技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明屬于金屬防腐蝕技術(shù)領(lǐng)域，適用于連接處的局部腐蝕防護(hù)，尤其涉及一種厚漿型份可剝離增強(qiáng)防護(hù)涂料體系制備。

背景技術(shù)：
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連接部位是工程中的腐蝕易發(fā)部位。橋梁、石油管道、輸電鐵塔、機(jī)械裝備等工程設(shè)施中存在大量螺栓緊固件、焊接件、鉚釘鉚接件等連接部位，這些部位的工件形狀、材料、受力通常與主體部位不同，存在大量的銳角和縫隙、存在焊接熱影響區(qū)、長期處于應(yīng)力狀態(tài)等，同時又是涂裝施工保護(hù)的薄弱環(huán)節(jié)；因此連接部位非常容易產(chǎn)生縫隙腐蝕、電偶腐蝕、應(yīng)力腐蝕等；多種腐蝕因素的耦合作用，導(dǎo)致連接部位腐蝕加速。連接部位是工程中腐蝕防護(hù)的短板，需要重點(diǎn)防護(hù)。

連接處常因?yàn)槟p、維護(hù)安裝、移動等，在服役期間多次拆裝。在連接處涂裝永久性增強(qiáng)涂料，拆裝困難。因此開發(fā)一種易于剝離的、施工方便、防護(hù)性能優(yōu)異的增強(qiáng)涂料，將滿足苛刻腐蝕環(huán)境下鋼結(jié)構(gòu)設(shè)施長效安丘服役的需求。

連接部位的腐蝕防護(hù)容易被忽視，需要一種區(qū)別于主體工程的增強(qiáng)防護(hù)涂層。連接部位通常存在異形緊固件、大量尖角，涂裝困難，易產(chǎn)生涂層缺陷。然而工程設(shè)計(jì)師很少能考慮到連接部位的腐蝕問題而采取預(yù)防措施，通常與主體工程使用同一種涂裝體系，連接部位的特殊微環(huán)境、特殊腐蝕機(jī)制、特殊防護(hù)方法并未得到重視。在服役維護(hù)過程中，連接部位是拆裝頻繁部位，拆卸前，需要剝除連接部位的防護(hù)涂層。拆卸后又需要重新對這些連接部位涂覆涂層防護(hù)，其防護(hù)性能難以達(dá)到主體部位的防護(hù)狀態(tài)，這一防護(hù)薄弱部位給整體鋼結(jié)構(gòu)設(shè)施的安全服役帶來了極大的隱患。局部連接部位功能重要，服役過程中又易腐蝕，在工程維護(hù)中容易被忽視，拆裝頻繁涂層回復(fù)性能差，因此連接部位是鋼結(jié)構(gòu)、施工平臺、大型設(shè)備等工程中的防護(hù)薄弱項(xiàng)。

目前，尚未有相關(guān)技術(shù)資料明確提出對連接部位的重點(diǎn)防護(hù)。而工程作業(yè)急需一種解決局部連接部位的腐蝕防護(hù)技術(shù)，開發(fā)一種區(qū)別于主體工程，而專門針對局部連接部位的新型防護(hù)涂層。開發(fā)局部連接部位專用的防護(hù)涂料，其核心技術(shù)難點(diǎn)在于控制涂料與基材間的附著力，使涂層能較好屏蔽腐蝕環(huán)境對基材的侵蝕，另一方面，又可以通過人工將涂層便捷剝離。同時，連接處局部防護(hù)涂料還需要抗劃傷、抗遷移撕裂等功能。

