CN108559338A - 一种混凝土抗碱封闭底漆及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种混凝土抗碱封闭底漆，包括水性丙烯酸乳液、成膜助剂、润湿剂和流变改性剂。该底漆能够在表面整体成膜、无缝连接并部分渗透于基材，同时，在混凝土内部形成互穿网络结构，完全可以隔绝外界雨水、潮气，且可以堵住混凝土毛细管通道，防止氯离子腐蚀混凝土；该底漆与基材粘结力强，与保护层粘结力好。

Description

一种混凝土抗碱封闭底漆及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种混凝土抗碱封闭底漆，其主要用于混凝土建筑的防护和加固。

背景技术

H₂0、C0₂、0₂和氯离子在混凝土的腐蚀破坏过程中起到关键作用，尤其是H₂0的存在。C0₂和H₂0进入混凝土内部形成H₂C0₃，是造成混凝土碳化的必备条件，如果没有C0₂或H₂0，碳化反应将不能进行；0₂和H₂0的存在则是钢筋锈蚀的必备条件，二者缺一不可，否则不会形成电极反应的阴极；而目前公认的造成混凝土结构破坏的主要“元凶”——氯离子则只有溶于H₂0才能逐渐向混凝土内部渗透。

据统计称，全球每年因混凝土腐蚀而造成的经济损失高达6000亿至12000亿美元，是自然灾害(地震、台风、水灾等)造成的经济损失总和的六倍左右。我国每年因腐蚀造成的直接经济损失为5000亿元，其中，仅因钢筋锈蚀引起混凝土结构破坏的损失达1000亿元，且这种趋势仍在不断增加。所有资料都表明，海工环境中混凝土结构的腐蚀破坏问题是十分普遍且严重的，如不采取适当的防护措施，其后果将会十分严重。

实践证明，混凝土的渗透性与耐久性之间存在密切的关系。一般来说，混凝土的渗透性越低则其耐久性越好。对混凝土采取附加措施，常见的方法有：(1)使用憎水剂；(2)涂刷混凝土防护涂料等。然而，这些方法一般只对于修补已受损的混凝土有一定的优势。但是，除结构性破坏以外，还会出现由于混凝土表层破坏而逐渐引起的深层结构破坏。因此，对混凝土采取附加措施仍是十分重要的。尤其在苛刻的条件下使用的混凝土，对重要部位的混凝土采取“基本措施”的同时采取“附加措施”，以提高混凝使用寿命的重要途径。

发明内容

针对现有抗碱类产品的不足，本发明的目的在于提供一种混凝土抗碱封闭底漆及其制备方法，所形成的底漆能够在混凝土表面整体成膜、无缝连接并部分渗透于基材，同时，在混凝土内部形成互穿网络结构，完全可以隔绝外界雨水、潮气，且可以堵住混凝土毛细管通道，防止氯离子腐蚀混凝土；该底漆与基材粘结力强，与保护层粘结力好，从而完成了本发明。

根据本发明，提供一种混凝土抗碱封闭底漆，包括如下质量份数的原料：

根据本发明，采用水性丙烯酸乳液作为主要成分,因为水性丙烯酸乳液起到部分渗入基材、部分表面成膜以及封闭基材的作用。

本发明中，优选采用阴离子型水性丙烯酸乳液，其单体构成为苯乙烯与丙烯酸酯，例如带有苯乙烯嵌段的聚丙烯酸酯或者苯乙烯和丙烯酸酯共聚物，所述丙烯酸酯优选为丙烯酸乙酯，因而优选形成苯乙烯丙烯酸乙酯共聚物，该共聚物的粒径(即乳胶颗粒的尺寸)优选在100～250nm范围内，有助于漆膜表面成膜的同时有部分渗入基材内部2～3mm，提高漆膜的附着力。可以使用自制的水性丙烯酸乳液，也可以使用市售产品，例如巴斯夫公司生产的PS-608型，其为一种苯乙烯丙烯酸酯共聚物胶乳。

本发明中采用的成膜助剂，底漆涂覆后待水分挥发掉，该成膜助剂能够软化乳胶颗粒，慢慢挥发，致使乳胶链有效堆积，从而成膜。

根据本发明，所述成膜助剂可以为多元醇烷基醚，优选为二丙二醇丁醚。可以自制，也可以使用市售产品，例如采用陶氏化学生产的二丙二醇丁醚。

本发明中采用的润湿剂，底漆涂覆后，该润湿剂能够降低去离子水的表面张力，使其他表面能低的物质有效地分散在水性体系里。

根据本发明，所述润湿剂主要成分可以是苯磺酸盐或者烷基苯磺酸盐，优选烷基苯磺酸钠盐，如甲基苯磺酸钠或乙基苯磺酸钠。所述烷基苯磺酸钠可以自制，也可以使用市售产品，例如陶氏化学生产的CF-10。

