一種鋼結(jié)構(gòu)防火防腐功能一體化涂料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及涂料技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種鋼結(jié)構(gòu)防火防腐功能一體化涂料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]鋼結(jié)構(gòu)是現(xiàn)代建筑工程中較為普通的結(jié)構(gòu)形式之一，是繼鋼筋混凝土之后最具革命性的建筑新發(fā)展和新應(yīng)用。鋼結(jié)構(gòu)建筑與傳統(tǒng)建筑相比，由于采用鋼板或型鋼替代鋼筋混凝土，使其強(qiáng)度更高、抗震性更好。
[0003]目前，中國的鋼結(jié)構(gòu)建筑工程技術(shù)日益成熟，在高層建筑上的運(yùn)用日益廣泛，深圳的地王大廈、上海浦東的金茂大廈，以及北京的京廣中心、鳥巢、央視新大樓、水立方等大型建筑都采用了鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計。同時，北京、上海、山東、安徽、內(nèi)蒙等省市已開始進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)民用住宅試點(diǎn)，這也預(yù)示著鋼結(jié)構(gòu)將成為新建筑時代的脊梁，是未來建筑的發(fā)展方向。
[0004]盡管鋼結(jié)構(gòu)建筑具有節(jié)能、環(huán)保、輕體、抗震等諸多優(yōu)點(diǎn)，但是也存在著諸多缺點(diǎn)，如失穩(wěn)、腐蝕、不耐火等。對于鋼結(jié)構(gòu)的失穩(wěn)問題，可以在建筑設(shè)計中通過技術(shù)手段加以解決，而對于腐蝕和不耐火的問題則是鋼結(jié)構(gòu)在實際應(yīng)用中存在著兩大亟待解決的重大安全隱患。因而，建筑鋼結(jié)構(gòu)的涂層防護(hù)措施需要優(yōu)先考慮。
[0005]近年，由于國民環(huán)保意識的提高和國家立法對有機(jī)溶劑揮發(fā)的限制，水性防腐涂料越來越受到關(guān)注，尤其是性能優(yōu)異的水性環(huán)氧樹脂防腐涂料。但是，由于普通水性環(huán)氧防腐涂料熱阻隔性能和防腐蝕性能差，使其發(fā)展受到了一定阻礙。人們通常會引入無機(jī)或者有機(jī)顆粒與其復(fù)合，但由于納米無機(jī)粒子易于團(tuán)聚并且與有機(jī)樹脂的相容性差，在顆粒聚集處易產(chǎn)生應(yīng)力開裂和防護(hù)缺陷，不能達(dá)到很好的修飾互補(bǔ)效果。因此，需要尋找一種與水性環(huán)氧樹脂相容性好的納米阻隔防腐粒子，來開發(fā)新型鋼結(jié)構(gòu)防火防腐功能一體化的涂層材料。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]針對上述問題，本發(fā)明提供一種鋼結(jié)構(gòu)防火防腐功能一體化涂料及其制備方法，能有效改善水性基體涂料的熱阻隔性和防腐蝕性，提高涂料的阻燃防腐性能。
[0007]為實現(xiàn)本發(fā)明的上述目的，本發(fā)明提供一種鋼結(jié)構(gòu)防火防腐功能一體化涂料，由苯甲酸功能化石墨烯、水性環(huán)氧樹脂、水性固化劑及水復(fù)合制成；所述苯甲酸功能化石墨烯由石墨烯和對氨基苯甲酸制成。
[0008]本發(fā)明還提供一種鋼結(jié)構(gòu)防火防腐功能一體化涂料的制備方法，包括以下步驟。
[0009]步驟1、在冰水浴條件下加入(λ 5?3g石墨(325目)和1?3g NaN03;倒入20?50ml冷藏(0°C )濃比304并在轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為350轉(zhuǎn)/min的條件下攪拌30?60min ;加入2?5g ΚΜη04并攪拌2?4h ;然后撤掉冰水浴并將反應(yīng)體系的溫度升至30?50°C，在此溫度下繼續(xù)攪拌30?60min ;接著緩慢加入150?300 ml去離子水，然后升溫至98°C并攪拌15?30min ;緩慢加入預(yù)熱(60°C )100?200ml去離子水并攪拌；然后向溶液中滴加雙氧水直到?jīng)]有氣泡產(chǎn)生；靜置直至分層并將上層清液倒出，下層溶液用蒸餾水洗至中性，制得氧化石墨稀。
