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水性聚脲納米涂層在混凝土防護領域的應用

文檔作者：滕贊，孔凡厚，吳井龍，王佳妮，張宇，王新，張學龍文檔來源：沈陽化工研究院有限公司		點擊數：	更新時間： 2025年09月30日
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第40卷第6期
2019年6月
涂層與防護
COATING AND PROTECTION
Vol.40 No.6
Jun.2019
水性聚腺納米涂層在混凝土防護領域的應用
滕贊，孔凡厚，吳井龍，王佳妮，張宇，王新，張學龍
(沈陽化工研究院有限公司，沈陽110021)
摘要:混凝土作為多孔的脆性材料在應用過程中易受到水、二氧化碳、氯離子、酸和油脂的腐蝕。水性
聚JK納米涂層已在化工混凝土防護領域大規模進行項目推廣應用。本文重點分析水性聚JR納米涂層應用
于化工生化池、化工濃廢池、化工倉庫地坪、化工車間地坪以及實驗室地坪等不同應用場合的案例，探究施
工方式、處理方式對涂層性能的影響以及在不同化工混凝土防護領域應用時涂層的性能優勢。
關鍵詞:水性；聚服;納米涂層；混凝土；防護
中圖分類號:TQ630.7 文獻標識碼:A 文章編號:1672-2418(2019)06-0011-06
Application of Waterborne Polyurea Nanocoating in
Concrete Structures
Teng Yun, Kong Fanhou, Wu Jinglong, Wang Jiani, Zhang Yu,Wang Xin,
Zhang Xuelong
(Shenyang Research Institute of Chemical Industry Co., Ltd., Shenyang 110021,China)
Abstract: As a porous brittle material, concrete is vulnerable to corrosion by water, carbon
dioxide, chloride ion, acid and oil, etc. Waterborne polyurea nanocoatings have been widely used in
the protection of concrete structures in chemical industry. In this paper, the application of
waterborne polyurea nanocoating in biochemical pool, concentrated waste pool, warehouse floor,
workshop floor and laboratory floor, etc. in chemcial industry are analyzed? The influence of coating
process and treatment method on the coating performance is explored. Moreover, the performance
advantages of the coating in different concrete structure are described?
Keywords:waterborne; polyurea; nanocoating; concrete; protection
0引言
隨著國內經濟發展新形勢對環保的要求逐年提
升，環保、低VOC、涂料水性化已經成為涂料行業的關
鍵詞，這促使水性涂料在各個行業的應用愈加廣泛。
混凝土作為多孔的脆性材料在應用過程中易受到水、
二氧化碳、氯離子、酸和油脂的腐蝕口卻。目前混凝土
防護涂層主要包括：（1）硅烷及硅氧烷類[4];（2）無機涂