本发明中采用的流变改性剂优选为聚氨酯流变改性剂，更优选为聚氨酯增稠剂，有利于底漆的储存和施工。根据本发明，所述流变改性剂优选为中剪切的类型。

本发明提供的混凝土抗碱封闭底漆中，还包括质量份数为1～50份，优选2～30份，更优选3～20份，尤其优选5～10份的水性低聚有机硅乳液。

本发明中，所述水性低聚物有机硅乳液能够渗入混凝土基材内部，在其内部形成互穿的网络结构，从而达到加固基材的作用，如图1的示意图所示，其中，低聚物有机硅脱水裸露更多羟基等官能团，它们相互之间以及与混凝土基体之间相互作用，例如通过形成醚键等方式，进一步结合而形成互穿的网络结构。

根据本发明，所述水性低聚物有机硅乳液是将原硅酸酯(优选原硅酸四乙酯)进行聚合，其聚合度在5～50，优选6～30，更优选7～20，尤其优选8～10之间，该聚合度情况下，不影响该水性有机硅乳液的渗透，同时增强耐候性，并有助于内部形成互穿网络结构，从而有效延长该底漆的内部成膜的长效性。

本发明提供的混凝土抗碱封闭底漆中，还包括质量份数为0～10份，优选0.5～5份，更优选的1～2份的防冻剂。

本发明中，所述防冻剂为多元醇，优选低级多元醇，例如丙二醇或者乙二醇。

本发明人令人惊讶地发现，所述水性低聚物有机硅乳液与所述水性丙烯酸乳液配合能够协同作用，达到预料不到的效果：其中，水性丙烯酸乳液可以部分表面成膜并且部分渗入基材，起到初步封闭基材的作用，与其同时采用的水性低聚物有机硅乳液能够进一步渗入混凝土基材内部，并最终形成3-5cm的互穿网络结构，进一步封闭混凝土的毛细管通道，达到防氯腐蚀的作用，同时也起到加固基材的作用。

根据本发明，还提供所述混凝土抗碱封闭底漆的制备方法，包括以下步骤：

(1)将去离子水加入反应釜中，随后加入润湿剂，搅拌；

(2)在搅拌下，加入成膜助剂、水性丙烯酸乳液、水性低聚有机硅乳液；

(3)在搅拌下加入流变改性剂，然后将成品灌装。

更具体地，本发明提供的制备方法如下进行：

首先，称取余量的去离子水加入反应釜中，随后加入1～10份的润湿剂，开启搅拌，设定搅拌速率例如在400转/min，持续搅拌例如10min；

其次，称取0.2～2份成膜助剂、0～10份防冻剂、20～70份水性丙烯酸乳液、1～50份水性低聚有机硅乳液，在例如400转/min条件下加入，继续搅拌例如10min；

最后，称取流变改性剂0.5～5份，在例如400转/min条件下加入，继续搅拌例如20min，即可灌装。

本发明提供的混凝土抗碱封闭底漆可以达到以下技术效果：能够在混凝土表面整体成膜、无缝连接并部分渗透于基材，同时，在混凝土内部形成互穿网络结构，完全可以隔绝外界雨水、潮气，且可以堵住混凝土毛细管通道，防止氯离子腐蚀混凝土；该底漆与基材粘结力强，与保护层粘结力好。

附图说明

图1为低聚物有机硅在混凝土内部结构的示意图。

具体实施方式

下面通过实施例对本发明进一步详细说明。通过这些说明，本发明的特点和优点将变得更为清楚明确。

实施例1：

首先，称取100g去离子水加入反应釜中，随后加入30g润湿剂CF-10，开启搅拌，设定搅拌速率在400转/min，持续搅拌10min；

其次，称取5g二丙二醇丁醚、10g丙二醇、300g乳胶颗粒粒径为100nm的水性丙烯酸乳液PS608、50g聚合度为8的水性低聚有机硅乳液KB-WP03E，在400转/min条件下加入，继续搅拌10min；

最后，称取10g聚氨酯流变改性剂WT108，在400转/min条件下加入，继续搅拌20min，即可灌装。

所制得漆膜可渗入混凝土基材内部3mm；其内部结构形式类似于图1所示，形成互穿网络结构，从而封闭混凝土的毛细管通道，达到防氯腐蚀的作用。

对比例1：

如实施例1配制底漆，区别在于不使用水性低聚有机硅乳液，而使用50g的普通小分子有机硅溶液KH550。

实施例2：

首先，称取180g去离子水加入反应釜中，随后加入80g润湿剂CF-10，开启搅拌，设定搅拌速率在400转/min，持续搅拌10min；

其次，称取10g二丙二醇丁醚、20丙二醇、500g乳胶颗粒粒径为250nm的水性丙烯酸乳液PS608、100g聚合度为10的水性低聚有机硅乳液KB-WP03E，在400转/min条件下加入，继续搅拌10min；

最后，称取20g聚氨酯流变改性剂WT108，在400转/min条件下加入，继续搅拌20min，即可灌装。

所制得的漆膜渗入混凝土基材内部2mm；其内部结构形式类似于图1，形成互穿网络结构，从而封闭混凝土的毛细管通道，达到防氯腐蚀的作用。

实施例3：

首先，称取150g去离子水加入反应釜中，随后加入50g润湿剂CF-10，开启搅拌，设定搅拌速率在400转/min，持续搅拌10min；

其次，称取8g二丙二醇丁醚、15g丙二醇、400g乳胶颗粒粒径为125nm的水性丙烯酸乳液PS608、80g聚合度为9的水性低聚有机硅乳液KB-WP03E，在400转/min条件下加入，继续搅拌10min；

