CN101386780A - 一种海工建、构筑物用的防水抗渗剂 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种海工建、构筑物用的防水抗渗剂，由合成的烷基烷氧基硅烷低聚物与氢官能化聚硅氧烷组合，溶于醇类、苯类、醚类或它们的互配物中配制而成。本发明的防水抗渗剂价格便宜，使用方法简单，用常规涂覆方式如辊涂、淋涂、刷涂、喷涂均可，涂覆表面也不需作特殊处理，更无需加热交联。室温放置24小时后，即可达到防水抗渗的效果。
Description
技术领域
本发明涉及建筑材料保护技术领域，更具体地说涉及海港码头、跨海大桥等与海水接触的建、构筑物用的一种高性能防水抗渗剂。
背景技术
混凝土和钢材具有很好的结构特性，是目前应用最广泛的建筑材料。然而，当处于海洋气候中时，氯离子就会向混凝土内部渗透和扩散，并不断积聚，从而导致钢筋锈蚀，继而导致混凝土开裂，从而使结构件失效。
氯离子侵入混凝土构件主要有四种方式：扩散作用、毛细管作用、渗透和电化学迁移，同时还伴有氯离子和凝胶材料之间的化学结合、物理粘结以及凝胶材料对少量水溶性氯离子的吸附过程等。基于氯离子侵入混凝土构件主要方式，一般解决桥梁混凝土构件耐久性问题主要采用以下技术手段：应用高性能混凝土、增加混凝土保护层厚度、环氧涂层钢筋、混凝土阴极保护、表面涂层防护、添加缓释剂。其中，表面涂层防护因操作简便、造价相对较低、保护效果显著而受到重视，且得到广泛应用，表面防护涂层的研究也是桥梁结构表面防护耐久性材料的研究的最主要方向之一。
当前，国内外常用的混凝土表面涂层主要分为两大类：封闭型涂层和渗透—封闭型涂层。
封闭型涂层固化后与混凝土构件表面通过物理键结合，将构件与腐蚀介质相隔绝，从而对构件起到保护的目的。封闭型涂层主要有环氧类涂层、聚胺酯类涂层、氯化橡胶类涂层和丙烯酸类涂层等或相关的改性产品。封闭涂层失效的原因是以下几个方面：①暴露于腐蚀介质中，涂层分子链自然老化断裂；②混凝土构件内部气体和水分溢出，导致涂层产生鼓泡破坏；③涂层难以与混凝土构件的热膨胀系数保持一致，产生应力疲劳破坏④意外物理撞击。由于以上原因，一般封闭涂层在实际工程中的保护年限大多在5到8年，情况较好的能达到10年或10年以上。
渗透封—闭涂层主要是使用有机硅涂层。渗透—封闭涂层渗透到构件内部，在构件表面及表层的毛细管壁与构件通过化学键牢固结合，改变构件的表面性能；在构件表面大大降低水和氯离子在构件表面的临界相浓度和补充速度，起到封闭作用；在构件表层大大降低氯离子向构件内部的定向迁移速度；有机硅材料是半永久性防护材料，能起到防护的目的。
国外渗透—封闭涂层主要产品，有德国威凯公司烷氧基硅烷，美国道康宁公司的异丁基三乙氧基硅烷，产品性能优异，其最大优点是渗透深度较大。但由于价格昂贵，施工复杂，在国内应用的工程实例不多。国际防腐领域的经验表明：使用硅烷产品是最有效混凝土构件防护技术。
有机硅涂层保护另一个用得较多的是聚硅氧烷树脂。虽然价格便宜，但渗透深度有限，故多用于民用建筑的防水保护。
发明内容
本发明的目的为提供一种全新的价格便宜、施工方便、渗透深度适中的有机硅海工建、构筑物用的防水抗渗剂。
本发明的防水抗渗剂是通过合成烷基烷氧基硅烷低聚物并与氢官能化聚硅氧烷组合来实现的。
本发明的防水抗渗剂包括以下成分：
(a)烷基烷氧基硅烷水解物：烷基烷氧基硅烷的通式为RnSiR’4-n，其中n为1或2，R是C5～C20的一价烃基，R’是C1～C4的烷氧基；
(b)氢官能化聚硅氧烷，包括：
(I)甲基全含氢硅油，结构如下：
其中，n为30～52；
(II)甲基部分含氢硅油
其中，m为1～100，n为1～50；
(c)溶剂，选自C1～C10的醇类、苯类、醚类或它们的互配物。