目前，可用于局部防護(hù)的相關(guān)技術(shù)產(chǎn)品如熱縮套管、剝離涂料、密封膠、粘彈包覆材料等，都存在一定的缺陷，不能較好滿足連接部位特殊防護(hù)需求。如熱縮套管受到連接部位的形狀限制，并且容易被包裹基材表面毛刺棱角刺穿，更重要的是套管與基材表面因加熱不均勻存在較大縫隙，反而形成縫隙腐蝕；可剝離涂料一般用于彩涂鋼板、電器設(shè)備、零件等在貯存運(yùn)輸過程中的表面臨時防護(hù)，能隔離環(huán)境侵蝕、防擦傷和防劃痕，又可方便地剝?nèi)?。但是可剝離涂料存在附著差、防護(hù)壽命短等缺點(diǎn)，尤其用于苛刻腐蝕環(huán)境的戶外鋼結(jié)構(gòu)防護(hù)效果極差。目前可剝離涂料方面的專利繁多，如cn201210299750.4、cn200710104089.6、cn201210011093.9等，但是都不具備厚漿涂膜的功能，沒有優(yōu)異的腐蝕防護(hù)功能。密封膠膠層厚，能有效阻隔環(huán)境介質(zhì)的滲透。如我國某大橋即采用液態(tài)彈性聚硫密封膠對鋼塔肋板縫、注漿孔外端口、塔頂蓋板等處密封，但是密封膠僅適用于縫隙防護(hù)，并且可剝離性能差，不適合可拆卸部位的長期服役壽命的防護(hù)需求。填充粘彈材料、防腐蝕膏等包覆技術(shù)可以控制防護(hù)層厚度，有效阻隔異型結(jié)構(gòu)處的腐蝕，作為新型增強(qiáng)防護(hù)技術(shù)逐漸得到應(yīng)用，可用于大面積異形的連接部位，但是不具備剝離功能，同時價(jià)格昂貴，施工復(fù)雜。美國oxifree公司開發(fā)出一種螺栓用包覆防護(hù)材料,包覆層厚度達(dá)2-3mm。美國viscoat公司也開發(fā)出一種低假可塑性和低表面張力的特點(diǎn)粘彈材料，中科院海洋研究所開發(fā)出復(fù)層礦脂包覆技術(shù)等等，這些新型包覆防護(hù)方法一般是通過膏體滲入不規(guī)則結(jié)構(gòu)中進(jìn)行填補(bǔ)，并且塑造平滑的外型，膠帶用于纏繞防腐，以達(dá)到完全保護(hù)的效果。包覆體材料一般用于海洋平臺、油氣管道或重要軍事工程，需要較為開闊的施工場地，涂裝工藝復(fù)雜，成本高昂。對于連接處的小零件包覆防護(hù)，這種防護(hù)方法施工困難，成本較高。綜上所述，現(xiàn)有技術(shù)方法存在的問題是：已有防護(hù)技術(shù)不能同時兼具良好可剝離性、防護(hù)性能、連接部位適應(yīng)性、便捷施工、成本低等優(yōu)勢，因此亟待需要開發(fā)一種新型，適用于連接部位的高性能腐蝕防護(hù)方法。

本發(fā)明提出將局部連接部位這種易腐蝕、常拆裝、微振動、多異形的特殊工況環(huán)境區(qū)別于主體工程，進(jìn)行重點(diǎn)防護(hù)。本發(fā)明基于對連接部位長期服役的腐蝕防護(hù)分析研究，基于高分子設(shè)計(jì)、功能復(fù)合體系的優(yōu)化設(shè)計(jì)制備了用于連接部位的防護(hù)涂料體系，包括高性能的厚漿涂料及配套基材預(yù)處理劑。涂料選取改性聚氨酯樹脂體系，通過改性設(shè)計(jì)成膜物中分子鏈段的軟硬段比例，得到高官能度、高反應(yīng)活性、低粘度的預(yù)聚體，使涂層鏈段交聯(lián)增加同時保持高撓性，內(nèi)聚強(qiáng)度顯著提升，滿足剝離時高應(yīng)力的需求。通過在金屬基材表面涂覆預(yù)處理劑，增強(qiáng)涂層與金屬基材的附著力。同時，該涂料體系附著力與可剝離性達(dá)到良好的平衡，防護(hù)服役期間，涂層牢固附著于基材表面，屏蔽環(huán)境介質(zhì)對金屬的侵蝕。通過控制樹脂粘度平衡涂料填縫流動性與厚漿流掛性能，涂料可包覆于異形件外形成厚漿膜層，有效阻隔環(huán)境介質(zhì)對基材的侵蝕。涂層優(yōu)異的彈性可抵抗震動、微小遷移工況環(huán)境下的附著失效。需要拆裝時，可用刀具劃開涂層，手動剝除涂層。該涂層制備工藝簡單，成本低，施工便捷，對于工程連接件的防護(hù)具有巨大價(jià)值。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明開發(fā)一種厚漿型、高彈性、可剝離增強(qiáng)防護(hù)涂料體系，尤其適用于縫隙、緊固部位、拆卸部位等連接處的腐蝕防護(hù)。

