CN101838154A - 一种有机硅混凝土防护剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种有机硅混凝土防护剂及其制备方法,属混凝土添加制剂技术领域。该防护剂是将烷基硅烷低聚体、乳化剂、氨基硅烷增粘剂、水加入混合器中搅拌,搅拌温度为50~70℃,搅拌时间为2~4小时,冷却至常温后得到有机硅混凝土防护剂。本发明由于烷基硅烷低聚体的分子结构小、渗透性强,能有效渗入混凝土内部,并与混凝土吸收的水份迅速交联聚合成大分子硅氧烷,不阻塞混凝土结构中的毛细管和孔隙,空气及水气能够自由进出,使混凝土具有良好的增水性和透气性。解决了现有混凝土防护剂在表面形成大分子有机物涂膜,当混凝土受到高温时防护剂涂层易出现鼓泡、龟裂、起皮、剥离脱落的问题。大大提高了混凝土材料的使用寿命。
Description
技术领域:
本发明涉及一种有机硅混凝土防护剂及其制备方法,属混凝土添加制剂技术领域。
背景技术:
混凝土是一种多孔性材料,在其内部存在着大小不同的毛细管、孔隙和气泡,能大量吸收外部的空气和水份,若长期暴露于大气污染、紫外线、酸雨等恶劣的环境中,很容易遭受外部环境侵蚀而损坏,因此混凝土的防护处理越来越受到人们的重视。
目前,国内现有的混凝土防护剂通常有涂料、油膏、沥青等,这类防护剂的防护原理是通过在混凝土表面涂刷一层一定厚度的上述防护剂,使其在混凝土表面形成大分子的有机物涂膜,通过该层有机涂膜来封闭混凝土材料表面的孔隙,使其不受外界有害介质的入侵,达到保护混凝土结构的目的。
这类传统的混凝土防护技术主要存在两个缺点:一是由于混凝土表面孔隙被大分子有机物质堵死,使得混凝土不透气,当混凝土暴露在大气环境中,受到太阳光曝晒或其它高温条件的影响,混凝土内部的孔隙和毛细管内的空气就会受热膨胀从内部逸出,这样就会导致混凝土表面防护剂涂层出现鼓泡、龟裂、起皮、剥离脱落等现象;不仅直接导致防护剂失去防护功效,而且还影响防护剂涂层的美观,剥离脱落的大分子有机物在环境中不容易降解,污染环境;二是由于这类防护剂为大分子有机物,渗透性很差,只能附着在混凝土表面,无法渗透进混凝土内部,因此一旦表面涂层受到破坏出现鼓泡、龟裂、起皮等现象,就失去了防护功效。
发明内容:
本发明的目的在于:提供一种分子结构小、渗透性强,能有效渗入混凝土内部5~10mm,并与混凝土吸收的水份发生化学反应迅速交联聚合成大分子硅氧烷,具有良好的防水性、透气性、渗透性、长效性;以解决现有混凝土防护剂采用在表面形成大分子有机物涂膜,当混凝土受到高温时表面孔隙被大分子有机物质堵死,导致防护剂涂层出现鼓泡、龟裂、起皮、剥离脱落,失去防护功效问题的有机硅混凝土防护剂及其制备方法。
本发明是通过如下的技术方案来实现上述目的的:
一种有机硅混凝土防护剂,其特征在于:它由下述重量百分比的原料制成:
烷基硅烷低聚体 15~30%;乳化剂 2~10%;
氨基硅烷增粘剂 3~10%; 水 50~80%。
制备本发明的优选重量百分比的配比范围为:
烷基硅烷低聚体 18~25%;乳化剂 4~8%;
氨基硅烷增粘剂 4~7%; 水 60~70%。
本发明的最佳重量百分比的配比为:
烷基硅烷低聚体 20%;乳化剂 5%;
氨基硅烷增粘剂 5%; 水 70%。
所述的烷基硅烷低聚体是由下述重量百分比的原料制成的:
甲基丙基二乙氧基硅烷 6.8%; 正丙基三乙氧基 13.5%;
长链烷基三乙氧基硅烷 13.5%;四乙氧基硅烷 6.8%;
浓盐酸 13.5%;蒸馏水 32.4%;
乙醇 13.5%。
其中,长链烷基三乙氧基硅烷通式为RSi(OCH2CH3)3,R为C6~ 18链烷基。
所述的氨基硅烷增粘剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-氨丙基甲基二乙氧基硅烷、N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三乙氧基硅烷、N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基甲基二乙氧基硅烷、N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷中的任意一种。
