CN104529528A - 一种硅烷浸渍剂 - Google Patents

Abstract

本发明属于混凝土表面耐久性防腐保护领域，涉及一种硅烷浸渍剂，由硅烷乳液50-80重量份，硅氧烷乳液15-30重量份，分散剂2-6重量份和防腐剂0.5-5重量份组成；该防腐保护剂透明，不遮盖混凝土的表面，保证了混凝土自然良好的外观效果，防水、透气、耐候、耐污、防腐；其制备方法为：在室温下，先将分散剂和水混合，将硅氧烷乳液分散至其中，以1000-3000rpm搅拌速度先进行搅拌15-30min，然后保持同样的搅拌速度，向其中滴加硅烷乳液，滴加完毕后加入防腐剂，再以1000-3000rpm进行搅拌30-60min，得到硅烷浸渍剂，该制备方法操作方便，室温下即可进行。

Description

一种硅烷浸渍剂

技术领域

本发明属于混凝土表面耐久性防腐保护领域，涉及一种硅烷浸渍剂，该硅烷浸渍剂属于环保高分子液体材料。

背景技术

混凝土材料从问世以来，经历了低强度、中等强度、高强度乃至超高强度的发展历程，人们似乎总是乐于追求强度的不断提高。但是大量混凝土结构过早破坏的事实表明，高强度并不意味着高耐久性。混凝土结构在服役过程中，不可避免地受到周围环境的物理、化学和生物作用，而混凝土自身的多孔性为外界有害离子的侵入提供了通道，使混凝土材料性能劣化和衰退，进而危害混凝土结构的性能。由于混凝土耐久性不足，引起结构过早失效以至破坏崩塌的事件在国内外随处可见，而治理效果似乎并不十分显著。

耐久性问题伴随着混凝土结构的整个服役过程，其后果不仅仅导致巨大的经济损失，还可能引发严重的社会问题。因此，新建的钢筋混凝土结构物采取必要的防护措施对改善和提高混凝土结构的耐久性及延长其服役寿命具有十分重要的意义。大量研究和工程实践表明，混凝土的耐久性能劣化多与水有关，因此，防水成为提高混凝土结构耐久性的重要手段。

专利EP 0538555公开一种用于浸渍无机材料特别是建筑材料的包括有机硅化合物的水乳液，乳化剂选用了阴离子表面活性剂和含硅官能团的表面活性剂。但是该专利所述乳液需通过高压乳化机制备，能耗高。

专利CN102134443A公开了一种含有硅树脂乳液、硅氧烷添加剂和甲基硅酸钾的混凝土保护剂，但该材料中具有大量的去离子水，会严重影响材料在立面结构的施工效果，必须多次重复涂抹，并且该材料的防水能力有限，不能保证混凝土结构长期防水要求。

专利CN200710187907.3公布了一种建筑物表面用有机硅防水乳液，是在催化剂三乙胺或吡啶或N,N-二甲基苄胺作用下，将改性的含羟基或氨基的硅（氧）烷与硅烷偶联剂通过乳化剂乳化制得，但该有机硅防水乳液的疏水集团为支链或支链磺酰氯结构，在较为恶劣的环境下使用，乳液的性能较差。

专利CN201010131848.X公开了一种有机硅混凝土防护剂，其主要由烷基硅烷低聚物、乳化剂、氨基硅烷增粘剂和水制备而成，该保护剂渗透能力强，与混凝土吸收的水分迅速交联聚合成大分子硅氧烷，不阻塞混凝土结构中的毛细管和孔隙，有良好的透气性，但涂装该保护剂的制备工艺较为复杂，能耗较高。

 发明内容

为了解决现有技术的不足，首先，本发明的目的在于提供一种硅烷浸渍剂，用于混凝土表面的耐久性防腐保护，该硅烷浸渍剂透明，不遮盖混凝土的表面，保证了混凝土自然良好的表面效果，便于后期混凝土结构监测，还具有优异的防水、耐候、耐污、防腐，从而延长了混凝土使用寿命；其次，本发明还提供了该硅烷浸渍剂的制备方法，该制备方法操作方便，室温下即可进行。

