1.本技术涉及环氧树脂涂料的领域，更具体地说，它涉及一种含有多巴胺改性纤维的环氧复合涂料及其制备方法和施工工艺。
背景技术：
2.海洋环境的复杂性使得海洋工程的基础形式-钢管桩在服役过程中面临着严重的腐蚀和冲蚀磨损失效问题；主要是因为在浪花飞溅区，周期性的干湿交替状态、饱和氧气、阳光、潮湿海风、浪花冲刷和泥沙冲蚀等多因素耦合的持续损伤作用；因此，开发长寿命和高可靠性钢管桩防护涂层对保证海洋重大工程设施的安全和持久运行具有重要的经济价值和社会意义。
3.相关技术中，国内外通常对钢管桩的防护措施有：金属热喷涂层、防护夹套、电化学保护、以及有机涂层等。其中，电化学保护适合海泥区，对浪花飞溅区几乎没有效果；合金热喷涂层的耐蚀性好，但不耐海水冲蚀，同时需要特殊的热喷涂装备、施工要求高、价格昂贵；海洋所发展了矿脂包覆的防护技术，对浪花飞溅区的防护效果比较明显，但施工时工序复杂、需要更换包覆层，价格昂贵，维护保养比较困难；在陆地上行之有效的有机涂层防护方法在苛刻的海洋环境下也无法满足长寿命安全防护的要求。
技术实现要素：
4.为了解决上述防护层在海洋不耐腐蚀、寿命短的问题，本技术提供一种含有多巴胺改性纤维的环氧复合涂料及其制备方法和施工工艺。
5.第一方面，本技术提供的一种含有多巴胺改性纤维的环氧复合涂料，采用如下的技术方案：一种含有多巴胺改性纤维的环氧复合涂料，由包括以下重量份的原料制得：60-120份环氧树脂涂料、20-30份化学纤维、20-40份多巴胺、3-5份氮化硼、4-6份混合防腐剂、5-10份硫酸铜水溶液、2-4份过氧化氢水溶液、3-5份乳化剂与30-50份水。
6.通过采用上述技术方案，多巴胺改性纤维的目的在于，在化学纤维表面上涂覆一层多巴胺，多巴胺增强了传统化学纤维的外表面积，且多巴胺相比于传统化学纤维，与环氧树脂的粘接能力更强，因此，改性后的化学纤维在增强环氧树脂涂料抗裂性能的同时，与环氧树脂涂料粘接的稳定性更强。
7.但是由于多巴胺是亲水性物质，因此，水份子在多巴胺缝隙中长期存在的可能性也很大，本方案中添加氮化硼，氮化硼为二维纳米片层结构，能够在涂料涂覆的涂层中构筑迷宫结构，从而延长腐蚀介质在涂层中的扩散路径，获得优异的腐蚀防护效果。
8.若有水分子还是通过空隙越过涂料，与钢管桩接触，生成铁锈，则本方案中的混合防腐剂能够和铁离子发生络合反应，生成络合物，覆盖在铁锈表面，形成隔离空间，混合防腐剂能与cu
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等多种金属离子络合，形成的络合物可以修复被破坏的涂层，从而起到自修复的效果，延长了涂层的使用寿命。
9.可选的，所述混合防腐剂包括重铬酸钠与8-羟基喹啉。
10.通过采用上述技术方案，重铬酸钠为无机金属缓蚀剂，8-羟基喹啉为有机金属缓蚀剂，重铬酸钠的作用是在金属表面阳极区与金属离子作用，生成氧化物或氢氧化物氧化膜，覆盖在阳极上形成保护膜，这样就抑制了金属向水中溶解，阳极反应被控制，阳极被钝化；8-羟基喹啉分子中有两种性质相反的极性基团，能吸附在清洁的金属表面形成单分子膜，它们既能在阳极成膜，也能在阴极成膜，阻止水与水中溶解氧向金属表面的扩散，起了缓蚀作用；本方案中重铬酸钠与8-羟基喹啉结合，得到的混合防腐剂，进一步增强了涂料的防腐效果，延长了涂料的防腐时间。
11.可选的，所述重铬酸钠与8-羟基喹啉的质量比为1：(3-5)。