所述的乳化剂为十二烷基磺酸钙、十二烷基磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基苯磺酸钙中的任意一种。
上述有机硅混凝土防护剂的制备方法如下:
第一步:先制取烷基硅烷低聚体,烷基硅烷低聚体的制备方法如下:
A、将浓盐酸与蒸馏水混合均匀制成浓盐酸和蒸馏水的混合液待用;
B、在带有加热、搅拌、回流装置的反应器中,依次加入甲基丙基二乙氧基硅烷、正丙基三乙氧基、长链烷基三乙氧基硅烷、四乙氧基硅烷、乙醇并加热升温;
C、当温度升至70~80℃时,将浓盐酸和蒸馏水的混合液缓慢滴加到反应器中,以150转/分的速度快速搅拌,反应6~8小时;
D、搅拌反应完成后,减压蒸出溶剂乙醇及反应产生的乙醇,用自来水冷却至40℃以下,然后进行抽滤,得到烷基硅烷低聚体。
第二步:将制得的烷基硅烷低聚体、氨基硅烷增粘剂、乳化剂和水依次加入带搅拌装置的混合器中,以150转/分的速度快速搅拌均匀,然后升温至50~70℃搅拌反应2~4小时,反应完毕后用自来水冷却至常温,即得到有机硅混凝土防护剂。
本发明的优点在于:本发明中的烷基硅烷低聚体由于其分子结构小、渗透性强的特点,能有效渗入混凝土内部5~10mm,并与混凝土吸收的水份发生化学反应后迅速交联聚合成大分子硅氧烷,硅氧烷分子中的烷基在混凝土材料表面定向排列,通过有机改性能赋予混凝土材料良好的增水性,从而由外而内在混凝土表面及内部形成牢固的增水屏障,降低混凝土材料的吸水率,使得水份难以渗入混凝土,大大提高混凝土材料的使用寿命。特别是这类有机硅防护剂在混凝土表面及内部的毛细管和孔隙的内壁进行自身交联聚合,不阻塞混凝土结构中的毛细管和孔隙,空气及水气能够自由进出,赋予混凝土具有良好的透气性。
正丙基三乙氧基和长链烷基三乙氧基硅烷固化后,长链烷基能赋予混凝土表面良好的增水性,使混凝土表面具有低吸水率;而链较短的丙基能赋予防护剂良好的渗透性,使得本发明防护剂能渗透进混凝土内部,能长久持续发挥防护作用,使本发明防护剂具有长效性。
甲基丙基二乙氧基硅烷能赋予防护剂成膜的有机硅树脂良好的线性,使树脂在混凝土表面交联固化后具有良好的柔韧性和弹性,减少本发明防护剂在环境中老化出现龟裂、起皮的现象。
四乙氧基硅烷、氨基硅烷能加速防护剂成膜的烷基硅烷低聚体交联固化,使本发明防护剂在使用后迅速交联固化发挥防护功效。
具体实施方式:
实施例1:
将13.5千克浓盐酸(质量分数35%)与32.4千克蒸馏水混合均匀制成浓盐酸和蒸馏水的混合液待用。在带有加热、搅拌、回流装置的反应器中,依次加入甲基丙基二乙氧基硅烷6.8千克、正丙基三乙氧基13.5千克、长链烷基三乙氧基硅烷13.5千克、四乙氧基硅烷6.8千克和乙醇13.5千克并加热升温。当温度升至75℃时,将浓盐酸和蒸馏水的混合液缓慢滴加到反应器中,以150转/分的速度快速搅拌,反应6~8小时;搅拌反应完成后,减压蒸出溶剂乙醇及反应产生的乙醇,用自来水冷却至40℃以下,然后进行抽滤,得到烷基硅烷低聚体。
在带搅拌装置的混合器中依次加入烷基硅烷低聚体15千克、γ-氨丙基三乙氧基硅烷3千克、十二烷基磺酸钙2千克和水80千克并均匀搅拌,搅拌温度为55℃,搅拌时间为3.5小时,冷却至常温后得到有机硅混凝土防护剂。
实施例2:
将13.5千克浓盐酸(质量分数35%)与32.4千克蒸馏水混合均匀制成浓盐酸和蒸馏水的混合液待用。在带有加热、搅拌、回流装置的反应器中,依次加入甲基丙基二乙氧基硅烷6.8千克、正丙基三乙氧基13.5千克、长链烷基三乙氧基硅烷13.5千克、四乙氧基硅烷6.8千克和乙醇13.5千克并加热升温;当温度升至75℃时,将浓盐酸和蒸馏水的混合液缓慢滴加到反应器中,以150转/分的速度快速搅拌,反应6~8小时;搅拌反应完成后,减压蒸出溶剂乙醇及反应产生的乙醇,用自来水冷却至40℃以下,然后进行抽滤,得到烷基硅烷低聚体。
在带搅拌装置的混合器中依次加入烷基硅烷低聚体22千克、N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷6千克、十二烷基苯磺酸钠6千克和水66千克并均匀搅拌,搅拌温度为60℃,搅拌时间为3小时,冷却后得到有机硅混凝土防护剂。
实施例3
