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水性聚脲纳米涂层在混凝土防护领域的应用

文档作者：滕赞，孔凡厚，吴井龙，王佳妮，张宇，王新，张学龙文档来源：沈阳化工研究院有限公司		点击数：	更新时间： 2025年09月30日
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上一篇：外加应变对航空有机涂层防护性能的影响

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第40卷第6期
2019年6月
涂层与防护
COATING AND PROTECTION
Vol.40 No.6
Jun.2019
水性聚腺纳米涂层在混凝土防护领域的应用
滕赞，孔凡厚，吴井龙，王佳妮，张宇，王新，张学龙
(沈阳化工研究院有限公司，沈阳110021)
摘要:混凝土作为多孔的脆性材料在应用过程中易受到水、二氧化碳、氯离子、酸和油脂的腐蚀。水性
聚JK纳米涂层已在化工混凝土防护领域大规模进行项目推广应用。本文重点分析水性聚JR纳米涂层应用
于化工生化池、化工浓废池、化工仓库地坪、化工车间地坪以及实验室地坪等不同应用场合的案例，探究施
工方式、处理方式对涂层性能的影响以及在不同化工混凝土防护领域应用时涂层的性能优势。
关键词:水性；聚服;纳米涂层；混凝土；防护
中图分类号:TQ630.7 文献标识码:A 文章编号: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
随着国内经济发展新形势对环保的要求逐年提
升，环保、低VOC、涂料水性化已经成为涂料行业的关
键词，这促使水性涂料在各个行业的应用愈加广泛。
混凝土作为多孔的脆性材料在应用过程中易受到水、
二氧化碳、氯离子、酸和油脂的腐蚀口却。目前混凝土
防护涂层主要包括：（1）硅烷及硅氧烷类[4];（2）无机涂
层切，例如水泥基涂层；（3）有机涂层，例如丙烯酸酯类
向、聚氨酯类E、环氧树脂类曲、聚腮类。
化工行业在生产过程中会产生大量含有强酸、强
碱、有机溶剂等强腐蚀介质的有毒有害废液，而化工
污水池大多为混凝土材质，少数的污水池为钢结构材
质，这些材质的污水池耐介质的能力较弱，长时间储
存腐蚀介质会造成废液的泄漏从而污染地下水体和
土壤，造成不可逆的环境污染。近年来随着国家对环
境保护以及化工企业排污要求的要求越来越高，化工
污水池的防渗已成为评价企业是否可以通过环保验
收的重要指标。如果发生泄露，企业将承担停产和处
理环境污染等高昂的经济损失。
腐蚀与控制 CORROSION AND CONTROL 11
滕赞,等:水性聚腺纳米涂层在混凝土防护领域的应用
沈阳化工研究院有限公司重防腐涂料研发团队
所开发的水性聚JK纳米涂层技术已在化工混凝土防
护领域中的多个项目推广应用切。该技术大幅提高了
环保型混凝土防护涂层的综合性能，是国内水性涂料
领域最新的产业化品种。水性聚腺纳米涂层不仅有低
VOC、无有机稀释剂、环保阻燃等特性，而且还具有机
械强度大、耐磨、耐刮优异等物理性能，同时作为防腐
涂层还有耐强酸、强碱、有机溶剂介质等防腐性能。
2018年水性聚腺纳米涂层系列产品在涉及化工
厂污水池，车间地坪、仓库、实验室地坪等领域得到了
应用，施工总面积超过10 000 m2,总用量20余t,同
时得到了用户的初步认可。水性纳米化聚JR涂层具有
产品绿色环保、超强耐腐蚀性、超高机械强度等特点，