層切，例如水泥基涂層；（3）有機涂層，例如丙烯酸酯類
向、聚氨酯類E、環氧樹脂類曲、聚腮類。
化工行業在生產過程中會產生大量含有強酸、強
堿、有機溶劑等強腐蝕介質的有毒有害廢液，而化工
污水池大多為混凝土材質，少數的污水池為鋼結構材
質，這些材質的污水池耐介質的能力較弱，長時間儲
存腐蝕介質會造成廢液的泄漏從而污染地下水體和
土壤，造成不可逆的環境污染。近年來隨著國家對環
境保護以及化工企業排污要求的要求越來越高，化工
污水池的防滲已成為評價企業是否可以通過環保驗
收的重要指標。如果發生泄露，企業將承擔停產和處
理環境污染等高昂的經濟損失。
腐蝕與控制 CORROSION AND CONTROL 11
滕贊,等:水性聚腺納米涂層在混凝土防護領域的應用
沈陽化工研究院有限公司重防腐涂料研發團隊
所開發的水性聚JK納米涂層技術已在化工混凝土防
護領域中的多個項目推廣應用切。該技術大幅提高了
環保型混凝土防護涂層的綜合性能，是國內水性涂料
領域最新的產業化品種。水性聚腺納米涂層不僅有低
VOC、無有機稀釋劑、環保阻燃等特性，而且還具有機
械強度大、耐磨、耐刮優異等物理性能，同時作為防腐
涂層還有耐強酸、強堿、有機溶劑介質等防腐性能。
2018年水性聚腺納米涂層系列產品在涉及化工
廠污水池，車間地坪、倉庫、實驗室地坪等領域得到了
應用，施工總面積超過10 000 m2,總用量20余t,同
時得到了用戶的初步認可。水性納米化聚JR涂層具有
產品綠色環保、超強耐腐蝕性、超高機械強度等特點，
屬水性高固含防腐涂料，實現了水性涂料的高性能
化。產品先后得到國資委中化集團科技重大轉化、遼
寧省重大成果轉化、沈陽市“雙百工程”等項目資金支
持。同時得到了國內外行業的大力關注，《中國化工
報》科技創新版等媒體先后跟蹤報道。
2019年沈陽化工研究院有限公司和沈陽中化新
材料科技有限公司新建產能5 000 t的水性聚納米
涂料生產線將投入生產。按照“十三五”規劃，在各領
域大力推廣使用節能環保型水性涂料可大大降低涂
料生產、涂裝、應用等各環節對環境的污染，降低對職
業健康的危害，增強自主水性涂料品牌的國際競爭
力，促進混凝土防護行業技術進步及水性涂料產業結
構優化升級，促進行業的可持續發展，促進我國經濟
的可持續發展。
根據國家涂料質量監督檢驗中心等第三方的檢
測報告，該涂層耐磨性0.02 g；透水性0.1 mL/24h；耐
酸性、耐堿性、耐油性均200 d涂層完好;燃燒性能B1
級、防滑性（干摩擦系數）0.78,VOC含量72 g/L、抗壓
強度132 MPa。該涂層表現出了超強的防腐性能，耐受
強酸、強堿、耐高鹽蝕、耐油蝕、抗污、耐磨等。
該水性聚JR納米涂層膜內呈現海島結構，其中樹
脂層發生均勻交聯成為“海”結構，是防腐涂層的主
體。涂層納米粒子原位生成無機雜化粒子，實現有機
無機雜化組裝調控。無機顆粒均勻分散在樹脂層中成
為“島”結構，這些圓球結構嵌入到樹脂層中，無機顆
粒之間由樹脂層包裹不能連通，無機顆粒的粒徑從
100 nm到20 不等，由于無機組分不僅是防腐涂
層的無機部分，它還充當固化劑的作用，當無機水溶
液分散的越均勻時有機組分交聯度越高，成膜更加致
密。相比傳統市售產品，該涂層性能上具有超高的耐
介質腐蝕性和高硬度的特點，克服傳統環氧樹脂涂料
不耐老化、硬度低的缺點，克服了聚JR涂料固化快、附
著力差等缺點。從施工性能上，該涂層環保型、無污
染，施工效率高，可滾涂、高壓無氣噴涂、雙組份噴涂
以及共混無機粉料刮涂來修補增強混凝土基材，形成
的涂層連續、致密，無接縫，無針孔，一次成膜可達
0.1-1.5 mm,可在任意曲面、斜面及垂直面上成型。
1水性聚腺納米涂層的應用
1.1化工廠生化污水池防腐
案例一，某化工廠生化污水池，面積3 600 m2,腐
蝕介質:化工廢水。涂裝工藝分為3步：（1）基材打磨
處理；（2）基材增強修補；（3）涂覆面漆。圖1為基材增
強修補；圖2這涂覆面漆。
施工前，混凝土基材應進行打磨處理，將松散的
混凝土打磨干凈，混凝土基材的含水率應＜12%。施工
