CN103787692A

CN103787692A - 一种防护密封固化剂及其制备方法与应用

Info

Publication number: CN103787692A
Application number: CN201310756758.3A
Authority: CN
Inventors: 左伟; 刘杰; 顾菲; 李炳浩
Original assignee: QINGDAO LUHONG BUILDING MATERIALS GROUP Co Ltd
Current assignee: QINGDAO LUHONG BUILDING MATERIALS GROUP Co Ltd
Priority date: 2013-12-31
Filing date: 2013-12-31
Publication date: 2014-05-14

Abstract

本发明公开了一种防护密封固化剂及其制备方法与应用。本产品的主要组分及其溶液质量百分比为：纳米聚硅溶液：25％～35％，高分子胶结料：0～15％，复合促进剂：1％～2％，复合分散渗透剂：0.05％～0.5％，载体(水)：50％～75％，上述原料之和为100％。该固化剂主要用于无机材料——水泥基、砂浆基、陶瓷基、无机玻璃钢等表面层的密封、固化，提高表面层的理化性能和强度，使其具有耐久性和实用性。本产品具有固化性能好、适用范围广、成本低等特点。

Description

一种防护密封固化剂及其制备方法与应用

技术领域

本发明涉及建筑材料、化工材料相关技术领域，尤其涉及一种化学建材中的防护密封固化剂及其制备方法，以及建筑材料表面进行固化的应用。

背景技术

在建筑领域，路面加固、沟渠防渗等多采用水泥混凝土和各种砂浆类材料，建成的水泥道路、地坪、渠道等水泥制品易出现起尘、起砂、露石等问题，导致工程使用时间缩短、复修频率增加，且耐久性显著降低，因此，造成了对高能耗、高排放、高污染的水泥材料的极大浪费。其原因与目前水泥本身及施工多方面影响因素有关，但这些影响因素目前较难避免，因此加强材料表面防护势在必行，固化剂是目前有效的防护手段之一。

本发明所涉及的防护密封固化剂与目前国内外同类产品相比，具有固化性能好、适用范围广、成本低等特点。将本产品涂于建筑材料表面，通过渗透和化学反应对材料表面进行固化，提高材料表面硬度、耐磨性、强度，降低吸水率比和碳化深度。本固化剂可用于无机材料——水泥基、砂浆基、陶瓷基、无机玻璃钢等表面层的密封、固化，提高表面层的理化性能和强度，使其具有耐久性和实用性，具有较高的性价比，广阔的推广应用前景。

发明内容

本发明提供的一种防护密封固化剂及其制备方法与应用。制得的防护密封固化剂可用于无机材料——水泥基、砂浆基、陶瓷基、无机玻璃钢等表面层的密封、固化，提高表面层的理化性能和强度，使其具有耐久性和实用性，

该固化剂的主要组分为：纳米聚硅溶液、高分子胶结料、复合促进剂、复合分散渗透剂、载体(水)。先将原料配置成相应浓度的溶液，然后按一定的质量百分比将原料放入非金属容器，在搅拌下使之充分混合均化，配制成液态固化剂。使用时，先将基地表面清理、打磨去除浮灰，用水润湿，然后将固化剂喷或涂刷于基底表面，固化剂通过渗透和化学反应对材料表面进行固化，提高材料表面硬度、耐磨性、强度，降低吸水率比和碳化深度。

一种防护密封固化剂，主要由以下组分按质量百分比配制而成：纳米聚硅溶液：25％～35％，高分子胶结料：0～15％，复合促进剂：1％～2％，复合分散渗透剂：0.05％～0.5％，载体(水)：50％～75％，以上组分百分数之和为100％。各组分质量浓度分别为：纳米聚硅溶液：30％～35％，高分子胶结料：40％～45％，复合促进剂：10％～15％，复合分散渗透剂：1％～10％。

所述纳米聚硅溶液，原料配比(质量百分比)：纳米聚硅水溶液(质量浓度35％)：60％～75％，氢氧化锂水溶液(质量浓度15％)：20％～30％，氢氧化钠水溶液(质量浓度20％)：2％～30％，氢氧化钾水溶液(质量浓度30％)：10％～20％，以上组分百分数之和为100％。

