CN103923561A - 一种有机硅混凝土防护剂及制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种有机硅混凝土防护剂及制造方法，主要成分及体积百分比为：烷基烷氧基硅烷50-60％，端基聚二甲基硅氧烷5-10％，乳化剂为3-5％，催化剂为0.05-1％，溶剂为5-10％，水为20-30％；该防护剂是在室温下将烷基烷氧基硅烷、端基聚二甲基硅氧烷、乳化剂在有机溶剂中均匀混合，再加入催化剂反应均匀，然后将反应完全后的油相体系滴入去离子水当中，在高速剪切速度下，即可值得膏体。本发明制造方法简单，涂覆简便，成本低，涂在混凝土表面上时，沿混凝土孔隙内壁形成一层憎水膜，可防止冻融循环、氯离子侵蚀等，适用于高速公路、桥梁、隧道、海港码头、机场等设施，适合工业化生产。

Description

一种有机硅混凝土防护剂及制造方法

技术领域

本发明涉及一种有机硅混凝土防护剂及制造方法。

背景技术

混凝土由于其优越的性能及其经济性和耐久性，已经成为现代工业和民用建筑、海港工程、道路、隧道以及桥梁必不可少的建筑材料。直到几年前，人们还认为混凝土对所有有害的影响因素都具有抵抗力。但许多混凝土破坏所造成的事故表明，实际情况恰恰相反，混凝土也容易受到损坏，许多混凝土结构正处于危险之中，混凝土破坏造成的经济损失已逐年增大。

而混凝土结构破坏主要是其服役所在环境中温度、水和其他有害物质侵蚀所致。水是造成混凝土破坏的主要因素和载体，可导致直接的物理性破坏，如霜冻及解冻而产生的张力，也是传递腐蚀性物质如氯离子、酸性气体等有害物质的载体，如来自海水及道路除冰盐中的氯离子)导致钢筋腐蚀的有害化学反应的重要媒介。

混凝土最有效的保护方法，就是防止混凝土与水分及有害物质接触，在混凝土表面进行涂抹防水保护层是隔绝水与混凝土接触的有效措施，近年来，硅炕等有机硅产品被认为是最适合这种用途的物质。在混凝土建筑保护剂中，有机硅是最突出的一种，这是由于有机硅具有优异的憎水性和耐久性。能长久地抵抗物理、化学以及微生物的破坏。如果正确地选择材料，有机硅可起到长久的保护作用。

如公开号CN101367670《高固含量硅烷膏体及其制备方法》公开了一种以硅氧炕单体、乳化剂、去离子水等为有效成分的混凝土表面防护剂的制备方法，此种方法在一定程度上有效阻碍水和氯离子对混凝土的损害，但其制备的混凝土防护剂方法复杂，无法在常温下进行，增加生产工艺的复杂性和风险，其次由于其加热后冷却过程，也会导致产品稳定性不佳。

公开号CN101560221公开一种在引发剂作用下硅烷低聚物进行自聚反应，产生不饱和键的烯基烷氧基硅烷从而达到防护效果，改合成方法，工艺更加复杂，需要加热，且对于聚合度有一定的要求，生产工艺过程中不易控制反应的聚合度，难以达到预期效果，此方法不适合进行工业化生产。

公开号CN10174988公开一种在常温下硅氧烷低聚物、长链烷基硅烷偶联剂、有机溶剂等制得混凝土防护剂，该方法虽然简单，在一定程度上有效阻碍水和氯离子对混凝土的损害，容易操作，但其防护效果没有量化，实施例中没有数据说明效果，其次防护效果作用慢，对于受环境影响的工程无法预期效果，导致其无法普遍使用，而且其膏体稳定性不佳，保存时间短，容易液化，应用于工程时其实用性受到很大局限性。

公开号CN101838154公开一种硅氧炕低聚物、乳化剂、氨基硅烷增稠剂等在加热条件下反应下得到硅烷膏体，该方法成本高、反应时间长，且需要加热，这样就无法使得膏体的成本较低，无法进行工业化普及生产。

公开号CN1727432公开一种去离子水、乳化剂、中和剂按一定比例混合，在加入硅氧烷进行预聚合，再进行加热反应。该方法工艺复杂，反应时间长，耗能大，成本高，不适合工业化生产和应用。

