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一种用于桥梁拉索的防护脂及其制备方法

2021-01-31 21:19:42

一种用于桥梁拉索的防护脂及其制备方法

  技术领域

  本发明涉及一种防腐蚀密封材料及其制备方法,特别是一种用于桥梁拉索的防护脂及其制备方法。

  背景技术

  为了解决拉索钢绞线锈蚀的问题,现有技术通常是在钢绞线外层喷涂环氧粉末或镀锌后,再涂抹防腐润滑脂,最后将其包裹在高密度聚乙烯塑料套中,进行多层防护,以期望达到拉索体系的设计使用寿命30年的目标。然而,一般拉索服役十余年后,由于重力的影响,防腐润滑脂会从拉索上端滑落到下端,特别是处于竖直方向的拉索,此现象尤其明显;同时,防腐润滑脂稳定性欠佳,耐高温性较差,在长期使用的过程中还会出现油脂分离现象,这一现象在热带地区非常明显,渗出的油脂最终滴落或渗透到拉索结构外部,污染桥梁构件;此外,防腐润滑脂一旦与水长期接触,会出现乳化变白的现象;上述问题导致的防腐润滑脂变质或流失,使其无法起到预期的防腐保护作用,严重影响了拉索的使用寿命,也给工程带来负面影响,甚至造成安全事故。究其防腐失效的原因,主要是拉索的钢绞线通常采用的防腐润滑脂是由矿物油(或合成油)和稠化剂调制而成,该方法所制备的产品主要适用于普通机械的润滑和防锈工况,其钢网分油量基本都在5%左右即可满足使用要求,但桥梁拉索的工况为在户外长期日晒雨淋,高温及漏水会进一步加剧油脂分离,防腐润滑脂的稳定性成为拉索能否有效被保护的关键问题;另外,在桥梁运营过程中,难免会出现火灾,拉索作为桥梁的核心受力构件,一旦受到损坏,可能会造成桥梁垮塌,后果无法估计。因此,拉索所使用的防腐润滑脂应具有一定的阻燃功能,而目前具有阻燃功能的防腐润滑脂价格昂贵,阻燃效果也有限。为此,需要针对这种关键技术难题进行全面优化,确保桥梁拉索的钢绞线能得到长时间的有效保护。

  发明内容

  本发明的目的是提供一种用于桥梁拉索的防护脂,该用于桥梁拉索的防护脂具有稳定性佳、附着力强、耐盐雾能力强、阻蚀期长、润滑性强、不易燃烧、阻燃效果佳等优点,能在高温环境下长期使用而不分油流淌、渗漏,能长期附着在金属的表面,使得金属与外界腐蚀环境完全隔绝延长其使用寿命,用于填充时还可密封防水;因此,该防护脂适用于户外钢铁制品防锈填充密封防护,尤其是适于对阻燃性能和润滑性能有要求的桥梁拉索使用,本发明同时提供了该用于桥梁拉索的防护脂的制作方法;以解决现有防腐润滑脂所存在的上述问题。

  解决上述问题的技术方案是:一种用于桥梁拉索的防护脂,是由以下组分组成的混合物,混合物中,各组分材料的含量按重量份数计算为:

  聚酰胺树脂15~28重量份,%20甲基苯基硅树脂12~30重量份,

  微晶蜡8~20重量份,聚四氟乙烯微粉3~15重量份,

  环烷基矿物油5~15重量份,耐高温碱性填料8~20重量份,

  增粘剂10~25重量份,%20防锈剂5~15重量份,

  抗氧化剂2~5重量份,%20阻燃剂5~20重量份。

  其进一步的技术方案是:该用于桥梁拉索的防护脂混合物中,各组分材料的含量按重量份数计算为:

  聚酰胺树脂15重量份,%20甲基苯基硅树脂25重量份,

  微晶蜡%2015重量份,聚四氟乙烯微粉5重量份,

  环烷基矿物油8重量份,耐高温碱性填料12重量份,

  增粘剂18重量份,%20防锈剂6重量份,

  抗氧化剂2重量份,阻燃剂17重量份。

  其进一步的技术方案或是:该用于桥梁拉索的防护脂混合物中,各组分材料的含量按重量份数计算为:

