一种用于水中固化的防腐材料及施工方法与流程

本发明涉及防腐材料，具体涉及一种用于水中固化的防腐材料及施工方法。

背景技术：

1、处于水下浸泡环境中的工程装备与设施由于长期受到水的浸泡侵蚀以及微生物腐蚀等恶劣环境的影响，导致其达不到设计使用年限，并且存在安全隐患。由于大量水下工程结构都是不可移动的，因此如何提高该类工程装备与设施的耐久性是一个重要课题。

2、也因为上述工程装备与设施长期浸泡在水中，其防腐工程也需要在水中进行施工和固化，目前，研究者已经开发出一些能够在水下进行涂装固化的水下环氧涂料，但是这些水下环氧涂料还存在以下问题：在水下涂装后，涂层的固化所需时间较长且固化不彻底，无法将涂层与基材表面之间的水排除干净，环境适应性差，形成的涂层韧性差、易起泡、对基材表面附着力差等。

3、因此研制出一种快速固化、高附着力且环境适应性优异的水下施工固化涂料对于各类工程装备和设施的水下防护以及水下抢修等具有重要的意义。

技术实现思路

1、为解决上述技术问题，本发明提供一种用于水中固化的防腐材料及施工方法，本发明的第一个目的是研发一种水中固化快速、防腐性能优异、适于水下施工的防腐材料，本发明的第二个目的是提供一种利用专用设备快速水下施工的方法。

2、为了实现上述目的，本发明的技术方案是：

3、一种用于水中固化的防腐材料，具有与基材胶合的防腐层结构；所述防腐层结构包括由内向外的第一涂料层、织物层、第二涂料层和保护膜层；

4、所述第一涂料层和所述第二涂料层具有用于形成迷宫效应的填料；所述填料为玻璃鳞片、云母、膨胀石墨中的任意一种或几种。

5、本技术方案在第二涂料层外具有保护膜层，一方面避免水与第二涂料层的接触，减少固化过程中水对第二涂料层的影响，另一方面保护膜层还使第二涂料层与水分隔，固化过程中减少热传递，避免第一涂料层和第二涂料层因固化而产生的热量快速散失，从而保证第二涂料层能够快速固化。

6、本发明的织物层选用无纺布或玻璃纤维布，具有足够强度的前提下还能够吸附胶黏剂使织物层外形成相对于靠近基材或保护膜处的第一涂料层和第二涂料层具有相对高浓度的片状填料，相对高浓度的片状填料堆叠形成迷宫结构能够减少涂料裂纹的产生，使水向防腐材料内部渗透路程增加，在织物层的两面均具有这样的迷宫结构后相当于多了两层耐磨防渗层，进一步提高了耐磨和防渗效果。

7、本发明的防腐层结构一方面可以排出第一涂料层与基材之间的水和第二涂料层与保护膜层之间的水，并使第一涂料层与基材之间、第二涂料层与保护膜层之间全面结合，避免水下环境中中对涂层固化的影响，另一方面还使第一涂料层和第二涂料层的胶黏剂部分向织物层渗透，使片状填料在织物层附近形成高浓度的片状堆叠的层结构，以较小的填料添加量达到较高填料添加量的效果，并且该高浓度的片状堆叠的层结构还形成了应力集中的区域，在遇到撕扯、撞击或其它暴力影响时，高浓度的片状堆叠的层结构优先破坏，以确保其它层结构的完好，其它结构层依然具有较强的防渗防腐作用，有效加强了防腐材料的防腐效果，延长防腐材料的使用寿命。

8、进一步地，所述第一涂料层和第二涂料层，还包括a组分和b组分；按重量百分比计，所述a组分包括环氧树脂55wt％～69wt％、无水乙醇3wt％～7wt％、纳米二氧化硅1.5wt％～2wt％、颜料2wt％～5wt％和改性剂0.1wt％～0.15wt％；