所述高分子胶结料，按其配比进行自由基连锁聚合反应制备的，其原料质量百分配比：丙烯酸丁酯：10％～19％，苯乙烯：10％～15％，甲基丙烯酸甲酯：5％～8％，丙烯酸：2％～10％，司盘-85(乳化剂)：0.2％～0.5％，聚乙烯醇17-88(胶体稳定剂)：0.3％～0.6％，过硫酸钾(引发剂)：0.4％～0.8％，其余为去离子水。

所述复合促进剂，是由以下四类物质按质量百分比配制而成：有机酸：10％，无机酸：8％，醇类：10％～15％，醇胺类：10％～20％，其余为去离子水。所述有机酸为丙二酸和水杨酸按质量比2∶1配制而成的水溶液，所述无机酸为磷酸和硫酸按质量比1∶1配制而成的水溶液，所述醇类为二甘醇和甘露醇按质量比3∶1配制而成的水溶液，所述醇胺类为一乙醇胺和三异丙醇胺按质量比2∶1配制而成的水溶液，其质量浓度分别为：10％、10％、15％、15％。

所述复合分散渗透剂由三种表面活性剂按质量百分比配制而成：OP-10：2.27％，十二烷基硫酸钠：2.27％，吐温-20：0.46％，去离子水：95％。

将各组分配置成相应浓度的溶液，在有搅拌装置的不锈钢反应釜中，先加水，在不断的搅拌下，依次加入纳米聚硅溶液、高分子胶结料、复合促进剂和复合分散渗透剂，均化后即制得液态固化剂，并放入不锈钢容器内贮存。

制备方法：在有搅拌装置的不锈钢反应釜中，先加水，在不断的搅拌下，依次加入纳米聚硅溶液、高分子胶结料、复合促进剂和复合分散渗透剂，均化后即制得液态固化剂。

将固化剂涂于材料表面，通过渗透和化学反应对材料表面进行固化，提高材料表面硬度、耐磨性、强度，降低吸水率比和碳化深度。可用于水泥基、砂浆基、陶瓷基、无机玻璃钢等无机材料表面层的密封、固化，提高表面层的理化性能和强度，使其具有耐久性和实用性，具有较高的性价比，对建筑工程防护、降低能耗、减少环境污染具有重要意义。

具体实施方式

以下结合本技术方案、原理和实施例对本发明做进一步的说明。

(1)纳米聚硅溶液的制备

所述纳米聚硅溶液，是由硅酸阴离子和锂、钠、钾阳离子，通过中和反应合成的。

原料配比(质量百分比)：纳米聚硅水溶液(质量浓度35％)：60％～75％，氢氧化锂水溶液(质量浓度15％)：20％～30％，氢氧化钠水溶液(质量浓度20％)：2％～30％，氢氧化钾水溶液(质量浓度30％)：10％～20％，以上组分百分数之和为100％。

合成方法：将硅溶胶水溶液按比例加入到带搅拌装置的不锈钢反应釜中，慢慢加入一定比例的三种氢氧化物水溶液，并不断搅拌，通过控制加入速度，保持反应温度不超过60℃。

(2)高分子胶结料

所述高分子胶结料，其原料质量百分配比：丙烯酸丁酯：10％～19％，苯乙烯：10％～15％，甲基丙烯酸甲酯：5％～8％，丙烯酸：2％～10％，司盘-85(乳化剂)：0.2％～0.5％，聚乙烯醇17-88(胶体稳定剂)：0.3％～0.6％，过硫酸钾(引发剂)：0.4％～0.8％，去离子水：40％～55％，按相应配比进行自由基连锁聚合反应，制备得到高分子胶结料。

合成方法：按上述原料配比，将水加入到第一只带搅拌、冷凝装置的不锈钢反应釜中，投入司盘-85(乳化剂)和聚乙烯醇17-88(胶体稳定剂)，溶解后，依次加入丙烯酸丁酯、苯乙烯和甲基丙烯酸甲酯，快速搅拌20～30分钟，形成均质性乳液状态。

取体积分数20％的上述乳液，加到另一只不锈钢反应釜中，再加入质量浓度为5％的过硫酸钾引发剂水溶液总量的1/2，并不断搅拌升温至70～75℃，将物料保温至有蓝光出现，其反应温度可升至80～90℃，然后再加入剩余1/2的引发剂，并将剩余80％的乳液缓慢滴入，2.5～3小时滴完，反应温度可达90～95℃，保温2小时后，用氨水调节PH＝7～9，即得高分子胶结料。