一種用于連接部位可剝離增強(qiáng)防護(hù)涂料體系的制備方法，其特征在于由雙組份厚漿型無溶劑涂料及配套預(yù)處理劑組成；雙組份厚漿型無溶劑涂料a組分為100份的改性預(yù)聚體，1～3份助劑(1-2份硅烷消泡劑、1-3份端氨基偶聯(lián)劑)，30-50份復(fù)合防銹填料；b組分的成分為：取100份mdi固化劑，10-20份復(fù)合防銹填料；a、b組分按照質(zhì)量比1:1混合；涂裝前，稀釋預(yù)處理劑噴涂于基材表面。

進(jìn)一步的，組分a的制備方法是：稱取100份所制備的改性預(yù)聚體和1～3份助劑，攪拌同時緩慢加入已經(jīng)混合均勻的復(fù)合防銹填料30-50份。行星攪拌機(jī)中充分混合攪拌1-2h，直至填料與液體樹脂充分接觸，呈糊狀。

組分b的制備方法是：稱取100份mdi，攪拌同時向其中緩慢加入已經(jīng)制備的復(fù)合防銹填料30-40份，行星攪拌機(jī)中勻速攪拌1-2h，直至填料與液體充分混合接觸。

進(jìn)一步的，a組分中所述助劑由1-2份硅烷消泡劑、1-3份偶聯(lián)劑組成。

進(jìn)一步的，偶聯(lián)劑優(yōu)選為端氨基型硅烷偶聯(lián)劑，通過水解產(chǎn)生氨基基團(tuán)包覆填料、金屬基材，改善無機(jī)表面浸潤性。

進(jìn)一步的，a、b組分中所述復(fù)合防銹填料的制備方法為：三聚磷酸鋁、氧化鋅、鋅粉、鋅鉻黃、鉻酸鋅、玻璃鱗片鋅粉中按照比例1:0.2-0.3:0.3-0.4:0.4-1:0.4-1:0.3-0.1混合均勻，70-80℃烘干，得到復(fù)合防銹填料。

實(shí)現(xiàn)涂料抑制銹層生長、多重屏蔽、長效防腐、高固體份厚漿成膜的功能。

進(jìn)一步的，其中三聚磷酸鋁、氧化鋅、鋅鉻黃、鉻酸鋅粒徑優(yōu)選為800目，鋅粉優(yōu)選為1500目球狀鋅粉，玻璃鱗片優(yōu)選為600目粒徑。復(fù)合填料實(shí)現(xiàn)涂料抑制銹層生長、多重屏蔽、長效防腐、高固體份厚漿成膜的功能。

進(jìn)一步的，涂料a組分所述改性預(yù)聚體的制備方法是，通過分子軟硬段設(shè)計(jì)，計(jì)算低粘度異氰酸酯中-nco、多元醇羥基-oh、多元胺氨基-nh2按照摩爾比為2:1-2:1-1.2匹配，原料經(jīng)過真空脫泡后，在反應(yīng)釜中50-80℃聚合反應(yīng)2-4h；制備的預(yù)聚體羥基值30-60mgkoh/g，粘度500-2000cp，保證了成膜物的高強(qiáng)度及剝離彈性。

其中，改性預(yù)聚體為低分子量型端羥基預(yù)聚體，相比于傳統(tǒng)預(yù)聚體選用聚酯多元醇、聚醚多元醇作為成膜樹脂，該預(yù)聚體選用異氰酸酯-nco、多元醇羥基-oh、多元胺-nh2等聚合物，使得合成預(yù)聚體粘度低，同時具備高官能度。通過分子鏈段軟硬段配比計(jì)算，按照摩爾比2:1-2:1-1.2配比，得到預(yù)聚體具有高活性端羥基，使得涂料體系具備良好強(qiáng)度與彈性。其中異氰酸酯優(yōu)選為粘度2000-4000cp脂肪族二異氰酸酯，多元醇優(yōu)選為官能度3-4、粘度200-2000cp的聚醚多元醇、聚酯多元醇的一種或多種。在50-80℃真空攪拌2-4h，制備得到。

