[發明專利]一種鋼結構用非晶、納米晶自修復涂層及材料的制備方法

在審

• 申請號: 201410261869.1
• 申請日: 2014-06-12
• 公開（公告）號: CN104060272A
• 公開（公告）日: 2014-09-24
• 發明（設計）人: 卞直兵;喬利杰;戴海雄;張馳;龐曉露
• 申請（專利權）人: 江蘇金陵特種涂料有限公司
• 主分類號: C23F11/04
• 分類號: C23F11/04;C23C22/03
• 代理公司: 北京聯瑞聯豐知識產權代理事務所(普通合伙) 11411
• 代理人: 張清彥

技術領域

本發明涉及一種耐蝕涂料及其制備方法，特別是涉及鋼結構表面耐腐蝕涂料，根據對金屬材料腐蝕成膜的機理，應用電化學反應的原理，在涂敷后自然條件下與金屬材料表面發生電化學反應，形成致密耐蝕的非晶、納米晶內銹層，如果內銹層被劃傷破壞，根據化學和電化學反應原理還能生成新的致密非晶、納米晶內銹層，實現致密內銹層的自修復功能，以達到長效耐蝕的目的。

背景技術

材料是國家建設與社會生存發展的物質基礎，絕大部分材料在自然環境(大氣、水、土壤)中使用，在環境與介質的作用下材料都會發生腐蝕或老化現象，最后導致材料失效。腐蝕與老化是一個漫長過程，往往不受到重視，一般來說，發達國家因材料腐蝕造成的損失占其GDP的4％左右。據中國工程院最近調查，我國由于腐蝕受到的直接、間接經濟損失每年達5000億元之巨，其中80％以上的損失是由自然環境腐蝕造成的。同時腐蝕產物和報損的材料與制品對自然環境也帶來了嚴重的影響。因此世界各國都高度重視材料及其制品服役過程中環境適應性的研究，積極開展材料在典型自然環境中的腐蝕數據積累和試驗研究，掌握各類材料在自然環境中的腐蝕行為與規律，這對于控制材料的環境腐蝕，減少經濟損失具有十分重要的意義。腐蝕過程和結果實際造成了地球有限資源和能源的極大浪費，對自然環境污染嚴重，尤其是當前國家高速發展過程中對基礎實施的大量投入，像高速鐵路、跨海大橋、碼頭集裝箱、西氣東輸、南水北調、風力發電、海上平臺等都必須對金屬結構件進行涂裝。

我國疆域遼闊，自然環境復雜，南北分布在7個氣候帶上，有7中典型大氣環境(農村、城市、工業、海洋、高原、沙漠、熱帶雨林)；五大水系(黃河、長江、珠江、松花江和淮河)；4個海域(渤海、黃海、東海和南海)以及40多種土壤類型。這對鋼結構的防腐涂層提出了更為苛刻的要求，這些普通的防腐涂層是難以勝任的。一般防腐涂層2～3年便要維修一次，涂裝工藝也較為復雜，由此帶來的經濟和社會成本非常之高。當前采用涂料防腐的基本原理是使金屬結構件表面隔離潮濕空氣，但普通涂料與基體的結合力是分子之間的結合，涂層與基體不發生電化學反應，因此當前采用的涂料與基體的結合力差。

CN102784598A本發明涉及一種用于金屬板長效防腐的自修復納米復合溶膠的制備方法。無機瓷膜涂層耐腐蝕時間(耐鹽霧測試時間)可延長30％，但需經過高溫固化，不適合大規模涂敷。

CN102633471A本發明涉及一種用于混凝土結構用鋼材防護與修復的綠色環保涂層及其制備方法，該涂層是由有機阻銹劑、賦予水泥基材料韌性和防水密封功能的熱塑性或熱固性樹脂、水泥、表面活性劑、超細纖維及水組分復合而成。該技術方案適用于長期暴露在外的鋼材表面防護和高耐久性混凝土結構用鋼筋的表面涂覆防護，但其耐蝕能力還有待提升。

CN101629030本發明提供一種高耐候性、自修復性涂層，是將單體光固化樹脂添加到涂料體系中，分散均勻后噴涂或刷涂成膜，得到具有較高耐候性和自修復性能的涂層。利用太陽光的紫外光和空氣中氧氣的共同作用，以光固化樹脂吸收部分紫外光而延緩涂層老化，同時利用導致涂層老化的紫外光作為激發信號，促使涂層中添加的光固化樹脂的涂層表層發生光固化反應形成新涂層，阻止涂層的老化破壞，提高耐候性并實現涂層的自修復，其實現表層的修復，而不是涂層和基體界面的修復，對涂層抗老化性有一定提升，但對抗腐蝕性能不一定有改善。

CN101613543本發明公開了一種金屬表面緩蝕和自修復涂層。利用聚電解質自組裝膜的滲透可控性，采用層層自組裝技術，通過綠色環保型金屬緩蝕劑小分子與聚電解質在二氧化硅納米粒子表面，將緩蝕劑分子與聚電解質交替沉積，制得表面包覆緩蝕劑與聚電解質自組裝復合膜的功能性納米粒子；制備完成的功能性納米粒子與溶膠-凝膠混合，制成功能性溶膠-涂膠涂覆于待保護金屬表面。但是溶膠-凝膠法受條件限制不能夠實現大面積復雜結構的金屬表面施工。

發明內容

本發明的目的在于針對現有技術存在的問題，提供一種鋼結構用非晶、納米晶自修復涂層及材料的制備方法。

為了實現上述的發明目的，本發明所采用的技術方案是：

一種鋼結構用非晶、納米晶自修復涂層及材料，按質量百分比組成如下：

A組分：硫酸鉻2～10％、硫酸鋇2～8％、磷酸鋅0.1～2％、四氧化三鐵0.5～5％、三氧化二鐵0.1～2％、阿爾法羧基氧化鐵0.5～4％、納米碳酸鈣3～7％、磷酸5～10％、蒙脫土0.5～3％、納米有機鈦基體聚脲樹脂60～80％；

B組分：拜耳N3390三聚體固化劑(NCO含量＝19.6±0.3％；固含量＝90±1％)；