CN101941815B - 活化改性疏水剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种活化改性疏水剂，其由以下组份组成：活化斜发沸石矿粉45-50份、活性硅粉5-10份、硅灰5-10份、钠基蒙脱石粉10-15份、偏铝酸钠5-10份、硬脂酸钠5-10份、环烷酸皂2-5份和固含量为50-60％的聚羟乙基硅氧烷乳液5-10份；以上份数均为重量份。本发明还同时公开了上述活化改性疏水剂的制备方法。该活化改性疏水剂是用于干混砂浆、预拌混凝土憎水、疏水的添加剂材料。该活化改性疏水剂具有生态环保、性能优越、成本合理、使用方便的特点。

Description

活化改性疏水剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种用于砂浆、混凝土的活化改性疏水剂及其制备方法。

背景技术

用于建筑砂浆、混凝土现场搅拌的防水、憎水、疏水性液态、粉态材料市面上很多，其质量与性能参差不齐。自20世纪50年代以来，石油基表面活性剂作为防水、憎水、疏水基材在化学建材行业的应用具有量大面广的特点。然而，石化资源不可再生、日渐枯竭，并且已经造成严重的环境污染。迫于资源与环境的压力促使人类寻找新型的可再生、可循环利用资源，从而达到可持续发展的目的。生物(指植物、动物或微生物)有机聚合物高子表面活性材料和经过活化、改性、改型获得的非金属纳米矿物无机聚合物高分子材料，将是替代资源稀缺、成本昂贵的石化衍生材料的必由之路。

从循环经济的角度出发，开发生物类有机表面活性剂疏水基材(如牛油、棕油、椰油、豆油、棕榈仁油等油脂化工产品)，是可持续的发展方向；从保护环境的角度出发，无机非矿材料是无毒、无害、无污染、生态友好的，应充分利用其所特有的某些性能(如离子交换性、吸附性等)。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种生态环保、性能优越、成本合理、使用方便的活化改性疏水剂及其制备方法，该活化改性疏水剂是用于干混砂浆、预拌混凝土憎水、疏水的添加剂材料。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种活化改性疏水剂，其由以下组份组成：活化斜发沸石矿粉45-50份、活性硅粉(白炭黑)5-10份、硅灰5-10份、钠基蒙脱石粉(无机凝胶)10-15份、偏铝酸钠5-10份、硬脂酸钠(C₁₇H₃₅cooNa)5-10份、环烷酸皂2-5份和聚羟乙基硅氧烷乳液(固含量50-60％，该％为重量％)5-10份；以上份数均为重量份。

本发明还同时提供了上述活化改性疏水剂的制备方法，依次包括如下步骤：

1)、将活化斜发沸石矿粉、活性硅粉、硅灰、钠基蒙脱石粉和偏铝酸钠投入无重力搅拌机内混合10～20分钟；得混合粉料；

2)、将混合粉料投入粉体包覆改性机的反应釜内，加入硬脂酸钠和环烷酸皂，升温至120～180℃进行20～30分钟的第一次吸附改性；得改性粉料；

3)、将聚羟乙基硅氧烷乳液通过粉体包覆改性机的进料口用喷雾器均匀喷洒于反应釜内的改性粉料表面，进行二次包覆改性，喷洒时间为2～5分钟，反应釜内的温度为120～180℃；喷洒结束后，调节反应釜内的温度为150～170℃并恒温20～30分钟，得粉体状的活化改性疏水剂。

上述调节反应釜内的温度为150～170℃并恒温20～30分钟，能使反应釜内的物料中的水份蒸发，从而使物料脱水干燥至无结团的粉体，所得粉体为活化改性疏水剂。将活化改性疏水剂过筛、包装，即得成品。

上述步骤1)～步骤3)均在搅拌状态下完成，转速均为1500～2500转/分。

在本发明的活化改性疏水剂中：载体材料为活化斜发沸石矿粉、硅灰和钠基蒙脱石粉；活化斜发沸石矿粉是将斜发沸石矿经常规的高温烘焙(活化)、研磨后而得，硅灰选用超细硅灰、钠基蒙脱石粉选用超细钠基蒙脱石粉；表面活性憎水和疏水材料为硬脂酸钠、环烷酸皂和聚羟乙基硅氧烷。

