CN103833415B - 一种建筑用无机涂层材料的抗渗增强剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种建筑用无机涂层材料的抗渗增强剂及其制备方法。所述建筑用无机涂层材料的抗渗增强剂，由渗透反应组分、辅助渗透组分、疏水组分、结构致密组分和、降低表面张力组分和聚合物胶粉混合而成，本发明可有效改善水泥基复合材料与无机涂层材料的界面性能，显著提高表面活性物质渗透进入混凝土表层的深度，制备出具有低介质渗透、高耐候、绿色环保的建筑用无机涂层材料。
Description
技术领域
本发明属于建筑材料技术领域，具体涉及一种建筑用无机涂层材料的抗渗增强剂及其制备方法。
背景技术
作为涂层材料家族的一部分，无机涂层材料具有有机涂层材料所不具备的优势，包括：无VOC排放、绿色环保、对水泥基复合材料基层要求低、可实现自呼吸、耐候性良好等。尽管如此，现有的建筑用无机涂层材料体系存在高渗透性与易开裂的关键技术问题。由于无机涂层材料与有机涂层材料的组成与结构的不同，在薄层状态下无机涂层材料的抗渗性远远低于有机涂层材料，并不能对严酷环境条件下建筑物的防护起到长期与有效的保护作用。
目前，针对无机涂层材料抗渗性提升机理与技术的文献资料较少，已公开的文献资料中无机涂层材料的抗渗性提升主要来自于硅酸盐水泥复合材料体系。在硅酸盐水泥基复合材料的抗渗性提高方面，现有文献与专利主要采用低水固比、憎水处理、聚合物成膜与化学反应密实等技术手段实现硅酸盐水泥体系材料的抗渗性提升。
就现有的技术体系而言，硅酸盐水泥体系材料抗渗性的提升主要依赖于增强自身的致密性与憎水性，从而在水泥基复合材料外部形成防止侵蚀性介质渗透的屏障。
中国专利申请号92107659.2、94119721、92114913与200710067987.侧重于采用低水固比与化学反应密实的技术提升硅酸盐水泥与混凝土的渗透性；中国专利申请号201010107825.5、200910234112、200710179547、201010101549与200910064212侧重于采用憎水处理与聚合物成膜原理实现硅酸盐水泥基复合材料抗渗性的提升。
中国专利申请号200710058612介绍了一种无机粉体渗透结晶防水涂料，该涂料具有能在混凝土基体的毛细孔和微裂纹中生长出不溶晶体，将毛细孔通道和微裂纹堵塞，从而提高混凝土的抗渗能力。
尽管如此，上述方法更适合于以硅酸盐水泥胶凝材料为主的无机涂层材料，对水玻璃、硅凝胶与磷酸盐体系的无机涂层材料并不完全适用。
此外，现有无机涂层材料对钢筋混凝土建筑物的防护作用主要来源于涂层材料自身的抗渗性，并未实现涂层材料中活性物质对建筑物表面的渗透反应保护与涂层材料本体防护的一体化。
发明内容
针对目前的无机涂层材料的抗渗增强剂不具备普遍适用所有无机涂层材料的问题，以及无机涂层材料即使用过坑渗增强剂，耐候性也不好的问题，本发明提供一种建筑用无机涂层材料的抗渗增强剂及其制备方法。
本发明基于无机涂层材料基体防护与活性物质渗透反应保护相结合的思路，重点采用增强混凝土表面吸附的原理，加强活性物质在混凝土中的渗透深度，通过低水固比、憎水处理、聚合物成膜与化学反应密实技术的综合运用，可有效提升无机涂层材料在薄层状态下的抗侵蚀性介质渗透能力。
本发明所提供的建筑用无机涂层材料的抗渗增强剂，由渗透反应组分、辅助渗透组分、疏水组分、结构致密组分、降低表面组分和聚合物胶粉混合而成，各组分的重量含量为：
所述渗透反应组分为可通过化学反应生成类似聚合物结构的无机阴离子，渗透反应组分需满足如下技术指标：在5-50℃条件下，溶解度大于10g/100g水，溶解时间小于30min。
所述辅助渗透组分是使水泥基复合材料毛细孔吸附性增强的活性剂，为溴化锂、碳酸钾、活性氧化铝、无水硫酸镁中的任意一种或两种的任意比例的混合。
活性氧化铝是在催化剂中使用氧化铝的通常专称为“活性氧化铝”，它是一种多孔性、高分散度的固体材料，有很大的表面积。