9、其中改性剂为kh-550硅烷偶联剂；

10、所述b组分包括改性苯胺固化剂79wt％～88wt％、增韧剂6wt％～17wt％和促进剂3.5wt％～6wt％；

11、其中促进剂为dmp-30；

12、所述填料预先混合在a组分中，填料占a组分总量的21wt％～34wt％。

13、本技术方案采用了环氧树脂与改性苯胺固化剂，改性苯胺是由酚类、醛类和多元胺类(如间苯二胺)合成的活性很高的一类固化剂，例如苯酚、甲醛和乙二胺缩合物，一方面提高了环氧树脂在低温水下固化的速度，另一方面改性苯胺固化剂水解，从而使得即使有涂料与基材之间有少量的水分或一定的湿度也不影响环氧树脂的固化，添加硅烷改性剂一方面提高与基材的结合牢度，另一方面还使纳米二氧化硅和片状填料(玻璃鳞片)与环氧树脂生成牢固的化学键，结合力提升，能够增加防腐材料的硬度、耐磨性和抗腐蚀性能，玻璃鳞片与环氧树脂的结合力提升后进一步限制了防腐层开裂的情况，无水乙醇用于分散纳米二氧化硅，将纳米二氧化硅分散在环氧树脂中，提高涂料的抗裂纹、抗剪切性能，并且纳米二氧化硅与硅烷改性剂起反应，生成牢固的化学键，从而具有憎水亲有机溶剂的性质，能够在环氧树脂中抑制银纹的扩大。

14、a组分中的成分在混合分散形成a组分时，先将玻璃鳞片经过改性剂kh-550处理，过滤干燥后与颜料一起加入环氧树脂中充分搅拌分散，然后将无水乙醇与纳米二氧化硅混合，将纳米二氧化硅分散在无水乙醇内，进行充分搅拌混合后加入到已经添加了玻璃鳞片和颜料的环氧树脂中再次搅拌混合。

15、所述基材为混凝土或钢材，所述玻璃鳞片在加入前经过改性剂kh-550处理，有利于实现其在环氧树脂中的均匀分散，使玻璃鳞片表面具有一层极薄的硅烷偶联剂膜，烷氧基团水解生成硅醇,吸附在玻璃鳞片表面上,与其表面上的羟基缩合生成-si-o-si-玻璃鳞片化学键,并在界面上缩聚成硅氧烷聚合物,形成化学键或氢键，这样通过偶联剂的架桥作用使胶层与玻璃鳞片实现化学键合，使机械强度大增，提高第一涂料层和第二涂料层的机械性能，并且其界面上的硅氧烷聚合物形成一层憎水膜，覆盖在玻璃鳞片表面，可有效地阻止水分的渗透和扩散。

16、所述a组分与b组分按比例混合后，25℃下粘度为3000cps～6000cps，优选为3500cps-4800cps。

17、在a组分与b组分按比例混合后该粘度既能保持足够的涂覆厚度，又能使第一涂料层和第二涂料层中的胶黏剂部分(a组分与b组分的混合物去除片状填料的部分)在受压时向织物层内渗透。

18、上述涂料在a组分与b组分按比例混合后有2-3小时使开始固化，因此无法提前制备各种卷材，只能在施工现在生产，现场施工，并且需要将生产的材料在2个小时内使用掉。

