[发明专利]地聚物涂料组合物，由其制备的地聚物涂层及其制备方法和包含其的制品

说明书

本发明公开了一种地聚物涂料组合物，由其制备的地聚物涂层及其制备方法和包含其的制品。所述地聚物涂料组合物包含特定量和比例的先导材料组分A、碱激发组分B和任选的添加剂组分C，其特征在于所述先导材料组分A包含特定含量和比例的氧化铝和二氧化硅；所述碱激发组分B包含特定含量和比例的碱金属氧化物和二氧化硅以及水。由所述地聚物涂料组合物制备的地聚物涂层可特别用于结构表面防护和/或修复，尤其是在含氯盐服役环境中的建筑结构表面、混凝土结构表面或金属结构表面。

技术领域

本发明涉及地聚物涂料领域。具体地，本发明涉及地聚物涂料组合物，由所述地聚物涂料组合物制备的地聚物涂层，所述地聚物涂层的制备方法，所述地聚物涂料组合物和地聚物涂层的用途，以及包含所述地聚物涂层的制品。

背景技术

表面防护涂料是混凝土表面处理的最常用材料，被广泛用于提高混凝土结构的耐久性，对预防和控制近海、濒海等含氯盐服役环境中混凝土结构耐久性弊病的效果尤为显著。它经涂覆和固化形成的薄层能为混凝土、钢筋提供防护作用，能较好地改善混凝土结构的耐久和长期性能。

以无机胶凝材料为主要粘结剂，辅以水、颜料、填料和添加剂调配而成的涂料称为无机涂料。就土木建筑领域而言，与传统惯用的有机涂料相比，无机涂料具有耐久性高、耐候性好、透气性好、不易老化、粘结强度高和与基层兼容性佳等优势，从而获得越来越高的关注度和越来越多的实际应用。

用于调配无机涂料的无机胶凝材料有多种，水泥、石灰、石膏、水玻璃、菱苦土都位列其中。新型无机胶凝材料也不断涌现，其中地聚物的发展和应用方兴未艾。

地聚物(geopolymer)，全称地质聚合物，主要以工业副产品和废弃物为原料，在碱的激发作用下，由[AlO₄]和[SiO₄]四面体缩聚而成具有三维空间结构的铝硅酸盐无机聚合物。

地聚物和地聚物涂料并非全新事物。

一方面，地聚物以高强度、高抗渗性、高耐热性、高抗侵蚀性、高粘结性和与无机非金属材质基体的高兼容性而具备作为涂料和修复材料的良好应用潜力。

另一方面，与传统无机胶凝材料相比，地聚物的碳足迹(carbon footprint) 和经济成本优势显著，符合可持续发展和绿色经济理念。

再一方面，与传统有机高分子或高聚物涂料和以水泥为主要胶凝组分的无机涂料相比，地聚物防护涂料的绝大多数制备原料属于工业副产品、工业废料或者地方特色材料，总体上而言，具有节能、降耗、减排、环保的优势。更重要的是，地聚物基无机涂料与基体(特别是混凝土基体)在材质上更兼容、物理力学性能和耐久性更佳、使用寿命可望延长约5至约10年。

截止到目前，国内外关于地聚物的研究开展较多，然而聚焦于以地聚物为主要胶凝成分制备无机建筑涂料的工作尚不多见。其中，《一种地质聚合物干粉涂料及制备方法和使用方法》(中国专利申请号：201310491341.9)和《一种以地质聚合物材料为成膜物质的无机涂料》(中国专利申请号：201110127465.X)公开了以偏高岭土为地聚物合成原料制备及使用无机涂料的方法。上述现有技术中虽然公开了以偏高岭土基地聚物为主要成膜物质的建筑物墙面用装饰涂料的技术创新，但在本领域中将地聚物无机涂料用于结构表面防护，特别是混凝土结构，尤其是用于恶劣服役环境中混凝土结构(如海工混凝土结构)表面防护的相关研究尚鲜有报道。

发明内容

要解决的技术问题

本领域中公知用于结构表面防护的新型地聚物无机涂料需要满足以下多个方面的特性中的一个或多个：常温下能被接受的凝结(或固化)时间；低渗透性；与混凝土服役环境相适应的耐久性；与混凝土表面的粘结强度高；体积稳定性好 (收缩小)等等。