CN106397772A - 一种钢筋混凝土用微乳型防水防腐剂的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种钢筋混凝土用微乳型防水防腐剂的制备方法，采用聚硅氧烷单体或两端为羟基低分子量的羟基硅油、氨基硅烷及烷基硅烷为原料，在催化剂作用下，加热缩聚为含烷氧基和氨基的聚硅氧烷，然后减压蒸出低沸点挥发物，就得到分子中含活性烷氧基和含氨基的聚硅氧烷；该聚硅氧烷能自动或经搅拌分散于水中，形成透明或半透明微乳，并加入酸进行中和。制备出来的防水防腐剂具有含量高、贮存稳定、渗透力很强等特点，在水中能自动分散成微乳的氨基聚硅氧烷，它既可加入水泥中一起成型，也可以用于混凝土表面。

Description

一种钢筋混凝土用微乳型防水防腐剂的制备方法
技术领域
本发明属于建材防护剂技术领域，涉及一种钢筋混凝土用微乳型防水防腐剂的制备方法。
背景技术
钢筋混凝土是民用及工程建筑的主要结构，公路、铁路、桥梁、房屋及大型建筑物都由钢筋混凝土构成。由于长期受大气中氧气和水的侵袭，混凝土容易风化，产生裂纹，酸雨渗透到混凝土中，使钢筋发生电化学腐蚀。在北方，冬天气候下水泥路面容易积雪结冰，为防止积雪结冰，人们常用氯化钠为化雪剂，含氯化钠的雪水渗透进混凝土里面，加快了钢筋的腐蚀。
为防止混凝土中的钢筋腐蚀生锈，人们常用环氧树脂及油漆防护，但成本高，费时费工；或是在混凝土中加入防水防腐剂；或是在混凝土表面进行防水防腐处理，使防水防腐剂渗透到混凝土里面，使酸雨及含电解质的水不能渗透进去。
美国专利US6139622采用辛基硅烷乳液做为混凝土的整体防水剂，中国专利201410029344.5“水泥砂浆混凝土增强高效有机硅乳液防水剂的制备方法”采用硅烷、硅氧烷乳液型防水剂，加入水泥砂浆混凝土中一起成型，使水泥砂浆整体防水。这两个专利都是采用乳液型硅烷、硅氧烷用于水泥砂浆混凝土的整体防水，都是在水泥砂浆混凝土成型前加入到水泥混料中一起成型，使整体防水，并没有强调防腐作用。美国专利US6174461采用硅烷、硅氧烷乳液加防腐剂二甲基乙醇胺等胺基醇做为钢筋预涂防腐防护；US6685766采用烷基硅烷和氨基硅烷等做为混凝土钢筋的予处理，使钢筋的耐盐水腐蚀性大大提高，但采用的是纯的（95%）硅烷，成本较高，且硅烷易挥发，易着火，不安全。US8864895采用稀的水溶性氨基硅烷做为金属棒的防腐剂，这种水溶性氨基硅烷的浓度很低，为10%左右，且贮存稳定性有问题，US8383204采用水溶性硅烷用于金属表面予防腐，取代传统的磷化予处理，防止金属表面生锈，所采用的氨基硅烷为氨基硅烷的二聚体、三聚体。上述专利都说明氨基硅烷是金属尤其钢铁的优良防腐剂和防锈剂，只是采用的形式不一样，有的用氨基硅烷原液，有的用乳液，有的用水溶液。
中国专利CN200810058884.0 复合型混凝土防腐剂采用减水剂，阴极钢筋阻锈组份，膨胀剂，引气剂等组成”。CN2011100403244一种防腐阻锈型高性能混凝土防水剂采用萘磺酸一甲醛缩合物减水剂，苯甲酸盐、乙醇胺类阻锈剂，以乙基硅酸盐为防水剂。CN201310211377.7硅烷水泥混凝土防腐防水剂及其制备方法采用烷基乙氧基硅烷、含氢硅油，通过蒸馏、复合、精制、过滤得到一种本体溶剂型防腐防水剂。含氢硅油分子量大，对水泥混凝土渗透力差，与无机水泥的结合力差，不宜做为混凝土防水剂。CN201310234392.3“水泥砂浆、混凝土防水防腐剂及其制备”采用脂肪酸盐为防水剂，磷酸盐为缓蚀防腐剂，脂肪酸易降解，在微生物作用下易分解，不耐久。