進(jìn)一步的，所述預(yù)處理劑含有大量的羥基和氨基，對金屬基材表面具有極高的浸潤性并可與涂料中異氰酸酯反應(yīng)來調(diào)節(jié)涂料的附著力及可剝離性；預(yù)處理劑的制備方法為取1-2份端氨基偶聯(lián)劑，4-5份的無水乙醇，1-2份去離子水混合，向無水乙醇中加入偶聯(lián)劑充分?jǐn)嚢瑁旌铣浞志鶆蚝?，邊攪拌邊緩慢滴入去離子水，充分?jǐn)嚢?，直至出現(xiàn)大量白色沉淀，停止攪拌，靜置沉淀完全溶解后，溶液呈透明無色，即水解完成，制備好預(yù)處理劑。

本發(fā)明制備涂層的施工方法：

實(shí)際施工時，用無水乙醇以5-10倍體積比稀釋預(yù)處理劑，噴涂于需要防護(hù)部位，等待表干。雙組份聚氨酯涂料a、b組分按照1:1混合，攪拌均勻，熟化10-20min。將熟化涂料涂裝于已預(yù)處理表面。涂裝厚度可達(dá)2-3mm。

涂層服役過程中，起到良好腐蝕介質(zhì)屏蔽作用。當(dāng)連接部位需要拆卸時，使用美工刀劃開涂層，即可徒手撕開，剝離維護(hù)部位的涂層。

本發(fā)明所述涂料體系成膜后具有高拉伸強(qiáng)度及高伸長率，對金屬基材附著良好，并可手工剝離。涂膜具備優(yōu)良的腐蝕介質(zhì)屏蔽性能，中性鹽霧試驗(yàn)及紫外老化加速試驗(yàn)可達(dá)1000小時以上。該涂料體系施工便捷，防護(hù)性能優(yōu)異。

具體實(shí)施方案：

下面結(jié)合實(shí)例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明，但不能作為對本發(fā)明的限定。

實(shí)施方案一：

制備a組分：

取脂肪族二異氰酸酯360g、聚醚多元醇280g、聚醚多元胺160g放入反應(yīng)釜，經(jīng)過1-1.5h真空脫泡后，充氮?dú)獗Ｗo(hù)氣，在溫度80℃，混合攪拌4h，制備得到800g預(yù)聚物。

取預(yù)聚體800g，加入100g三聚磷酸鋁，20g氧化鋅，30g鋅粉，50g鋅鉻黃、60g鉻酸鋅、30g玻璃鱗片鋅混合均勻，加入5g消泡劑，5g偶聯(lián)劑，在行星攪拌機(jī)室溫勻速攪拌2h，得到1100g組分a。

制備b組分：

取800gmdi，加入100g三聚磷酸鋁，20g氧化鋅，20g鋅粉，60g鋅鉻黃、70g鉻酸鋅、30g玻璃鱗片鋅，于行星攪拌機(jī)中混合2h，得到b組分1100g。

將a組分和b組分按照質(zhì)量比1:1比例混合，在室溫環(huán)境下攪拌20min至熟化，制備得到新型聚氨酯防護(hù)涂料。

制備預(yù)處理劑：

取4.6g無水乙醇，逐漸向其中加入2g氨基硅烷偶聯(lián)劑，邊加入邊充分?jǐn)嚢琛４旌暇鶆蚝?，邊攪拌邊緩慢滴?.8g去離子水，再次充分?jǐn)嚢?，直至出現(xiàn)大量白色沉淀，停止攪拌，靜置6小時左右。待沉淀完全溶解后，溶液呈透明無色，即水解完成，制備好預(yù)處理劑。

實(shí)施方案二：

制備a組分：

取甲苯二異氰酸酯220g、聚氧化丙烯三醇695g、二甲苯二胺85g放入反應(yīng)釜，經(jīng)過2h真空脫泡后，充氮?dú)獗Ｗo(hù)氣，在溫度80℃，混合攪拌4h，制備得到1000g預(yù)聚物。其羥基值為55mgkoh/g。