所述疏水组分是可与水泥基复合材料反应形成疏水效应的表面活性剂，所述的疏水组分为脂肪酸钠、硬脂酸钾、脂肪酸镁、脂肪酸铝、硬脂酸钙、硬脂酸锌、甲基硅酸钠、乙基硅酸钠、醋酸锆、氢氧化锆中一种或两种的任意比例的混合。
因为辅助渗透组分与疏水组分是对涂层材料的砂浆或混凝土基体产生作用，从而实现涂层材料对基体材料抗渗性的提升，所述水泥基复合材料就是指砂浆或混凝土。
所述结构致密组分为氢氧化钙、矿渣、水泥、石膏中的任意一种或二种的任意比例的混合。
所述降低表面张力组分为可降低碱性溶液表面张力的表面活性剂，该降低表面张力组分需满足如下技术指标：在25℃，PH=8-14范围内，溶液表面张力小于50mN/m。
所述聚合物胶粉为最低成膜温度为0-5℃的水溶性可再分散聚合物粉末。
所述渗透反应组分为硅酸盐、磷酸盐、硼酸盐或铝酸盐中的任意一种或两种的任意比例的混合。
所述可降低碱性溶液表面张力的表面活性剂选自硬脂酸钠，十二烷基苯磺酸钠，硅酸钠、偏硅酸钠、季铵化合物，卵磷脂、三乙醇胺、三异丙醇胺、乙二醇丁醚、氟碳表面活性剂、有机硅表面活性剂中的任意一种或二种的任意比例的混合。
所述聚合物胶粉选自醋酸乙烯酯与乙烯共聚胶粉（VAC/E)，乙烯与氯乙烯及月桂酸乙烯酯三元共聚胶粉（E/VC/VL），醋酸乙烯酯与乙烯及高级脂肪酸乙烯酯三元共聚胶粉(VAC/E/VEOVA)，醋酸乙烯酯与高级脂肪酸乙烯酯(VAC/VEOVA)，丙烯酸酯与苯乙烯共聚胶粉（A/S），醋酸乙烯酯与丙烯酸酯及高级脂肪酸乙烯酯三元共聚胶粉(VAC/A/VEOVA)，醋酸乙烯酯均聚胶粉，（PVAC），苯乙烯与丁二烯共聚胶粉(SBR)中的任意一种。
上述抗渗增强剂中渗透反应组分、辅助渗透组分、疏水组分、结构致密组分、降低表面张力组分和聚合物胶粉及其各自质量比例可实现如下综合效果：无机涂层材料涂覆于混凝土表面时，基于毛细孔吸附作用与扩散机制，渗透反应组分有利于进入混凝土表层与水泥水化产物发生反应，从而改善混凝土表层致密性并提升抗介质渗透能力；辅助渗透组分与降低表面张力组分的引入在于促进混凝土表层对渗透性组分的吸附作用，从而增强渗透性组分对混凝土表层的致密性改善效果；结构致密组分的引入可有效提升无机涂层材料自身的抗介质渗透能力，同时与渗透组分和辅助渗透组分可实现混凝土表层与涂层材料层的整体抗介质渗透能力；疏水组分可在涂层材料与混凝土表层内部形成憎水效应，从而增加侵蚀介质的传输阻力；聚合物胶粉的加入可有效改善上述其他组分对无机涂层材料粘结性能的负面影响，同时优化涂层材料微观结构，抑制侵蚀性介质的传输。综上所述，抗渗增强剂上述六种组分及其配比有利于实现无机涂层材料对混凝土结构抗渗性的有效防护，具有明显的协同增强效应。
本发明所述的建筑用无机涂层材料的抗渗增强剂的制备方法为：按比例将渗透反应组分、辅助渗透组分、疏水组分、结构致密组分、聚合物胶粉组分和降低表面张力组分，经粉磨至颗粒粒径小于300目后，再经搅拌均匀后得无机涂层材料的抗渗增强剂。
本发明所述的建筑用无机涂层材料的抗渗增强剂，采用外掺法等量代无机涂层材料重量的1～10%。
本发明的有益效果是：第一，涂覆于钢筋混凝土建筑物表面时，实现混凝土表层无机涂层材料自身的高抗渗；第二，表层涂覆无机涂层材料的混凝土表层实现活性物质的渗透反应致密层。最终，制备高抗渗、高耐候、绿色环保的建筑用无机涂层材料。
具体实施方式
为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。
实施例1：
一种建筑用无机涂层材料的抗渗增强剂的制备方法，它包括如下步骤：
渗透反应组分：工业级偏硅酸钠，20%；
辅助渗透组分：活性氧化铝，10%；
疏水组分：工业级脂肪酸镁，25%；
结构致密组分：工业级氢氧化钙，30%；
降低表面张力组分：三乙醇胺，5%；
聚合物胶粉：醋酸乙烯酯与乙烯共聚胶粉（VAC/E)，10%