CN201410111089.9“一种聚合物水泥基防水防腐涂层材料”是一种JS防水涂料，有一定的防水效果。CN201510032175.5“一种硅烷浸渍剂”采用甲基三乙氧基、异丁基三乙氧基和苯胺甲基三乙氧基硅烷乳液和聚甲基三乙氧基硅烷乳液、聚二甲基硅氧烷等硅氧烷乳液，以异噻唑啉为防腐剂，这种乳液型硅烷浸渍剂粒径不可能太小，对混凝土的渗透力不会太强，而且异噻唑啉酮是一种微生物防腐剂，对混凝土钢筋的生锈防腐作用不大。CN200810023815.6“钢筋混凝土表面防腐剂”采用异丁基三乙氧基硅烷、活性扩散剂、油性溶剂对钢筋混凝土表面进行防腐处理，需用汽油、甲苯类溶剂进行稀释，气味浓，毒性大，对操作人员身体健康有危害，也污染环境。
发明内容
为了克服现有技术的上述缺点，本发明提供一种钢筋混凝土用微乳型防水防腐剂的制备方法，它制备出来的防水防腐剂具有含量高、贮存稳定、渗透力很强等特点，在水中能自动分散成微乳的氨基聚硅氧烷，它既可加入水泥中一起成型，也可以用于混凝土表面。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种钢筋混凝土用微乳型防水防腐剂的制备方法，采用聚硅氧烷单体或两端为羟基低分子量的羟基硅油、氨基硅烷及烷基硅烷为原料，在催化剂作用下，加热缩聚为含烷氧基和氨基的聚硅氧烷，然后减压蒸出低沸点挥发物，就得到分子中含活性烷氧基和含氨基的聚硅氧烷；该聚硅氧烷能自动或经搅拌分散于水中，形成透明或半透明微乳，并加入酸进行中和，该微乳粒径为几十～几百纳米，对混凝土毛细孔渗透力强，并能迅速交联成网状硅树脂结构，起拒水防水作用，氨基朝向钢筋表面起防腐防锈作用，反应示意如下：
上式中R为CH3- C2H5- C3H7- C4H9- C6H13- C8H17- C10H21- 等
R1为CH3- C2H5-
m为≥1的正整数。
所述羟基硅油、氨基硅烷及烷基硅烷的两端的羟基低分子量为300～3000 。
所述氨基硅烷为单氨基硅烷或双氨基硅烷或三氨基硅烷，单氨基硅烷常用氨丙基三乙氧基硅烷、氨丙基三甲氧基硅烷，也可用氨丙基甲基二甲氧基硅烷或氨丙基甲基二乙氧基硅烷、双氨基硅烷如氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷或氨乙基氨丙基三乙氧基硅烷。
所述烷基硅烷包括甲基、乙基、丁基、辛基、十二烷基三乙氧基硅烷或它们的混合物三甲氧基硅烷，最常用的为甲基或辛基三乙氧基硅烷或它们的混合物。
所述催化剂为氢氧化钾、氢氧化钠或它们的醇溶液，也可用四甲基氢氧化铵，用量为反应物的0.01%～1%；最常用0.1%～0.05% ．
所述酸为有机酸如甲酸、乙酸、丙酸、苯甲酸、葡萄糖酸。
本发明的积极效果是：制备出来的防水防腐剂具有含量高、贮存稳定、渗透力很强等特点，在水中能自动分散成微乳的氨基聚硅氧烷，它既可加入水泥中一起成型，也可以用于混凝土表面。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进一步说明。
一种钢筋混凝土用微乳型防水防腐剂的制备方法，采用聚硅氧烷单体或两端为羟基低分子量的羟基硅油、氨基硅烷及烷基硅烷为原料，在催化剂作用下，加热缩聚为含烷氧基和氨基的聚硅氧烷，然后减压蒸出低沸点挥发物，就得到分子中含活性烷氧基和含氨基的聚硅氧烷；该聚硅氧烷能自动或经搅拌分散于水中，形成透明或半透明微乳，并加入酸进行中和，该微乳粒径为几十～几百纳米，对混凝土毛细孔渗透力强，并能迅速交联成网状硅树脂结构，起拒水防水作用，氨基朝向钢筋表面起防腐防锈作用，反应示意如下：
