[發明專利]用于海洋工程的劣化免疫仿生防護界面及制備方法

有效

• 申請號: 202011578725.0
• 申請日: 2020-12-28
• 公開（公告）號: CN112808550B
• 公開（公告）日: 2021-10-01
• 發明（設計）人: 馬衍軒;劉加童;葛亞杰;張鵬;吳睿;宋曉輝;崔祎菲;鮑久文;薛善彬
• 申請（專利權）人: 青島理工大學
• 主分類號: B05D5/00
• 分類號: B05D5/00;B05D5/10;B05D7/14;B05D7/24;C23F11/08;C23F11/10
• 代理公司: 山東康裕律師事務所 37311
• 代理人: 傅培

本發明公開了用于海洋工程的鋼筋混凝土劣化免疫仿生防護界面及制備方法。所述劣化免疫仿生防護界面由內到外依次由底漆、中間漆和面漆三層組成；且相鄰兩層互相擴散并發生化學交聯，形成分子交聯互穿網絡；所述的底漆為緩蝕劑?聚氨酯共混體系，所述底漆成膜的厚度為80?150μm；所述的中間漆為GO改性的聚脲基雙壁微膠囊在聚多巴胺/聚脲彈性體中分散均勻，得到的自修復聚脲溶液，所述中間漆成膜的厚度為250?500μm；所述的面漆為GO改性的環氧樹脂溶液，所述面漆成膜的厚度為100?500μm。所述劣化免疫仿生防護界面模擬人體免疫系統三道防線，采用“隔?阻?緩”的結構體系，通過鋼筋結構的外防護表層、抗滲防腐基體、阻銹鋼筋骨架的優化設計，實現了對鋼筋混凝土的仿生化免疫防腐處理。

技術領域

本發明屬于材料領域，涉及一種防護涂層及其制備方法，具體地說，涉及一種海洋工程結構的劣化免疫仿生防護界面及其制備方法。

背景技術

鋼筋混凝土結構具有來源廣泛、價格低廉、堅固耐用等優點，作為主要的建筑材料，已廣泛應用于各種建筑工程中。但是，由于混凝土碳化、氯化物侵蝕等引起的鋼筋混凝土結構的過早失效，給各國的國民經濟造成了超乎預料的巨大損失，引起了各國普遍的關注。研究發現，氯離子侵蝕導致的鋼筋腐蝕破壞是導致混凝土結構過早失效的首要因素。據美國(FHWA)的統計結果，美國近60萬座橋梁中50％以上出現鋼筋腐蝕病害，每年需750億美元的維修費。日本目前用于鋼筋混凝土設施的修復費用已經遠遠超過了其建造費用。綜上可知，鋼筋混凝土構筑物受海洋環境影響的腐蝕非常嚴重，因此，對海洋環境下的鋼筋混凝土多重防腐技術的研究具有重要意義。

目前，針對海洋工程環境下鋼筋混凝土的防護技術主要有混凝土外防護涂層、添加鋼筋阻銹/緩蝕劑、陰極保護和鋼筋涂層防護等。相比較于其他防護技術，鋼筋涂層防護技術可以很好的阻擋混凝土中的堿和氯離子的滲透，通過完全隔離鋼筋基體而提供優異的防腐蝕保護。只要涂層粘附在鋼筋基體上，沒有失效破壞，就能一直對鋼筋提供良好的保護。鋼筋涂層防護可以從鋼筋的出廠、運輸到服役進行全階段地防護，具有全壽命周期防護的特點。然而在實際應用中，鋼筋涂層防護技術卻難以實現全壽命周期防護。這是因為：(1)涂層/鋼筋與混凝土/鋼筋的界面粘結力較弱，在外部荷載作用下易發生脫粘；(2)現有鋼筋涂層防護多為環氧涂層，其硬度高、脆性大；在施工現場加工時，涂層容易發生破壞；換言之，現有涂層防護技術無法兼顧力學性能與可加工性。對涂層防護技術來說，涂層一旦發生局部破壞，就會導致鋼筋局部發生點蝕現象，從而導致整套涂層防護系統就會失效；(3)現有涂層防護技術僅能通過隔離鋼筋基體而提供防腐蝕保護，但無法兼顧對裂紋和侵蝕因子的修復和免疫。

發明內容

針對現有鋼筋涂層防護技術所存在的問題，本發明公開了用于海洋工程的鋼筋混凝土劣化免疫仿生防護界面。所述劣化免疫仿生防護界面模擬人體免疫系統三道防線，采用“隔-阻-緩”的結構體系，通過鋼筋結構的外防護表層、抗滲防腐基體、阻銹鋼筋骨架的優化設計，實現了對鋼筋混凝土的仿生化免疫防腐處理。

本發明的技術方案：用于海洋工程的劣化免疫仿生防護界面的制備方法，包括以下步驟：

(1)制備特異性靶向控釋緩蝕免疫層：

(1a)對鋼筋表面進行處理，使鋼筋的除銹等級達到Sa2.5或者St3，得到初步處理后的鋼筋I。具體方法為：選擇帶肋鋼筋，首先采用12％的稀鹽酸溶液對鋼筋表面進行酸洗，再用水清洗后干燥，再打磨去除鋼筋表面的污物及氧化物。其中，采用噴射或拋射除銹的鋼筋除銹等級須達到Sa2.5，采用手工或動力工具除銹的鋼筋除銹等級須達到St3。

(1b)配制硅烷偶聯劑溶液，將鋼筋I浸入其中，5-10分鐘后取出，然后在100-150℃固化1-3小時，得到處理后的鋼筋II；所述硅烷偶聯劑溶液的濃度為0.5-1.0％，所述的硅烷偶聯劑為KH-550、KH-560或KH-570；所述硅烷偶聯劑溶液采用如下方法制備得到：將硅烷偶聯劑和醇水混合物混合，根據偶聯劑種類調節pH值為3.5～5.5，靜置水解24-48h。