一种耐候钢用表面处理稳定剂及其制备方法和应用与流程

本发明属于耐候钢表面处理，具体涉及一种耐候钢用表面处理稳定剂及其制备方法和应用。

背景技术：

1、耐候钢是一种具有良好耐候性能的钢铁材料，通过在普通钢中添加一定量的cu、p、c或ni、mo、nb、ti等合金元素制成的耐大气腐蚀的低合金钢，广泛用于桥梁、建筑、车辆、塔架、船舶等大型钢结构，但是其表面外锈层一般疏松多孔，在雨、雪、冰雹等恶劣天气下，易使耐候钢表面锈层被破坏、发生点蚀，出现锈液流挂、流淌问题，并在硫酸还原菌、铁细菌等微生物的共同作用下，进一步侵蚀耐候钢深层结构。

2、现有耐候钢表面处理方法主要从加速锈层稳定化转化角度深入，但是致密锈层的形成仍需要较长的转化周期，与此同时，现有技术并未考虑到硫酸还原菌、铁细菌等微生物对耐候钢的侵蚀作用，制约了耐候钢的使用范围和使用寿命。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种耐候钢用表面处理稳定剂及其制备方法和应用，其解决的技术问题之一是如何实现对外锈层孔隙的实时封堵、修补，其解决另一的技术问题是如何克服硫酸还原菌、铁细菌等微生物对耐候钢的侵蚀作用，延长耐候钢的使用时间。

2、本发明的技术方案概述如下：

3、一种耐候钢用表面处理稳定剂，包括以下质量份原料：改性聚丙烯酸酯乳液100份、衣康酸－丙烯酸共聚物20—30份、十七烯基胺乙基咪唑啉季铵盐3—5份、钝化剂25—35份；

4、所述改性聚丙烯酸酯乳液由阿魏酸、丙烯酸酯单体、环氧乙烯基单体、全氟甲基乙烯基醚共聚而成，包括以下质量份原料：阿魏酸6—10份、丙烯酸酯单体60—80份、环氧乙烯基单体20—30份、全氟甲基乙烯基醚10—15份、引发剂0.4—0.8份、无水乙醇100—120份、去离子水80—100份；

5、所述钝化剂包括以下质量百分比原料：钛酸四丁酯12％-18％、植酸6％-10％、o/w型乳化剂0.5％-1％、去离子水补足余量。

6、进一步地，所述改性聚丙烯酸酯乳液的制备方法为：

7、a.将阿魏酸加入无水乙醇中，45-55℃搅拌溶解30—60min后，得阿魏酸－乙醇溶液；

8、b.将引发剂加入去离子水中，30-60℃搅拌处理30—60min后，得引发剂水溶液；

9、c.向步骤a所得阿魏酸－乙醇溶液中依次加入丙烯酸酯单体、环氧乙烯基单体、全氟甲基乙烯基醚，搅拌均匀后，滴加步骤b所得引发剂水溶液，70-75℃搅拌反应1—3h，再升温至80-90℃并保温搅拌反应2—4h，得改性聚丙烯酸酯乳液。

10、进一步地，所述丙烯酸酯单体为丙烯酸酯单体为丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸乙酯中的一种或多种。

11、进一步地，所述环氧乙烯基单体为丙烯酸缩水甘油酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯中的一种或两种。

12、进一步地，所述引发剂为过硫酸钾、过硫酸铵、过氧化苯甲酰中的一种或多种。

13、进一步地，所述o/w型乳化剂为聚氧乙烯氢化蓖麻油、聚氧乙烯失水山梨醇单月桂酸酯、聚氧乙烯失水山梨醇三油酸酯中的一种。

14、进一步地，所述钝化剂的制备方法为：将钛酸四丁酯、o/w型乳化剂加入去离子水中，超声分散后，再加入植酸，20-30℃搅拌水解3—6h，得钝化剂。

15、另一方面，本发明还提供上述耐候钢用表面处理稳定剂的制备方法：将衣康酸－丙烯酸共聚物、十七烯基胺乙基咪唑啉季铵盐加入改性聚丙烯酸酯乳液中，磁力搅拌均匀后，再加入钝化剂，搅拌分散后，即得耐候钢用表面处理稳定剂。

16、本发明还提供上述耐候钢用表面处理稳定剂在耐候钢表面处理中的应用。

17、进一步地，将所述的耐候钢用表面处理稳定剂均匀涂覆在耐候钢表面，100-120℃固化20—30min，再自然养护7d。

18、本发明的有益效果：

19、本发明首次利用阿魏酸、环氧乙烯基单体、全氟甲基乙烯基醚与丙烯酸酯单体共聚合成改性聚丙烯酸酯乳液，并利用钛酸四丁酯、植酸、o/w型乳化剂通过微乳液法反应制出钝化剂，二者与十七烯基胺乙基咪唑啉季铵盐、衣康酸－丙烯酸共聚物复配耐候钢用表面处理稳定剂，该表面处理稳定剂一步实现对耐候钢表面外锈层中疏松的微孔、孔隙进行实时原位封堵、修补，无需转化周期即可呈现稳定态钝化锈层，同时，该表面处理稳定剂还能有效抑制硫酸盐还原菌、铁细菌的滋生和繁殖，避免了腐蚀微生物对耐候钢的深层腐蚀作用，克服了耐候钢在高腐蚀微生物含量、高含盐量的恶劣环境中长期使用的困难。