  聚酰胺树脂18重量份,甲基苯基硅树脂30重量份,

  微晶蜡%2010重量份,%20聚四氟乙烯微粉4重量份,

  环烷基矿物油10重量份,耐高温碱性填料15重量份,

  增粘剂23重量份,防锈剂10重量份,

  抗氧化剂3重量份,%20阻燃剂20重量份。

  其更进一步技术方案是:所述的微晶蜡的型号为65号、70号、75号、80号、85号、90号或95号中任意的一种或是几种复配而成的混合物。

  所述的耐高温碱性填料为碳酸钙、滑石粉、白云石、硅灰石或重晶石中任意的一种或是几种复配而成的混合物。

  所述的增粘剂为聚甲基丙烯酸酯、石油树脂、萜烯树脂、松香树脂或乙丙共聚物中任意的一种或是几种复配而成的混合物。

  所述的防锈剂为羊毛脂及其皂类、磺酸盐、聚磷酸盐或锌盐防锈剂中任意的一种或是几种复配而成的混合物。

  所述的抗氧化剂为芳香胺类抗氧剂、受阻酚类抗氧剂中任意的一种或是几种复配而成的混合物。

  所述的阻燃剂为磷系阻燃剂、铝镁系阻燃剂或氮系阻燃剂中任意的一种或是几种复配而成的混合物。

  相关的另一技术方案是:一种用于桥梁拉索的防护脂的制备方法,它是制取本发明上一种用于桥梁拉索的防护脂的制备方法:该一种用于桥梁拉索的防护脂是由以下组分组成的混合物,混合物中,各组分材料的含量按重量份数计算为;

  聚酰胺树脂15~28重量份,%20甲基苯基硅树脂12~30重量份,

  微晶蜡8~20重量份,聚四氟乙烯微粉3~15重量份,

  环烷基矿物油5~15重量份,耐高温碱性填料8~20重量份,

  增粘剂10~25重量份,%20防锈剂5~15重量份,

  抗氧化剂2~5重量份,%20阻燃剂5~20重量份;

  其制作过程包括以下步骤:

  A、备料:

  根据要制取的特种防护脂的数量,按上述比例准备混合物中各组分材料;

  B、制取混合液Ⅰ:

  往加热容器中按比例依次放入聚酰胺树脂、甲基苯基硅树脂和微晶蜡,加热熔融,加热容器温度控制在220%20℃~%20280%20℃,在真空状态下共混搅拌5~15%20min,搅拌速度为100%20~150转/分钟,得到混合液Ⅰ;

  C、制取用于桥梁拉索的防护脂产品成品:

  往熔融混匀后的上述混合液Ⅰ中加入聚四氟乙烯微粉、环烷基矿物油、耐高温碱性填料、增粘剂、防锈剂、抗氧化剂和阻燃剂,温度控制在120%20℃~180%20℃,在真空保护下共混搅拌20~40%20min,搅拌速度为100%20~%20150转/分钟,出料得到用于桥梁拉索的防护脂产品成品。

  所述的一种用于桥梁拉索的防护脂的制备方法的进一步技术方案是:所述的微晶蜡的型号为65号、70号、75号、80号、85号、90号或95号中任意的一种或是几种复配而成的混合物。

  所述的耐高温碱性填料为碳酸钙、滑石粉、白云石、硅灰石或重晶石中任意的一种或是几种复配而成的混合物。

  所述的增粘剂为聚甲基丙烯酸酯、石油树脂、萜烯树脂、松香树脂或乙丙共聚物中任意的一种或是几种复配而成的混合物。

  所述的防锈剂为羊毛脂及其皂类、磺酸盐、聚磷酸盐或锌盐防锈剂中任意的一种或是几种复配而成的混合物。

  所述的抗氧化剂为芳香胺类抗氧剂或受阻酚类抗氧剂中任意的一种或是几种复配而成的混合物。

  所述的阻燃剂为磷系阻燃剂、铝镁系阻燃剂或氮系阻燃剂中任意的一种或几种复配而成的混合物。

  本发明之一种用于桥梁拉索的防护脂中各组分理化性能及作用如下:

  主要成分聚酰胺树脂是分子中具有—CONH%20结构的缩聚型高分子化合物,其耐热性佳、抗酸碱、自润滑性强且有一定的阻燃性,可提高防护脂的耐温性能、防护性能和润滑性能。