发明内容

本发明的目的是提供一种有机硅混凝土防护剂，一种以烷基烷氧基硅炕和端基聚二甲基硅氧炕为主要原料的混凝土防护剂，不改变混凝土天然外观。

本发明的另一目的是提供所述的有机硅混凝土防护剂制造方法。

为了解决上述问题，本发明采用的技术方案如下：

一种有机硅混凝土防护剂，其聚合物单体及体积百分比例为：

a、至少有一种烷基烷氧基硅烷，加入的体积分数为聚合物总量的50-60％；

b、至少有一种端基聚二甲基硅氧烷，加入的体积分数为聚合物总量的5-10％；

c、至少有一种乳化剂，加入的体积分数为聚合物总量的3-5％；

d、至少有一种催化剂，加入的体积分数为聚合物总量的0.05-1％；

e、至少有一种有机溶剂，加入量为聚合物总重量的5-10％；

f、至少有一种水，加入量为聚合物总重量的20-30％。

所述的烷基烷氧基硅烷的，在聚合物单体优选体积百分比为52％。

所述的炕基烷氧基硅烷化学结构式为C_nH_2n+1Si(OCH₃)₃，或C_nH_2n+1Si(OC₂H₅)₃，其中n为1-12的整数，优选n＝1-8的烷基烷氧基硅烷其中的一种或者两种的相互混合物。

所述的烷基烷氧基硅烷结构为一个硅原子上带有三个活性基团和一个非活性的烷基基团，活性基团的烷氧基一般采用甲氧基或者乙氧基。

所述的乳化剂为OP系列、SP系列、平平O加系列中的一种或两种以上包括两种的混合物。

所述的催化剂为四丁基钛酸酯、三乙醇胺、二月桂酸二丁基锡、异辛酸锡中的一种或两种以上包括两种的混合物，优选二月桂酸二丁基锡。

所述的有机溶剂为D40、白油、120#溶剂油中的一种或两种以上包括两种的混合物，优选白油。

一种有机硅混凝土防护剂制造方法，它包括如下步骤：

第一步、在室温常压条件下，将烷基烷氧基硅炕、端基聚二甲基硅氧烷、乳化剂按本发明比例加入到已盛有机溶剂的反应器中，搅拌促其均匀混合。

第二步、在第一步得到的溶液中加入催化剂使溶液进行催化均匀反应。

第三步、将反应完全后的油相体系滴入水中，在高速剪切速度下，即可值得膏体。

本发明的应用范围是高速公路、桥梁、隧道、海港码头、机场建设等基础设施。

本发明产品用作混凝土表面防护处理，要求混凝土表面清洁处理，防护前要清除混凝土表面污渍，保持混凝土干燥。

本发明的优点是：

1、本发明产品在混凝土表面具有良好的防水、防止冻融循环以及氯离子侵蚀。将本发明产品涂刷在混凝土表面，会迅速渗入混凝土的孔隙内，烷基烷氧基硅烷，结构为一个硅原子上带有三个活性基团和一个非活性的烷基基团，烷基以1-8个碳原子为佳，活性基团的烷氧基一般采用甲氧基或者乙氧基。由于混凝土本身有很多细小的孔洞，当烷基烷氧基硅烷涂在混凝土表面上时，由于毛细作用很快被吸收到混凝土的毛细孔隙中，在碱性条件和催化剂的作用下，烷氧基迅速水解，形成Si-OH。Si-OH和混凝土表面上的-OH反应形成末端带有R-Si键的硅氧烷化合物，具有很好的憎水效果。

端基聚二甲基硅氧烷中含有活性很高的Si-OH键，在催化剂的作用下，Si-OH键断裂，端基聚二甲基硅氧烷与水解后的烷基烷氧基硅烷交联成高分子网状结构，与混凝土表面上的-OH脱水缩合，沿混凝土孔隙内壁形成一层憎水膜，该结构具有很好的憎水作用，大大降低了混凝土材料上的吸水率，使水分难以渗入混凝中，进而达到防水、氯离子的效果。大大提高了混凝土的使用寿命。

同时该类防护剂在混凝土表面及内部的毛细管和孔隙进行自身的交联聚合，使毛细管和孔隙通畅，空气和水汽自由出入，不影响混凝土的透气呼吸性。

2、本发明价格低廉，涂覆简便，防护效果快，一般的防护剂需要一周到两周的时间，本产品2-3天防护效果明显，缩短工期，简化施工要求，可在风雨天气施工，减低工程成本；在混凝土表面涂上本发明，不改变混凝土外观，重涂性好，且渗透性强，可对混凝土进行深层防护。

3、本发明通过在配方、用材等各方面的改性，在室温常压条件下加快它的反应速率，得到了适合大批量工业生产、性能更为优异的产品，尽量大的的降低了产品的成本，适合混凝土房过程中的普及使用。

具体实施方式

实施例1：

室温下将异辛基三乙氧基硅烷20g、十二烷基三甲基硅烷25g、端基聚二甲基硅氧烷7.5g、乳化剂SP-801.5g、OP-100.75g，D404.8g充分搅拌均匀，然后加入催化剂二月硅酸二丁基锡1g催化反应均匀，值得油相体系，然后将反应完全后的油相体系滴入去离子水当中，在高速剪切速度下，即可值得膏体。