属水性高固含防腐涂料，实现了水性涂料的高性能
化。产品先后得到国资委中化集团科技重大转化、辽
宁省重大成果转化、沈阳市“双百工程”等项目资金支
持。同时得到了国内外行业的大力关注，《中国化工
报》科技创新版等媒体先后跟踪报道。
2019年沈阳化工研究院有限公司和沈阳中化新
材料科技有限公司新建产能5 000 t的水性聚纳米
涂料生产线将投入生产。按照“十三五”规划，在各领
域大力推广使用节能环保型水性涂料可大大降低涂
料生产、涂装、应用等各环节对环境的污染，降低对职
业健康的危害，增强自主水性涂料品牌的国际竞争
力，促进混凝土防护行业技术进步及水性涂料产业结
构优化升级，促进行业的可持续发展，促进我国经济
的可持续发展。
根据国家涂料质量监督检验中心等第三方的检
测报告，该涂层耐磨性0.02 g；透水性0.1 mL/24h；耐
酸性、耐碱性、耐油性均200 d涂层完好;燃烧性能B1
级、防滑性（干摩擦系数）0.78,VOC含量72 g/L、抗压
强度132 MPa。该涂层表现出了超强的防腐性能，耐受
强酸、强碱、耐高盐蚀、耐油蚀、抗污、耐磨等。
该水性聚JR纳米涂层膜内呈现海岛结构，其中树
脂层发生均匀交联成为“海”结构，是防腐涂层的主
体。涂层纳米粒子原位生成无机杂化粒子，实现有机
无机杂化组装调控。无机颗粒均匀分散在树脂层中成
为“岛”结构，这些圆球结构嵌入到树脂层中，无机颗
粒之间由树脂层包裹不能连通，无机颗粒的粒径从
100 nm到20 不等，由于无机组分不仅是防腐涂
层的无机部分，它还充当固化剂的作用，当无机水溶
液分散的越均匀时有机组分交联度越高，成膜更加致
密。相比传统市售产品，该涂层性能上具有超高的耐
介质腐蚀性和高硬度的特点，克服传统环氧树脂涂料
不耐老化、硬度低的缺点，克服了聚JR涂料固化快、附
着力差等缺点。从施工性能上，该涂层环保型、无污
染，施工效率高，可滚涂、高压无气喷涂、双组份喷涂
以及共混无机粉料刮涂来修补增强混凝土基材，形成
的涂层连续、致密，无接缝，无针孔，一次成膜可达
0.1-1.5 mm,可在任意曲面、斜面及垂直面上成型。
1水性聚腺纳米涂层的应用
1.1化工厂生化污水池防腐
案例一，某化工厂生化污水池，面积3 600 m2,腐
蚀介质:化工废水。涂装工艺分为3步：（1）基材打磨
处理；（2）基材增强修补；（3）涂覆面漆。图1为基材增
强修补；图2这涂覆面漆。
施工前，混凝土基材应进行打磨处理，将松散的
混凝土打磨干净，混凝土基材的含水率应＜12%。施工
时，相对湿度＜85%,基材温度＞10 露点温度小于基
材温度3七以上，环境温度＞15七。刮涂增强修补层底
漆为双组份预混施工，先将A、B组份按照施工要求混
合后，加入一定质量的滑石粉等粉体搅拌均匀后均匀
刮涂至基材表面，厚度可根据基材的状态适当调整,
—般为0.5~1.5 mm。面漆涂覆是将A、B组份预混后
辐涂或双组份喷涂，预混施工的开放时间为1 h,施工
时间过长会导致涂层缺陷。超过预混时限后，体系黏
度过大、涂覆厚度＞3 mm,固化后内应力不能释放导致
涂层收缩起泡。
水性聚JR纳米涂层适于污水处理池、排水地沟、酸
洗槽、电镀槽、中和池、蒸发池等设施含工业废水、生活
污水、海水、各类溶剂设施,耐强酸、强碱、盐、有机溶剂
等，参照执行石化设备内壁耐酸性防腐蚀涂料。
1.2化工浓废污水池防腐
案例二，某化工厂浓废污水池，面积2 300 n?,腐
蚀介质:有机溶剂及强酸碱废液。涂装工艺分为3步:
（1）基材打磨处理；（2）基材增强修补；（3）贴玻璃纤维
布。图3为基材增强修补；图4为贴玻璃纤维布。
浓废污水池施工的基材打磨处理和基材增强修
补工艺与案例一中相同。贴布工艺则在A、B预混后,
12 腐蚀与控制 CORROSION AND CONTROL
滕赞,等:水性聚腺纳米涂层在混凝土防护领域的应用
图1 图2
图3基材增强修补图4贴玻璃纤维布
将玻璃纤维布完全润湿后贴于修补增强层上，此施工
环节为连续施工，无需待增强层完全干燥，大大提高
了施工效率。此外，浓废污水池为封闭空间，传统溶剂
型涂层对施工人员的安全以及现场施工环境安全产
生较大威胁，该水性聚JR纳米涂层则无此类安全隐
患,延长使用时效的同时大大节约了施工成本，如表1
所示。
1.3化工车间地坪
案例三，化工车间地坪，腐蚀介质：各种化工原
料，面积200 nf。涂装工艺分为4步：（1）基材打磨处
理；（2）辐涂底漆；（3）基材增强修补；（4）涂覆面漆。图
5为施工前；图6为施工后。
混凝土地面的化工生产车间经常出现化工原料
的跑冒滴漏的现象，这些化工原料对混凝土基材腐蚀
强烈，造成地面大面积凹陷，普通地坪的耐化学侵蚀
性差。水性聚JR纳米涂层在这一应用领域能充分展现
其耐化学侵蚀的这一特性，同时具有良好的防滑性、
阻燃性，有利于企业的安全生产。
工业防腐地坪专用SYRIC55等适用于化工厂、电
厂等强腐蚀环境，库房、停车场、训练场、水坝工程等
高耐磨环境，附着力高、耐磨、耐强酸、强碱、盐、有机
溶剂等，参照执行地坪涂装材料标准GBT 22374-
2008无溶剂型，如表2所示。
1.4化工仓库地坪防腐
案例四，化工仓库地坪，腐蚀介质：化工产品，体
积2 800 n?。涂装工艺分为4步：（1）基材打磨处理;
（2）辐涂底漆；（3）基材增强修补；（4）涂覆面漆。图7
为施工前；图8为施工后。
相比于化工车间地坪，化工仓库地坪的使用与之
基本相同，但对其抗压强度、耐摩擦性能有着更高的
要求。同时该涂层具有良好的阻燃特性，有利于企业
的仓储防火安全。
腐蚀与控制 CORROSION AND CONTROL 13
滕赞,等:水性聚腺纳米涂层在混凝土防护领域的应用
表1水性聚腺纳米涂层与环氧玻璃钢性能及施工对比
项目环氧玻璃钢水性聚腺纳米涂层
使用场景浓废池、生活污水处理池、电厂处理池同上，耐溶剂能力较优异
固化时间（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
组份须固化剂与稀释剂共同反应双组份混合后反应
环境影响溶剂型环保型，无污染
抗张强度/Mpa 35 35
拉伸强度/Mpa 37 >15
断裂伸长率/% 无20
附着力高高，大于混凝土自身强度
硬度硬80HD,高硬度
耐磨性一般高耐磨，W20mg
柔韧性差，易开裂1mm,—般
殓面施工含水率/% W6 W6
耐温性W90 X. W150七，可承受短时200戈:热冲击
外观涂层连续、致密，有接缝，易有针孔涂层连续、致密，无接缝，无针孔
成材厚度每次施工5~8道环氧玻璃钢，待固化后方可继续粘贴一次成膜可达1.5~2 mm,最终成膜厚度无限制
密闭性施工遍数少易有针孔，易引起点蚀致密、连续，可隔绝空气与水，防腐蚀性能优异
施工方法手工糊衬手工糊衬、滚涂、高压无气喷涂
施工效率需要大量施工人员，施工效率较低效率高
施工难度可在任意曲面、斜面及垂直面上成型，但在曲面及斜面上施工难度较大可在任意曲面、斜面及垂直面上成型
投入使用时间/h >72 <72 h