制备方法：首先，将渗透反应组分、辅助渗透组分、疏水组分、结构致密组分、聚合物胶粉和降低表面张力组分，按照上述质量百分比称量；其次，将上述材料组分经粉磨至颗粒粒径小于300目后，再经搅拌均匀后得无机涂层材料的抗渗增强剂。
应用：本发明的无机涂层材料的抗渗增强剂，采用外掺法等量代替无机涂层材料质量的5%。从而制备得到具备高抗渗特性的无机涂层材料。采用的原材料配比为：市售无机涂层材料：1000kg；抗渗增强剂：50kg（质量百分比，5%）。将通过计量上述抗渗增强剂组分放入粉磨机处理15分钟，待颗粒粒径小于300目即可完成增强剂制备。
通过氯离子抗渗性试验（NT BUILD492,Concrete,mortar and cement-based repairmaterials:chloride migration coefficient from non-steady-state migration experiments，下同）、非稳态空气渗透性试验(SIA262/1-E,Non-Destructive Site Air-Permeability Test，下同)和水渗透试验(GB/T50082-2009,普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准，下同)，对比市售“DUBS”（德博士）无机矿物外墙涂料与掺加抗渗增强剂涂料对混凝土渗透性的影响，结果表明：掺加抗渗增强剂的无机涂料明显提升了混凝土的抗渗性，相对无机涂层材料提升幅度约为40%左右（见表1），同时优于发明申请号200710067987.9的抗渗性。此外，该涂层材料性能满足JT/T695-2007《混凝土桥梁结构表面涂层防腐技术条件》的技术要求。
表1抗渗增强剂I对表面涂覆无机涂层材料的C30混凝土介质渗透性影响
实施例2：
一种建筑用无机涂层材料的抗渗增强剂的制备方法，它包括如下步骤：
渗透反应组分：工业级四硼酸钠，30%；
辅助渗透组分：活性氧化铝，15%；
疏水组分：硬脂酸铝，15%；
结构致密组分：S95矿渣粉，30%；
降低表面张力组分：氟碳表面活性剂，5%；
聚合物胶粉：醋酸乙烯酯均聚胶粉，5%
制备方法：首先，将渗透反应组分、辅助渗透组分、疏水组分、结构致密组分、聚合物胶粉和降低表面张力组分，按照上述质量百分比称量；其次，将上述材料组分经粉磨至颗粒粒径小于300目后，再经搅拌均匀后得无机涂层材料的抗渗增强剂。
应用：本发明的无机涂层材料的抗渗增强剂，采用外掺法等量代替无机涂层材料质量的8%。从而制备得到具备高抗渗特性的无机涂层材料。
采用的原材料配比为：市售无机涂层材料：1000kg；抗渗增强剂：80kg（质量百分比，8%）。将通过计量上述抗渗增强剂组分放入粉磨机处理15分钟，待颗粒粒径小于300目即可完成增强剂制备。
通过抗渗试验对比市售“DUBS”（德博士）无机矿物外墙涂料与掺加抗渗增强剂涂料对混凝土渗透性的影响，结果表明：掺加抗渗增强剂的涂料明显提升了混凝土的抗渗性，相对无机涂层材料提升幅度约为30%左右（见表2）。此外，该涂层材料性能满足JT/T695-2007《混凝土桥梁结构表面涂层防腐技术条件》的技术要求。
表2抗渗增强剂II对表面涂覆无机涂层材料的C30混凝土介质渗透性影响
与发明申请号200910064212.5防水抗渗夜相比较，本发明抗渗增强剂性能指标与其相当，但在涂层性能上本发明具有明显的优势（见表3）。
表3涂层性能指标
实施例3：
一种建筑用无机涂层材料的抗渗增强剂的制备方法，它包括如下步骤：
渗透反应组分：工业级铝酸钠，15%；
辅助渗透组分：无水硫酸镁，15%；
疏水组分：硬脂酸钙，20%；
结构致密组分：白色硅酸盐水泥，40%；
降低表面张力组分：有机硅表面活性剂，3%；
聚合物胶粉：丙烯酸酯与苯乙烯共聚胶粉（A/S），7%
制备方法：首先，将渗透反应组分、辅助渗透组分、疏水组分、结构致密组分、聚合物胶粉和降低表面张力组分，按照上述质量百分比称量；其次，将上述材料组分经粉磨至颗粒粒径小于300目后，再经搅拌均匀后得无机涂层材料的抗渗增强剂。
