戊二烯或雙
環(huán)戊二烯或二戊烯；所述改性劑的重量為硫的重量的3% 30%。
在步驟A所述硫的聚合物中混入無機固體粉粒，所述無機固體粉粒的重量為硫的聚合 物重量的5%-50%，無機固體粉粒的細度為50目-300目；在步驟B中將混入無機固體粉粒 的硫的聚合物涂覆在所述金屬構件表面，形成防腐層。
所述無機固體粉粒為煤燃燒后的粉煤灰或鋼渣石英砂或垃圾焚燒后的灰渣或建筑垃圾 粉碎渣。
所述無機固體粉粒的重量為硫的聚合物重量的10%-50%。 所述無機固體粉粒的細度為50目-300目。
步驟B在硫的聚合物中混入樹脂類粘合劑后再將混入樹脂類粘合劑的硫的聚合物涂覆 在所述金屬構件至少部分表面，樹脂類粘合劑的重量為硫的聚合物重量的3%-50%。
在所述金屬構件表面涂覆樹脂類粘合劑后，在樹脂類粘合劑形成的表面上涂覆步驟B 所述硫的聚合物，使硫的聚合物層與樹脂類粘合劑層粘結。
步驟B還向所述硫的聚合物中加入纖維，所述纖維的重量占硫的聚合物重量的 5%-40%，所述纖維為聚丙烯纖維和/或聚乙烯纖維和/或聚酯纖維和/或芳給纖維和/或礦物纖 維；或者將增強網格布粘附于樹脂類粘結劑層，然后將硫的聚合物涂敷于增強網格布上， 使硫的聚合物層通過增強網格布與樹脂類粘合劑層粘結。
技術效果
本發(fā)明金屬構件的防腐層的主要成分是硫的聚合物。硫本身具有耐酸鹽腐蝕作用，但 硫本身的特點無法作為防腐蝕材料使用，必須要對硫進行改性使硫固化時間延緩，硫在改 性的過程中發(fā)生聚合反應，變成了高分子化硫的聚合物，使單體硫變成了聚合物，改性之 后得到的硫的聚合物延長了固化時間，穩(wěn)定性強，可以抵御酸鹽腐蝕、耐硫酸鹽還原細菌 等微生物的腐蝕、耐硫化氫的腐蝕，并且絕緣性好可以阻斷土壤的導電性腐蝕。在實現(xiàn)防 腐蝕的效能的基礎上，本發(fā)明的技術方案采用的原料和加工工藝成本低廉，可以廣泛應用 于金屬結構防腐蝕。
在硫的聚合物中加入無機固體粉粒后，其密度(空隙率<^0%)與強度得到了很大的
提高，使得防腐層抵抗意外損壞的能力強，延長了防腐層的使用壽命。許多防腐層防腐效 能快速降低的起因在于防腐層本身的防腐性能下降或防腐層破裂導致內部金屬被暴露，因 此防腐層持久的防腐性能和抵抗外力損壞能力強對于防腐效果有著重要意義。
在金屬構件表面涂覆本發(fā)明的防腐層時使用樹脂類粘合劑使得金屬構件與防腐層的結 合力更強，抗外界損壞能力增強。
為了降低成本，本發(fā)明盡可能使用產業(yè)廢棄固體物并進行研磨，增加強度和耐久性。 但行業(yè)不同產業(yè)廢棄物中的物質也不相同。為了證明硫的聚合物密度高足以使有毒的物質
難以析出，本發(fā)明在國家環(huán)境分析測試中心進行了毒性的測試，將電池中的碳黑粉約20% 摻入到改性后的硫的聚合物中做成10X10X5cm的試塊，在國家環(huán)境分析測試中心將其粉 碎后放入純水中浸泡10天之后測試該水中的物質，其測試數(shù)據(jù)都符合要求，沒有溶出。
本發(fā)明為了證明其耐酸耐鹽方面的優(yōu)越性進行了如下實驗根據(jù)國家建材行業(yè)標準 JC/T984-2005，做10X 10X 10cm實塊6塊，其中3塊在PH1的鹽酸里浸泡90天后做抗壓 強度試驗，其數(shù)據(jù)為65. 1MPa/mm2;另外3塊在3%的NaCI溶液中浸泡90天后做抗壓強度 試驗，其數(shù)據(jù)為65.4MPa/mm2(空白實塊61.2MPa)，說明其耐酸耐鹽效果很好。
還依據(jù)國家建材行業(yè)標準JC/T984-2005對本發(fā)明的防腐層做了抗?jié)B試驗，按6. 3cm， 6.4cm， 6.5cm成型后進行了測試，證明其抗?jié)B壓力達到2.5MPa，有著良好的抗?jié)B效果，說 明無論在地下或地上都可以耐腐蝕性液體侵蝕。