12.通过采用上述技术方案，特定配比的重铬酸钠与8-羟基喹啉的使用，使得重铬酸钠与8-羟基喹啉复配使用的防腐效果更好，且混合防腐剂的防腐寿命更长，使得最终制得的环氧复合涂料的防腐效果好，防腐寿命长。
13.可选的，所述化学纤维是芳酰胺纤维。
14.通过采用上述技术方案，由于芳酰胺纤维上有酰胺基团，而多巴胺上携带有羟基、氨基与酚羟基，部分多巴胺通过物理作用粘覆在芳酰胺纤维上，部分多巴胺通过化学作用与芳酰胺纤维连接，则多巴胺与芳酰胺纤维连接的稳定程度较高，能够持久的提高芳酰胺纤维与环氧树脂涂料的粘结强度，从而芳酰胺纤维能够持久的对环氧树脂涂料起到抗裂增韧作用，延长涂料的使用寿命。
15.可选的，所述芳酰胺纤维是全对位芳酰胺纤维或全对位芳酰胺共聚纤维中的一种或多种。
16.通过采用上述技术方案，全对位芳酰胺纤维与全对位芳酰胺共聚纤维属高强高模耐热纤维，与涂料混合后，能够为涂料起到更好的抗裂增韧作用。
17.第二方面，本技术提供一种含有多巴胺改性纤维的环氧复合涂料的制备方法，采用如下的技术方案：一种含有多巴胺改性纤维的环氧复合涂料的制备方法，包括以下步骤：步骤s1，将环氧树脂涂料、混合防腐剂、氮化硼、乳化剂与水混合，得到防腐环氧树脂涂料；步骤s2，将多巴胺、混合防腐剂、氮化硼投入tris-hcl缓冲溶液中并混合，得到防腐溶液；再将防腐溶液、硫酸铜水溶液、过氧化氢水溶液与化学纤维混合并震荡反应1-3h，然后干燥得到多巴胺改性纤维；步骤s3，将多巴胺改性纤维与防腐环氧树脂涂料混合，得到含有多巴胺改性纤维的环氧复合涂料。
18.通过采用上述技术方案，步骤s1中制得防腐环氧树脂涂料，使得环氧树脂涂料在作为普通防水耐腐涂料的同时，氮化硼还可以延缓水份通过环氧树脂涂料对钢管桩的入侵；步骤s2中制得包覆有多巴胺、氮化硼与混合防腐剂的化学纤维，使得化学纤维在步骤s3中与防腐环氧树脂涂料的连接强度更大，且化学纤维上也附着有混合防腐剂，化学纤维上若出现铁锈，也能够通过混合防腐剂进行钢管桩的修复。
19.可选的，步骤s1前还有预处理步骤，预处理步骤为：将化学纤维与氢氧化钠水溶液混合，超声30-60min，超声后用去离子水淋洗，得到预处理后的化学纤维。
20.通过采用上述技术方案，预处理步骤的赠设，使得原始的芳酰胺纤维表面的涂层被处理掉，得到表面携带有酰胺基的芳酰胺纤维，便于多巴胺与芳酰胺的结合。
21.第三方面，本技术提供一种含有多巴胺改性纤维的环氧复合涂料的涂覆方法，采用如下技术方案：一种含有多巴胺改性纤维的环氧复合涂料的涂覆方法，包括以下步骤：步骤1，采用机械喷涂的方法将含有多巴胺改性纤维的环氧复合涂料喷涂于钢管桩上，喷涂2-4层，钢管桩承台以下8mm范围内涂层厚度800-1000mm，钢管桩承台以下42mm范围内涂层厚度600-800mm；步骤2，采用机械喷涂的方法将环氧树脂涂料喷涂于含有多巴胺改性纤维的环氧复合涂料层上，喷涂厚度100-300mm。
22.通过采用上述技术方案，步骤1中针对钢管柱上不同高度采用不同的喷涂厚度的方法，有效防止钢管柱的腐蚀；步骤2中在含有多巴胺改性纤维的环氧复合涂料层上涂覆环氧树脂涂料，使得钢管柱外表呈现疏水状态，防止钢管柱的腐蚀。
23.综上所述，本技术具有以下有益效果：1、本技术中，多巴胺相比于传统化学纤维，与环氧树脂的粘接能力更强，因此，改性后的化学纤维在增强环氧树脂涂料抗裂性能的同时，与环氧树脂涂料粘接的稳定性更强；氮化硼延长腐蚀介质在涂层中的扩散路径；若有水分子还是通过空隙越过涂料，与钢管桩接触，生成铁锈，混合防腐剂能够和铁离子发生络合反应，生成络合物，覆盖在铁锈表面，形成隔离空间。