为实现上述技术目的，本发明的技术方案为：

一种硅烷浸渍剂，按重量份计主要由以下组分组成：

硅烷乳液 50-80份；

硅氧烷乳液15-30份；

分散剂  2-6份；

防腐剂  0.5-5份。

优选的，所述的一种硅烷浸渍剂，按重量份计主要由以下组分组成：

硅烷乳液 70-80份；

硅氧烷乳液20-25份；

分散剂  3-5份；

防腐剂  1-3份。

更有选的，所述的一种硅烷浸渍剂，按重量份计主要由以下组分组成：

硅烷乳液 75份；

硅氧烷乳液25份；

分散剂  5份；

防腐剂  2份。

进一步，所述硅烷乳液为甲基三乙氧基硅烷、异丁基三乙氧基硅烷和苯胺甲基三乙氧基硅烷中的一种或多种。

进一步，所述硅氧烷乳液为聚甲基三乙氧基硅氧烷、聚二甲基硅氧烷、聚甲基三甲氧基硅氧烷和环甲基硅氧烷中的一种或多种。

进一步，所述分散剂和所述防腐剂均可用现有技术中的任何产品。

优选的，所述分散剂为十二烷基硫酸钠。

优选的，所述防腐剂为异噻唑啉防腐剂。

上述的一种硅烷浸渍剂的制备方法，包括如下进行的步骤：

在室温下，先将分散剂和适量的水混合均匀，得到溶液Ⅰ，将硅氧烷乳液分散至溶液Ⅰ中，得到溶液Ⅱ，溶液Ⅱ以1000-3000rpm搅拌速度先进行搅拌15-30min，然后保持同样的搅拌速度，向溶液Ⅱ中滴加硅烷乳液，滴加完毕后得到溶液Ⅲ，向溶液Ⅲ中加入防腐剂后再以1000-3000rpm进行搅拌30-60min， 得到硅烷浸渍剂。

进一步，所述硅烷乳液的滴加速度为每秒3-5滴。

本发明所述的硅烷浸渍剂采用上述的制备方法进行制备，可得到分散性好、稳定性高，性能优异的产品。

本发明的硅烷浸渍剂，其中的硅烷特殊的小分子结构与混凝土基材有着良好的亲和力，能轻易渗透到混凝土内部，硅烷活性成分与暴露在酸性和碱性环境中的空气及基底中的水分产生化学反应，生成羟基团，这些羟基团将与基材及其本身产生交联、堆积，结合在毛细孔的内壁，最终在混凝土的毛细孔表面形成一层牢固的憎水性有机硅网络保护层，能够有效地阻止外部水分和有害物质的入侵，并让内部水气和有害气体逸出；并且，一定重量硅烷乳液与硅氧烷乳液配比使用具有协同效应，其中一种成分用量的增减将会对放水保护剂的性能产生影响。

本发明的硅烷浸渍剂，是一种透明的具有良好流动性的液体，不改变混凝土原有外观特点，涂刷在混凝土结构后可快速渗透，与混凝土发生化学反应，形成3-8mm深度的憎水保护层，使混凝土表面由亲水性变为憎水性，其透气性也不受影响，具有优异的防水、耐候、耐污、环保、透明、不燃、浸渍、单向呼吸、不粉化，反复施工无障碍，从而提高混凝土的防腐蚀、抗冻融能力，正常使用寿命长达15-20年，从而延长了混凝土的耐久实用性。

本发明的硅烷浸渍剂的制备方法，制备条件温和，生产工艺简单，具备良好的可操作性且不存在有机溶剂挥发的问题，全部生产过程无废气、废液、废渣产生，产品在使用过程中也不存在明显的环境污染，并且在制备过程中无需加热，能耗低、碳排放少，显著地降低生产成本，是一种环保低碳型的新型材料。

具体实施方式

以下将对本发明的优选实施例进行详细描述。优选实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照常规条件。以下实施例中所用的试剂均来自商业购买。