依據(jù)國家建材行業(yè)標準JC/T984-2005對本發(fā)明防腐層的收縮率進行了試驗，收縮率為 0. 05%。
依據(jù)國家建材行業(yè)標準JC/T958-2005對本發(fā)明防腐層進行了耐磨試驗，在磨擦200次 時，僅掉了O. 19g。
依據(jù)國家建材行業(yè)標準JC/T894-2001對本發(fā)明防腐層進行了老化試驗，做3塊10X 10 X40CM試塊，在45度的紫外線250小時照射后測試其抗壓強度為46. 7MPa (空白實塊為 31. 3MPa)。
依據(jù)GBJ82-85國家標準對本發(fā)明防腐層進行了抗凍融快速循環(huán)試驗，其質量損失0%、 相對彈性摸量85. 2%。
具體實施例方式
本發(fā)明提供了一種涂覆有防腐層的金屬構件，可以根據(jù)具體的需要在易發(fā)生腐蝕的金 屬構件表面涂覆防腐層。這里所指的金屬構件是指處于水中、地下、潮濕環(huán)境等易發(fā)生腐 蝕的場所使用的金屬構件，如金屬管材和型材。在本部分就涂覆所述防腐層的方法進行詳 細說明。
實施例1
A、 將天然晶體硫磺S8與改性劑反應，生成聚合物單體，再聚合成帶網狀結構的高分 子硫的聚合物，。具體方法為在將硫磺加熱到12(TC熔化后與改性劑混合，并持續(xù)加熱生成 硫的聚合物。改性后硫的聚合物穩(wěn)定性強，可以抵御酸鹽腐蝕，而且耐硫酸鹽還原細菌等 微生物的攻擊、耐硫化氫的腐蝕，同時硫的聚合物絕緣性好可以阻斷土壤的導電性腐蝕。 改性劑可以是芳香族碳氫化合物，例如苯乙烯，乙烯基甲苯，甲基苯乙烯等，也可以是二 烯(屬)碳氫化合物類或烯烴類碳氫化合物，例如2， 3-二氫化茚，二聚環(huán)戊二烯；雙環(huán) 戊二烯，二戊烯。改性劑可以是上述化合物中的一種或兩種以上的結合。改性劑的重量為 硫的重量的2%。
B、 將步驟A得到的硫的聚合物熔化后噴涂到事先經過除銹處理的金屬構件需要保護的 表面形成防腐層。防腐層的厚度為0.1毫米。
實施例2
A、 與實施例1中步驟A不同之處在于硫磺采用石油精制或天然氣脫硫的硫磺，改性劑 的重量為硫的重量的40%，改性過程需要將天然硫磺加熱到150'C后與改性劑混合并持續(xù)加 熱得到硫的聚合物。然后向得到的硫的聚合物中混入無機固體粉粒，無機固體粉粒優(yōu)選煤 燃燒后的灰渣，成本低廉，也可以選用鋼渣石英砂、垃圾焚燒后的灰渣或建筑垃圾等，主 要目的在于增加硫的聚合物的密度與強度。無機固體粉粒的重量為硫的聚合物重量的5%， 無機固體粉粒的細度為50目。
B、 將步驟A得到的熔化的硫的聚合物與無機固體粉粒的混合物噴涂到金屬構件需要保 護的表面形成防腐層。防腐層的厚度為3毫米。
實施例3
A、 與實施例2的步驟A不同之處在于改性劑的重量為硫的重量的3%，硫磺加熱瑢化溫 度為200'C;無機固體粉粒的重量為硫的聚合物重量的50%，無機固體粉粒的細度為300目。
B、 在金屬構件表面涂上一層樹脂類粘合劑，樹脂類粘合劑可以是環(huán)氧樹脂粘合劑、聚 氨酯樹脂粘合劑、不飽和聚酯粘合劑、酚醛樹脂膠粘劑、丙烯酸酯膠粘劑或無機膠粘劑等。
在樹脂類粘合劑形成的層還沒有固化之前，將步驟A得到的熔化的硫的聚合物與無機固體 粉粒的混合物噴涂到樹脂類粘合劑形成的層上形成防腐層。防腐層的厚度為0.2毫米，防 腐層厚度的1/3至2/3與樹脂類粘合劑層融合。樹脂類粘合劑層可以增大防腐層與金屬構 件之間的粘結力和韌性。 實施例4
A、 與實施例2的步驟A不同之處在于改性劑的重量為硫的重量的3096;無機固體粉粒 的重量為硫的聚合物重量的10%，無機固體粉粒的細度為80目。
B、 將實施例3所述的樹脂類粘合劑與步驟A得到的硫的聚合物混合后再與無機固體粉 粒混合，樹脂類粘合劑的重量為硫的聚合物重量的3%，混合后的混合物噴涂于己進行過除 銹處理的金屬構件表面形成防腐層。防腐層的厚度為5毫米。測試表明，防腐層與金屬構 件的粘結強度達到lOMPa以上。