最后，称取15g聚氨酯流变改性剂WT108，在400转/min条件下加入，继续搅拌20min，即可灌装。

所制得的漆膜渗入混凝土基材内部2.5mm；其内部结构形式类似于图1，形成互穿网络结构，从而封闭混凝土的毛细管通道，达到防氯腐蚀的作用。

实验例

使用年限测试

将实施例1与对比例1形成的底漆分别涂覆于混凝土表面，采用人工氙灯气候加速老化的方法，波长为290-800nm、辐照量为550W/m²,进行1000h测试，实施例1获得的底漆的使用年限为8-10年，而对比例1获得的底漆的使用年限为2-5年(人工气候加速老化100h,温度25℃、湿度50％的条件下相当于正常材料使用1年)。

渗透能力测试

有机硅溶液一般在多孔基材渗透能力为100-200mm，本发明采用的多孔基材为混凝土基材，其强度为C25,其尺寸为150mm*20mm*60mm，在150mm*2mm面刷图实施例1与对比例形成的底漆，此面作为顶面；养护48h后，在150mm*20mm的底面滴涂0.1％的甲基蓝水溶液,直至顶面被润湿，垂直于顶面和底面将该混凝土块切开，利用显微镜观察并测量。水性丙烯酸乳液配制成实施例1的浓度，利用同样的方法测定渗透能力。

基本性能测试

在尺寸为150mm*70mm*5mm的混凝土样板上，分别涂覆以上实施例制得的底漆，漆膜厚度为80μm，分别测试其耐水性、耐碱性、抗泛碱性和抗盐析性(参照标准:JG/T 210-2007建筑涂料内外墙用底漆，将制备养护好的试样分别置于一定量的水、饱和氢氧化钙碱溶液、2％氢氧化钠溶液、5％硫酸钠与15％氯化钠盐溶液中，测定一定的时间后观察试样的现象来判断漆膜的性能的技术标准)，与作为对比例的市售产品巴德士，GK6240进行对比，这些基本性能测试结果如表1所示。

表1

以上结合了优选的实施方式对本发明进行了说明，不过这些实施方式仅是范例性的，仅起到说明性的作用。在此基础上，可以对本发明进行多种替换和改进，这些均落入本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种混凝土抗碱封闭底漆，其特征在于：包括如下质量份数的原料：

2.根据权利要求1的混凝土抗碱封闭底漆，其特征在于：所述水性丙烯酸乳液为阴离子型，其单体为苯乙烯与丙烯酸酯，例如带有苯乙烯嵌段的聚丙烯酸酯或者苯乙烯和丙烯酸酯共聚物，所述丙烯酸酯优选为丙烯酸乙酯，因而优选形成苯乙烯丙烯酸乙酯共聚物，其粒径优选在100～250nm范围内。

3.根据权利要求1的混凝土抗碱封闭底漆，其特征在于：所述成膜助剂为多元醇烷基醚，优选为二丙二醇丁醚。

4.根据权利要求1的混凝土抗碱封闭底漆，其特征在于：所述润湿剂主要成分是苯磺酸盐或者烷基苯磺酸盐，优选烷基苯磺酸钠盐，如甲基苯磺酸钠或乙基苯磺酸钠。

5.根据权利要求1的混凝土抗碱封闭底漆，其特征在于：所述流变改性剂为聚氨酯流变改性剂,优选为中剪切的类型。

6.根据权利要求1至5之一的混凝土抗碱封闭底漆，其特征在于：所述混凝土抗碱封闭底漆还包括质量份数为1～50份，优选2～30份，更优选3～20份，尤其优选5～10份的水性低聚有机硅乳液。

7.根据权利要求6的混凝土抗碱封闭底漆，其特征在于：所述水性低聚物有机硅乳液是将原硅酸酯(优选原硅酸四乙酯)进行聚合，其聚合度在5～50，优选6～30，更优选7～20，尤其优选8～10之间。

8.根据权利要求1至7之一的混凝土抗碱封闭底漆，其特征在于：所述混凝土抗碱封闭底漆还包括质量份数为0～10份，优选0.5～5份，更优选的1～2份的防冻剂，所述防冻剂为多元醇，优选低级多元醇，例如丙二醇或者乙二醇。

9.根据权利要求1至8之一的混凝土抗碱封闭底漆的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

(1)将去离子水加入反应釜中，随后加入润湿剂，搅拌；

(2)在搅拌下，加入成膜助剂、水性丙烯酸乳液、水性低聚有机硅乳液；

(3)在搅拌下加入流变改性剂，然后将成品灌装。

10.根据权利要求1至8之一的混凝土抗碱封闭底漆的用途，用于涂覆混凝土表面。