24.2、重铬酸钠与金属离子作用，生成氧化物或氢氧化物氧化膜，8-羟基喹啉分子能吸附在清洁的金属表面形成单分子膜，阻止水与水中溶解氧向金属表面的扩散，起了缓蚀作用；3、芳酰胺纤维上有酰胺基团，而多巴胺上携带有羟基、氨基与酚羟基，部分多巴胺通过物理作用粘覆在芳酰胺纤维上，部分多巴胺通过化学作用与芳酰胺纤维连接，则多巴胺与芳酰胺纤维连接的稳定程度较高，芳酰胺纤维能够持久的对环氧树脂涂料起到抗裂增韧作用，延长涂料的使用时长。
具体实施方式
25.以下结合实施例与对比例对本技术作进一步详细说明。
26.提供以下实施例和对比例的原料来源：实施例与对比例的原料均可市售购得，环氧树脂涂料可选用市售用于金属的环氧树脂涂料，本技术实施例与对比例的环氧树脂涂料，名称：环氧防腐涂料；品牌：纤瑞；货号：xr-dz-001。
27.实施例1一种含有多巴胺改性纤维的环氧复合涂料的制备方法，包括以下步骤：预处理：将600g全对位芳酰胺纤维加入到0.3mol/l的氢氧化钠溶液中混合，直至氢氧化钠溶液没过全对位芳酰胺纤维的体积，混合超声40min，超声后用去离子水淋洗3遍，得到预处理后的化学纤维。
28.步骤s1，将60g环氧树脂涂料、3.8g混合防腐剂、3g氮化硼、4g水性环氧乳化剂
np8836与30g水混合，得到防腐环氧树脂涂料；其中，混合防腐剂由0.76g重铬酸钠与3.04g 8-羟基喹啉组成(重铬酸钠：8-羟基喹啉＝1:4)；步骤s2，将20g多巴胺、2g氮化硼与2.2g混合防腐剂溶于60g ph为8的tris-hcl缓冲溶液，得到防腐溶液；其中，混合防腐剂由0.2g重铬酸钠与2g 8-羟基喹啉组成；将30g预处理得到的化学纤维置于防腐溶液中，再加入5g浓度为1.5g/l的硫酸铜水溶液与4g浓度为0.5mol/l的过氧化氢水溶液，在常温下震荡反应2h；反应结束后，将化学纤维从溶液中取出，用去离子水冲洗3次，再置于50℃的真空干燥箱中干燥15h，冷却至室温后取出，得到多巴胺改性纤维；步骤s3，将多巴胺改性纤维与防腐环氧树脂涂料在常温下以500rpm的速度搅拌3h，得到含有多巴胺改性纤维的环氧复合涂料。
29.一种含有多巴胺改性纤维的环氧复合涂料的涂覆方法，包括以下步骤：步骤1，采用机械喷涂的方法将含有多巴胺改性纤维的环氧复合涂料喷涂于钢管桩上，喷涂2层，钢管桩承台以下8mm范围内涂层厚度1000mm，钢管桩承台以下42mm范围内涂层厚度600mm；步骤2，采用机械喷涂的方法将环氧树脂涂料喷涂于含有多巴胺改性纤维的环氧复合涂料层上，喷涂厚度300mm，制得复合涂层试样。
30.实施例2与实施例1的不同之处在于：步骤s1与步骤s2的用量不同；步骤s1，将120g环氧树脂涂料、2.6g混合防腐剂、2g氮化硼、6g水性环氧乳化剂与np8836与50g水混合，得到防腐环氧树脂涂料；其中，混合防腐剂由0.52g重铬酸钠与2.08g 8-羟基喹啉组成(重铬酸钠：8-羟基喹啉＝1:4)；步骤s2，将40g多巴胺、1g氮化硼与1.4g混合防腐剂溶于60g ph为8的tris-hcl缓冲溶液，得到防腐溶液；其中，混合防腐剂由0.28g重铬酸钠与1.12g 8-羟基喹啉组成；将20g预处理得到的化学纤维置于防腐溶液中，再加入10g浓度为1.5g/l的硫酸铜水溶液与2g浓度为0.5mol/l的过氧化氢水溶液，在常温下震荡反应2h；反应结束后，将化学纤维从溶液中取出，用去离子水冲洗3次，再置于50℃的真空干燥箱中干燥15h，冷却至室温后取出，得到多巴胺改性纤维。