實施例5
A、 與實施例2的步驟A不同之處在于改性劑的重量為硫的重量的40%;無機固體粉粒 的重量為硫的聚合物重量的30%,無機固體粉粒的細度為200目。
B、 將實施例3所述的樹脂類粘合劑與步驟A得到的硫的聚合物與無機固體粉?；旌?， 樹脂類粘合劑的重量為硫的聚合物重量的50%，混合后的混合物噴涂于金屬構件表面形成防 腐層。防腐層的厚度為3毫米。
實施例6
A、 與實施例2的步驟A不同之處在于改性劑的重量為硫的重量的10%;無機固體粉粒 的重量為硫的聚合物重量的20%，無機固體粉粒的細度為100目。
B、 將實施例3所述的樹脂類粘合劑與步驟A得到的硫的聚合物與無機固體粉?；旌?， 樹脂類粘合劑的重量為硫的聚合物重量的5%，混合后的混合物噴涂于金屬構件表面形成防 腐層。防腐層的厚度為2毫米。
實施例7
本實施例與實施例6不同之處在于步驟B中樹脂類粘合劑的重量為硫的聚合物重量的
30%。
實施例8
A、 與實施例2的步驟A不同之處在于改性劑的重量為硫的6%，無機固體粉粒重量為硫 聚合物重量的25%，無機粉粒的細度為150目。
B、 為了增加防腐層的韌性和耐沖擊、拉伸的機械性，從而盡量避免出現(xiàn)裂紋崩缺等機
械損傷。在步驟A得到的硫的聚合物與無機固體粉?；旌衔镏袚饺攵汤w維，纖維的長度可
以在lmm到lcm之間，纖維的重量占硫的聚合物重量的5%-40%，纖維可以選用以下材料的
一種或若干種的組合聚丙烯纖維、聚乙烯纖維、聚酯纖維、芳綸纖維、礦物纖維。礦物
纖維優(yōu)選巖棉，優(yōu)選纖維的長度為3畫、7mm，纖維的重量占硫的聚合物重量的8%或12%或 18%或20%或26%或35%。
將實施例3所述的樹脂類粘合劑噴涂或涂覆在事先除銹的鋼結構表面，在樹脂類粘合 劑形成的層還沒有固化之前，將步驟B得到的熔化的硫聚合物與無機固體粉粒和纖維混合 物噴涂到樹脂類粘合劑上形成的層上形成防腐層。
實施例9
與實施例8不同之處在于在步驟B中無須加入纖維，而是在樹脂類粘合劑形成的層 還沒有固化之前纏上增強網格布，將步驟A得到的熔化的硫聚合物與無機固體粉?；旌衔?噴涂到增強網格布上形成防腐層。增強網格布一般是玻璃纖維制成的，也叫玻璃纖維網格 布，在本實施例中采用玻璃纖維網格布替代實施例8中加入的纖維，起到的作用同樣是為 了增加防腐層的韌性和耐沖擊、拉伸的機械性，從而盡量避免出現(xiàn)裂紋崩缺等機械損傷。
本發(fā)明的涂覆防腐層的金屬構件具有耐強酸、鹽分和堿的性質。防腐層具有良好的耐 磨性、耐油性和防水性。防腐層固化后收縮率低、絕緣性好、成本低廉、使用壽命長。防 腐層的密度大可以有效抵御微生物對金屬構件的侵蝕。
權利要求
1、涂覆防腐層的金屬構件，其特征在于在涂覆于金屬構件表面的防腐層中包含硫的聚合物。
2、 根據(jù)權利要求1所述涂覆防腐層的金屬構件，其特征在于所述硫的聚合物是利用改 性劑對硫磺進行改性而制成。
3、 根據(jù)權利要求2所述涂覆防腐層的金屬構件，其特征在于所述硫磺指的是天然硫磺，石油精制或天然氣脫硫的硫磺。
4、 根據(jù)權利要求2或3所述涂覆防腐層的金屬構件，其特征在于所述改性劑采用下列 物質中一種或超過一種的組合苯乙烯，乙烯基甲苯，甲基苯乙烯，2， 3-二氫化茚，二聚 環(huán)戊二烯，雙環(huán)戊二烯或二戊烯。
5、 根據(jù)權利要求4所述涂覆防腐層的金屬構件，其特征在于所述防腐層厚度為0.1毫 米-5毫米。
6、 根據(jù)權利要求4所述涂覆防腐層的金屬構件，其特征在于所述防腐層厚度為0.2毫 米-3毫米。