  甲基苯基硅树脂为硅树脂的一种,同时含有甲基和苯基,具有较好的耐腐蚀性、柔韧性和热弹性,可提高防护脂的耐温性能、防护性能。

  微晶蜡是一种白色无定形非晶状固体蜡,润滑性佳、吸油性强、硬度小、柔韧性很好、受力后易变形和碎裂,可提高防护脂的润滑性能、防锈性能。

  聚四氟乙烯微粉是由四氟乙烯经调聚反应而得到的分散聚四氟乙烯微粉,具有优良的耐热性、耐候性、耐寒性和低摩擦性,可增强防护脂的润滑性能。

  环烷基矿物油是以环烷烃为主要组份的混合物,它具有较好的抗氧化性,和蜡、橡胶的相容性较好,可调节防护脂粘稠度,还能起到防锈的作用。

  耐高温碱性填料是由碳酸钙、滑石粉、白云石、硅灰石或重晶石中任意的一种或是几种复配而成的混合物、其复配的比例根据需要而定,它们可以改善防护脂的耐高温性、流变性能和降低生产成本,碱性填料使防护脂呈一定的碱性环境,可抑制氧化及中和酸性体物质,延缓金属的腐蚀。

  增粘剂主要是由聚甲基丙烯酸酯、石油树脂、萜烯树脂、松香树脂或乙丙共聚物中任意的一种或是几种复配而成的混合物、其复配的比例根据需要而定,因而具有较好的粘附性,可增强防护脂与基材的附着力,提高防护脂的密封性能。

  防锈剂主要是由羊毛脂及其皂类、磺酸盐、聚磷酸盐、锌盐防锈剂中任意的一种或是几种复配而成的混合物、其复配的比例根据需要而定,利用它们之间的协同作用,在金属表面形成一层致密的保护膜,提高防护脂的防锈能力。

  抗氧化剂是由芳香胺类抗氧剂或受阻酚类抗氧剂中任意的一种或是几种复配而成的混合物、其复配的比例根据需要而定,主要目的是提高防护脂的抗氧化能力,延缓其在使用过程中的热氧老化进程。

  阻燃剂为磷系阻燃剂、铝镁系阻燃剂或氮系阻燃剂中的一种或是几种复配而成的混合物,添加该助剂使防护脂具有阻燃性能,在发生火灾时能对拉索起到一定的保护作用,延缓灾情的发生。

  由于上述组分的共同作用,使本发明一种用于桥梁拉索的防护脂具有以下特点和有益效果:

  1、稳定性佳、耐盐雾能力强:

  该用于桥梁拉索的防护脂中包含成分:聚酰胺树脂、甲基苯基硅树脂和微晶蜡,这些材料都具有较好的热稳定性、耐候性强,其中,聚酰胺树脂和甲基苯基硅树脂赋予防护脂具有较高的滴点和优异的耐高温性能,经第三方检测机构测试,滴点≥237℃,在100℃、24h的条件下,钢网分油量为0,远超过行业标准JG/T%20430-2014《无粘结预应力筋用防腐润滑脂》中对钢网分油量的最高要求:≤3%,确保产品长期使用过程中不分油流淌、渗漏;微晶蜡具有较好的化学惰性,与聚酰胺树脂、甲基苯基硅树脂协同作用,赋予防护脂具有较好的抗盐雾能力,通过了耐盐雾性试验(5%NaCl溶液,35%20℃,720h)验证;参见附表二:本发明实施例一至实施例八《用于桥梁拉索的防护脂》性能测试结果一览表。

  2、附着力强:

  该用于桥梁拉索的防护脂中包含多种增粘助剂,使防护脂和金属材料具有较好的附着力,经试验验证黏附率为100%。

  3、润滑性强:

  该用于桥梁拉索的防护脂中包含微晶蜡和聚四氟乙烯微粉,这两种材料自润滑性高、摩擦系数低,赋予防护脂具有较好的润滑性。

  4、防锈效果佳:

