一种钢结构防火防腐功能一体化涂料及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及涂料技术领域，尤其涉及一种钢结构防火防腐功能一体化涂料及其制备方法。
【背景技术】
[0002]钢结构是现代建筑工程中较为普通的结构形式之一，是继钢筋混凝土之后最具革命性的建筑新发展和新应用。钢结构建筑与传统建筑相比，由于采用钢板或型钢替代钢筋混凝土，使其强度更高、抗震性更好。
[0003]目前，中国的钢结构建筑工程技术日益成熟，在高层建筑上的运用日益广泛，深圳的地王大厦、上海浦东的金茂大厦，以及北京的京广中心、鸟巢、央视新大楼、水立方等大型建筑都采用了钢结构设计。同时，北京、上海、山东、安徽、内蒙等省市已开始进行钢结构民用住宅试点，这也预示着钢结构将成为新建筑时代的脊梁，是未来建筑的发展方向。
[0004]尽管钢结构建筑具有节能、环保、轻体、抗震等诸多优点，但是也存在着诸多缺点，如失稳、腐蚀、不耐火等。对于钢结构的失稳问题，可以在建筑设计中通过技术手段加以解决，而对于腐蚀和不耐火的问题则是钢结构在实际应用中存在着两大亟待解决的重大安全隐患。因而，建筑钢结构的涂层防护措施需要优先考虑。
[0005]近年，由于国民环保意识的提高和国家立法对有机溶剂挥发的限制，水性防腐涂料越来越受到关注，尤其是性能优异的水性环氧树脂防腐涂料。但是，由于普通水性环氧防腐涂料热阻隔性能和防腐蚀性能差，使其发展受到了一定阻碍。人们通常会引入无机或者有机颗粒与其复合，但由于纳米无机粒子易于团聚并且与有机树脂的相容性差，在颗粒聚集处易产生应力开裂和防护缺陷，不能达到很好的修饰互补效果。因此，需要寻找一种与水性环氧树脂相容性好的纳米阻隔防腐粒子，来开发新型钢结构防火防腐功能一体化的涂层材料。
【发明内容】
[0006]针对上述问题，本发明提供一种钢结构防火防腐功能一体化涂料及其制备方法，能有效改善水性基体涂料的热阻隔性和防腐蚀性，提高涂料的阻燃防腐性能。
[0007]为实现本发明的上述目的，本发明提供一种钢结构防火防腐功能一体化涂料，由苯甲酸功能化石墨烯、水性环氧树脂、水性固化剂及水复合制成；所述苯甲酸功能化石墨烯由石墨烯和对氨基苯甲酸制成。
[0008]本发明还提供一种钢结构防火防腐功能一体化涂料的制备方法，包括以下步骤。
[0009]步骤1、在冰水浴条件下加入(λ 5?3g石墨(325目)和1?3g NaN03;倒入20?50ml冷藏(0°C )浓比304并在转子转速为350转/min的条件下搅拌30?60min ;加入2?5g ΚΜη04并搅拌2?4h ;然后撤掉冰水浴并将反应体系的温度升至30?50°C，在此温度下继续搅拌30?60min ;接着缓慢加入150?300 ml去离子水，然后升温至98°C并搅拌15?30min ;缓慢加入预热(60°C )100?200ml去离子水并搅拌；然后向溶液中滴加双氧水直到没有气泡产生；静置直至分层并将上层清液倒出，下层溶液用蒸馏水洗至中性，制得氧化石墨稀。
[0010]步骤2、将氧化石墨稀用去离子水配成1?2mg/ml的溶液，并且每克氧化石墨稀需要加入10?20ml水合肼；将加入水合肼的氧化石墨烯溶液倒入三口烧瓶中并将反应体系升温至98°C，在98°C下持续搅拌2?4h ;倒出溶液用蒸馏水和乙醇洗至中性后，过滤干燥(80°C)，制得石墨烯。
[0011]步骤3、将0.96g对氨基苯甲酸、0.28g氢氧化钠和0.526g亚硝酸钠加入到反应容器中，然后加入80ml蒸馏水，在0?5°C下缓慢加入6ml浓度为20%的HC1，并搅拌45min，溶液的颜色变成浅黄色；把经过超声的0.2?0.5g的石墨烯加入到浅黄色溶液中在0?5°C搅拌4h，调节溶液的pH值为2?3并过滤，所得产物用乙醇和有机溶剂DMF洗到中性，即得苯甲酸功能化石墨烯。
[0012]步骤4、按重量份数取3?10份苯甲酸功能化石墨烯作为填料，加入到50?100份水和100?200份水性环氧树脂的混合液中，搅拌分散0.5?lh，即得钢结构防火防腐功能一体化涂料的母液。
[0013]步骤5、按重量份数取25?50份水性固化剂与50?100份水混合均匀后，再与所述钢结构防火防腐功能一体化涂料的母液按质量比1:4?5的比例混合，即得。
[0014]所述水性环氧树脂为Ar555环氧树脂、H228A环氧树脂、E44环氧乳液、E51环氧乳液、E20环氧乳液。
[0015]所述水性固化剂为Aq419、或H228B、或W651、或W650。
[0016]与现有技术相比本发明的有益效果。
[0017]本发明提供的钢结构防火防腐功能一体化涂料及其制备方法，采用水热法制备石墨稀，并进一步功能化后生成苯甲酸功能化石墨稀作为纳米填料，与水性环氧树脂复合成钢结构防火防腐功能一体化涂层材料，具有填料用量小，制备过程环保，能耗低的特点；该填料具有比表面积大、阻隔性能强、导电性能优异的特点，在水性环氧树脂中借助于独特的表面效应可以达到良好的分散效果。该制备方法中填料与水性环氧树脂有很好相容性，进而增加涂层的交联密度，从而最大程度上提高环氧树脂的热阻隔性和耐腐蚀性，达到更理想的阻燃防腐效果，从而克服了目前水性防腐涂层中普遍存在的阻隔性差和防腐周期短的缺点，具有较好的应用前景和实际意义。
【附图说明】
[0018]图1为苯甲酸功能化石墨烯机理图。
[0019]图2为本发明涂料防腐机制理想结构图。
【具体实施方式】
[0020]下面结合具体实施例进一步详细说明本发明。
[0021]本实施例提供一种钢结构防火防腐功能一体化涂料，由苯甲酸功能化石墨烯、水性环氧树脂、水性固化剂及水复合制成；所述苯甲酸功能化石墨烯主要由石墨烯和对氨基苯甲酸制成；所述水性环氧树脂为E51环氧乳液；所述水性固化剂为Aq419。
[0022]请参阅图1、图2，本实施例还提供一种钢结构防火防腐功能一体化涂料的制备方法，包括以下步骤。
[0023]步骤1、在冰水浴条件下加入1.2g石墨(鳞片石墨325目)和2g NaN03;倒入50ml冷藏(0°C )浓比304并在转子转速为350转/min的条件下搅拌60mi