本发明的活化改性疏水剂的作用机理及性能特点如下：

本发明选用了无机硅质纳米非矿材料和绿色生物有机材料进行科学复合改性制备。其中无机硅质纳米非矿材料活化斜发沸石矿粉、钠基蒙脱石粉、超细硅灰均为具有较大比表面积和内表面积的纳米孔腔结构，天然赋有优异的离子交换性和吸附性能，可将离子型表面活性疏水基团分子牢固地吸附在其孔腔、空隙内壁及表面，使多孔结构的亲水性材料改变成憎水、疏水性材料。活性硅粉和偏铝酸钠则具有较强的遇水渗透性，并能与砂浆混凝土中尚未水化的水泥颗粒多次产生络合反应，生成技蔓状结晶物堵塞砂浆、混凝土中的空隙，以提高砂浆混凝土的抗渗性能，同时，还可以抑制碱骨料反应，防止砂浆、混凝土返碱。硬脂酸钠、环烷酸皂、聚羟乙基硅氧烷等有机表面活性剂，它们的羧酸基(-COOH或-COONa)与水泥砂浆混凝土中的氢氧化钙作用，形成不溶性钙皂的薄的络合吸附层，长链的烷基在水泥表面形成憎水疏水层，其表面与水的接触角(或润湿角)θ＝160°，比石腊表面(θ＝150°)的憎水性还高。试验证明：掺0.5％(重量％)本发明的活化改性疏水剂砂浆的吸水率，仅为同样集配空白砂浆吸水率的1/30。

本发明的采用无机材料作为载体和有机材料复合改性制成的活化改性疏水剂，可广泛应用于有防水、憎水、疏水功能要求的各类建筑用隔热保温砂浆、水泥基砂浆和石灰基腻子及大体积混凝土，能降低该类砂浆、混凝土的综合成本，具有优良的性能价格比。

本发明的活化改性疏水剂实际应用时，掺量为砂浆、混凝土干物料质量的0.5-1.5％内掺。

为了证明本发明的优点，发明人对本发明的活化改性疏水剂(0.5％内掺)用于普通预拌防水干粉砂浆的主要物理力学性能作了检测，检测依据为：JC474-2008《砂浆混凝土防水剂》检测结果如表1所示：

表1、受检砂浆性能指标

将活化改性疏水剂(1.0％内掺)用于外墙外保温抹面砂浆，检测依据为：JG149-2003《膨胀聚苯板薄抹灰外墙外保温系统》，检测结果如表2所示。

表2、受检砂浆吸水量

试验项目	标准指标	实测结果	单项判定
				吸水量，24h    ≤	500g/m2	230	合格

将活化改性疏水剂(1.5％内掺)用于聚合物水泥防水砂浆，检测依据为：JC/T984-2005《聚合物水泥防水砂浆》，检测结果如表3所示：

表3、受检砂浆全项物理性能

具体实施方式

本发明的活化改性疏水剂，所用原材料均为市售产品；例如：

1)、250目以上的活化斜发沸石矿粉：可由金华益生宜居建材科技有限公司购得。

2)、500目以上的活性硅粉(白炭黑)：可由浙江更化化工有限公司购得。

3)、5000目以上的超细硅灰：可由贵州海天铁合金有限公司购得。

4)、250目以上的超细钠基蒙脱石粉：可由浙江安吉非矿材料有限公司购得。

5)、粉末状的偏铝酸钠：可由山东淄博利尔化工有限公司购得。

6)、粉末状的硬脂酸钠：可由各地化工原料市场购得。

7)、环烷酸皂：可由各地化工原料市场购得。

8)、固含量为50-60％的聚羟乙基硅氧烷(ΓK＞K-94)乳液：可由各地化工原料市场购得。

本发明中所用的粉体包覆改性机可选用山东潍坊正远粉体工程设备有限公司生产的LHF连续式粉体包覆改性机。

实施例1、一种活化改性疏水剂，由以下组份组成：活化斜发沸石矿粉50份、活性硅粉(白炭黑)10份、硅灰8份、钠基蒙脱石粉(无机凝胶)12份、偏铝酸钠10份、硬脂酸钠(C₁₇H₃₅cooNa)8份、环烷酸皂2份、聚羟乙基硅氧烷(ΓK＞K-94)乳液(固含量55％)5份；以上份数均为重量份。

该活化改性疏水剂的制备方法，依次进行如下步骤：

1)、将活化斜发沸石矿粉、活性硅粉、硅灰、超细钠基蒙脱石粉和偏铝酸钠投入无重力搅拌机内(转速2000转/分)混合10～20分钟至均匀；得混合粉料，排出备用；

2)、将混合粉料投入粉体包覆改性机的反应釜内，加入硬脂酸钠和环烷酸皂，升温加热至160℃进行25分钟的第一次吸附改性，从而使硬脂酸钠等液化并被多孔结构的混合粉料充分吸附进入其孔腔及空隙；得改性粉料；上述第一次吸附改性在转速2000转/分的搅拌状态下进行；