  该用于桥梁拉索的防护脂中包含的聚酰胺树脂、甲基苯基硅树脂、微晶蜡和增粘剂形成柔性膏体,黏附在金属表面,使得金属与外界腐蚀环境完全隔绝;组分环烷基矿物油和防锈剂协同作用,能在金属界面形成保护膜,延缓金属锈蚀;选用耐高温碱性填料,使防护脂呈一定的碱性环境,抑制氧化及中和酸性体物质,延缓金属的腐蚀,通过耐湿热性试验(50℃,90%RH,720h)、耐盐雾性试验(5%NaCl溶液,35%20℃,720h)验证,参见附表二:本发明实施例一至实施例八《用于桥梁拉索的防护脂》性能测试结果一览表。

  5、阻燃效果佳:

  该用于桥梁拉索的防护脂中选用聚酰胺树脂和甲基苯基硅树脂作为防护脂的基料,并添加阻燃剂,进一步提高了防护脂的阻燃性,阻燃级别达V-2级。

  综上所述,该桥梁拉索的防护脂具有稳定性佳、附着力强、耐盐雾能力强、阻蚀期长、润滑性强、不易燃烧、阻燃效果佳等优点,能在高温环境下长期使用而不分油流淌、渗漏,能长期附着在金属的表面,使得金属与外界腐蚀环境完全隔绝延长其使用寿命,用于填充时还可密封防水。

  具体实施方式

  实施例一:

  一种用于桥梁拉索的防护脂Ⅰ及其制作方法:

  该用于桥梁拉索的防护脂Ⅰ是由以下组分组成的混合物,混合物中,各组分材料的含量比例按重量份数计算为:

  聚酰胺树脂%2015重量份,甲基苯基硅树脂%2025重量份;

  微晶蜡—90号微晶蜡%2015重量份,聚四氟乙烯微粉%205重量份;

  环烷基矿物油8重量份;

  耐高温碱性填料—12重量份,包括滑石粉6重量份,白云石%206重量份;

  增粘剂—乙丙共聚物18%20重量份;防锈剂—二壬基萘磺酸钡%206重量份;

  抗氧化剂—2,6-三级丁基-4-甲基苯酚%202重量份,

  阻燃剂—17重量份,包括磷酸三甲苯酯%208重量份,氢氧化镁%209重量份。

  其制作方法的具体步骤如下:

  A、备料:

  根据要制取的特种防护脂的数量,按上述比例准备混合物中各组分材料;

  B、制取混合液Ⅰ:

  往加热容器中按比例依次放入聚酰胺树脂、甲基苯基硅树脂和90号微晶蜡,加热熔融,加热容器温度控制在240%20℃,在真空状态下共混搅拌10%20min,搅拌速度为150转/分钟,得到混合液Ⅰ;

  C、制取用于桥梁拉索的防护脂产品Ⅰ:

  往熔融混匀后的上述混合液Ⅰ中加入聚四氟乙烯微粉、环烷基矿物油、滑石粉、白云石、乙丙共聚物、二壬基萘磺酸钡、2,6-三级丁基-4-甲基苯酚、磷酸三甲苯酯和氢氧化镁,温度控制在130%20℃,在真空(条件)保护下共混搅拌20%20min,搅拌速度为150转/分钟,出料得到用于桥梁拉索的防护脂产品成品。

  实施例二:

  一种用于桥梁拉索的防护脂Ⅱ。

  该用于桥梁拉索的防护脂Ⅱ由以下组分组成的混合物,混合物中,各组分材料的比例按重量份数计算为:

  聚酰胺树脂%2018重量份,甲基苯基硅树脂%2030重量份;

  微晶蜡—95号微晶蜡%2010重量份,聚四氟乙烯微粉%204重量份;

  环烷基矿物油%2010重量份,耐高温碱性填料——碳酸钙15重量份;

  增粘剂—23重量份,包括聚甲基丙烯酸酯20重量份,石油树脂%203重量份;

  防锈剂——10重量份,包括石油磺酸钡%207重量份,羊毛脂镁皂%203重量份;

  抗氧化剂——4,%204’-双(α,α’-二甲基苄基)二苯胺%203重量份;

  阻燃剂——氰尿酸三聚氰胺20重量份。

  其制作方法的具体步骤如下:

  A、备料:

  根据要制取的用于桥梁拉索的防护脂的数量,按上述比例准备混合物中各组分材料;

  B、制取混合液Ⅰ:

