CN109651925A - 一种用于建筑混凝土表面的疏水渗透型涂料及制备方法 - Google Patents

一种用于建筑混凝土表面的疏水渗透型涂料及制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于建筑材料的技术领域，提供了一种用于建筑混凝土表面的疏水渗透型涂料及制备方法。该方法先制备分散乙基硅醇钠的超支化型环氧树脂液，然后加入十六烷基三甲氧基硅烷、异丁基三乙氧基硅烷、正硅酸乙酯、纳米无机粉体、氨醇液、硬脂酸钠混合反应，然后将得到的复合硅聚合物与凹凸棒土粉、蒙脱石粉、羟丙基甲基纤维素分散均匀，制得用于建筑混凝土表面的疏水渗透型涂料。与传统方法相比，本发明的制备疏水渗透型涂料，可直接涂敷于混凝土表面，形成优良的疏水性的防护层，不起层，不脱落，防水性能优异，适合应用于各类建筑地下室、地下车库、隧道等的防水中。

Description

一种用于建筑混凝土表面的疏水渗透型涂料及制备方法
技术领域
本发明属于建筑材料的技术领域，提供了一种用于建筑混凝土表面的疏水渗透型涂料及制备方法。
背景技术
建筑物的防水影响到建筑物的使用寿命。随着国家经济的高速发展，我国的工程建设也在蓬勃发展，尤其是住房、隧道等道路交通工程的建设，防水成为工程建设方最为关心的问题。建筑防水的技术经历了沥青作防水、聚合物成膜防水的过程。使用沥青防水不仅施工时能耗高，环境污染严重，附着力差，而且其耐候性差，冬天容易发硬和发脆，夏天容易发粘熔化；该防水材料存在施工困难、使用寿命短和防水性能差的问题。
目前建筑防水大都使用无机填料分散于成膜乳液中复合而得，由于成膜乳液为有机物，存在易老化、耐水性差、耐刮擦性差等问题，用于建筑物后的3~5年内易出现脱落。现有无机物在涂料中大都充当填料，以降低涂料的成本，为此，技术人员希望无机物参与成膜，以此来提升涂层的耐水性、牢固度等。
根据已有技术报道和实际使用，已有将水泥等无机凝胶与可再分散聚合物树脂粉末组合为复合成膜物，水泥和水反应形成的水化产物粘结性好，可用分散乳胶粉聚合物树脂粉末成膜性优异，利用无机与有机相结合形成有机-无机涂料，大幅提升了涂料的耐水性、牢固性和耐刮擦性。然而，限于水泥等成膜粘接物吸水的影响，在长时间水环境中会逐步丧失防水功能，使得室内环境变得潮湿。通过在混凝土表面形成疏水层是一种永久性防水的防水方法，其中通过涂刷疏水层改善混凝土防水的研究，已成为一项重要内容。
目前国内外在建筑防水技术，尤其是建筑混凝土表面防水材料方面已取得了一定成效。其中 冯利邦等人发明了一种材料表面防护用超疏水涂层喷剂及其制备和使用方法（中国发明专利申请号201710042605.0），超疏水喷剂为低粘度液体，由纳米结构和微米结构粒子与疏水物质经过化学反应而制成；通过喷涂工艺可在需要防护的基材表面形成一层超疏水薄膜，该薄膜具有类似于荷叶表面的微米-纳米复合二元结构，可广泛应用于混凝土、金属、玻璃等材质基材表面的疏水化防护。另外， 王瑞 等人发明了一种氟树脂-聚氨酯自分层混凝土防护涂料及其制备方法（中国发明专利申请号201410813983.0），一种氟树脂-聚氨酯自分层混凝土防护涂料，由氟树脂、氟改性聚氨酯、聚氨酯及有机溶剂组成，其中树脂总固含量为35~60wt%，氟碳树脂/氟改性聚氨酯/聚氨酯的质量比为2~20:1~20:5~30。