3)、将聚羟乙基硅氧烷乳液通过粉体包覆改性机的进料口(液料喷洒口)，用喷雾器均匀喷洒于反应釜内的改性粉料的表面，进行二次粉体表面包覆改性，喷洒时间为4分钟，反应釜内的温度为160℃；喷洒结束后，保持反应釜内的温度为160℃并恒温20～30分钟，从而使反应釜内物料中水份蒸发、脱水干燥、至无结团的粉体状后排出，得活化改性疏水剂。过筛、包装。上述二次粉体表面包覆改性和恒温干燥均在转速2000转/分的搅拌状态下进行。

实施例2、一种活化改性疏水剂，由以下组份组成：活化斜发沸石矿粉45份、活性硅粉(白炭黑)10份、硅灰5份、钠基蒙脱石粉(无机凝胶)10份、偏铝酸钠5份、硬脂酸钠(C₁₇H₃₅cooNa)10份、环烷酸皂5份、聚羟乙基硅氧烷(ΓK＞K-94)乳液(固含量60％)5份；以上份数均为重量份。

该活化改性疏水剂的制备方法，除了将步骤2)的第一次吸附改性工艺由160℃、25分钟改成180℃、20分钟；其余同实施例1。

实施例3、一种活化改性疏水剂，由以下组份组成：活化斜发沸石矿粉50份、活性硅粉(白炭黑)5份、硅灰10份、钠基蒙脱石粉(无机凝胶)15份、偏铝酸钠10份、硬脂酸钠(C₁₇H₃₅cooNa)5份、环烷酸皂4份、聚羟乙基硅氧烷乳液(固含量50％)5份；以上份数均为重量份。

该活化改性疏水剂的制备方法，除了将步骤2)的吸附改性工艺由160℃、25分钟改成120℃、30分钟；其余同实施例1。

将上述实施例1～实施例3的性能进行了如下测试，

1)、分别将上述活化改性疏水剂(0.5％内掺)用于普通预拌防水干粉砂浆的主要物理力学性能作了检测，检测依据为：JC474-2008《砂浆混凝土防水剂》检测结果如表4所示：

表4、受检砂浆性能指标

2)、分别将上述活化改性疏水剂(1.0％内掺)用于外墙外保温抹面砂浆，检测依据为：JG149-2003《膨胀聚苯板薄抹灰外墙外保温系统》，检测结果如表5所示。

表5、受检砂浆吸水量(g/m²)

试验项目	实施例1	实施例2	实施例3
				吸水量，24h	233	232	235

3)分别将上述活化改性疏水剂(1.5％内掺)用于聚合物水泥防水砂浆，检测依据为：JC/T984-2005《聚合物水泥防水砂浆》，检测结果如表6所示：

表6、受检砂浆全项物理性能

最后，还需要注意的是，以上列举的仅是本发明的若干个具体实施例。显然，本发明不限于以上实施例，还可以有许多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种活化改性疏水剂，其特征是由以下组份组成：活化斜发沸石矿粉45-50份、白炭黑5-10份、硅灰5-10份、钠基蒙脱石粉10-15份、偏铝酸钠5-10份、硬脂酸钠5-10份、环烷酸皂2-5份和固含量为50-60％的聚羟乙基硅氧烷乳液5-10份；以上份数均为重量份；所述％为重量％。

2.如权利要求1所述的活化改性疏水剂的制备方法，其特征是依次包括如下步骤：

1)、将活化斜发沸石矿粉、白炭黑、硅灰、钠基蒙脱石粉和偏铝酸钠投入无重力搅拌机内混合10～20分钟；得混合粉料；

2)、将混合粉料投入粉体包覆改性机的反应釜内，加入硬脂酸钠和环烷酸皂，升温至120～180℃进行20～30分钟的第一次吸附改性；得改性粉料；

3)、将聚羟乙基硅氧烷乳液通过粉体包覆改性机的进料口用喷雾器均匀喷洒于反应釜内的改性粉料表面，进行二次包覆改性，喷洒时间为2～5分钟，反应釜内的温度为120～180℃；喷洒结束后，调节反应釜内的温度为150～170℃并恒温20～30分钟，得粉体状的活化改性疏水剂。