  往加热容器中按比例依次放入聚酰胺树脂、甲基苯基硅树脂和95号微晶蜡,加热熔融,加热容器温度控制在260%20℃,在真空状态下共混搅拌10%20min,搅拌速度为100转/分钟,得到混合液Ⅰ;

  C、制取用于桥梁拉索的防护脂产品:

  往熔融混匀后的上述混合液Ⅰ中加入聚四氟乙烯微粉、环烷基矿物油、碳酸钙、聚甲基丙烯酸酯、石油树脂、石油磺酸钡、羊毛脂镁皂、4,%204’-双(α,α’-二甲基苄基)二苯胺和氰尿酸三聚氰胺,温度控制在170%20℃,在真空保护下共混搅拌25%20min,搅拌速度为100转/分钟,出料得到用于桥梁拉索的防护脂产品成品。

  实施例三~实施例八:

  一种用于桥梁拉索的防护脂:

  该用于桥梁拉索的防护脂是由以下组分组成的混合物,混合物中,各组分材料的比例按重量份数计算为:

  聚酰胺树脂19~28重量份,%20甲基苯基硅树脂12~29重量份,

  微晶蜡8~20重量份,聚四氟乙烯微粉3~15重量份,

  环烷基矿物油5~15重量份,耐高温碱性填料8~20重量份,

  增粘剂10~25重量份,%20防锈剂5~15重量份,

  抗氧化剂3~5重量份,%20阻燃剂5~20重量份。

  各实施例中,各组分的具体含量参见附表一《本发明实施例一~实施例八用于桥梁拉索的防护脂各组分含量(以重量份数计算)一览表》:其制作方法的具体步骤如下:

  A、备料:

  根据要制取的特种防护脂的数量,按上述比例准备混合物中各组分材料;

  B、制取混合液Ⅰ:

  往加热容器中按比例依次放入聚酰胺树脂、甲基苯基硅树脂和微晶蜡加热熔融,加热容器温度控制在220%20℃~%20280%20℃,在真空状态下共混搅拌5~15%20min,搅拌速度为100%20~150转/分钟,得到混合液Ⅰ;

  C、制取用于桥梁拉索的防护脂产品:

  往熔融混匀后的上述混合液Ⅰ中加入聚四氟乙烯微粉、环烷基矿物油、耐高温碱性填料、增粘剂、防锈剂、抗氧化剂、阻燃剂,温度控制在120%20℃~180%20℃,在真空保护下共混搅拌20~40%20min,搅拌速度为100%20~%20150转/分钟,出料得到用于桥梁拉索的防护脂产品。

  在本发明各实施例中:

  所述的微晶蜡的型号为65号、70号、75号、80号、85号、90号或95号中任意的一种或是几种复配而成的混合物。

  所述的耐高温碱性填料为碳酸钙、滑石粉、白云石、硅灰石或重晶石中任意的一种或是几种复配而成的混合物。

  所述的增粘剂为聚甲基丙烯酸酯、石油树脂、萜烯树脂、松香树脂或乙丙共聚物中任意的一种或是几种复配而成的混合物。

  所述的防锈剂为羊毛脂及其皂类、磺酸盐、聚磷酸盐、锌盐防锈剂中任意的一种或是几种复配而成的混合物。

  所述的抗氧化剂为芳香胺类抗氧剂、受阻酚类抗氧剂中任意的一种或几种复配而成的混合物。

  所述的阻燃剂为磷系阻燃剂、铝镁系阻燃剂、氮系阻燃剂中任意的一种或是几种复配而成的混合物。

  本发明的上述实施例只是本发明的几个实施点,但本发明不仅仅限于上述几个点的实施方式,凡是在本发明权利要求基本技术方案基础上的等同变换,都属于本发明的保护范围。

  附表一:本发明实施例一至实施例八《用于桥梁拉索的防护脂》各组分含量一览表

  ——以重量份数计算

  

  附表二:本发明实施例一至实施例八《用于桥梁拉索的防护脂》性能测试结果一览表

  

  该《用于桥梁拉索的防护脂》各项检验结果均符合JG/T 430-2014《无粘结预应力筋用防腐润滑脂》中的防腐润滑脂的性能指标。

《一种用于桥梁拉索的防护脂及其制备方法.doc》
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