7、 用于涂覆防腐層的金屬構件中的硫的聚合物制備方法，其特征在于包括如下步驟 將硫磺與改性劑混合進行改性，硫磺在改性的過程中發(fā)生聚合反應，生成硫的聚合物，具體方法為在將硫磺加熱熔化后與改性劑混合，并持續(xù)加熱生成硫的聚合物；所述改性劑 為芳香族碳氫化合物和/或二烯(屬)碳氫化合物和/或烯烴類碳氫化合物，所述改性劑的重 量為硫磺重量的2% 40%。
8、 根據(jù)權利要求7所述的硫的聚合物制備方法，其特征在于所述加熱熔化的溫度為 120 200°C。
9、 涂覆防腐層的金屬構件的制備方法，其特征在于包括如下步驟A、 將硫磺加熱熔化后與改性劑混合，并持續(xù)加熱生成硫的聚合物，所述改性劑為芳香 族碳氫化合物和/或二烯(屬)碳氫化合物和/或烯烴類碳氫化合物，所述改性劑的重量為硫 的重量的2%-40%，所述加熱熔化的溫度為120 200'C;B、 將步驟A得到的硫的聚合物熔化后涂覆到所述金屬構件的表面，形成防腐層。
10、 根據(jù)權利要求9所述的涂覆防腐層的金屬構件的制備方法，其特征在于所述改性 劑為苯乙烯或乙烯基甲苯或甲基苯乙烯或2， 3-二氫化茚或二聚環(huán)戊二烯或雙環(huán)戊二烯或二 戊烯；所述改性劑的重量為硫的重量的3% 30%。
11、 根據(jù)權利要求9或10所述的涂覆防腐層的金屬構件的制備方法，其特征在于在步 驟A所述硫的聚合物中混入無機固體粉粒，所述無機固體粉粒的重量為硫的聚合物重量的5%-50%，無機固體粉粒的細度為50目-300目；在步驟B中將混入無機固體粉粒的硫的聚 合物涂覆在所述金屬構件至少部分表面，形成防腐層。
12、 根據(jù)權利要求11所述的涂覆防腐層的金屬構件的制備方法，其特征在于所述無機 固體粉粒為煤燃燒后的粉煤灰或鋼渣石英砂或垃圾焚燒后的灰渣或建筑垃圾灰渣。
13、 根據(jù)權利要求12所述的涂覆防腐層的金屬構件的制備方法，其特征在于所述無機 固體粉粒的重量為硫的聚合物重量的10%-50%。
14、 根據(jù)權利要求13所述的涂覆防腐層的金屬構件的制備方法，其特征在于所述無機 固體粉粒的細度為50目-300目。
15、 根據(jù)權利要求11所述的涂覆防腐層的金屬構件的制備方法，其特征在于步驟B在 硫的聚合物中混入樹脂類粘合劑后再將混入樹脂類粘合劑的硫的聚合物涂覆在所述金屬構 件至少部分表面，樹脂類粘合劑的重量為硫的聚合物重量的3%-50%。
16、 根據(jù)權利要求11所述的涂覆防腐層的金屬構件的制備方法，其特征在于在所述金 屬構件表面涂覆樹脂類粘合劑后，在樹脂類粘合劑形成的表面上涂覆步驟B所述硫的聚合 物，使硫的聚合物層與樹脂類粘合劑層粘結。
17、 根據(jù)權利要求16所述的涂覆防腐層的金屬構件的制備方法，其特征在于步驟B還 向所述硫的聚合物中加入纖維，所述纖維的重量占硫的聚合物重量的5%-40%，所述纖維為 聚丙烯纖維和/或聚乙烯纖維和/或聚酯纖維和/或芳綸纖維和/或礦物纖維；或者將增強網格 布粘附于樹脂類粘結劑層，然后將硫的聚合物涂敷于增強網格布上，使硫的聚合物層通過 增強網格布與樹脂類粘合劑層粘結。
全文摘要
為了解決現(xiàn)有金屬構件不耐腐蝕與防腐技術存在成本高的問題，本發(fā)明提供了耐腐蝕而且低成本的涂覆防腐層的金屬構件。在金屬構件表面涂覆有防腐層，涂覆所述防腐層方法包括如下步驟A.將硫磺與改性劑進行混合改性生成硫的聚合物，所述改性劑為芳香族碳氫化合物和/或二烯(屬)碳氫化合物和/或烯烴類碳氫化合物，所述改性劑的重量為硫的重量的2％-40％；B.將步驟A得到的硫的聚合物熔化后涂覆到所述金屬構件表面，形成防腐層。本發(fā)明可以應用于易發(fā)生腐蝕的場所使用的金屬構件，具有防腐效果好，成本低的特性。
文檔編號C09D5/08GK101363122SQ20081014733
公開日2009年2月11日 申請日期2008年8月7日 優(yōu)先權日2008年3月3日
發(fā)明者丹 王 申請人:丹 王