可见，现有技术中的建筑混凝土易于吸水，长久在潮湿环境中防水涂层易于老化、脱层的缺陷，而利用形成疏水涂层等防水涂料时，疏水涂层难以在混凝土表面牢固附着，存在容易脱层等缺点。
发明内容
针对这种情况，我们提出一种用于建筑混凝土表面的疏水渗透型涂料及制备方法，使得疏水涂层在混凝土表面的牢固附着，不起层，不脱落，防水性能好。
为实现上述目的，本发明涉及的具体技术方案如下：
一种用于建筑混凝土表面的疏水渗透型涂料的制备方法，先制备分散乙基硅醇钠的超支化型环氧树脂液，然后加入十六烷基三甲氧基硅烷、异丁基三乙氧基硅烷、正硅酸乙酯、纳米无机粉体、氨醇液、硬脂酸钠混合反应，然后将得到的复合硅聚合物与凹凸棒土粉、蒙脱石粉、羟丙基甲基纤维素分散均匀，制得疏水渗透型涂料，制备的具体步骤如下：
（1）将多元胺、环氧树脂加入反应釜中，加热搅拌反应，然后加入乙基硅醇钠，继续反应，制得分散乙基硅醇钠的超支化型环氧树脂液；
（2）将十六烷基三甲氧基硅烷、异丁基三乙氧基硅烷、正硅酸乙酯、纳米无机粉体加入步骤（1）制得的分散乙基硅醇钠的超支化型环氧树脂液中，然后加入少量氨醇液、硬脂酸钠，加热反应，制得复合硅聚合物；
（3）将步骤（2）制得的复合硅聚合物与凹凸棒土粉、蒙脱石粉、羟丙基甲基纤维素分散均匀，制得用于建筑混凝土表面的疏水渗透型涂料。
优选的，步骤（1）所述多元胺为乙二胺、丙二胺、N,N-二甲基丙二胺、二乙烯基三胺、二亚乙基三胺、三乙烯四胺、季戊四胺中的至少一种。
优选的，步骤（1）所述加热搅拌反应的温度为60~70℃，搅拌转速为800~1000r/min，时间为20~30min。
优选的，步骤（1）所述继续反应的温度为60~70℃，反应的时间为1~2h。
优选的，步骤（1）中各原料的重量份为，多元胺8~12重量份、环氧树脂68~82重量份、乙基硅醇钠10~20重量份。
优选的，步骤（2）所述纳米无机粉体为纳米二氧化硅、纳米云母粉、纳米氧化铝粉中的至少一种。
优选的，步骤（2）所述加热反应的温度为60~70℃，时间为8~10h。
优选的，步骤（2）中各原料的重量份为，十六烷基三甲氧基硅烷1~3重量份、异丁基三乙氧基硅烷3~5重量份、正硅酸乙酯20~25重量份、纳米无机粉体10~13重量份、分散乙基硅醇钠的超支化型环氧树脂液44~61重量份、氨醇液3~6重量份、硬脂酸钠2~4重量份；所述氨醇液为质量浓度为15~20%的氨甲醇溶液或氨乙醇溶液中的一种。
优选的，步骤（3）中各原料的重量份为，复合硅聚合物59~69重量份、凹凸棒土粉12~15重量份、蒙脱石粉13~16重量份、羟丙基甲基纤维素6~10重量份。
乙基硅醇钠是一种有机硅表面活性剂，具有优异的抗渗防水性能，是重要的混凝土防水剂。本发明创造性地通过在超支化型环氧树脂形成时将乙基硅醇钠加入，使乙基硅醇钠分散于超支化型环氧树脂结构中，乙基硅醇钠易于渗透混凝土促使超支化型环氧树脂与混凝土紧密连接形成防护层，从而达到良好的防水效果，同时复合硅聚合物易于形成超高的疏水层，赋予混凝土优异的疏水性，从而达到持久、良好的防水性。