20、首先，钛酸四丁酯在植酸、o/w型乳化剂作用下，采用微乳液法发生水解形成钝化剂，一方面，水解产生的高比表面能纳米氧化钛优先吸附聚集在外锈层中疏松的微孔、孔隙结构中，实现对耐候钢表面缺陷位置的实时快速原位封堵、修补，避免耐候钢发生点蚀、出现锈液流挂、流淌问题，另一方面，水解产生的ti4+对γ-feooh向更稳定的α-feooh转化有促进作用，加速锈层稳定化；与此同时，植酸还作为磷酸基多齿配体，与含羧基的改性聚丙烯酸酯乳液和衣康酸－丙烯酸共聚物以及十七烯基胺乙基咪唑啉季铵盐协同增效，与耐候钢表面fe3+、cu2+、ni2+等金属离子发生配位反应，共筑成一层螯合物防护膜；

21、其次，改性聚丙烯酸酯乳液还与表面富含-oh的纳米氧化钛相互作用，在耐候钢表层形成更为致密的三维网络状膜层，提高耐水耐腐蚀性能；

22、最后，改性聚丙烯酸酯由于接枝有阿魏酸，与十七烯基胺乙基咪唑啉季铵盐、钛酸四丁酯水解产生的纳米氧化钛协同抗菌，对硫酸盐还原菌、铁细菌等腐蚀微生物等具有明显的灭菌、抑菌作用，进一步延长了耐候钢使用寿命，使耐候钢在各种恶劣条件下均能使用。

23、综上所述，本发明制出的表面处理稳定剂能多维度、多层次提高耐候钢的表面防护效果，进而提高防腐性能。

技术特征：

1.一种耐候钢用表面处理稳定剂，其特征在于，包括以下质量份原料：改性聚丙烯酸酯乳液100份、衣康酸－丙烯酸共聚物20—30份、十七烯基胺乙基咪唑啉季铵盐3—5份、钝化剂25—35份；

2.根据权利要求1所述的一种耐候钢用表面处理稳定剂，其特征在于，所述改性聚丙烯酸酯乳液的制备方法为：

3.根据权利要求1或2所述的一种耐候钢用表面处理稳定剂，其特征在于，所述丙烯酸酯单体为丙烯酸酯单体为丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸乙酯中的一种或多种。

4.根据权利要求1或2所述的一种耐候钢用表面处理稳定剂，其特征在于，所述环氧乙烯基单体为丙烯酸缩水甘油酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯中的一种或两种。

5.根据权利要求1或2所述的一种耐候钢用表面处理稳定剂，其特征在于，所述引发剂为过硫酸钾、过硫酸铵、过氧化苯甲酰中的一种或多种。

6.根据权利要6、8求1所述的一种耐候钢用表面处理稳定剂，其特征在于，所述o/w型乳化剂为聚氧乙烯氢化蓖麻油、聚氧乙烯失水山梨醇单月桂酸酯、聚氧乙烯失水山梨醇三油酸酯中的一种。

7.根据权利要求1所述的一种耐候钢用表面处理稳定剂，其特征在于，所述钝化剂的制备方法为：将钛酸四丁酯、o/w型乳化剂加入去离子水中，超声分散后，再加入植酸，20-30℃搅拌水解3—6h，得钝化剂。

8.一种根据权利要求1、2、6、7所述的一种耐候钢用表面处理稳定剂的制备方法，其特征在于：将衣康酸－丙烯酸共聚物、十七烯基胺乙基咪唑啉季铵盐加入改性聚丙烯酸酯乳液中，磁力搅拌均匀后，再加入钝化剂，搅拌分散后，即得耐候钢用表面处理稳定剂。

9.一种根据权利要求1、2、6、7所述的一种耐候钢用表面处理稳定剂在耐候钢表面处理中的应用。

10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于：将所述的耐候钢用表面处理稳定剂均匀涂覆在耐候钢表面，100-120℃固化20—30min，再自然养护7d。

技术总结
本发明属于耐候钢表面处理技术领域，具体涉及一种耐候钢用表面处理稳定剂及其制备方法和应用，包括以下质量份原料：改性聚丙烯酸酯乳液100份、衣康酸－丙烯酸共聚物20—30份、十七烯基胺乙基咪唑啉季铵盐3—5份、钝化剂25—35份；所述改性聚丙烯酸酯乳液由阿魏酸、丙烯酸酯单体、环氧乙烯基单体、全氟甲基乙烯基醚共聚而成；所述钝化剂包括以下质量百分比原料：钛酸四丁酯12％‑18％、植酸6％‑10％、O/W型乳化剂0.5％‑1％、去离子水补足余量。本发明一步实现对耐候钢表面外锈层中疏松的微孔、孔隙进行实时原位封堵、修补，无需转化周期即可呈现稳定态钝化锈层，同时，避免了腐蚀微生物对耐候钢的深层腐蚀作用。

技术研发人员：沈龙,陈刚,黄光辉,沈建东,沈鹏飞,沈虎,沈勇,白三峰,巢思源,沈世琴,胡杰,吴翠民,曹先扣,何来根,李晓合,李南
受保护的技术使用者：安徽跨宇钢结构网架工程有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14