一种磷酸钾镁基钢材防腐涂层材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种磷酸钾镁基钢材防腐涂层材料及其制备方法。所述磷酸钾镁基钢材防腐涂层材料由磷酸钾镁胶凝材料、凝结时间调控组份、缓蚀组分和增韧组份混合而成，其原料组成有磷酸钾镁胶凝材料，复合缓凝剂组分，缓蚀组份和增韧组份。所述磷酸钾镁基钢材防腐涂层材料具有常温固化、快硬、高强、低收缩、抗冻和盐冻、抗盐侵蚀、耐高温及环境适应性强等优异性能的同时，具备优异的韧性和抗冲击性能。

【技术实现步骤摘要】
一种磷酸钾镁基钢材防腐涂层材料及其制备方法
本专利技术属于防腐涂料
，具体涉及一种磷酸钾镁基钢材防腐涂层材料及其制备方法。
技术介绍
钢材是工业发展中的重要原材料，广泛应用于建筑、交通和机械制造等领域。钢材为含碳量低于2.11％的铁碳合金，主要由铁素体、碳化物或石墨两相组成。由于钢材中两相分布不均，且碳化物电位高于铁素体电位，在工业环境或自然环境中，钢材易受腐蚀介质(H2O、O2、CI-、SO42-等)侵蚀，在钢材表面形成无数个微小腐蚀原电池，引起电化学腐蚀。钢结构设施在使用过程中不可避免的会接触到水蒸汽、酸、碱、盐等物质，恶劣的环境会进一步加快钢材的腐蚀速度。统计数据表明，钢材腐蚀造成的经济损失大约占国民生产总值的3％～5％。在钢材表面涂覆防腐涂料是预防钢设施腐蚀较有效的方法之一，无机非金属涂料本身不会释放有毒气体和老化，较有机涂料更有优势。若涂覆在钢基材上，无机非金属涂料可以通过物理屏障保护钢结构表面免受磨损，还可通过本身渗透与钢结构表面铁原子化学结合形成一层化学结合的无机聚合防腐涂层，持续对钢结构表面进行保护。但大多数无机非金属涂料存在施工条件苛刻、低温成膜、固化速度慢、固化过程易产生体积收缩和涂层偏脆等缺陷，限制了其使用范围。比如，磷酸钾镁胶凝材料与水搅拌可以在较短时间内凝结硬化形成类似烧结陶瓷的致密结构。具有常温固化、快硬和高强、低收缩、抗冻和盐冻、抗盐侵蚀、耐高温及环境适应性强等优异性能。但磷酸钾镁胶粘剂也存在凝结时间太快、水化热集中释放、高脆性等缺陷。
技术实现思路
<br>本专利技术提供一种磷酸钾镁基钢材防腐涂层材料，其具有常温固化、快硬、高强、低收缩、抗冻和盐冻、抗盐侵蚀、耐高温及环境适应性强等优异性能的同时，具备优异的韧性和抗冲击性能。本专利技术所述磷酸钾镁基钢材防腐涂层材料由磷酸钾镁胶凝材料、凝结时间调控组份、缓蚀组分和增韧组份混合而成，其原料组成如下：磷酸钾镁胶凝材料82-88份，复合缓凝剂组分8-10份，缓蚀组份4-6份增韧组份1-2份所述磷酸钾镁胶凝材料由酸组份（磷酸二氢钾）与碱组份（死烧氧化镁+矿物掺合料）组成，酸组份与碱组份的质量比为1：1.5-2.5。矿物掺合料为偏高岭土和/或硅灰，死烧氧化粉占碱组份的80-95%，偏高岭土和/或硅灰占碱组份的5-20%。所述凝结时间调控组份按照质量百分比包含以下组份：亚硝酸钙10-15%，硼砂30-35%，十二水合磷酸氢二钠50-60%，3种组份共计100%。所述凝结时间调控组份均为粉末状，粒径在180-250μm范围内。凝结时间调控组份为由亚硝酸钙、硼砂和十二水合磷酸氢二钠组成，通过调整3种成份的比例和在磷酸钾镁胶凝材料中的掺量，可在20分钟～120分钟范围内有效调节磷酸钾镁胶凝材料浆体的凝结时间，且保证磷酸钾镁胶凝材料浆体水化反应时水化热分二阶段释放,水化初期的水化放热量较小。