以下实施例中，吸水率、渗透深度检测参考JTT275-2000《海港工程混凝土结构防腐蚀技术规程》和JC/T902-2002《建筑表面用有机硅防水剂》。

实施例1

所述的硅烷浸渍剂按重量份计主要由以下组分组成：

甲基三乙氧基硅烷 55 g；

聚甲基三乙氧基硅氧烷15 g；

十二烷基硫酸钠 2 g；

1，2-苯并异噻唑啉-3-酮 1 g。

制备方法具体为：

在室温下，先将十二烷基硫酸钠和适量的水混合均匀，得到溶液Ⅰ，将聚甲基三乙氧基硅氧烷分散至溶液Ⅰ中，得到溶液Ⅱ，溶液Ⅱ以1000rpm搅拌速度先进行搅拌15min，然后保持同样的搅拌速度，向溶液Ⅱ中按每秒3-5滴的滴加速度滴加甲基三乙氧基硅烷，滴加完毕后得到溶液Ⅲ，向溶液Ⅲ中加入防腐剂1，2-苯并异噻唑啉-3-酮后再以1000rpm进行搅拌45min， 得到硅烷浸渍剂。

制得的硅烷浸渍剂外观呈透明均匀状态，无杂质、无分层、无漂油、无沉淀，将其涂刷与混凝土表面后，测量其吸水率及渗透深度。

实施例2

所述的硅烷浸渍剂按重量份计主要由以下组分组成：

异丁基三乙氧基硅烷 75g；

聚甲基三乙氧基硅氧烷25 g；

十二烷基硫酸钠3 g；

1，2-苯并异噻唑啉-3-酮 2 g。

制备方法具体为：

在室温下，先将分散剂十二烷基硫酸钠和适量的水混合均匀，得到溶液Ⅰ，将聚甲基三乙氧基硅氧烷分散至溶液Ⅰ中，得到溶液Ⅱ，溶液Ⅱ以2000rpm搅拌速度先进行搅拌20min，然后保持同样的搅拌速度，向溶液Ⅱ中以每秒3-5滴速度滴加异丁基三乙氧基硅烷，滴加完毕后得到溶液Ⅲ，向溶液Ⅲ中加入防腐剂1，2-苯并异噻唑啉-3-酮后再以2000rpm进行搅拌30min， 得到硅烷浸渍剂。

制得的硅烷浸渍剂外观呈透明均匀状态，无杂质、无分层、无漂油、无沉淀，将其涂刷与混凝土表面后，测量其吸水率及渗透深度。

实施例3

所述的硅烷浸渍剂按重量份计主要由以下组分组成：

苯胺甲基三乙氧基硅烷60 g；

聚二甲基硅氧烷30 g；

十二烷基硫酸钠 5 g；

1，2-苯并异噻唑啉-3-酮 2 g。

制备方法具体为：

在室温下，先将分散剂十二烷基硫酸钠和适量的水混合均匀，得到溶液Ⅰ，将聚二甲基硅氧烷分散至溶液Ⅰ中，得到溶液Ⅱ，溶液Ⅱ以3000rpm搅拌速度先进行搅拌30min，然后保持同样的搅拌速度，向溶液Ⅱ中以每秒3-5滴速度滴加苯胺甲基三乙氧基硅烷，滴加完毕后得到溶液Ⅲ，向溶液Ⅲ中加入防腐剂1，2-苯并异噻唑啉-3-酮后再以3000rpm进行搅拌45min， 得到硅烷浸渍剂。

制得的硅烷浸渍剂外观呈透明均匀状态，无杂质、无分层、无漂油、无沉淀，将其涂刷与混凝土表面后，测量其吸水率及渗透深度。

实施例4

所述的硅烷浸渍剂按重量份计主要由以下组分组成：

甲基三乙氧基硅烷 80份；

环甲基硅氧烷20份；

十二烷基硫酸钠 5份；

1，2-苯并异噻唑啉-3-酮  5份。

制备方法具体为：

在室温下，先将分散剂十二烷基硫酸钠和适量的水混合均匀，得到溶液Ⅰ，将环甲基硅氧烷分散至溶液Ⅰ中，得到溶液Ⅱ，溶液Ⅱ以1000rpm搅拌速度先进行搅拌20min，然后保持同样的搅拌速度，向溶液Ⅱ以每秒3-5滴速度滴加甲基三乙氧基硅烷，滴加完毕后得到溶液Ⅲ，向溶液Ⅲ中加入防腐剂1，2-苯并异噻唑啉-3-酮后再以1000rpm进行搅拌50min， 得到硅烷浸渍剂。