将13.5千克浓盐酸(质量分数35%)与32.4千克蒸馏水混合均匀制成浓盐酸和蒸馏水的混合液待用。在带有加热、搅拌、回流装置的反应器中,依次加入甲基丙基二乙氧基硅烷6.8千克、正丙基三乙氧基13.5千克、长链烷基三乙氧基硅烷13.5千克、四乙氧基硅烷6.8千克和乙醇13.5千克并加热升温;当温度升至75℃时,将浓盐酸和蒸馏水的混合液缓慢滴加到反应器中,以150转/分的速度快速搅拌,反应6~8小时;搅拌反应完成后,减压蒸出溶剂乙醇及反应产生的乙醇,用自来水冷却至40℃以下,然后进行抽滤,得到烷基硅烷低聚体。
在带搅拌装置的混合器中依次加入烷基硅烷低聚体20千克、N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷5千克、十二烷基磺酸钠5千克和水70千克并均匀搅拌,搅拌温度为65℃,搅拌时间为2.5小时,冷却后得到有机硅混凝土防护剂。
Claims (7)
1.一种有机硅混凝土防护剂,其特征在于:它由下述重量百分比的原料制成:
烷基硅烷低聚体 15~30%; 乳化剂 2~10%;
氨基硅烷增粘剂 3~10%; 水 50~80%。
2.根据权利要求1所述的一种有机硅混凝土防护剂,其特征在于:它的优选重量百分比的配比范围为:
烷基硅烷低聚体 18~25%; 乳化剂 4~8%;
氨基硅烷增粘剂 4~7%; 水 60~70%。
3.根据权利要求1所述的一种有机硅混凝土防护剂,其特征在于:它的最佳重量百分比的配比为:
烷基硅烷低聚体 20%; 乳化剂 5%;
氨基硅烷增粘剂 5%; 水 70%。
4.根据权利要求1所述的一种有机硅混凝土防护剂,其特征在于:所述的烷基硅烷低聚体由下述重量百分比的原料制成:
甲基丙基二乙氧基硅烷 6.8%; 正丙基三乙氧基13.5%;
长链烷基三乙氧基硅烷 13.5%; 四乙氧基硅烷 6.8%;
浓盐酸 13.5%; 蒸馏水 32.4%;
乙醇 13.5%。
5.根据权利要求1所述的一种有机硅混凝土防护剂,其特征在于:所述的氨基硅烷增粘剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-氨丙基甲基二乙氧基硅烷、N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三乙氧基硅烷、N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基甲基二乙氧基硅烷、N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷中的任意一种。
6.根据权利要求1所述的一种有机硅混凝土防护剂,其特征在于:所述的乳化剂为十二烷基磺酸钙、十二烷基磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基苯磺酸钙中的任意一种。
7.一种制备权利要求1所述的有机硅混凝土防护剂的制备方法,其特征在于:它由以下步骤构成:
第一步:先制取烷基硅烷低聚体,烷基硅烷低聚体的制备方法如下:
A、将浓盐酸与蒸馏水混合均匀制成浓盐酸和蒸馏水的混合液待用;
B、在带有加热、搅拌、回流装置的反应器中,依次加入甲基丙基二乙氧基硅烷、正丙基三乙氧基、长链烷基三乙氧基硅烷、四乙氧基硅烷、乙醇并加热升温;
C、当温度升至70~80℃时,将浓盐酸和蒸馏水的混合液缓慢滴加到反应器中,以150转/分的速度快速搅拌,反应6~8小时;
D、搅拌反应完成后,减压蒸出溶剂乙醇及反应产生的乙醇,用自来水冷却至40℃以下,然后进行抽滤,得到烷基硅烷低聚体;
第二步:将制得的烷基硅烷低聚体、氨基硅烷增粘剂、乳化剂和水依次加入带搅拌装置的混合器中,以150转/分的速度快速搅拌均匀,然后升温至50~70℃搅拌反应2~4小时,反应完毕后用自来水冷却至常温,即得到有机硅混凝土防护剂。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C12 | Rejection of a patent application after its publication | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20100922 |