能满足涂层材料在各种环境下的施工操作要求，且新型复合缓凝剂中不含氯离子，可避免涂层材料本身对钢基材的腐蚀。缓蚀组份由二性氧化物（氧化锌和/或氧化铝）、钼酸盐（钼酸钠和/或钼酸铵）组成，二种组份的质量比为3：2，其中氧化锌和/或氧化铝为无色粉末，纯度≧92.0wt%，粒径0.1-20μm；钼酸钠和/或钼酸铵为白色晶体粉末，粒径100-250μm。增韧组份为可再分散乳胶粉和/或聚乙烯醇粉，白色固态粉末，平均粒径80-125μm。可分散性乳胶粉的PH值的范围5~7，平均粒度70~80μm，粘度范围0.5~2mPa.s；聚乙烯醇粉PH值的范围5~7，平均粒度150~200μm，粘度范围20~26mPa.s。本专利技术所述磷酸钾镁基钢材防腐涂层材料的制备方法，包括如下步骤：1）将凝结时间调控组份亚硝酸钙、硼砂和十二水合磷酸氢二钠与磷酸钾镁胶粘剂的酸组分混合；2）将缓蚀组份二性氧化物（氧化锌和/或氧化铝）、钼酸盐（钼酸钠和/或钼酸铵）、增韧组份（可再分散乳胶粉和/或聚乙烯醇粉）和磷酸钾镁胶粘剂的碱组分混合；3）用水混合步骤1）和2）所得混合物，即得所述磷酸钾镁基钢材防腐涂层材料浆体。所述磷酸钾镁基钢材防腐涂层材料浆体的制备方法，具体包括如下步骤在自然环境条件下（10℃-30℃，40%-70%RH）按如下步骤操作：（1）将亚硝酸盐、硼砂、十二水合磷酸氢二钠和磷酸二氢钾按照一定比例混合均匀，制成酸组份混合料。（3）将酸组份混合料加入水中，充分搅拌，得到均匀的酸组份混合溶液。（4）将氧化鋅和/或氧化铝、钼酸盐（钼酸钠和/或钼酸铵）和可再分散乳胶粉和/或聚乙烯醇粉加入死烧氧化镁和矿物掺合料中得到碱组份混合料。（5）将碱组份混合料加入酸组份混合溶液中，搅拌，使浆体均匀混合并释放出气体；得到所述磷酸钾镁基钢材防腐涂层材料浆体。（6）该涂料浆体可通过喷涂或刷涂的工艺涂覆于钢基材表面形成防腐涂层硬化体。本专利技术所述磷酸镁胶凝材料由重烧氧化镁粉，磷酸盐、掺合料、缓凝剂等制备而成,磷酸镁胶粘材料具有快硬、高早强以及环境适应性强的特性，可弥补硅酸盐类胶粘剂固化时间长和需养护的缺陷，磷酸镁胶粘剂硬化过程的低收缩特性可弥补其他无机胶粘剂固化收缩大、易开裂的缺陷，磷酸镁胶粘剂中的可溶性磷酸盐可与钢结构表面的铁元素结合形成一层致密的磷酸铁类化合物保护层，既可保护钢结构表面的锈蚀，又增强了涂料在钢结构表面的附着力。由磷酸镁胶凝材料制备的涂层材料可在常温下固化，通过酸碱中和反应形成磷酸盐陶瓷涂层，其硬化体的线胀系数与钢材在同一数量级，与钢基材的相容性好。本专利技术以磷酸钾镁胶凝材料为基体，通过掺入新型复合缓凝剂、增韧剂和缓蚀剂等，制备磷酸钾镁胶凝材料基钢材防腐涂层，其主要水化产物镁磷酸盐本身具有缓蚀作用，其固化体在一定程度上具有自我修复功能。本专利技术的有益效果是（1）磷酸钾镁胶凝材料基防腐涂料为二组份固体粉末，便于贮存。涂料浆体制备工艺简单，可在常温下施工。浆体在20-60min内可保证良好的和易性，在施工现场可以方便地对钢设施涂抹和二次修补，施工完成后涂层能够在正常大气环境下自主实现固化，以免需要专门的固化设备与加热工艺。（2）磷酸钾镁胶凝材料基防腐涂料浆体固化过程水化热分散释放，固化过程体积收缩小，避免了因水化热集中释放和塑性收缩产生的大面积涂层固化过程开裂现象。因为系无机涂层材料，施工过程和固化后均无有害成份释放，固化体的线胀系数与钢基材接近，相容性好，可避免温度变化太大时由线胀不一致产生的涂层开裂。