(3)复合促进剂

所述复合促进剂，是由以下四类物质按质量百分比配制而成：有机酸：10％，无机酸：8％，醇类：10％～15％，醇胺类：10％～20％，其余为去离子水。

所述有机酸为丙二酸和水杨酸按质量比2∶1配制而成的水溶液，其质量浓度为10％；所述无机酸为磷酸和硫酸按质量比1∶1配制而成的水溶液，其质量浓度为10％；所述醇类为二甘醇和甘露醇按质量比3∶1配制而成的水溶液，其质量浓度为：15％；所述醇胺类为一乙醇胺和三异丙醇胺按质量比2∶1配制而成的水溶液，其质量浓度15％。

配置方法：先分别配置上述质量浓度的有机酸、无机酸、醇类、醇胺类四类物质的水溶液，然后根据四类物质在复合促进剂中的配比进行复配，其配比为：有机酸：10％，无机酸：8％，醇类：10％～15％，醇胺类：10％～20％，余量为去离子水。

(4)复合分散渗透剂

所述复合分散渗透剂由三种表面活性剂组成，其配比(质量百分比)：OP-10：2.27％，十二烷基硫酸钠：2.27％，吐温-20：0.46％，去离子水：95％。三种表面活性剂按质量比为OP-10∶十二烷基硫酸钠∶吐温-20＝1∶1∶0.2。

配置方法：取一定质量比例的表面活性剂，先用去离子水将吐温-20溶解，再加入OP-10和十二烷基硫酸钠，并缓慢搅拌，至其完全溶解均化即得到该复合分散渗透剂。

(5)防护密封固化剂的配制

配比(质量百分比)：纳米聚硅溶液：25％～35％，高分子胶结料：0～15％，复合促进剂：1％～2％，复合分散渗透剂：0.05％～0.5％，载体(水)：50％～75％，以上组分百分数之和为100％。根据基底材料的不同性能要求，在以上质量百分比范围内调整各组分的配比。

制备方法：将各组分配置成相应浓度的溶液，在带有搅拌装置的不锈钢反应釜中，先加水，在不断的搅拌下，依次加入一定质量百分比的纳米聚硅溶液、高分子胶结料、复合促进剂和复合分散渗透剂，均化后即制得液态固化剂，并放入不锈钢容器内贮存。

产品应用：将基地表面清理、打磨去除浮灰，用水润湿，然后将固化剂喷或涂刷于基底表面，三日内喷水三次进行养护，需要时可打磨制成光亮地坪。可用于水泥基、砂浆基、陶瓷基、无机玻璃钢等无机材料表面层的密封、固化，提高表面层的理化性能和强度。

原理：本发明的防护密封固化剂通过基地表面的孔隙渗入无机材料中，与基体材料中的活性物质如氢氧化钙、硅酸钙等，并发生一系列化学反应，形成水化硅酸钙凝胶，并与基体材料中氧化硅、氧化钙、碳酸盐、硅酸盐等物质相结合、交联，在三维空间上结为整体，增强基底材料颗粒之间的粘结力，从而封堵了孔洞、密实了材料，降低基底材料的吸水率比和渗水率比，提高表面层的理化性能和强度，使之具有耐久性。

以下是发明人列举的实施例，但本发明并不仅限于以下实施例。可根据基底材料性能不同来调整各组分的质量百分比，使之产生最优的技术效果。

实施例1

产品类型为LH901，配方(质量百分比)：纳米聚硅溶液：30％，高分子胶结料：8％，复合促进剂：1.6％，复合分散渗透剂：0.15％，载体(水)：60.25％

制备方法：在带有搅拌装置的不锈钢反应釜中，先加入水，在不断的搅拌下，依次加入本实施例质量百分比的纳米聚硅溶液、高分子胶结料、复合促进剂和复合分散渗透剂，并慢速搅拌20分钟，即制得液态固化剂。

产品应用：将基地表面清理、打磨去除浮灰，用水润湿，然后以0.3～0.5公斤/平方米的剂量将固化剂的喷或涂刷于基底表面，喷三日内喷水三次进行养护。实施例2

产品类型为LH701，配方(质量百分比)：纳米聚硅溶液：32％，复合促进剂：2％，复合分散渗透剂：0.4％，载体(水)：66.6％。

制备方法：在带有搅拌装置的不锈钢反应釜中，先加入水，在不断的搅拌下，依次加入本实施例质量百分比的纳米聚硅溶液、复合促进剂和复合分散渗透剂，并慢速搅拌20分钟，即制得液态固化剂。