实施例2：

室温下将异丁基三乙氧基硅炕25g、甲基三甲基硅烷20g、端基聚二甲基硅氧炕7.5g、乳化剂SP-801.5g、平平加O0.75g，D404.8g充分搅拌均匀，然后加入催化剂二月硅酸二丁基锡1g催化反应均匀，值得油相体系，然后将反应完全后的油相体系滴入去离子水当中，在高速剪切速度下，即可值得膏体。

实施例3：

室温下将辛基三乙氧基硅烷20g、十二烷基三甲基硅炕25g、端基聚二甲基硅氧烷7.5g、乳化剂SP-801.5g、OP-100.75g，白油4.8g充分搅拌均匀，然后加入催化剂二月硅酸二丁基锡1g催化反应均匀，值得油相体系，然后将反应完全后的油相体系滴入去离子水当中，在高速剪切速度下，即可值得膏体。

实施例4：

室温下将异丁基三乙氧基硅烷20g、甲基三乙基硅炕25g、端基聚二甲基硅氧烷10g、乳化剂SP-802.5g、白油4.8g充分搅拌均匀，然后加入催化剂二月硅酸二丁基锡1g催化反应均匀，值得油相体系，然后将反应完全后的油相体系滴入去离子水当中，在高速剪切速度下，即可值得膏体。

实施例5：

室温下将辛基三乙氧基硅烷20g、十二烷基三甲基硅炕25g、端基聚二甲基硅氧烷7.5g、乳化剂SP-801.5g、OP-100.75g，120#溶剂油4.8g充分搅拌均匀，然后加入催化剂二月硅酸二丁基锡1g催化反应均匀，值得油相体系，然后将反应完全后的油相体系滴入去离子水当中，在高速剪切速度下，即可值得膏体。

实施例6：

室温下将异丁基三乙氧基硅烷20g、十二烷基三甲基硅烷25g、端基聚二甲基硅氧烷10g、乳化剂MOA-72.5g，白油5g充分搅拌均匀，然后加入催化剂二月硅酸二丁基锡1g催化反应均匀，值得油相体系，然后将反应完全后的油相体系滴入去离子水当中，在高速剪切速度下，即可值得膏体。

Claims (8)

1.一种有机硅混凝土防护剂，其特征在于：聚合物单体及体积百分比为：

a、至少有一种烷基烷氧基硅烷，加入的体积分数为聚合物总量的

50-60％；

b、至少有一种端基聚二甲基硅氧烷，加入的体积分数为聚合物总量

的5-10％；

c、至少有一种乳化剂，加入的体积分数为聚合物总量的3-5％；

d、至少有一种催化剂，加入的体积分数为聚合物总量的0.05-1％；

e、至少有一种有机溶剂，加入量为聚合物总重量的5-10％；

f、至少有一种水，加入量为聚合物总重量的20-30％。

2.根据权利要求1所述的有机硅混凝土防护剂，其特征在于：所述炕基烷氧基硅烷在聚合物单体优选体积百分比为52％。

3.根据权利要求1或2所述的有机硅混凝土防护剂，其特征在于：所述烷基烷氧基硅烷化学结构式为C_nH_2n+1Si(OCH₃)₃，或C_nH_2n+1Si(OC₂H₅)₃，其中n为1-12的整数，其中n为1-12的整数，优选n＝1-8的烷基烷氧基硅烷其中的一种或者两种的相互混合物。

4.根据权利要求1或2或3所述的有机硅混凝土防护剂，其特征在于：所述烷基烷氧基硅烷结构为一个硅原子上带有三个活性基团和一个非活性的烷基基团，活性基团的烷氧基一般采用甲氧基或者乙氧基。

5.根据权利要求1所述的有机硅混凝土防护剂，其特征在于：所述乳化剂为OP系列、SP系列、平平O加系列中的一种或两种以上包括两种的混合物。

6.根据权利要求1所述的有机硅混凝土防护剂，其特征在于：所述催化剂为四丁基钛酸酯、三乙醇胺、二月桂酸二丁基锡、异辛酸锡中的一种或两种以上包括两种的混合物，优选二月桂酸二丁基锡。

7.根据权利要求1所述的有机硅混凝土防护剂，其特征在于：所述有机溶剂为D40、白油、120#溶剂油中的一种或两种以上包括两种的混合物，优选白油。

8.根据权利要求1所述的有机硅混凝土防护剂制造方法，其特征在于：

第一步、在室温常压条件下，将烷基烷氧基硅烷、端基聚二甲基硅氧烷、乳化剂按比例加入到盛有部分有机溶剂的反应器中，搅拌促其均匀混合。

第二步、在第一步得到的溶液中加入催化剂使溶液进行催化均匀反应。

第三步、将反应完全后的油相体系滴入水中，在高速剪切速度下，即可值得膏体。