本发明还提供了一种上述制备方法制备得到的用于建筑混凝土表面的疏水渗透型涂料。该疏水渗透型涂料是将多元胺与环氧树脂在反应釜中搅拌下加热反应后加入乙基硅醇钠，继续，得到分散乙基硅醇钠的超支化型环氧树脂液；然后将十六烷基三甲氧基硅烷、异丁基三乙氧基硅烷、正硅酸乙酯、纳米无机粉体加入分散乙基硅醇钠的超支化型环氧树脂液，加入少量氨醇液、硬脂酸钠，反应得复合硅聚合物；最后将复合硅聚合物与凹凸棒土粉、蒙脱石粉、羟丙基甲基纤维素分散均匀而制得。
本发明提供了一种用于建筑混凝土表面的疏水渗透型涂料及制备方法，与现有技术相比，其突出的特点和优异的效果在于：
1.本发明制备的疏水渗透型涂料，防水性能优异，可广泛用于混凝土表面防水中。
2.本发明的制备得到的涂料，可直接涂敷于混凝土表面，形成优良的疏水防水层，不起层，不脱落，疏水性能好，适合应用于各类建筑地下室、地下车库、隧道等的防水。
具体实施方式
以下通过具体实施方式对本发明作进一步的详细说明，但不应将此理解为本发明的范围仅限于以下的实例。在不脱离本发明上述方法思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段做出的各种替换或变更，均应包含在本发明的范围内。
实施例1
将10kg乙二胺、76kg环氧树脂加入反应釜中，加热到66℃，以880r/min的转速搅拌反应26min，然后加入14kg乙基硅醇钠，66℃下继续反应1.5h，制得分散乙基硅醇钠的超支化型环氧树脂液；然后将2kg十六烷基三甲氧基硅烷、4kg异丁基三乙氧基硅烷、23kg正硅酸乙酯、11kg纳米二氧化硅加入52kg分散乙基硅醇钠的超支化型环氧树脂液中，然后加入5kg质量浓度为18%的氨甲醇溶液、3kg硬脂酸钠，加热到66℃反应9h，制得复合硅聚合物；然后将65kg复合硅聚合物与13kg凹凸棒土粉、15kg蒙脱石粉、7kg羟丙基甲基纤维素分散均匀，制得用于建筑混凝土表面的疏水渗透型涂料。
测试方法：
（1）接触角：将本发明制得的涂料均匀涂敷于边长为15cm的混凝土立方试块表面，涂层平均厚度为0.5mm，完全固化后，直接采用接触角测试仪测试涂层表面的水接触角；
（2）耐水试验涂层情况：将本发明制得的涂料均匀涂敷于边长为15cm的混凝土立方试块表面，涂层平均厚度为0.5mm，完全固化后，将试样置于温度为50℃，相对湿度为90%的环境中，分别于7d、15d和30d时，观察试样表面的涂层情况。
所得数据如表1所示。
实施例2
将9kg丙二胺、79kg环氧树脂加入反应釜中，加热到62℃，以850r/min的转速搅拌反应28min，然后加入12kg乙基硅醇钠，62℃继续反应1h，制得分散乙基硅醇钠的超支化型环氧树脂液；然后将1kg十六烷基三甲氧基硅烷、4kg异丁基三乙氧基硅烷、21kg正硅酸乙酯、11kg纳米云母粉加入56kg分散乙基硅醇钠的超支化型环氧树脂液中，然后加入4kg质量浓度为15%的氨乙醇溶液、2kg硬脂酸钠，加热到62℃反应9.5h，制得复合硅聚合物；然后将66kg复合硅聚合物与13kg凹凸棒土粉、14kg蒙脱石粉、7kg羟丙基甲基纤维素分散均匀，制得用于建筑混凝土表面的疏水渗透型涂料。
测试方法与实施例1一致，所得数据如表1所示。