制得的硅烷浸渍剂外观呈透明均匀状态，无杂质、无分层、无漂油、无沉淀，将其涂刷与混凝土表面后，测量其吸水率及渗透深度。

实施例5

所述的硅烷浸渍剂按重量份计主要由以下组分组成：

甲基三乙氧基硅烷 25g，异丁基三乙氧基硅烷50 g；

聚甲基三乙氧基硅氧烷10 g，环甲基硅氧烷10 g；

十二烷基硫酸钠4 g；

1，2-苯并异噻唑啉-3-酮 3 g。

制备方法具体为：

在室温下，先将分散剂十二烷基硫酸钠和适量的水混合均匀，得到溶液Ⅰ，将聚甲基三乙氧基硅氧烷和环甲基硅氧烷分散至溶液Ⅰ中，得到溶液Ⅱ，溶液Ⅱ以2000rpm搅拌速度先进行搅拌20min，然后保持同样的搅拌速度，向溶液Ⅱ中以每秒3-5滴速度滴加甲基三乙氧基硅烷与异丁基三乙氧基硅烷的混合液，滴加完毕后得到溶液Ⅲ，向溶液Ⅲ中加入防腐剂1，2-苯并异噻唑啉-3-酮后再以2000rpm进行搅拌30min， 得到硅烷浸渍剂。

制得的硅烷浸渍剂外观呈透明均匀状态，无杂质、无分层、无漂油、无沉淀，将其涂刷与混凝土表面后，测量其吸水率及渗透深度。

实施例6

所述的硅烷浸渍剂按重量份计主要由以下组分组成：

硅烷乳液：异丁基三乙氧基硅烷30g，苯胺甲基三乙氧基硅烷 45g；

硅氧烷乳液：聚二甲基硅氧烷10g，聚甲基三甲氧基硅氧烷5g，环甲基硅氧烷15g；

十二烷基硫酸钠3g；

1，2-苯并异噻唑啉-3-酮 5g。

制备方法具体为：

在室温下，先将分散剂和适量的水混合均匀，得到溶液Ⅰ，将硅氧烷乳液分散至溶液Ⅰ中，得到溶液Ⅱ，溶液Ⅱ以1000rpm搅拌速度先进行搅拌20min，然后保持同样的搅拌速度，向溶液Ⅱ中以每秒3-5滴速度滴加硅烷乳液，滴加完毕后得到溶液Ⅲ，向溶液Ⅲ中加入防腐剂后再以1000rpm进行搅拌30min， 得到硅烷浸渍剂。

制得的硅烷浸渍剂外观呈透明均匀状态，无杂质、无分层、无漂油、无沉淀，将其涂刷与混凝土表面后，测量其吸水率及渗透深度。

实施例7

所述的硅烷浸渍剂按重量份计主要由以下组分组成：

异丁基三乙氧基硅烷90份；

聚甲基三乙氧基硅氧烷10份；

十二烷基硫酸钠  2-6份；

1，2-苯并异噻唑啉-3-酮  0.5-5份。

制备方法具体为：

在室温下，先将分散剂十二烷基硫酸钠和适量的水混合均匀，得到溶液Ⅰ，将聚甲基三乙氧基硅氧烷分散至溶液Ⅰ中，得到溶液Ⅱ，溶液Ⅱ以2000rpm搅拌速度先进行搅拌20min，然后保持同样的搅拌速度，向溶液Ⅱ中以每秒3-5滴速度滴加异丁基三乙氧基硅烷，滴加完毕后得到溶液Ⅲ，向溶液Ⅲ中加入防腐剂1，2-苯并异噻唑啉-3-酮后再以2000rpm进行搅拌30min， 得到硅烷浸渍剂。