31.实施例3与实施例1的不同之处在于：步骤s1与步骤s2的用量不同；步骤s1，将90g环氧树脂涂料、2.7g混合防腐剂、2.5g氮化硼、5g水性环氧乳化剂np8836与40g水混合，得到防腐环氧树脂涂料；其中，混合防腐剂由0.54g重铬酸钠与2.16g 8-羟基喹啉组成(重铬酸钠：8-羟基喹啉＝1:4)；步骤s2，将30g多巴胺、1.5g氮化硼与2.3g混合防腐剂溶于60g ph为8的tris-hcl缓冲溶液，得到防腐溶液；其中，混合防腐剂由0.46g重铬酸钠与1.84g 8-羟基喹啉组成；将25g预处理得到的化学纤维置于防腐溶液中，再加入8g浓度为1.5g/l的硫酸铜水溶液与3g浓度为0.5mol/l的过氧化氢水溶液，在常温下震荡反应2h；反应结束后，将化学纤维从溶液中取出，用去离子水冲洗3次，再置于50℃的真空干燥箱中干燥15h，冷却至室温后取出，得到多巴胺改性纤维。
32.实施例4
与实施例3的不同之处在于：混合防腐剂由100wt％的8-羟基喹啉组成。
33.实施例5与实施例3的不同之处在于：混合防腐剂由100wt％的重铬酸钠组成。
34.实施例6与实施例3的不同之处在于：混合防腐剂由20wt％的重铬酸钠与80wt％的苯并三氮唑组成。
35.实施例7与实施例3的不同之处在于：混合防腐剂由50wt％的重铬酸钠与50wt％的8-羟基喹啉组成。
36.实施例8与实施例3的不同之处在于：预处理的化学纤维不同；预处理：将600g含甲基取代基等间位芳酰胺共聚纤维加入到0.3mol/l的氢氧化钠溶液中混合，直至氢氧化钠溶液没过含甲基取代基等间位芳酰胺共聚纤维的体积，超声40min，超声后用去离子水淋洗3遍，得到预处理后的化学纤维。
37.对比例1与实施例3的不同之处在于：步骤s1与步骤s2中不添加氮化硼。
38.对比例2与实施例3的不同之处在于：步骤s1与步骤s2中不添加混合防腐剂。
39.对比例3与实施例3的不同之处在于：步骤s2中不添加多巴胺。
40.对比例4市面上购买的，名称：缠绕环氧树脂；品牌：dow/陶氏；牌号：voraforce；货号：0001。
41.性能检测试验采用实施例1至8和对比例1至4中制得的复合涂层试样进行性能测试，检测涂层电阻rc，涂层电容qc与冲蚀深度，检测方法如下：参考《gb-t10125-1997人造气氛腐蚀试验盐雾试验》的中性烟雾实验，加压到30mpa，复合涂层试样浸泡时间分别为12h、48h与120h。
42.涂层电阻rc和涂层电容qc的数据处理：使用zsimpwin软件对电化学数据进行了拟合，得到了等效电路模型r(qr)和r(qr(qr))，在腐蚀介质到达钢材表面之前，选择等效电路模型r(qr)；否则，采用等效电路模型r(qr(qr))，因此，本实验采用等效电路模型r(qr(qr))进行拟合；得到复合涂层试样浸泡120h的涂层电阻rc2与复合涂层试样浸泡12h的涂层电阻rc1的比例，表示为rc1/rc2；得到复合涂层试样浸泡12h到120h的涂层电容升高值，表示δqc；冲蚀实验：用sem观察了涂层与钢的界面形貌，得到复合涂层试样的平均深度损失；结果如下表1所示：表1 rc1/rc2δqc(
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10-12f
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cm2)平均深度损失(mm)实施例1101380.82实施例2101350.81