上述烷基烷氧基硅烷水解物(a)的制备方法为：在装有电动搅拌器、回流冷凝器和温度计的玻璃三口瓶中加入烷基烷氧基硅烷、去离子水，启动搅拌器，加入稀盐酸，加热，当温度达到50-60℃时暂停加热，反应物由浑浊变透明，并在70-90℃反应4-10小时，然后改装成蒸馏装置，当温度达到100-110℃停止加热，并缓慢加入乙醇得到含50％质量分数烷基烷氧基硅烷水解物。
氢官能化聚硅氧烷(b)包括甲基全含氢硅油(I)和甲基部分含氢硅油(II)，每分子具有至少两个硅键接氢原子，至少5个硅氧基单元，在25℃下运动粘度在0.5×10-6到1000×10-6m2/sec之间。
所述的氢官能化聚硅氧烷(b)中甲基全含氢硅油(I)和甲基部分含氢硅油(II)，每分子具有至少两个硅键接氢原子，至少5个硅氧基单元，在25℃下运动粘度在0.5×10-6到1000×10-6m2/sec之间。(I)、(II)两组分按任意比互配。
氢官能化聚硅氧烷(b)组分的加入使本发明防水抗渗剂的吸水率降低，防水性能进一步加强，同时组分(II)的加入大大降低了氯化物吸收量。
烷基烷氧基硅烷水解物(a)和氢官能化聚硅氧烷(b)按10:90～90:10的重量比溶于溶剂(c)中，其中烷基烷氧基硅烷水解物(a)和氢官能化聚硅氧烷(b)占本发明防水抗渗剂总重量的百分比浓度为10～75％，优选30～60％。
本发明的有益效果：
本发明的防水抗渗剂中氢官能化聚硅氧烷(b)组分的加入使本发明防水抗渗剂的吸水率降低，防水性能进一步加强，同时组分(II)的加入大大降低了氯化物吸收量。
本发明的防水抗渗剂由于加入了上述成分，价格便宜，使用方法简单，用常规涂覆方式如辊涂、淋涂、刷涂、喷涂均可，涂覆表面也不需作特殊处理，更无需加热交联。室温放置24小时后，即可达到防水抗渗的效果。
具体实施方式
实施例1
1)正辛基三乙氧基硅烷水解物的制备：在装有电动搅拌器、回流冷凝器和温度计的1000ml玻璃三口瓶中加入276g正辛基三乙氧基硅烷、去离子水43g，启动搅拌器，加入稀盐酸(142×10-6)11.5g，加热，当温度达到60℃时暂停加热，反应物由浑浊变透明，并在80-87℃反应5h。然后改装成蒸馏装置，当温度达到105℃停止加热，并缓慢加入乙醇220g得到含50％质量分数正辛基三乙氧基硅烷水解物450g。
2)防水抗渗剂的制备：以重量百分比计，在无水乙醇80份里，加入甲基全含氢硅油(n＝49)12份，甲基部分含氢硅油(m＝70，n＝40)5份，正辛基三乙氧基硅烷水解物3份，混合均匀，得本发明防水抗渗剂。
实施例2
以重量百分比计，在无水乙醇80份里，加入甲基全含氢硅油(n＝50)9份，甲基部分含氢硅油(m＝30，n＝20)9份，正辛基三乙氧基硅烷水解物2份，混合均匀，得本发明防水抗渗剂。
实施例3
以重量百分比计，在无水乙醇80份里，加入甲基全含氢硅油(n＝30)10份，甲基部分含氢硅油(m＝80，n＝10)5份，正辛基三乙氧基硅烷水解物5份，混合均匀，得本发明防水抗渗剂。
实施例4
以重量百分比计，在二甲苯80份里，加入甲基全含氢硅油(n＝52)10份，甲基部分含氢硅油(m＝100，n＝20)4份，正辛基三乙氧基硅烷水解物6份，混合均匀，得本发明防水抗渗剂。
实施例5
以重量百分比计，在120#溶剂汽油里80份里，加入甲基全含氢硅油(n＝36)10份，甲基部分含氢硅油(m＝20，n＝1)8份，正癸基三乙氧基硅烷水解物2份，混合均匀，得本发明防水抗渗剂。
实施例6
以重量百分比计，在石油醚80份里，加入甲基部分含氢硅油(m＝70，n＝50)13，庚基三乙氧基硅烷水解物7份，混合均匀，得本发明防水抗渗剂。
实施例7
以重量百分比计，在石油醚80份里，加入甲基全含氢硅油(n＝47)16份，十二烷基三乙氧基硅烷水解物4份，混合均匀，得本发明防水抗渗剂。
实施例8
以重量百分比计，在120#溶剂汽油80份里，加入甲基全含氢硅油(n＝49)8份，甲基部分含氢硅油(m＝1，n＝40)8份，十八烷基三乙氧基硅烷水解物4份，混合均匀，得本发明防水抗渗剂。