[0010]步驟2、將氧化石墨稀用去離子水配成1?2mg/ml的溶液，并且每克氧化石墨稀需要加入10?20ml水合肼；將加入水合肼的氧化石墨烯溶液倒入三口燒瓶中并將反應(yīng)體系升溫至98°C，在98°C下持續(xù)攪拌2?4h ;倒出溶液用蒸餾水和乙醇洗至中性后，過濾干燥(80°C)，制得石墨烯。
[0011]步驟3、將0.96g對氨基苯甲酸、0.28g氫氧化鈉和0.526g亞硝酸鈉加入到反應(yīng)容器中，然后加入80ml蒸餾水，在0?5°C下緩慢加入6ml濃度為20%的HC1，并攪拌45min，溶液的顏色變成淺黃色；把經(jīng)過超聲的0.2?0.5g的石墨烯加入到淺黃色溶液中在0?5°C攪拌4h，調(diào)節(jié)溶液的pH值為2?3并過濾，所得產(chǎn)物用乙醇和有機(jī)溶劑DMF洗到中性，即得苯甲酸功能化石墨烯。
[0012]步驟4、按重量份數(shù)取3?10份苯甲酸功能化石墨烯作為填料，加入到50?100份水和100?200份水性環(huán)氧樹脂的混合液中，攪拌分散0.5?lh，即得鋼結(jié)構(gòu)防火防腐功能一體化涂料的母液。
[0013]步驟5、按重量份數(shù)取25?50份水性固化劑與50?100份水混合均勻后，再與所述鋼結(jié)構(gòu)防火防腐功能一體化涂料的母液按質(zhì)量比1:4?5的比例混合，即得。
[0014]所述水性環(huán)氧樹脂為Ar555環(huán)氧樹脂、H228A環(huán)氧樹脂、E44環(huán)氧乳液、E51環(huán)氧乳液、E20環(huán)氧乳液。
[0015]所述水性固化劑為Aq419、或H228B、或W651、或W650。
[0016]與現(xiàn)有技術(shù)相比本發(fā)明的有益效果。
[0017]本發(fā)明提供的鋼結(jié)構(gòu)防火防腐功能一體化涂料及其制備方法，采用水熱法制備石墨稀，并進(jìn)一步功能化后生成苯甲酸功能化石墨稀作為納米填料，與水性環(huán)氧樹脂復(fù)合成鋼結(jié)構(gòu)防火防腐功能一體化涂層材料，具有填料用量小，制備過程環(huán)保，能耗低的特點(diǎn)；該填料具有比表面積大、阻隔性能強(qiáng)、導(dǎo)電性能優(yōu)異的特點(diǎn)，在水性環(huán)氧樹脂中借助于獨(dú)特的表面效應(yīng)可以達(dá)到良好的分散效果。該制備方法中填料與水性環(huán)氧樹脂有很好相容性，進(jìn)而增加涂層的交聯(lián)密度，從而最大程度上提高環(huán)氧樹脂的熱阻隔性和耐腐蝕性，達(dá)到更理想的阻燃防腐效果，從而克服了目前水性防腐涂層中普遍存在的阻隔性差和防腐周期短的缺點(diǎn)，具有較好的應(yīng)用前景和實際意義。
【附圖說明】
[0018]圖1為苯甲酸功能化石墨烯機(jī)理圖。
[0019]圖2為本發(fā)明涂料防腐機(jī)制理想結(jié)構(gòu)圖。
【具體實施方式】
[0020]下面結(jié)合具體實施例進(jìn)一步詳細(xì)說明本發(fā)明。
[0021]本實施例提供一種鋼結(jié)構(gòu)防火防腐功能一體化涂料，由苯甲酸功能化石墨烯、水性環(huán)氧樹脂、水性固化劑及水復(fù)合制成；所述苯甲酸功能化石墨烯主要由石墨烯和對氨基苯甲酸制成；所述水性環(huán)氧樹脂為E51環(huán)氧乳液；所述水性固化劑為Aq419。
[0022]請參閱圖1、圖2，本實施例還提供一種鋼結(jié)構(gòu)防火防腐功能一體化涂料的制備方法，包括以下步驟。
[0023]步驟1、在冰水浴條件下加入1.2g石墨(鱗片石墨325目)和2g NaN03;倒入50ml冷藏(0°C )濃比304并在轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為350轉(zhuǎn)/min的條件下攪拌60mi