实施例3101300.79实施例4102750.93实施例5102860.95实施例6102640.98实施例7102520.91实施例8102480.88对比例11031931.2对比例21052681.4对比例31032241.3对比例41063021.6rc1/rc2的值越小，代表复合涂层试样耐腐蚀效果越好，耐腐蚀时间越久；δqc越小，代表复合涂层试样耐腐蚀效果越好，耐腐蚀时间越久；平均深度损失越小，代表复合涂层试样耐腐蚀效果越好，耐腐蚀时间越久。
43.结合实施例1、2和实施例3，可以看出，实施例1、2和实施例3的复合涂层试样原料用量不同，但均在本技术权利要求的合理范围内，因此，实施例1、2和实施例3的rc1/rc2、δqc与平均深度损失均较小，实施例3的rc1/rc2、δqc与平均深度损失最小，证明实施例3的复合涂层试样原料用量最佳，制备的复合涂层试样耐腐蚀效果最好，耐腐蚀时间最久。
44.结合实施例3和4、5、6，可以看出，实施例3的混合防腐剂为重铬酸钠与8-羟基喹啉组成，实施例4的混合防腐剂为8-羟基喹啉，实施例5的混合防腐剂为重铬酸钠，实施例6的混合防腐剂为重铬酸钠与苯并三氮唑，然而，实施例4、5、6制备的复合涂层试样rc1/rc2、δqc与平均深度损失值均大于实施例3的rc1/rc2、δqc与平均深度损失值，证明，混合防腐剂的组成必须为重铬酸钠与8-羟基喹啉，缺一不可。
45.结合实施例3和实施例7，可以看出，实施例3的混合防腐剂为重铬酸钠与8-羟基喹啉组成，重铬酸钠与8-羟基喹啉的重量比为1:4，而实施例7的混合防腐剂为重铬酸钠与8-羟基喹啉组成，重铬酸钠与8-羟基喹啉的重量比为1:1，实施例7制备得到的复合涂层试样rc1/rc2、δqc与平均深度损失值均大于实施例3制备得到的复合涂层试样rc1/rc2、δqc与平均深度损失值，证明，混合防腐剂中重铬酸钠与8-羟基喹啉的比例必须在1:3-5的范围内，复合涂层试样的防腐蚀效果才较好，防腐蚀时间才较长。
46.结合实施例3和实施例8，可以看出，实施例3的复合涂层试样的化学纤维为全对位芳酰胺纤维；实施例8的复合涂层试样的化学纤维为含甲基取代基等间位芳酰胺共聚纤维，实施例8制备得到的复合涂层试样的rc1/rc2、δqc与平均深度损失值均大于实施例3制备得到的复合涂层试样的rc1/rc2、δqc与平均深度损失值，证明，复合涂层试样的化学纤维采用全对位芳酰胺纤维，制备得到的复合涂层试样的防腐蚀效果才较好，防腐蚀时间才较长。
47.结合实施例3和对比例1、2、3，可以看出，相比于实施例3，对比例1不添加氮化硼，对比例2不添加防腐剂，对比例3不添加多巴胺，则对比例1、2、3制备的复合涂层试样的防腐蚀效果与防腐蚀时间均比实施例3制备得到的复合涂层试样的防腐蚀效果差，防腐蚀时间短，证明氮化硼、防腐剂与多巴胺对于本技术的复合涂层试样缺一不可。
48.结合实施例3和对比例4，可以看出，对比例4为市售的含有纤维的环氧树脂涂料，
但是对比例4制备得到的复合涂层试样的防腐蚀效果没有实施例3制备得到的复合涂层试样的防腐蚀效果好，对比例4制备得到的复合涂层试样的防腐蚀效果没有实施例3制备得到的复合涂层试样的防腐蚀时间长，证明，本技术的纤维经过特殊挑选与化学处理后，防腐蚀性能优于实施例3，防腐蚀寿命也长于实施例3。
49.本具体实施例仅仅是对本技术的解释，其并不是对本技术的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本技术的权利要求范围内都受到专利法的保护。