CN103553708A - 制备快速固化海洋工程混凝土渗透型防护剂的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及海洋工程材料防腐领域，旨在提供一种制备快速固化海洋工程混凝土渗透型防护剂的方法。该方法包括：酸性组分的制备：前驱体、去离子水、醇进行混合，再加入酸性催化剂，搅拌下反应；碱性组分的制备：前驱体、去离子水、醇进行混合，再加入碱性催化剂，搅拌下反应；将酸性组分加入碱性组分中并进行混合，再在30℃搅拌反应充分复合。与目前的渗透型防护剂相比，本发明既利用酸性有机硅溶胶水解活性快速与混凝土毛细孔壁反应成膜，同时利用碱性硅溶胶的复合提高防护剂渗透深度及储存稳定性，C30混凝土渗透深度可达3～6mm，表面吸水率可降低85%以上。

Description

制备快速固化海洋工程混凝土渗透型防护剂的方法

技术领域

本发明涉及酸碱两步法制备快速固化海洋工程混凝土渗透型防护剂，属于海洋工程材料防腐领域。

背景技术

混凝土是目前认为稳定性较高的材料之一，广泛应用于桥梁、码头、房屋建筑、市政道路等工程。随着海洋经济的不断发展，海洋工程中混凝土材料的耐久性能显得尤为重要。海洋环境条件下物理、化学和生物侵蚀对混凝土产生碳化作用、氯盐侵蚀作用、冻融循环作用、硫酸盐腐蚀作用等，引起混凝土在服役期间性能劣化，有的甚至达不到寿命而破坏。因此，采取有效措施防止混凝土材料的劣化具有十分重要的意义。

表面防护处理具有施工简单、效果显著、成本低廉等优点，对混凝土的防护具有很强的实用意义。传统成模型涂料涂刷在混凝土表面反应成膜，隔绝海洋环境的腐蚀介质起到防护作用。但早龄期混凝土会有大量水汽从毛细孔通道外排，在表面接触处产生气压，致使涂料附着力下降而影响防护性能。另外早龄期混凝土属于强碱性表面，也会影响传统涂料成膜物质的耐久性。

渗透型防护剂针对以上问题，直接使用于新筑混凝土表面，利用毛细吸力渗透进入毛细孔内部与碱性表面反应生成无机疏水膜，既保留水汽外排通道，又阻隔了腐蚀介质通过毛细孔的侵蚀。目前已在很多专利和论文中报道很多类产品，如硅烷单体、硅烷乳液、硅烷膏体等。然而这些产品仍存在固化时间长、固化条件要求高等问题，在快速施工领域特别是海洋环境潮汐区很难适用。国外Wacker、Dow Corning、国内思康化学等公司面向混凝土表面防护产品，大多要求固化一天以上才有拒水效果。所以，以快速固化为目的的渗透型防护剂对于快速施工领域特别是海洋环境潮汐区非常重要。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，克服现有技术中的不足，提供一种制备快速固化海洋工程混凝土渗透型防护剂的方法。该方法利用前驱体、有机溶剂、去离子水、酸碱催化剂为原料分别制备酸碱组分，最后将两者按一定比例复合，制得复合渗透型防护剂。

为解决技术问题，本发明的具体方案为：

提供一种制备快速固化海洋工程混凝土渗透型防护剂的方法，包括以下步骤：

（1）酸性组分的制备：首先向三口烧瓶中加入前驱体、去离子水、醇进行混合，再加入酸性催化剂，并对瓶口进行密封，然后400～1200r/min的搅拌下于30～60℃水浴环境中反应2～8小时；

该步骤中，各组分原料的摩尔比为：前驱体∶去离子水∶醇∶酸性催化剂=1∶1～4∶5～30∶0.01～0.05；所述前驱体为甲基三乙氧基硅烷、乙基三乙氧基硅烷、异丁基乙基三乙氧基硅烷或正辛基乙基三乙氧基硅烷中的一种或多种；所述酸性催化剂为甲酸、乙酸、盐酸或硫酸中的一种；

（2）碱性组分的制备：首先向三口烧瓶中加入前驱体、去离子水、醇进行混合，再加入碱性催化剂，并对瓶口进行密封，然后400～1200r/min的搅拌下于30～60℃水浴环境中反应2～8小时；

该步骤中，各组分原料的摩尔比为：前驱体∶去离子水∶醇∶碱性催化剂=1∶2～8∶5～30∶0.02～0.06；所述前驱体为正硅酸甲酯或正硅酸乙酯中的一种；所述碱性催化剂为氨水、氢氧化钠或氢氧化钾中的一种；

（3）按80～200ml/h的滴加速度将酸性组分加入碱性组分中并进行混合，酸性组分与碱性组分的摩尔比为1∶1～20∶1；再在30℃环境下进行搅拌反应4～8小时充分复合，最终得到复合渗透型防护剂。

