[发明专利]一种钢构桥防护剂及其制备和应用方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种钢构桥防护剂，尤其涉及一种可以提高钢构桥使用寿命的水性防护剂及其制备和应用方法。

背景技术

钢构桥因具有跨径大、承载能力强和施工期短等优点而被广泛采用。桥梁主要建设在跨越江河和海湾等高湿环境中，外界的腐蚀性物质(如氯盐、酸雨和硫酸盐等)极易随水汽一起在钢构桥表面凝结、富集，易引起钢构桥锈蚀破坏。同时，钢构桥在自然环境中的盐雾、酸雨、冰冻、雨雪和光照等物化因素交互作用下，易发生性能退化而破坏。如何减小外界物化因素对钢构桥的破坏作用，是提高桥梁使用寿命的重要措施之一。目前，国内外对钢构桥多采用表面防护措施来降低外界环境因素对桥梁结构的影响。表层防护可缓冲外界载荷、温度场和湿度场等对桥梁作用，有效减少外界水、二氧化碳和氯离子等物质的侵入，从而降低各种侵蚀效应的侵蚀破坏。大量研究和工程实践表明，最常用且效果较佳的防护措施之一是采用表层防护剂。

表层防护剂多由无机类材料、有机类材料以及两者复合而成。常用的无机类材料多为具有阻锈功能的组分(如亚硝酸盐、磷酸盐和重铬酸盐等)和活性金属粉(如锌粉和铝粉等)与一定量的胶凝性材料或有机物混合后涂覆于钢构桥表面，达到隔绝外界和缓蚀效果；而有机类材料多为树脂(如聚氨酯和环氧树脂等)、沥青、有机涂料、油漆和多元醇酯等直接涂覆于钢构桥表面，起到防护和阻锈作用。无机类材料具有抗老化、稳定、持久和环保等优点，但常面临功能单一和粘结力差等问题；此外，尽管部分无机类材料具有较佳的阻锈功能，但因具有较大环境负效应而被禁止(如亚硝酸盐等)。有机类材料具有功能多、高效和易施工等优点，但易老化、龟裂、粉化和耐候性差且环境负效应较大。这两类材料自身的不足，使其制备的单一种类防护剂很难满足工程所需。如何充分发挥无机和有机材料各自优点，是当今金属防护领域研究的热点和难点。其中，开发有机/无机复合防护剂是一种行之有效的途径。

现今研究开发的一些金属防护剂多侧重于单一性能防护(如防腐蚀、保护等)，而易忽视了金属防护中对多功能性的要求。如一种名为“黑色金属永久性防护剂及其生产方法”(授权公告号CN 101139496B)的发明专利，其特征是采用酚醛树脂、聚乙烯醇缩丁醛和聚乙烯缩甲醛等为主体成膜液，在反应釜中与环烷酸铝反应生成半透明液体产品。该发明作用机理是依靠阻绝外界物质与金属接触而起到防护效应；若防护膜层遭破损，外界的水和腐蚀性物质等易接触金属而发生腐蚀反应，从而降低防护效果。一种名为“一种防护剂组合物”(专利号93103720.4)的发明专利，其特征是苯并三氮唑、三乙醇胺和钼酸钠等为主，其作用机理是在金属表面生成一层致密的钝化膜，减少外界腐蚀介质与金属接触，从而提高金属防腐蚀性能。从已有的防护剂及其使用效果可知，采用具有单一性能的防护剂难以保证钢构桥不发生腐蚀破坏。因此，研制一种兼有隔绝防护和阻锈功能的复合防护剂在一定程度上可满足工程所需，具有很好的经济和环境效益。

发明内容

本发明的目的是为了弥补上述现有技术的不足，提供一种兼有防护和阻锈功能的防护剂来提高钢构桥使用寿命。

本发明的另一目的是提供该防护剂的制备和应用方法。

本发明将合成的有/无机复合氟硅苯丙聚合物与阻锈成分等相互复配而制得的一种有无机复合型防护剂。本发明利用具有疏水和防护作用的有机聚合物固化成膜来隔绝钢构桥与外界接触，减小外界介质对钢构桥的侵蚀；利用阻锈组分易被金属吸附于表面，使得金属发生钝化反应生成致密的氧化膜层来提高金属的抗锈蚀能力；含有的纳米组分和光稳定剂赋予防护剂良好的抗老化能力和稳定性。此外，所含硅氧烷基团水解生成羟基可与钢构桥表面羟基发生缩合反应生成化学键，提高膜层与钢构桥之间的粘附力。

本发明主要是通过下述技术方案得以实现的：

一种钢构桥防护剂，它由按重量份计的如下组分制备而成：

固含量20-40％的有/无机复合氟硅苯丙聚合物乳液  40-100；

苯并三氮唑    0.3-0.9；          硅酸锂       0.6-1.2；

钼酸钠        0.03-0.3；         葡萄糖酸钠   0.05-0.8；

乙醇胺        1.5-8；            四硼酸钠     0.02-0.1；

纳米二氧化钛  0.01-0.08；        无水乙醇     0.5-4；

蒸馏水        0-60。

制备本发明的优选按重量份计的配比范围为：

固含量20-40％的有/无机复合氟硅苯丙聚合物乳液  60-90；