[发明专利]用于钢结构工程的劣化免疫仿生防护涂层及其制备方法

说明书

本发明公开了用于钢结构工程的劣化免疫仿生防护涂层及制备方法。所述劣化免疫仿生防护涂层为钢结构基体上的防护涂层，由内到外依次由底漆、中间漆和面漆三层组成；且相邻两层互相扩散并发生化学交联，形成分子交联互穿网络。所述的底漆为缓蚀剂‑聚氨酯共混体系，所述底漆成膜的厚度为80‑150μm。所述的中间漆为GO改性的聚脲基双壁微胶囊和聚多巴胺在聚氨酯‑聚脲弹性体中分散均匀，得到的自修复聚脲共混溶液，所述中间漆成膜的厚度为100‑400μm。所述的面漆为二维材料复合聚氨酯/聚脲溶液，所述面漆成膜的厚度为150‑500μm。所述劣化免疫仿生防护涂层模拟人体免疫系统的三道防线结构，从物理裂纹修复和耐化学侵蚀两方面对钢结构进行防护，实现了对钢结构劣化的免疫。

技术领域

本发明属于材料领域，涉及一种防护涂层及其制备方法，具体地说，涉及一种钢结构工程结构劣化免疫仿生防护涂层系统及其制备方法。

背景技术

钢结构是主要的建筑结构类型之一，其结构主要由型钢和钢板等制成的钢梁、钢柱、钢桁架等构件组成，并采用硅烷化、纯锰磷化、水洗烘干、镀锌等除锈防锈工艺。钢结构的各构件或部件之间通常采用焊缝、螺栓或铆钉连接。由于钢结构自重较轻，且施工简便，目前已经广泛应用于大型厂房、场馆、超高层的建造领域。钢结构建筑的多少，标志着一个国家或一个地区的经济实力和经济发达程度。随着我国国民经济的显著增长，国力明显增强，钢产量成为世界大国，在建筑中提出了要“积极、合理地用钢”，钢结构建筑在经济发达地区逐渐增多。尤其在2008年奥运会的推动下，我国建成了一大批钢结构场馆、机场、车站和高层建筑，其中不乏具有世界一流水平的钢结构建筑，如奥运会国家体育场等建筑。

然而，钢结构容易锈蚀，因此必须注意防护，特别是薄壁构件，因此，处于较强腐蚀性介质内的建筑物不宜采用钢结构。一般钢结构要除锈、镀锌或涂料，且要定期维护。钢结构在涂油漆前应彻底除锈，新建造的钢结构一般隔一定时间都要重新刷涂料，维护费用较高。国内外正在发展各种高性能的涂料和不易锈蚀的耐候钢，钢结构耐锈蚀性差的问题有望得到解决。目前常用的还是钢结构涂层防护技术；只要涂层粘附在钢结构基体上，没有失效破坏，就能一直对钢结构提供良好的保护。钢结构涂层防护可以从构件的出厂、运输到服役进行全阶段地防护，具有全寿命周期防护的特点。然而在实际应用中，钢结构涂层防护技术却难以实现全寿命周期防护。这是因为：(1)涂层/钢结构的界面粘结力较弱，在外部荷载作用下易发生脱粘；(2)现有钢结构涂层防护多为环氧涂层，其硬度高、脆性大；在施工现场加工时，涂层容易发生破坏；换言之，现有涂层防护技术无法兼顾力学性能与可加工性。对涂层防护技术来说，涂层一旦发生局部破坏，就会导致构件局部发生点蚀现象，从而导致整套涂层防护系统就会失效；(3)现有涂层防护技术仅能通过隔离钢结构基体而提供防腐蚀保护，但无法兼顾对裂纹和侵蚀因子的修复和免疫。

发明内容

针对现有钢结构涂层防护技术所存在的问题，本发明公开了用于钢结构工程的劣化免疫仿生防护涂层。所述劣化免疫仿生防护涂层模拟人体免疫系统三道防线，采用“隔-阻-缓”的结构体系，通过钢结构涂层结构的优化设计，实现了对钢结构的仿生化免疫防腐处理。

本发明的技术方案：

用于钢结构工程的劣化免疫仿生防护涂层的制备方法，包括以下步骤：

(1)制备特异性靶向控释缓蚀免疫层：

(1a)对钢材表面进行处理，去除钢结构表面浮尘、焊接飞溅物、油脂等污物，处理完成后采用抛丸或喷砂的方式去除钢材表面的氧化物、铁锈、涂层等，并使钢材表面具有一定的粗糙度，得到初步处理后的的钢结构构件I。表面处理需符合《涂覆涂料前钢材表面处理表面清洁度的目视评定》(GB/T 8923)。经处理后的钢材表面必须在24小时内进行底漆的喷涂，若喷涂前发现钢材表面出现锈蚀和污物，需再次进行表面处理。