实施例3
将11kg N,N-二甲基丙二胺、72kg环氧树脂加入反应釜中，加热到68℃，以960r/min的转速搅拌反应22min，然后加入17kg乙基硅醇钠，68℃继续反应2h，制得分散乙基硅醇钠的超支化型环氧树脂液；然后将2kg十六烷基三甲氧基硅烷、5kg异丁基三乙氧基硅烷、24kg正硅酸乙酯、12kg纳米氧化铝粉加入48kg分散乙基硅醇钠的超支化型环氧树脂液中，然后加入5kg质量浓度为19%的氨甲醇溶液、4kg硬脂酸钠，加热到68℃反应8.5h，制得复合硅聚合物；然后将62kg复合硅聚合物与14kg凹凸棒土粉、15kg蒙脱石粉、9kg羟丙基甲基纤维素分散均匀，制得用于建筑混凝土表面的疏水渗透型涂料。
测试方法与实施例1一致，所得数据如表1所示。
实施例4
将8kg二乙烯基三胺、82kg环氧树脂加入反应釜中，加热到60℃，以800r/min的转速搅拌反应30min，然后加入10kg乙基硅醇钠，60℃继续反应1h，制得分散乙基硅醇钠的超支化型环氧树脂液；然后将1kg十六烷基三甲氧基硅烷、3kg异丁基三乙氧基硅烷、20kg正硅酸乙酯、10kg纳米二氧化硅加入61kg分散乙基硅醇钠的超支化型环氧树脂液中，然后加入3kg质量浓度为20%的氨乙醇溶液、2kg硬脂酸钠，加热到60℃反应10h，反应结束后过滤、洗涤、干燥，制得复合硅聚合物；然后将69kg复合硅聚合物与12kg凹凸棒土粉、13kg蒙脱石粉、6kg羟丙基甲基纤维素分散均匀，制得用于建筑混凝土表面的疏水渗透型涂料。
测试方法与实施例1一致，所得数据如表1所示。
实施例5
将12kg二亚乙基三胺、68kg环氧树脂加入反应釜中，加热到70℃，以1000r/min的转速搅拌反应20min，然后加入20kg乙基硅醇钠，70℃继续反应1h，制得分散乙基硅醇钠的超支化型环氧树脂液；然后将3kg十六烷基三甲氧基硅烷、5kg异丁基三乙氧基硅烷、25kg正硅酸乙酯、13kg纳米云母粉加入44kg分散乙基硅醇钠的超支化型环氧树脂液中，然后加入6kg质量浓度为15%的氨甲醇溶液、4kg硬脂酸钠，加热到70℃反应8h，制得复合硅聚合物；然后将59kg复合硅聚合物与15kg凹凸棒土粉、16kg蒙脱石粉、10kg羟丙基甲基纤维素分散均匀，制得用于建筑混凝土表面的疏水渗透型涂料。
测试方法与实施例1一致，所得数据如表1所示。
实施例6
将10kg季戊四胺、75kg环氧树脂加入反应釜中，加热到65℃，以900r/min的转速搅拌反应25min，然后加入15kg乙基硅醇钠，65℃继续反应1.5h，制得分散乙基硅醇钠的超支化型环氧树脂液；然后将2kg十六烷基三甲氧基硅烷、4kg异丁基三乙氧基硅烷、22kg正硅酸乙酯、12kg纳米氧化铝粉加入53kg分散乙基硅醇钠的超支化型环氧树脂液中，然后加入4kg质量浓度为16%的氨甲醇溶液、3kg硬脂酸钠，加热到65℃反应9h，制得复合硅聚合物；然后将64kg复合硅聚合物与14kg凹凸棒土粉、14kg蒙脱石粉、8kg羟丙基甲基纤维素分散均匀，制得用于建筑混凝土表面的疏水渗透型涂料。
测试方法与实施例1一致，所得数据如表1所示。
对比例1
涂料制备过程中，未添加乙基硅醇钠，其他制备条件与实施例6一致。