時，相對濕度＜85%,基材溫度＞10 露點溫度小于基
材溫度3七以上，環境溫度＞15七。刮涂增強修補層底
漆為雙組份預混施工，先將A、B組份按照施工要求混
合后，加入一定質量的滑石粉等粉體攪拌均勻后均勻
刮涂至基材表面，厚度可根據基材的狀態適當調整,
—般為0.5~1.5 mm。面漆涂覆是將A、B組份預混后
輻涂或雙組份噴涂，預混施工的開放時間為1 h,施工
時間過長會導致涂層缺陷。超過預混時限后，體系黏
度過大、涂覆厚度＞3 mm,固化后內應力不能釋放導致
涂層收縮起泡。
水性聚JR納米涂層適于污水處理池、排水地溝、酸
洗槽、電鍍槽、中和池、蒸發池等設施含工業廢水、生活
污水、海水、各類溶劑設施,耐強酸、強堿、鹽、有機溶劑
等，參照執行石化設備內壁耐酸性防腐蝕涂料。
1.2化工濃廢污水池防腐
案例二，某化工廠濃廢污水池，面積2 300 n?,腐
蝕介質:有機溶劑及強酸堿廢液。涂裝工藝分為3步:
（1）基材打磨處理；（2）基材增強修補；（3）貼玻璃纖維
布。圖3為基材增強修補；圖4為貼玻璃纖維布。
濃廢污水池施工的基材打磨處理和基材增強修
補工藝與案例一中相同。貼布工藝則在A、B預混后,
12 腐蝕與控制 CORROSION AND CONTROL
滕贊,等:水性聚腺納米涂層在混凝土防護領域的應用
圖1 圖2
圖3基材增強修補圖4貼玻璃纖維布
將玻璃纖維布完全潤濕后貼于修補增強層上，此施工
環節為連續施工，無需待增強層完全干燥，大大提高
了施工效率。此外，濃廢污水池為封閉空間，傳統溶劑
型涂層對施工人員的安全以及現場施工環境安全產
生較大威脅，該水性聚JR納米涂層則無此類安全隱
患,延長使用時效的同時大大節約了施工成本，如表1
所示。
1.3化工車間地坪
案例三，化工車間地坪，腐蝕介質：各種化工原
料，面積200 nf。涂裝工藝分為4步：（1）基材打磨處
理；（2）輻涂底漆；（3）基材增強修補；（4）涂覆面漆。圖
5為施工前；圖6為施工后。
混凝土地面的化工生產車間經常出現化工原料
的跑冒滴漏的現象，這些化工原料對混凝土基材腐蝕
強烈，造成地面大面積凹陷，普通地坪的耐化學侵蝕
性差。水性聚JR納米涂層在這一應用領域能充分展現
其耐化學侵蝕的這一特性，同時具有良好的防滑性、
阻燃性，有利于企業的安全生產。
工業防腐地坪專用SYRIC55等適用于化工廠、電
廠等強腐蝕環境，庫房、停車場、訓練場、水壩工程等
高耐磨環境，附著力高、耐磨、耐強酸、強堿、鹽、有機
溶劑等，參照執行地坪涂裝材料標準GBT 22374-
2008無溶劑型，如表2所示。
1.4化工倉庫地坪防腐
案例四，化工倉庫地坪，腐蝕介質：化工產品，體
積2 800 n?。涂裝工藝分為4步：（1）基材打磨處理;
（2）輻涂底漆；（3）基材增強修補；（4）涂覆面漆。圖7
為施工前；圖8為施工后。
相比于化工車間地坪，化工倉庫地坪的使用與之
基本相同，但對其抗壓強度、耐摩擦性能有著更高的
要求。同時該涂層具有良好的阻燃特性，有利于企業
的倉儲防火安全。
腐蝕與控制 CORROSION AND CONTROL 13
滕贊,等:水性聚腺納米涂層在混凝土防護領域的應用
表1水性聚腺納米涂層與環氧玻璃鋼性能及施工對比
項目環氧玻璃鋼水性聚腺納米涂層
使用場景濃廢池、生活污水處理池、電廠處理池同上，耐溶劑能力較優異
固化時間（25 °C） 4~6 h初凝,24 h表干,7 d完全固化2-4 h初凝,24 h表干,3 d完全固化
組份須固化劑與稀釋劑共同反應雙組份混合后反應
環境影響溶劑型環保型，無污染
抗張強度/Mpa 35 35
拉伸強度/Mpa 37 >15
斷裂伸長率/% 無20
附著力高高，大于混凝土自身強度
硬度硬80HD,高硬度
耐磨性一般高耐磨，W20mg
柔韌性差，易開裂1mm,—般
殮面施工含水率/% W6 W6
耐溫性W90 X. W150七，可承受短時200戈:熱沖擊
外觀涂層連續、致密，有接縫，易有針孔涂層連續、致密，無接縫，無針孔