产品应用：将基地表面清理、打磨去除浮灰，用水润湿，然后以0.3～0.5公斤/平方米的剂量将本发明的固化剂的喷或涂刷于基底表面，喷三日内喷水三次进行养护，需要时可打磨制成光亮地坪。

通过实验测试不同试样的性能参数，即吸水率比、渗水率比、耐磨度比和抗压强度，结果见下表1。

表1固化剂产品性能表

试样性能	空白试样	进口试样	LH901试样	LH701试样
					吸水率比(％)	100	73	70	75
渗水率比(％)	100	78	69	76
					耐磨度比(％)	100	143	141	145
抗压强度增长率(％)	100	112	112	115

由表1中各试样性能可实施例1和实施例2所得产品LH901和LH701吸水率比和渗水率比较低，耐磨度比和抗压强度增长率较高，对提高材料表面硬度、耐磨性、强度有重要作用，使其具有耐久性和适用性，满足建筑工程表面防护的要求，本发明具有广阔的推广应用前景。

Claims

1.一种防护密封固化剂，其特征在于，主要由以下组分按质量百分比配制而成：纳米聚硅溶液：25％～35％，高分子胶结料：0～15％，复合促进剂：1％～2％，复合分散渗透剂：0.05％～0.5％，载体(水)：50％～75％，以上组分百分数之和为100％。

2.根据权利要求1所述防护密封固化剂，其特征在于，所述组分质量浓度分别为：纳米聚硅溶液：30％～35％，高分子胶结料：40％～45％，复合促进剂：10％～15％，复合分散渗透剂：1％～10％，以上组分百分数之和为100％。

3.根据权利要求1或2所述防护密封固化剂，其特征在于，所述纳米聚硅溶液，原料配比(质量百分比)：纳米聚硅水溶液(质量浓度35％)∶60％～75％，氢氧化锂水溶液(质量浓度15％)∶20％～30％，氢氧化钠水溶液(质量浓度20％)∶2％～30％，氢氧化钾水溶液(质量浓度30％)∶10％～20％，以上组分百分数之和为100％。

4.根据权利要求1或2所述防护密封固化剂，其特征在于，所述高分子胶结料，按其配比进行自由基连锁聚合反应制备的，其原料质量百分配比：丙烯酸丁酯：10％～19％，苯乙烯：10％～15％，甲基丙烯酸甲酯：5％～8％，丙烯酸：2％～10％，司盘-85(乳化剂)：0.2％～0.5％，聚乙烯醇17-88(胶体稳定剂)：0.3％～0.6％，过硫酸钾(引发剂)：0.4％～0.8％，其余为去离子水。

5.根据权利要求1或2所述防护密封固化剂，其特征在于，所述复合促进剂，是由以下四类物质按质量百分比配制而成：有机酸：10％，无机酸：8％，醇类：10％～15％，醇胺类：10％～20％，其余为去离子水。

6.根据权利要求5所述防护密封固化剂，其特征在于，所述有机酸为丙二酸和水杨酸按质量比2∶1配制而成的水溶液，所述无机酸为磷酸和硫酸按质量比1∶1配制而成的水溶液，所述醇类为二甘醇和甘露醇按质量比3∶1配制而成的水溶液，所述醇胺类为一乙醇胺和三异丙醇胺按质量比2∶1配制而成的水溶液，其质量浓度分别为：10％、10％、15％、15％。

7.根据权利要求1或2所述防护密封固化剂，其特征在于，所述复合分散渗透剂由三种表面活性剂按质量百分比配制而成：OP-10：2.27％，十二烷基硫酸钠：2.27％，吐温-20：0.46％，去离子水：95％。

8.根据权利要求1或2所述防护密封固化剂的制备方法，其特征在于，将原料配置成相应浓度的溶液，在带有搅拌装置的不锈钢反应釜中，先加水，在不断的搅拌下，依次加入一定质量百分比的纳米聚硅溶液、高分子胶结料、复合促进剂和复合分散渗透剂，搅拌均化后即制得液态固化剂。

9.根据权利要求8所述防护密封固化剂的应用，其特征在于，将基地表面清理、打磨去除浮灰，用水润湿，然后将固化剂喷或涂刷于基底表面，三日内喷水三次进行养护，需要时可打磨制成光亮地坪。