本发明中，所述醇为乙醇、甲醇、异丙醇中的一种。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

与目前的渗透型防护剂相比，本发明提供了一种新的复合型有机硅渗透型防护剂，既利用酸性有机硅溶胶水解活性快速与混凝土毛细孔壁反应成膜，同时利用碱性硅溶胶的复合提高防护剂渗透深度及储存稳定性，C30混凝土渗透深度可达3～6mm，表面吸水率可降低85%以上。

附图说明

图1为复合防护剂TEM图片（复合前碱性颗粒均匀）；

图2为复合防护剂TEM图片（复合后形成类核壳结构颗粒）。

具体实施方式

本发明的目的在于两步法制备快速固化海洋工程混凝土渗透型防护剂，利用前驱体、有机溶剂、去离子水、酸碱催化剂为原料分别制备酸碱组分，最后将两者按一定比例复合，制得复合渗透型防护剂。

具体步骤包括：

（1）酸性组分的制备：首先向三口烧瓶中加入前驱体、去离子水、醇进行混合，再加入酸性催化剂，并对瓶口进行密封，然后400～1200r/min的搅拌下于30～60℃水浴环境中反应2～8小时；

该步骤中，各组分原料的摩尔比为：前驱体∶去离子水∶醇∶酸性催化剂=1∶1～4∶5～30∶0.01～0.05；所述前驱体为甲基三乙氧基硅烷、乙基三乙氧基硅烷、异丁基乙基三乙氧基硅烷或正辛基乙基三乙氧基硅烷中的一种或多种；所述酸性催化剂为甲酸、乙酸、盐酸或硫酸中的一种；

（2）碱性组分的制备：首先向三口烧瓶中加入前驱体、去离子水、醇进行混合，再加入碱性催化剂，并对瓶口进行密封，然后400～1200r/min的搅拌下于30～60℃水浴环境中反应2～8小时；

该步骤中，各组分原料的摩尔比为：前驱体∶去离子水∶醇∶碱性催化剂=1∶2～8∶5～30∶0.02～0.06；所述前驱体为正硅酸甲酯或正硅酸乙酯中的一种；所述碱性催化剂为氨水、氢氧化钠或氢氧化钾中的一种；

（3）按80～200ml/h的滴加速度将酸性组分加入碱性组分中并进行混合，酸性组分与碱性组分的摩尔比为1∶1～20∶1；再在30℃环境下进行搅拌反应4～8小时充分复合，最终得到复合渗透型防护剂。

所述醇为乙醇、甲醇、异丙醇中的一种。

各实施例中的试验数据见下表：

复合防护剂涂覆在混凝土表面，涂覆量约为250g/m²，表干时间小于10mins，完全固化小于6h，固化后表面疏水效果显著，具备良好防护效果。

将普通混凝土块劈开后发现内部全是亲水表面而变深色，表面涂覆渗透型防护剂混凝土块劈开后发现接近表面形成了约3～6mm白色憎水层。

最后，还需要注意的是，以上列举的仅是本发明的具体实施例子。显然，本发明不限于以上实施例子，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.制备快速固化海洋工程混凝土渗透型防护剂的方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）酸性组分的制备：首先向三口烧瓶中加入前驱体、去离子水、醇进行混合，再加入酸性催化剂，并对瓶口进行密封，然后400～1200r/min的搅拌下于30～60℃水浴环境中反应2～8小时；

该步骤中，各组分原料的摩尔比为：前驱体∶去离子水∶醇∶酸性催化剂=1∶1～4∶5～30∶0.01～0.05；所述前驱体为甲基三乙氧基硅烷、乙基三乙氧基硅烷、异丁基乙基三乙氧基硅烷或正辛基乙基三乙氧基硅烷中的一种或多种；所述酸性催化剂为甲酸、乙酸、盐酸或硫酸中的一种；

（2）碱性组分的制备：首先向三口烧瓶中加入前驱体、去离子水、醇进行混合，再加入碱性催化剂，并对瓶口进行密封，然后400～1200r/min的搅拌下于30～60℃水浴环境中反应2～8小时；

该步骤中，各组分原料的摩尔比为：前驱体∶去离子水∶醇∶碱性催化剂=1∶2～8∶5～30∶0.02～0.06；所述前驱体为正硅酸甲酯或正硅酸乙酯中的一种；所述碱性催化剂为氨水、氢氧化钠或氢氧化钾中的一种；

（3）按80～200ml/h的滴加速度将酸性组分加入碱性组分中并进行混合，酸性组分与碱性组分的摩尔比为1∶1～20∶1；再在30℃环境下进行搅拌反应4～8小时充分复合，最终得到复合渗透型防护剂。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述醇为乙醇、甲醇、异丙醇中的一种。