成材厚度每次施工5~8道環氧玻璃鋼，待固化后方可繼續粘貼一次成膜可達1.5~2 mm,最終成膜厚度無限制
密閉性施工遍數少易有針孔，易引起點蝕致密、連續，可隔絕空氣與水，防腐蝕性能優異
施工方法手工糊襯手工糊襯、滾涂、高壓無氣噴涂
施工效率需要大量施工人員，施工效率較低效率高
施工難度可在任意曲面、斜面及垂直面上成型，但在曲面及斜面上施工難度較大可在任意曲面、斜面及垂直面上成型
投入使用時間/h >72 <72 h
質保期/a 7~8（容易成片脫落） 10-15
圖5施工前圖6施工后
1.5實驗室地坪及裝飾性地坪防護
案例五，實驗室地坪及裝飾性地坪，腐蝕介質:化
學試劑及油脂等，面積1 000 m2和2 000 m2。涂裝工
藝分為4步:（1）基材打磨處理；（2）輻涂底漆；（3）基
材增強修補；（4）高壓無氣噴涂面漆。圖9為實驗室地
坪；圖10為裝飾性地坪。該案例面漆采用高壓無氣噴
涂或滾涂，漆膜平整,具有一定的裝飾性。
1.6導靜電不發火甲級地坪防護
案例六，甲級防爆倉庫地坪，腐蝕介質：化學試
劑，面積2 000 m2o涂裝工藝分為5步：（1）基材打磨
處理；（2）輻涂底漆；（3）基材增強修補；（4）批刮導電
層；（5）自流平面漆。圖11為批刮導電層；圖12為自
流平面漆。該案例面漆采用自流平面層，漆膜更加平
整，具有導靜電同時具有很好的裝飾性。
14 腐蝕與控制 CORROSION AND CONTROL
滕贊,等：水性聚腺納米涂層在混凝土防護領域的應用
表2水性聚脈納米涂層地坪性能
項目指標檢測結果執行標準
耐磨性/g W 0.060 0.022 GB/T 1768
耐沖擊性
500 g鋼球，高100 cm,涂膜無裂
紋、無剝落
500 g鋼球，高100 cm,涂膜無裂紋、未剝落
防滑性（干摩擦系數） M0.50 0.78 GB/T 4100—2006
耐油性（120#溶劑汽油,72 h） 不起泡、不剝落、允許輕微變色測試200 d涂層完好
耐堿性(20%NaOH,72 h) 不起泡、不剝落、允許輕微變色測試200 d涂層完好GB/T 9274—1988
耐酸性(10%H2SO“48 h) 不起泡、不剝落、允許輕微變色測試200 d涂層完好
邵氏硬度（D型） 商定61 GB/T 2411 — 1980
拉伸粘接強度/標準條件M2.0 2.2
Mpa 浸水后M2.0 2.4
抗壓強度/Mpa M45 132
燃燒性能B1 GB/T 8624—2006
圖7施工前圖8施工后
圖9實驗室地坪圖10裝飾性地坪
2結語
2018年水性聚納米涂層在化工混凝土防護領
域在遼寧省得到大范圍推廣使用，先后應用于新建化
工生化池、濃廢池、車間、倉庫、實驗室、導靜電地坪
等，防護性能突出，施工時環保特性和近年來的實際
應用效果得到客戶認可。產品施工方式的多樣性、安
全性和可靠性能夠適應多種施工場景，大幅度提升施
工效率，為客戶節省大量的成本。同時以綠色、環保、
高強度、超耐磨、優異的防腐蝕性能成為行業新寵，將
積極推動水性涂料行業創新綠色發展。
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（下轉第20頁）
腐蝕與控制 CORROSION AND CONTROL 15
吳平飛，等：針狀硅灰石在環氧自流平地坪漆中的應用
目數的硅灰石與配方中其他低目數填料搭配使用，可
使得粗粉間的縫隙得到填充，使涂層更致密，化學介
質更不易滲入涂層，圖中可觀察出高目數的硅灰石樣
板的耐化學介質性能更好。總體變色程度為酸＞堿＞
鹽〉水。但在酸、堿、鹽、水中浸泡未出現氣泡、脫落現
象,均能達到地坪的使用標準。
3結語
考慮硅灰石的價格較硫酸頓高，在合理的成本范
圍內，用同等目數或目數更高的硅灰石產品替代原配
方中的硫酸鎖，除耐酸效果沒有明顯的提升外，可提
高漆膜的耐磨性、硬度及耐堿性，用硅灰石替代環氧
自流平地坪漆原配方中的硫酸頓具有可行性。
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