取預(yù)聚體1000g，加入200g三聚磷酸鋁，45g氧化鋅，45g鋅粉，80g鋅鉻黃、100g鉻酸鋅、20g玻璃鱗片鋅混合均勻，加入3g消泡劑，7g偶聯(lián)劑，在行星攪拌機(jī)室溫勻速攪拌3h，得到1500g組分a。

制備b組分：

取1000gmdi，加入200g三聚磷酸鋁，55g氧化鋅，45g鋅粉，80g鋅鉻黃、100g鉻酸鋅、20g玻璃鱗片鋅，于行星攪拌機(jī)中混合2h，得到b組分1500g。

將a組分和b組分按照質(zhì)量比1:1比例混合，在室溫環(huán)境下攪拌20min至熟化，制備得到新型聚氨酯防護(hù)涂料。

制備預(yù)處理劑：

取10g無水乙醇，逐漸向其中加入4g氨基硅烷偶聯(lián)劑，邊緩慢加入邊充分?jǐn)嚢?。待混合均勻后，邊攪拌邊緩慢滴?.5g去離子水，再次充分?jǐn)嚢瑁敝脸霈F(xiàn)大量白色沉淀，停止攪拌，靜置6小時左右。待沉淀完全溶解后，溶液呈透明無色，即水解完成，制備好預(yù)處理劑。

實(shí)施方案三：

制備a組分：

取多亞甲基對苯基多氰酸酯280g、聚醚三元醇675g、二甲硫基甲苯二胺45g放入反應(yīng)釜，經(jīng)過1h真空脫泡后，充氮?dú)獗Ｗo(hù)氣，在溫度80℃，混合攪拌5h，制備得到1000g預(yù)聚物。

取預(yù)聚體1000g，加入110g三聚磷酸鋁，45g氧化鋅，40g鋅粉，85g鋅鉻黃、100g鉻酸鋅、20g玻璃鱗片鋅混合均勻，加入4g消泡劑，6g偶聯(lián)劑，在行星攪拌機(jī)室溫勻速攪拌2.5h，得到1400g組分a。

制備b組分：

取1000gmdi，加入110g三聚磷酸鋁，45g氧化鋅，40g鋅粉，85g鋅鉻黃、100g鉻酸鋅、20g玻璃鱗片鋅，于行星攪拌機(jī)中混合2h，得到b組分1400g。

將a組分和b組分按照質(zhì)量比1:1比例混合，在室溫環(huán)境下攪拌20min至熟化，制備得到新型聚氨酯防護(hù)涂料。

制備預(yù)處理劑：

取20g無水乙醇，逐漸向其中加入9g氨基硅烷偶聯(lián)劑，邊加入邊充分?jǐn)嚢?。待混合均勻后，邊攪拌邊緩慢滴?.8g去離子水，再次充分?jǐn)嚢?，直至出現(xiàn)大量白色沉淀，停止攪拌，靜置6小時左右。待沉淀完全溶解后，溶液呈透明無色，即水解完成，制備好預(yù)處理劑。

施工操作：

施工前，向10g水解好的預(yù)處理劑添加80g無水乙醇，稀釋預(yù)處理劑。噴涂于金屬表面，增加涂裝涂層與金屬基材的附著力。預(yù)處理劑涂覆潤濕金屬基材表面后，待無水乙醇揮發(fā)，基材表面沒有白色痕跡，說明預(yù)處理劑水解并稀釋較好。將熟化好的雙組份涂料涂裝于預(yù)處理基材。成膜厚度可達(dá)2-3mm。

連接部位需要拆裝時，用美工刀劃開膜層，即可徒手剝離涂層。

涂料與涂層基本性能檢測：

涂層防腐蝕性能檢測結(jié)果：

將涂料體系涂覆于螺栓，實(shí)干后置于中性鹽霧環(huán)境中(試驗(yàn)方法參考gb10125-1997)、紫外加速老化試驗(yàn)(gb/t14522-93)1000h后，涂層仍然緊密包覆在螺栓上，膜下螺栓沒有發(fā)生腐蝕。需要一定的力才能將涂層從螺栓上剝離，剝離下的涂層仍然具有良好彈性未老化。