制得的硅烷浸渍剂外观呈透明均匀状态，无杂质、无分层、无漂油、无沉淀，将其涂刷与混凝土表面后，测量其吸水率及渗透深度。

实施例8

所述的硅烷浸渍剂按重量份计主要由以下组分组成：

异丁基三乙氧基硅烷 40份；

聚甲基三乙氧基硅氧烷60份；

十二烷基硫酸钠  2-6份；

1，2-苯并异噻唑啉-3-酮  0.5-5份。

制备方法具体为：

在室温下，先将分散剂十二烷基硫酸钠和适量的水混合均匀，得到溶液Ⅰ，将聚甲基三乙氧基硅氧烷分散至溶液Ⅰ中，得到溶液Ⅱ，溶液Ⅱ以2000rpm搅拌速度先进行搅拌20min，然后保持同样的搅拌速度，向溶液Ⅱ中以每秒3-5滴速度滴加异丁基三乙氧基硅烷，滴加完毕后得到溶液Ⅲ，向溶液Ⅲ中加入防腐剂1，2-苯并异噻唑啉-3-酮后再以2000rpm进行搅拌30min， 得到硅烷浸渍剂。

制得的硅烷浸渍剂外观呈透明均匀状态，无杂质、无分层、无漂油、无沉淀，将其涂刷与混凝土表面后，测量其吸水率及渗透深度。

表1 实施例1-8所制得的硅烷浸渍剂的吸水率及渗透深度测定结果

	吸水率（mm/min0.5）	渗透深度（mm）
			实施例1	0.0040	4.6±0.2
实施例2	0.0036	5.0±0.2
			实施例3	0.0043	4.8±0.2
实施例4	0.0045	4.6±0.2
			实施例5	0.0042	5.0±0.2
实施例6	0.0046	4.6±0.2
			实施例7	0.037	6.2±0.2
实施例8	0.041	3.6±0.2
			空白试验	0.051	--

    最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (8)

1.一种硅烷浸渍剂，其特征在于，按重量份计主要由以下组分组成：

硅烷乳液 50-80份；

硅氧烷乳液15-30份；

分散剂  2-6份；

防腐剂  0.5-5份。

2.根据权利要求1所述的一种硅烷浸渍剂，其特征在于，按重量份计主要由以下组分组成：

硅烷乳液 70-80份；

硅氧烷乳液20-25份；

分散剂  3-5份；

防腐剂  1-3份。

3.根据权利要求1所述的一种硅烷浸渍剂，其特征在于，所述硅烷乳液为甲基三乙氧基硅烷、异丁基三乙氧基硅烷和苯胺甲基三乙氧基硅烷中的一种或多种。

4.根据权利要求1所述的一种硅烷浸渍剂，其特征在于，所述硅氧烷乳液为聚甲基三乙氧基硅氧烷、聚二甲基硅氧烷、聚甲基三甲氧基硅氧烷和环甲基硅氧烷中的一种或多种。

5.根据权利要求1所述的一种硅烷浸渍剂，其特征在于，所述分散剂为十二烷基硫酸钠。

6.根据权利要求1所述的一种硅烷浸渍剂，其特征在于，所述防腐剂为异噻唑啉防腐剂。

7.权利要求1-6任一项所述的一种硅烷浸渍剂的制备方法，其特征在于，包括如下进行的步骤：

在室温下，先将分散剂和适量的水混合均匀，得到溶液Ⅰ，将硅氧烷乳液分散至溶液Ⅰ中，得到溶液Ⅱ，溶液Ⅱ以1000-3000rpm搅拌速度先进行搅拌15-30min，然后保持同样的搅拌速度，向溶液Ⅱ中滴加硅烷乳液，滴加完毕后得到溶液Ⅲ，向溶液Ⅲ中加入防腐剂后再以1000-3000rpm进行搅拌30-60min， 得到硅烷浸渍剂。

8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述硅烷乳液的滴加速度为每秒3-5滴。