（3）磷酸钾镁胶凝材料基防腐涂料浆体中的可溶性磷酸盐可与钢基材表面的铁元素结合形成一层致密的磷酸铁类化合物保护层，既可保护钢结构表面的锈蚀，又增强了涂料在钢结构表面的附着力。涂层中的钢材缓蚀组分，通过在钢材表面形成钝化膜实现涂层硬化体之外的第二道钢材防护层，从而有效提升钢基材耐腐蚀能力。其中的钼酸盐起到了隔绝防锈与钝态防蚀的双重作用。这种防腐过程的转化时间较长,因而它后期的防腐效果尤其明显。（4）磷酸本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种磷酸钾镁基钢材防腐涂层材料，其特征在于，其原料为磷酸钾镁胶凝材料、凝结时间调控组份、缓蚀组分和增韧组份，其原料组成以质量份数计，如下：/n磷酸钾镁胶凝材料 82-88份，/n复合缓凝剂组分 8-10份，/n缓蚀组份 4-6份，/n增韧组份 1-2份；/n所述磷酸钾镁胶凝材料由酸组份与碱组份组成，酸组份与碱组份的质量比为1：1.5-2.5；/n所述酸组分为磷酸二氢钾；/n所述碱组分质量的80-95%为死烧氧化镁粉；/n所述凝结时间调控组份按照质量百分比包含以下组份：亚硝酸钙10-15%，硼砂 30-35%，十二水合磷酸氢二钠 50-60%，3种组份共计100%；/n缓蚀组份由二性氧化物、钼酸盐组成，二种组份的质量比为3：2，/n所述二性氧化物为氧化锌和/或氧化铝；/n所述钼酸盐为钼酸钠和/或钼酸铵；/n增韧组份为可再分散乳胶粉和/或聚乙烯醇粉；/n可分散性乳胶粉的PH值的范围5~7，平均粒度70~80μm，粘度范围0.5~2 mPa.s；/n聚乙烯醇粉PH值的范围5~7，平均粒度150~200μm，粘度范围20~26mPa.s。/n...

【技术特征摘要】
1.一种磷酸钾镁基钢材防腐涂层材料，其特征在于，其原料为磷酸钾镁胶凝材料、凝结时间调控组份、缓蚀组分和增韧组份，其原料组成以质量份数计，如下：
磷酸钾镁胶凝材料82-88份，
复合缓凝剂组分8-10份，
缓蚀组份4-6份，
增韧组份1-2份；
所述磷酸钾镁胶凝材料由酸组份与碱组份组成，酸组份与碱组份的质量比为1：1.5-2.5；
所述酸组分为磷酸二氢钾；
所述碱组分质量的80-95%为死烧氧化镁粉；
所述凝结时间调控组份按照质量百分比包含以下组份：亚硝酸钙10-15%，硼砂30-35%，十二水合磷酸氢二钠50-60%，3种组份共计100%；
缓蚀组份由二性氧化物、钼酸盐组成，二种组份的质量比为3：2，
所述二性氧化物为氧化锌和/或氧化铝；
所述钼酸盐为钼酸钠和/或钼酸铵；
增韧组份为可再分散乳胶粉和/或聚乙烯醇粉；
可分散性乳胶粉的PH值的范围5~7，平均粒度70~80μm，粘度范围0.5~2mPa.s；
聚乙烯醇粉PH值的范围5~7，平均粒度150~200μm，粘度范围20~26mPa.s。


2.根据权利要求1所述的磷酸钾镁基钢材防腐涂层材料，其特征在于，所述碱组分的组成中还含有矿物掺合料，所述矿物掺合料为偏高岭土和/或硅灰，所述矿物掺合料占碱组份的5-20%。
...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨建明，李涛，韩超，
申请(专利权)人：苏州诚开新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32