19、一种用于水中固化的防腐材料的施工方法，包括以下步骤：

20、s1、对水面以下的基材表面进行处理，使基材的新鲜表面暴露；

21、s2、在多个干燥的织物层表面涂覆上述的第一涂料层和第二涂料层，涂覆厚度为1mm～3mm，得到预处理防腐层；

22、s3、将s2得到的预处理防腐层贴合在基材表面，并使用保护膜进行覆盖，得到由基材向外依次包括第一涂料层、织物层、第二涂料层和保护膜层的多个防腐层结构；

23、s4、对保护膜层表面进行滚压。

24、本方案与现有技术不同之处在于：本方案在同样添加量的前提下能够达到相对较高添加量才能达到的效果，其原因在于本发明使用滚压工艺，与现有技术不同，现有技术通常使用的都是刮板或毛刷，刮板虽然可以在水面以上对涂料进行涂覆，但是刮板在薄涂时大多数情况会将片状填料刮走，而削弱填料的作用，在厚涂时不能对涂料施加压力，不能使胶黏剂部分渗入织物层中，毛刷虽然在水面以上涂覆时可以在一定程度上对涂料施加压力但是无法均匀施压，而在水中涂刷一方面不利于施工，另一方面会在涂料中混入过多的水，影响固化效果，而本技术优先将干燥的织物层外涂覆涂料，形成封闭状态，然后贴合基材表面，再用保护膜覆盖，最后进行滚压，一方面能够排出基材与涂料之间、涂料与保护膜之间的水，使水含量减少，有利于涂料固化，滚压不影响涂料中填料的位置，只是将第一涂料层和第二涂料层的胶黏剂向织物层内挤压，从而使第一涂料层和第二涂料层的胶黏剂渗入织物层内部，提高织物层的抗水渗入的性能，并且使织物层外的第一涂料层和第二涂料层的片状填料含量提高，从而实现更集中的迷宫结构，提高第一涂料层和第二涂料层抗渗能力。

25、本发明的用于水中固化的防腐材料的施工方法可以手动施工，但是因为手动施工需要频率的出水入水取用材料，还因为在水下施工各种不便利因素导致施工效果差，例如在水面以上涂覆织物层时，如果第一涂料层和第二涂料层没有完全覆盖织物层导致织物层暴露时，则织物层在水下会产生吸水，严重影响第一涂料层和第二涂料层的固化效果以及防腐材料的附着力，又或者将涂覆有第一涂料层和第二涂料层的织物层由水以上拿到水面以下时织物层产生折叠导致第一涂料层或第二涂料层不均匀等各种问题，这些问题不但拖慢施工速度、造成大量的防腐材料浪费，还因为第一涂料层和第二涂料层长时间暴露在水中，导致与基材结合力不良等质量问题，因为手动施工具有的各种不便利及不良影响，因此需要一种专用于水中施工的设备。

26、进一步地，所述步骤s2～s4使用专用的多层防腐材料施工设备进行一步式施工。

27、本技术方案的涂料层具有高粘度、高粘接性，现有技术中不方便在织物层两面都进行涂覆后再进入水下进行粘贴，而使用专用设备进行一步式施工，则可以减少频繁出水入水、减少上岸频次、减少第一涂料层和第二涂料层与水的接触时长等，并且使用专用设备施工会使防腐结构整体均匀一致，结合牢固，因此一步式方式不仅能够提高施工效率，还能减少施工工序、提高施工的效果。

28、进一步地，所述多层防腐材料施工设备具有涂料腔、织物腔和保护膜腔，所述涂料腔内盛装有涂料，所述织物腔与涂料腔连通，织物腔内的织物层由涂料腔内穿过后，织物层外表面覆盖第一涂料层和第二涂料层，其中第二涂料层与保护膜腔内伸出的保护膜贴合，构成多个防腐层结构，所述多层防腐材料施工设备上还设有可旋转的压辊，所述压辊与保护膜接触并将上述多个防腐层结构压向基材表面。

29、专用的设备能够在涂料腔内部对织物层进行涂覆，当织物层出了涂料腔后表面就已经被第一涂料层和第二涂料层覆盖了，避免织物层内进水，保持了织物层吸附第一涂料层和第二涂料层的能力，为后续片状填料形成堆叠的迷宫结构提供的有利基础，当覆盖保护膜后再进行滚压，能够排出涂料与保护膜之间的水，避免第二涂料层在固化时受水影响，还能保持压辊的清洁，使专利设备能够长期使用。

