CN104177124B - 一种纳米改性硅烷、硅氧烷防水剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及领域为混凝土结构防护，主要是混凝土表面防水、防腐蚀保护的纳米改性硅烷、硅氧烷防水剂及其制备方法。该方法是：步骤一，将石墨烯溶解在小分子醇类、酯类溶剂中，通过超声波分散30~60min，形成均匀分散的石墨烯分散液；步骤二，将异辛基三乙氧基硅烷和异丁基三乙氧基硅烷与酯类小分子溶剂按照一定比例，通过机械搅拌15~45min混合均匀，得到有机硅分散液；步骤三，将石墨烯分散液和有机硅分散体按照1：3~1：10的比例，在机械搅拌条件下分散均匀，得到纳米改性硅烷、硅氧烷防水剂。

Description

一种纳米改性硅烷、硅氧烷防水剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及领域为混凝土结构防护，主要是混凝土表面防水、防腐蚀保护的纳米改性硅烷、硅氧烷防水剂及其制备方法。
背景技术
通常，硅烷和硅氧烷可以通过在混凝土表面涂覆后，形成规整排列的分子结构，从而使混凝土表面具有较强的憎水作用。由于水无法在混凝土表面铺展，因此涂覆后的混凝土吸水率大大降低，水中溶解的腐蚀性离子也不能随液态水进入混凝土内部。因此采用有机硅涂覆的方法是一项有效的混凝土保护方法。
然而，由于环境大气中存在二氧化碳、二氧化硫等酸性腐蚀气体，混凝土结构表面的防水结构并不能阻止酸性气体与混凝土基面接触后，与混凝土表面发生反应造成的腐蚀。
发明内容
本发明的目的是提出一种纳米改性硅烷、硅氧烷防水剂的制备方法：
步骤一，将石墨烯溶解在小分子醇类、酯类溶剂中，通过超声波分散30~60min，形成均匀分散的石墨烯分散液；
步骤二，将异辛基三乙氧基硅烷和异丁基三乙氧基硅烷与酯类小分子溶剂按照一定比例，通过机械搅拌15~45min混合均匀，得到有机硅分散液；
步骤三，将石墨烯分散液和有机硅分散体按照1：3~1：10的比例，在机械搅拌条件下分散均匀，得到纳米改性硅烷、硅氧烷防水剂。
上述步骤一制备混合液石墨烯分散液时，小分子醇类为乙醇、正丁醇等小分子醇类，溶液的配方为醇类：石墨烯材料重量比为97∶3。
上述步骤二制备混合液有机硅分散液时，小分子醇类为乙醇、正丁醇等小分子醇类，所用的酯类为醋酸丁酯和醋酸乙酯等小分子酯类：
酯类溶剂：醇类溶剂：异辛基三乙氧基硅烷：异丁基三乙氧基硅烷=10—30:50—70:8—12:4—8。
本发明在溶剂型有机硅防水剂的基础上，加入具有片层结构的石墨烯、氧化石墨烯和官能化石墨烯。在涂覆后，片层结构会随着有机硅防水剂中溶剂的渗透，沉积在混凝土表面上和孔隙中，由于其为0.8nm厚的片层结构，表面积大，表面能高，可以高效的附着在混凝土表面，石墨烯片层为惰性，不能被大气中的污染物腐蚀，可以有效阻隔腐蚀性气体和混凝土表面接触。
具体实施方式
本发明纳米改性硅烷、硅氧烷防水剂的制备方法：
步骤一，将石墨烯溶解在小分子醇类、酯类溶剂中，通过超声波分散30~60min，形成均匀分散的石墨烯分散液；
步骤二，将异辛基三乙氧基硅烷和异丁基三乙氧基硅烷与酯类小分子溶剂按照一定比例，通过机械搅拌15~45min混合均匀，得到有机硅分散液；
步骤三，将石墨烯分散液和有机硅分散体按照1：3~1：10的比例，在机械搅拌条件下分散均匀，得到纳米改性硅烷、硅氧烷防水剂。
制备混合液石墨烯分散液时，小分子醇类为乙醇、正丁醇等小分子醇类，溶液的配方为醇类：石墨烯材料重量比为97∶3。
制备混合液有机硅分散体时，小分子醇类为乙醇、正丁醇等小分子醇类，所用的酯类为醋酸丁酯和醋酸乙酯等小分子酯类：
酯类溶剂：醇类溶剂：异辛基三乙氧基硅烷：异丁基三乙氧基硅烷=10—30:50—70:8—12:4—8。
实施例1：
按照重量比，将97份乙醇中，加入3份氧化石墨烯，在超声波仪中，分散45min，得到黄褐色或者黑色石墨烯分散液；
按照重量比，将30份醋酸丁酯和50份乙醇中，加入12份异辛基三乙氧基硅烷和8份异丁基三乙氧基硅烷，机械搅拌1000r/min条件下，分散30min，得到无色透明有机硅分散液；
将石墨烯分散液和有机硅分散液按照重量比1∶9，采用机械搅拌800r/min分散30min，得到本发明纳米改性硅烷、硅氧烷防水剂。
混凝土表面涂刷后，耐酸性盐雾试验，72h后表面不发生破坏。
实施例2：
按照重量比，将97份乙醇中，加入3份氧化石墨烯，在超声波仪中，分散45min，得到黄褐色或者黑色石墨烯分散液；
按照重量比，将20份醋酸丁酯和68份乙醇中，加入8份异辛基三乙氧基硅烷和4份异丁基三乙氧基硅烷，机械搅拌1000r/min条件下，分散30min，得到无色透明有机硅分散液；
将石墨烯分散液和有机硅分散液按照重量比1∶9，采用机械搅拌800r/min分散30min，得到本发明纳米改性硅烷、硅氧烷防水剂。
混凝土表面涂刷后，耐酸性盐雾试验，72h后表面不发生破坏。
实施例3：
按照重量比，将97份正丁醇中，加入3份氧化石墨烯，在超声波仪中，分散45min，得到黄褐色或者黑色石墨烯分散液；
按照重量比，将20份醋酸乙酯和68份正丁醇中，加入8份异辛基三乙氧基硅烷和4份异丁基三乙氧基硅烷，机械搅拌1000r/min条件下，分散30min，得到无色透明有机硅分散液；
将石墨烯分散液和有机硅分散液按照重量比1∶9，采用机械搅拌800r/min分散30min，得到本发明纳米改性硅烷、硅氧烷防水剂。
混凝土表面涂刷后，耐酸性盐雾试验，72h后表面不发生破坏。
实施例4：
按照重量比，将97份正丁醇中，加入3份氧化石墨烯，在超声波仪中，分散45min，得到黄褐色或者黑色石墨烯分散液；
按照重量比，将16份醋酸丁酯和68份正丁醇中，加入8份异辛基三乙氧基硅烷和8份异丁基三乙氧基硅烷，机械搅拌1000r/min条件下，分散30min，得到无色透明有机硅分散液；
将石墨烯分散液和有机硅分散液按照重量比1∶9，采用机械搅拌800r/min分散30min，得到本发明纳米改性硅烷、硅氧烷防水剂。
混凝土表面涂刷后，耐酸性盐雾试验，72h后表面不发生破坏。
本发明采用具有片层结构的石墨烯及石墨烯改性材料作为混凝土表面防护的功能层；
本发明所用的石墨烯可以溶解于所选择的特定的酯类和醇类溶剂中；
本发明所选用的醇类和酯类溶剂可以溶解功能性硅烷单体和石墨烯材料；
本发明用于混凝土表面保护的同时，基本不影响混凝土的外观。

