一種鋼結構防火防腐功能一體化涂料及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及涂料技術領域，尤其涉及一種鋼結構防火防腐功能一體化涂料及其制備方法。
【背景技術】
[0002]鋼結構是現代建筑工程中較為普通的結構形式之一，是繼鋼筋混凝土之后最具革命性的建筑新發展和新應用。鋼結構建筑與傳統建筑相比，由于采用鋼板或型鋼替代鋼筋混凝土，使其強度更高、抗震性更好。
[0003]目前，中國的鋼結構建筑工程技術日益成熟，在高層建筑上的運用日益廣泛，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構設計。同時，北京、上海、山東、安徽、內蒙等省市已開始進行鋼結構民用住宅試點，這也預示著鋼結構將成為新建筑時代的脊梁，是未來建筑的發展方向。
[0004]盡管鋼結構建筑具有節能、環保、輕體、抗震等諸多優點，但是也存在著諸多缺點，如失穩、腐蝕、不耐火等。對于鋼結構的失穩問題，可以在建筑設計中通過技術手段加以解決，而對于腐蝕和不耐火的問題則是鋼結構在實際應用中存在著兩大亟待解決的重大安全隱患。因而，建筑鋼結構的涂層防護措施需要優先考慮。
[0005]近年，由于國民環保意識的提高和國家立法對有機溶劑揮發的限制，水性防腐涂料越來越受到關注，尤其是性能優異的水性環氧樹脂防腐涂料。但是，由于普通水性環氧防腐涂料熱阻隔性能和防腐蝕性能差，使其發展受到了一定阻礙。人們通常會引入無機或者有機顆粒與其復合，但由于納米無機粒子易于團聚并且與有機樹脂的相容性差，在顆粒聚集處易產生應力開裂和防護缺陷，不能達到很好的修飾互補效果。因此，需要尋找一種與水性環氧樹脂相容性好的納米阻隔防腐粒子，來開發新型鋼結構防火防腐功能一體化的涂層材料。
【發明內容】
[0006]針對上述問題，本發明提供一種鋼結構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]為實現本發明的上述目的，本發明提供一種鋼結構防火防腐功能一體化涂料，由苯甲酸功能化石墨烯、水性環氧樹脂、水性固化劑及水復合制成；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]本發明還提供一種鋼結構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并在轉子轉速為350轉/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體系的溫度升至30?50°C，在此溫度下繼續攪拌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沒有氣泡產生；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體系升溫至98°C，在98°C下持續攪拌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，調節溶液的pH值為2?3并過濾，所得產物用乙醇和有機溶劑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份水性環氧樹脂的混合液中，攪拌分散0.5?lh，即得鋼結構防火防腐功能一體化涂料的母液。
[0013]步驟5、按重量份數取25?50份水性固化劑與50?100份水混合均勻后，再與所述鋼結構防火防腐功能一體化涂料的母液按質量比1:4?5的比例混合，即得。
[0014]所述水性環氧樹脂為Ar555環氧樹脂、H228A環氧樹脂、E44環氧乳液、E51環氧乳液、E20環氧乳液。
[0015]所述水性固化劑為Aq419、或H228B、或W651、或W650。
[0016]與現有技術相比本發明的有益效果。
[0017]本發明提供的鋼結構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，與水性環氧樹脂復合成鋼結構防火防腐功能一體化涂層材料，具有填料用量小，制備過程環保，能耗低的特點；該填料具有比表面積大、阻隔性能強、導電性能優異的特點，在水性環氧樹脂中借助于獨特的表面效應可以達到良好的分散效果。該制備方法中填料與水性環氧樹脂有很好相容性，進而增加涂層的交聯密度，從而最大程度上提高環氧樹脂的熱阻隔性和耐腐蝕性，達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，具有較好的應用前景和實際意義。
【附圖說明】
[0018]圖1為苯甲酸功能化石墨烯機理圖。
[0019]圖2為本發明涂料防腐機制理想結構圖。
【具體實施方式】
[0020]下面結合具體實施例進一步詳細說明本發明。
[0021]本實施例提供一種鋼結構防火防腐功能一體化涂料，由苯甲酸功能化石墨烯、水性環氧樹脂、水性固化劑及水復合制成；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；所述水性環氧樹脂為E51環氧乳液；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構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并在轉子轉速為350轉/min的條件下攪拌60mi