上式中R为CH3- C2H5- C3H7- C4H9- C6H13- C8H17- C10H21- 等
R1为CH3- C2H5-
m为≥1的正整数。
所述羟基硅油、氨基硅烷及烷基硅烷的两端的羟基低分子量为300～3000。
所述氨基硅烷为单氨基硅烷或双氨基硅烷或三氨基硅烷，单氨基硅烷常用氨丙基三乙氧基硅烷、氨丙基三甲氧基硅烷，也可用氨丙基甲基二甲氧基硅烷或氨丙基甲基二乙氧基硅烷、双氨基硅烷如氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷或氨乙基氨丙基三乙氧基硅烷。
所述烷基硅烷包括甲基、乙基、丁基、辛基、十二烷基三乙氧基硅烷或它们的混合物三甲氧基硅烷，最常用的为甲基或辛基三乙氧基硅烷或它们的混合物。
所述催化剂为氢氧化钾、氢氧化钠或它们的醇溶液，也可用四甲基氢氧化铵，用量为反应物的0.01%～1%；最常用0.1%～0.05% ．
所述酸为有机酸如甲酸、乙酸、丙酸、苯甲酸、葡萄糖酸。
实施例1.在附电动搅拌器和自动控温设备的500毫升三口园底烧瓶中，加入氨丙基三乙氧基硅烷50克，分子量为1000的两端为羟基的聚硅氧烷100克，甲基三乙氧基硅烷200克，0.2克的氢氧化钠，5毫升无水乙醇，在氮气保护下，升温至80℃，反应3小时，取样自分散于PH为5的去离子水中形成透明微乳，加入乙酸10克中和，减压脱除低沸物, 即得到无色透明的含乙氧基和氨基的防水防腐剂。
实施例2.在附电动搅拌器和自动控温设备的500毫升三口园底烧瓶中，加入氨丙基三乙氧基硅烷50克，分子量为2000的端羟基硅油100克，辛基三乙氧基硅烷50克，70℃反应4小时，减压脱除低沸物, 得无色透明产品，产品在PH为7的水中成透明微乳。
实施例3.在附电动搅拌器和自动控温设备的500毫升三口园底烧瓶中，加入分子量为500的端羟基硅油100克，氨丙基三乙氧基硅烷50克，甲基三乙氧基硅烷50克，，辛基三乙氧基硅烷50克，加入四甲氢氧化铵0.15克，90℃反应5小时，降至50℃，减压至-0.06Mpa，抽出低沸物, 得到无色透明溶液，取样加入去离子水中，用葡萄糖酸调PH为7.0，得到无色透明微乳。
应用例1:将上述含乙氧基和氨基的聚硅氧烷分别贮存在50℃的烘箱中，放置15天，发现用酸中和了的样品粘度无变化；不中和的产品粘度有升高现象，说明产品的酸碱性对产品稳定性有很大影响
应用例2:将实施例2的产品用去离子水配成20%的水微乳，然后加入8克20%的水溶液到200克水中，同时称水泥200克、石英砂600克，搅拌成浆，倒入塑料圆盘（￠100mm×60mm）里成型，在温度50℃；相对湿度≥90%的恒温恒湿箱中养护10天，样品共5块，编号为1＃～5＃，测泡水48小时后的吸水率，数据见下表。
应用例3:将实施例2的产品配成10%的水溶液，水泥块直径100 mm，高度10～20mm，然后将5块水泥块浸泡在10%的氨基聚硅氧烷水乳液中浸泡20分钟，取出，晾干，在50℃下烘24小时，取出平衡24小时，后测在3%氯化钠水溶液在浸泡48小时后的吸水率，水泥块编号为6＃～8＃，对照样为9＃～10＃ 。
数据见下表:
水泥块编号 防水剂 渗透深度m m 干重（克） 泡水48小时后 重量 泡盐水48小时后 重量 吸水率（%） 吸水率比（%）