30、进一步地，所述压辊包括可旋转的辊轴和均布在辊轴外的金属纤维，所述金属纤维的自由端上均设有硅胶球，所述硅胶球接触保护膜层时金属纤维呈弯曲状态。

31、压辊呈刷状，其刷毛为金属纤维，所述刷毛直径为0.3mm-0.5mm，长度为10cm-15cm，在具有一定硬度的前提下还具有弹性，能够使本发明的防腐层充分的与基材接触，现实中因为基材长期浸泡的水中，再加上预处理时需要进行清洁，各种因素导致基材表面不可能呈完美的平面，基材上一定会存在凸起和坑洼状态，本方案设置金属纤维，当出现坑洼状态时，金属纤维恢复伸直状态，使织物和第一涂料层、第二涂料层能够填充到坑洼内壁上，当出现凸起状态时，金属纤维弯曲得更严重，从而避让凸起处，但是因为金属纤维具有弹性，挤压凸起周围的位置，能够使第一涂料层、织物层和第二涂料层与凸起处和凸起周围的基材表面更好的贴合，并排出水分，提高防腐效果。

32、进一步地，所述织物腔和保护膜腔上端均可拆卸连接有端盖，多层防腐材料施工设备的涂料腔具有左侧开口、右侧开口和上端开口，所述左侧开口和右侧开口内侧均设有弹性刮料板。

33、弹性刮料板一方面保证涂覆在织物层表面的涂料厚度，另一方面还能与第一涂料层、织物层和第二涂料层一起封闭左侧开口和右侧开口，能够防止水进入涂料腔内和防止涂料进入织物腔内。

34、进一步地，所述弹性刮料板是两个相对称的橡胶片，两个橡胶片均一端连接涂料腔、另一端向织物层靠近，且两个橡胶片均朝向织物层弧形拱起。

35、进一步地，所述涂料腔外设有壳体，所述壳体具有上端开口和左右两个侧开口，所述涂料腔是由弹性橡胶制成的、具有上端开口和左右两个侧开口的囊袋式结构，涂料腔的上端开口和左右两个侧开口分别经定位片固定连接壳体的上端开口和左右两个侧开口的边缘，涂料腔与壳体内壁之间形成储存空间，所述壳体的上端开口被可开合的封盖封闭，所述壳体上设有透水孔。

36、所述涂料腔为橡胶制成的囊袋式结构并且壳体上设有透水孔，既可以达到随着涂料的使用，使水进入壳体内持续挤压涂料腔，保证涂料从一开始到最后都能全面的涂覆织物层，还能够避免施工过程中因为涂料减少而导致设备受浮力影响，保持设备在水下重力与浮力相对稳定，最后，因为环氧树脂固化后粘接性特别牢固，不易清除，使用本发明的涂料腔能够在施工后直接去除涂料腔，而不需要担心涂料后设备损坏，能够保证设备的其它部件能够实现重复使用，也不需要在施工后进行溶剂清洗。

37、通过上述技术方案，本发明的有益效果为：

38、本发明具有多层防水防渗的防水结构，包括第一涂料层、织物层、第二涂料层和保护膜层以及片状填料分别在织物层两侧形成的片状堆叠的层状结构抗渗防腐效果比现有技术更强，且该片状堆叠的层状结构具有优先破坏从而保证其它层结构的完好的特点，能够延长防腐材料的使用寿命的防腐效果。

39、本发明的涂料为水下固化环氧树脂涂料，自身就具有水下固化的特点，同时本发明在施工时还排出了第一涂料层与基材之间和第二涂料层与保护膜之间水，避免水下环境中水对涂料固化的影响，实现快速固化，固化后与基材结合牢固。

40、本发明使用专用的施工设备进行一步式施工，减少频繁出水入水、减少上岸频次、减少第一涂料层和第二涂料层与水的接触时长等，并且使用专用设备施工会使防腐结构整体均匀一致，结合牢固。

41、本发明的专用设备能够辅助防腐材料的功能实现，提高施工质量，与现有技术相比具有施工快速、加强防腐材料的结合力、适应表面不平整的基材、施工后不需要清洗等优势。