质保期/a 7~8（容易成片脱落） 10-15
图5施工前图6施工后
1.5实验室地坪及装饰性地坪防护
案例五，实验室地坪及装饰性地坪，腐蚀介质:化
学试剂及油脂等，面积1 000 m2和2 000 m2。涂装工
艺分为4步:（1）基材打磨处理；（2）辐涂底漆；（3）基
材增强修补；（4）高压无气喷涂面漆。图9为实验室地
坪；图10为装饰性地坪。该案例面漆采用高压无气喷
涂或滚涂，漆膜平整,具有一定的装饰性。
1.6导静电不发火甲级地坪防护
案例六，甲级防爆仓库地坪，腐蚀介质：化学试
剂，面积2 000 m2o涂装工艺分为5步：（1）基材打磨
处理；（2）辐涂底漆；（3）基材增强修补；（4）批刮导电
层；（5）自流平面漆。图11为批刮导电层；图12为自
流平面漆。该案例面漆采用自流平面层，漆膜更加平
整，具有导静电同时具有很好的装饰性。
14 腐蚀与控制 CORROSION AND CONTROL
滕赞,等：水性聚腺纳米涂层在混凝土防护领域的应用
表2水性聚脈纳米涂层地坪性能
项目指标检测结果执行标准
耐磨性/g W 0.060 0.022 GB/T 1768
耐冲击性
500 g钢球，高100 cm,涂膜无裂
纹、无剥落
500 g钢球，高100 cm,涂膜无裂纹、未剥落
防滑性（干摩擦系数） M0.50 0.78 GB/T 4100—2006
耐油性（120#溶剂汽油,72 h） 不起泡、不剥落、允许轻微变色测试200 d涂层完好
耐碱性(20%NaOH,72 h) 不起泡、不剥落、允许轻微变色测试200 d涂层完好GB/T 9274—1988
耐酸性(10%H2SO“48 h) 不起泡、不剥落、允许轻微变色测试200 d涂层完好
邵氏硬度（D型） 商定61 GB/T 2411 — 1980
拉伸粘接强度/标准条件M2.0 2.2
Mpa 浸水后M2.0 2.4
抗压强度/Mpa M45 132
燃烧性能B1 GB/T 8624—2006
图7施工前图8施工后
图9实验室地坪图10装饰性地坪
2结语
2018年水性聚纳米涂层在化工混凝土防护领
域在辽宁省得到大范围推广使用，先后应用于新建化
工生化池、浓废池、车间、仓库、实验室、导静电地坪
等，防护性能突出，施工时环保特性和近年来的实际
应用效果得到客户认可。产品施工方式的多样性、安
全性和可靠性能够适应多种施工场景，大幅度提升施
工效率，为客户节省大量的成本。同时以绿色、环保、
高强度、超耐磨、优异的防腐蚀性能成为行业新宠，将
积极推动水性涂料行业创新绿色发展。
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腐蚀与控制 CORROSION AND CONTROL 15
吴平飞，等：针状硅灰石在环氧自流平地坪漆中的应用
目数的硅灰石与配方中其他低目数填料搭配使用，可
使得粗粉间的缝隙得到填充，使涂层更致密，化学介
质更不易渗入涂层，图中可观察出高目数的硅灰石样
板的耐化学介质性能更好。总体变色程度为酸＞碱＞
盐〉水。但在酸、碱、盐、水中浸泡未出现气泡、脱落现
象,均能达到地坪的使用标准。
3结语
考虑硅灰石的价格较硫酸顿高，在合理的成本范
围内，用同等目数或目数更高的硅灰石产品替代原配
方中的硫酸锁，除耐酸效果没有明显的提升外，可提
高漆膜的耐磨性、硬度及耐碱性，用硅灰石替代环氧
自流平地坪漆原配方中的硫酸顿具有可行性。
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