1＃ 整体 147.5 154.5 5.0 35.7
2＃ 整体 149.2 156.6 4.7 33.6
3＃ 整体 144.2 149.8 3.9 27.8
4＃ 整体 145.3 150.0 3.2 22.9
5＃ 整体 164.3 170.2 3.6 25.7
6＃ 5 549.1 560.6 2.1 15.0
7＃ 5 512.8 524.3 2.2 15.7
8＃ 6 383.1 397.6 3.8 27.1
9＃空白 198.4 225.9 13.9 100
10＃空白 191.9 218.9 14.1 100
以上表实验结果可以看出，用本技术做的活性氨基硅微乳无论是加入混凝土中成型，或是表面处理，都有优良的防水防腐效果。国标规定泡水48小时后吸水率比小于65%为优等品。本产品尤其适合于钢筋混凝土表面处理，因其渗透深度接近溶剂型产品的渗透深度。
本发明制备出来的防水防腐剂具有含量高、贮存稳定、渗透力很强等特点，在水中能自动分散成微乳的氨基聚硅氧烷，它既可加入水泥中一起成型，也可以用于混凝土表面。

Claims (6)

1.一种钢筋混凝土用微乳型防水防腐剂的制备方法，其特征是：采用聚硅氧烷单体或两端为羟基低分子量的羟基硅油、氨基硅烷及烷基硅烷为原料，在催化剂作用下，加热缩聚为含烷氧基和氨基的聚硅氧烷，然后减压蒸出低沸点挥发物，就得到分子中含活性烷氧基和含氨基的聚硅氧烷；该聚硅氧烷能自动或经搅拌分散于水中，形成透明或半透明微乳，并加入酸进行中和，该微乳粒径为几十～几百纳米，对混凝土毛细孔渗透力强，并能迅速交联成网状硅树脂结构，起拒水防水作用，氨基朝向钢筋表面起防腐防锈作用，反应示意如下：
上式中R为CH3- C2H5- C3H7- C4H9- C6H13- C8H17- C10H21- 等
R1为CH3- C2H5-
m为≥1的正整数。
2.如权利要求1所述钢筋混凝土用微乳型防水防腐剂的制备方法，其特征是：所述羟基硅油、氨基硅烷及烷基硅烷的两端的羟基低分子量为300～3000 。
3.如权利要求1所述钢筋混凝土用微乳型防水防腐剂的制备方法，其特征是：所述氨基硅烷为单氨基硅烷或双氨基硅烷或三氨基硅烷，单氨基硅烷常用氨丙基三乙氧基硅烷、氨丙基三甲氧基硅烷，也可用氨丙基甲基二甲氧基硅烷或氨丙基甲基二乙氧基硅烷、双氨基硅烷如氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷或氨乙基氨丙基三乙氧基硅烷。
4.如权利要求1所述钢筋混凝土用微乳型防水防腐剂的制备方法，其特征是：所述烷基硅烷包括甲基、乙基、丁基、辛基、十二烷基三乙氧基硅烷或它们的混合物三甲氧基硅烷，最常用的为甲基或辛基三乙氧基硅烷或它们的混合物。
5.如权利要求1所述钢筋混凝土用微乳型防水防腐剂的制备方法，其特征是：所述催化剂为氢氧化钾、氢氧化钠或它们的醇溶液，也可用四甲基氢氧化铵，用量为反应物的0.01%～1%；最常用0.1%～0.05% 。
6.如权利要求1所述钢筋混凝土用微乳型防水防腐剂的制备方法，其特征是：所述酸为有机酸如甲酸、乙酸、丙酸、苯甲酸、葡萄糖酸。
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RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20170215

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