实施例9
以重量百分比计，在丙醇90份里，加入甲基全含氢硅油(n＝50)8份，甲基部分含氢硅油(m＝100，n＝20)1份，正辛基三乙氧基硅烷水解物1份，混合均匀，得本发明防水抗渗剂。
实施例10
以重量百分比计，在二甲苯70份里，加入甲基全含氢硅油(n＝52)12份，甲基部分含氢硅油(m＝100，n＝40)8份，正辛基三乙氧基硅烷水解物10份，混合均匀，得本发明防水抗渗剂。
实施例11
以重量百分比计，在丁醚40份里，加入甲基全含氢硅油(n＝52)3份，甲基部分含氢硅油(m＝100，n＝20)3份，正辛基三乙氧基硅烷水解物54份，混合均匀，得本发明防水抗渗剂。
实施例12
以重量百分比计，在二甲苯25份里，加入甲基全含氢硅油(n＝52)30份，甲基部分含氢硅油(m＝100，n＝20)20份，正辛基三乙氧基硅烷水解物25份，混合均匀，得本发明防水抗渗剂。
实施例9：
以上产品在160mm×40mm×40mm标准混凝土测试块上涂覆2遍，中间间隔2～4小时后涂第二遍。24小时后测渗透深度、吸水率和氯化物吸收量降低效果。每个实施例作三个样，取平均值，结果见下表，其中对比样为市场上所取产品，其主要成分为烷氧基硅烷。
| 检测项目 | 渗透深度(mm) | 吸水率(mm/min0.5) | 氯化物吸收量降低效果(％) |
| 实施例1 | 3.6 | 0.0038 | 93.6 |
| 实施例2 | 2.7 | 0.0076 | 92.4 |
| 实施例3 | 5.2 | 0.0063 | 95.8 |
| 实施例4 | 4.7 | 0.0032 | 91.1 |
| 实施例5 | 2.5 | 0.0058 | 96.1 |
| 实施例6 | 3.3 | 0.0131 | 96.7 |
| 实施例7 | 2.1 | 0.0047 | 93.5 |
| 实施例8 | 1.6 | 0.0093 | 94.1 |
| 实施例9 | 1.8 | 0.0078 | 89.9 |
| 实施例10 | 4.7 | 0.0066 | 94.9 |
| 实施例11 | 5.2 | 0.0055 | 95.9 |
| 实施例12 | 5.0 | 0.0061 | 96.5 |
| 对比例 | 5.6 | 0.0047 | 89.3 |
Claims (4)
1.一种海工建、构筑物用的防水抗渗剂，包括如下组分：
(a)烷基烷氧基硅烷水解物：烷基烷氧基硅烷的通式为RnSiR’4-n，其中n为1或2，R是C5～C20的一价烃基，R’是C1～C4的烷氧基；
(b)氢官能化聚硅氧烷，包括：
(I)甲基全含氢硅油，结构如下：
(II)甲基部分含氢硅油
其中，m为1～100，n为1～50；
(c)溶剂，选自C1～C10的醇类、苯类、醚类或它们的互配物。
2.根据权利要求1所述的海工建、构筑物用的防水抗渗剂，其特征在于，所述的氢官能化聚硅氧烷(b)中甲基全含氢硅油(I)和甲基部分含氢硅油(II)，每分子具有至少两个硅键接氢原子，至少5个硅氧基单元，在25℃下运动粘度在0.5×10-6到1000×10-6m2/sec之间。
3.根据权利要求1所述的海工建、构筑物用的防水抗渗剂，其特征在于，所述的氢官能化聚硅氧烷(b)中甲基全含氢硅油(I)和甲基部分含氢硅油(II)两组分按任意比互配。
4.根据权利要求1所述的海工建、构筑物用的防水抗渗剂，其特征在于，烷基烷氧基硅烷水解物(a)和氢官能化聚硅氧烷(b)按10:90～90:10的重量比溶于溶剂(c)中，其中烷基烷氧基硅烷水解物(a)和氢官能化聚硅氧烷(b)占本发明防水抗渗剂总重量的百分比浓度为10～75％。
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