应用：本发明的无机涂层材料的抗渗增强剂，采用外掺法等量代替无机涂层材料质量的5%。从而制备得到具备高抗渗特性的无机涂层材料。
采用的原材料配比为：市售无机涂层材料：1000kg；抗渗增强剂：50kg（质量百分比，5%）。将通过计量上述抗渗增强剂组分放入粉磨机处理15分钟，待颗粒粒径小于300目即可完成增强剂制备。
通过抗渗试验对比市售无机涂层材料与掺加抗渗增强剂的市售无机涂料对混凝土渗透性的影响，结果表明：掺加抗渗增强剂的市售无机涂料明显提升了混凝土的抗渗性，相对无机涂层材料提升幅度约为50%左右（见表4），同时优于发明申请号200710058612的抗渗性。此外，该涂层材料性能满足JT/T695-2007《混凝土桥梁结构表面涂层防腐技术条件》的技术要求。
表4抗渗增强剂III对表面涂覆无机涂层材料的C30混凝土介质渗透性影响
与发明申请号200710058612无机粉体渗透结晶防水涂料相比较，本发明抗渗增强剂性能指标较优，同时在粘结强度上本发明具有明显的优势（见表5）。
表5涂层性能指标
本发明的各原料上下限取值，以及其区间值都能实现本发明，在此不一一列举实施例。
Claims (4)
1.一种建筑用无机涂层材料的抗渗增强剂，其特征在于：所述抗渗增强剂由渗透反应组分、辅助渗透组分、疏水组分、结构致密组分、降低表面张力组分和聚合物胶粉混合而成，各组分的重量含量为：
所述的渗透反应组分为硅酸盐、磷酸盐、硼酸盐或铝酸盐中的任意一种或两种的任意比例的混合；
所述的辅助渗透组分是使水泥基复合材料毛细孔吸附性增强的活性剂，为溴化锂、碳酸钾、活性氧化铝、无水硫酸镁中的任意一种或两种的任意比例的混合；
所述活性氧化铝是在催化剂中使用的氧化铝，通常专称为“活性氧化铝”，它是一种多孔性、高分散度的固体材料，有很大的表面积；
所述的疏水组分是可与水泥基复合材料反应形成疏水效应的表面活性剂，所述疏水组分为脂肪酸钠、硬脂酸钾、脂肪酸镁、脂肪酸铝、硬脂酸钙、硬脂酸锌、甲基硅酸钠、乙基硅酸钠、醋酸锆、氢氧化锆中一种或两种的任意比例的混合；
所述的结构致密组分为氢氧化钙、矿渣、水泥、石膏中的任意一种或二种的任意比例的混合；
所述的降低表面张力组分为可降低碱性溶液表面张力的表面活性剂，该降低表面张力组分需满足如下技术指标：在25℃， pH＝8-14范围内，溶液表面张力小于50mN/m；
所述的聚合物胶粉为最低成膜温度为0-5℃的水溶性可再分散聚合物粉末。
2.根据权利要求1所述的一种建筑用无机涂层材料的抗渗增强剂，其特征是：所述的降低表面张力组分选自硬脂酸钠，十二烷基苯磺酸钠，硅酸钠、偏硅酸钠、季铵化合物，卵磷脂、三乙醇胺、三异丙醇胺、乙二醇丁醚、氟碳表面活性剂、有机硅表面活性剂中的任意一种或二种的任意比例的混合。
3.根据权利要求1所述的一种建筑用无机涂层材料的抗渗增强剂，其特征 是：所述的聚合物胶粉选自醋酸乙烯酯与乙烯共聚胶粉(VAC/E)，乙烯与氯乙烯及月桂酸乙烯酯三元共聚胶粉(E/VC/VL)，醋酸乙烯酯与乙烯及高级脂肪酸乙烯酯三元共聚胶粉(VAC/E/VEOVA)，醋酸乙烯酯与高级脂肪酸乙烯酯(VAC/VEOVA)，丙烯酸酯与苯乙烯共聚胶粉(A/S)，醋酸乙烯酯与丙烯酸酯及高级脂肪酸乙烯酯三元共聚胶粉(VAC/A/VEOVA)，醋酸乙烯酯均聚胶粉 (PVAC)，苯乙烯与丁二烯共聚胶粉(SBR)中的任意一种。
4.权利要求1所述的建筑用无机涂层材料的抗渗增强剂的制备方法，其特征是：按照上述重量含量选取各组分；上述材料组分经粉磨至颗粒粒径小于300目后，再经搅拌均匀后得无机涂层材料的抗渗增强剂。
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| CP02 | Change in the address of a patent holder |
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