Claims (4)

1.一种纳米改性硅烷、硅氧烷防水剂的制备方法：步骤一，将石墨烯溶解在小分子醇类、小分子酯类溶剂中，通过超声波分散30~60min，形成均匀分散的石墨烯分散液；步骤二，将异辛基三乙氧基硅烷、异丁基三乙氧基硅烷、小分子醇类和小分子酯类溶剂按照一定比例，通过机械搅拌15~45min 混合均匀，得到有机硅分散液；步骤三，将石墨烯分散液和有机硅分散液按照 1：3~1：10 的比例，在机械搅拌条件下分散均匀，得到纳米改性硅烷、硅氧烷防水剂。
2.根据权利要求 1 所述的一种纳米改性硅烷、硅氧烷防水剂的制备方法，其特征在于，所述步骤一制备混合液石墨烯分散液时，小分子醇类为乙醇、正丁醇小分子醇类，溶液的配方为醇类：石墨烯材料重量比为 97∶3。
3.根据权利要求 1 所述的一种纳米改性硅烷、硅氧烷防水剂的制备方法，其特征在于，所述步骤二制备混合液有机硅分散液时，小分子醇类为乙醇、正丁醇，所用的酯类为醋酸丁酯和醋酸乙酯：小分子酯类溶剂：小分子醇类溶剂：异辛基三乙氧基硅烷：异丁基三乙氧基硅烷=10—30:50—70:8—12:4—8。
4.一种如权利要求 1 所述纳米改性硅烷、硅氧烷防水剂制备方法得到的纳米改性硅烷、硅氧烷防水剂。
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