测试方法与实施例1一致，所得数据如表1所示。
表1：

Claims (10)

1.一种用于建筑混凝土表面的疏水渗透型涂料的制备方法，其特征在于，先制备分散乙基硅醇钠的超支化型环氧树脂液，然后加入十六烷基三甲氧基硅烷、异丁基三乙氧基硅烷、正硅酸乙酯、纳米无机粉体、氨醇液、硬脂酸钠混合反应，然后将得到的复合硅聚合物与凹凸棒土粉、蒙脱石粉、羟丙基甲基纤维素分散均匀，制得疏水渗透型涂料，制备的具体步骤如下：
（1）将多元胺、环氧树脂加入反应釜中，加热搅拌反应，然后加入乙基硅醇钠，继续反应，制得分散乙基硅醇钠的超支化型环氧树脂液；
（2）将十六烷基三甲氧基硅烷、异丁基三乙氧基硅烷、正硅酸乙酯、纳米无机粉体加入步骤（1）制得的分散乙基硅醇钠的超支化型环氧树脂液中，然后加入少量氨醇液、硬脂酸钠，加热反应，制得复合硅聚合物；
（3）将步骤（2）制得的复合硅聚合物与凹凸棒土粉、蒙脱石粉、羟丙基甲基纤维素分散均匀，制得用于建筑混凝土表面的疏水渗透型涂料。
2.根据权利要求1所述一种用于建筑混凝土表面的疏水渗透型涂料的制备方法，其特征在于：步骤（1）所述多元胺为乙二胺、丙二胺、N,N-二甲基丙二胺、二乙烯基三胺、二亚乙基三胺、三乙烯四胺、季戊四胺中的至少一种。
3.根据权利要求1所述一种用于建筑混凝土表面的疏水渗透型涂料的制备方法，其特征在于：步骤（1）所述加热搅拌反应的温度为60~70℃，搅拌转速为800~1000r/min，时间为20~30min。
4.根据权利要求1所述一种用于建筑混凝土表面的疏水渗透型涂料的制备方法，其特征在于：步骤（1）所述继续反应的温度为60~70℃，反应的时间为1~2h。
5.根据权利要求1所述一种用于建筑混凝土表面的疏水渗透型涂料的制备方法，其特征在于：步骤（1）中各原料的重量份为，多元胺8~12重量份、环氧树脂68~82重量份、乙基硅醇钠10~20重量份。
6.根据权利要求1所述一种用于建筑混凝土表面的疏水渗透型涂料的制备方法，其特征在于：步骤（2）所述纳米无机粉体为纳米二氧化硅、纳米云母粉、纳米氧化铝粉中的至少一种。
7.根据权利要求1所述一种用于建筑混凝土表面的疏水渗透型涂料的制备方法，其特征在于：步骤（2）所述加热反应的温度为60~70℃，时间为8~10h。
8.根据权利要求1所述一种用于建筑混凝土表面的疏水渗透型涂料的制备方法，其特征在于：步骤（2）中各原料的重量份为，十六烷基三甲氧基硅烷1~3重量份、异丁基三乙氧基硅烷3~5重量份、正硅酸乙酯20~25重量份、纳米无机粉体10~13重量份、分散乙基硅醇钠的超支化型环氧树脂液44~61重量份、氨醇液3~6重量份、硬脂酸钠2~4重量份；所述氨醇液为质量浓度为15~20%的氨甲醇溶液或氨乙醇溶液中的一种。
9.根据权利要求1所述一种用于建筑混凝土表面的疏水渗透型涂料的制备方法，其特征在于：步骤（3）中各原料的重量份为，复合硅聚合物59~69重量份、凹凸棒土粉12~15重量份、蒙脱石粉13~16重量份、羟丙基甲基纤维素6~10重量份。
10.权利要求1~9任一项所述制备方法制备得到的用于建筑混凝土表面的疏水渗透型涂料。
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