CN110746829A - 一种纳米碳酸钙改性硅丙混凝土保护剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种纳米碳酸钙改性硅丙混凝土保护剂及其制备方法，保护剂的各原料的质量百分比如下：纳米碳酸钙浆料6～15％，水5～15％，丙二醇1～3％，分散剂0.3～1％，润湿剂0.01～0.2％，杀菌剂0.15～1％，消泡剂0.15～1％，成膜助剂1～4％，钛白粉15～35％，高岭土2～6％，硅灰石粉2～6％，硅丙乳液30～55％，多功能助剂0.05～1％，流平剂0.1～1％，缔合型增稠剂0.2～2％，碱溶胀型增稠剂0.2～2％。该纳米碳酸钙改性硅丙混凝土保护剂具有优异的耐候性，制备方法简单，改性效果比较全面，储存稳定性好。

Description

一种纳米碳酸钙改性硅丙混凝土保护剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及混凝土保护剂技术领域，具体涉及一种纳米碳酸钙改性硅丙混凝土保护剂及其制备方法。

背景技术

随着建筑行业的大力发展，混凝土在道路桥梁、房屋外墙、隧道、港口、码头等建筑中发挥了不可替代的作用。然而在混凝土技术快速发展的同时，混凝土的耐久性问题也受到越来越多的关注。混凝土基层长期暴露在大气中，容易受水汽、二氧化碳和紫外线等的侵蚀破坏而产生碳化，出现黄变、色彩暗淡、污染物流痕等不良现象，从而影响混凝土的使用寿命与外观装饰效果，在这种情况下，混凝土保护剂应运而生。

目前，市场上广泛采用的混凝土保护剂以丙烯酸树脂、有机硅树脂和氟碳聚合物为主。丙烯酸树脂具有价格低、施工工艺简单等优点，但其耐候性弱，涂装3～5年后颜色发黄，影响装饰效果，后期维护工作成本高。有机硅树脂综合性能优良，后期维护成本较小，但价格高，施工工艺复杂，高温烘干、固化时间长、大面积施工不便。氟碳聚合物综合性能最高，后期维护成本最小，但价格高。从总体性能上看，氟碳、有机硅混凝土保护剂是以后的发展方向，但其价格昂贵，限制了有机硅类保护剂的推广应用领域。所以需要对其进行改性以达到扬长避短的目的。

现在国内外有关混凝土保护剂相关的改性一般主要集中在三个方面：一是无机纳米粒子的填充改性，二是其他聚合物的物理共混改性，三是其他有机物的化学聚合改性。无机纳米粒子的改性研究主要集中在纳米二氧化硅、纳米二氧化钛、纳米氧化锌这三种纳米材料，其改性效果虽然大大提高了保护剂的性能，但其价格昂贵，分散效果不好，这就与改性的目的相悖了。而纳米碳酸钙来源广、价格便宜、分散性能好，正好与改性目的是相一致的。聚合物的物理共混改性是目前采用相对普遍的改性方法，主要是与有机硅、聚氧硅烷、聚酰亚胺、聚苯硫醚、聚苯酯、聚氨酯和环氧树脂共混改性，这种改性方法只能量化提高原材料防水、防老化等自身性能，改性的效果比较单一，很难通过一种改性剂同时改性多个性能，储存稳定性差。有机物的化学聚合改性也是一种比较普遍的改性方法，研究最多的就是与有机硅进行聚合，此方法操作相对复杂，并且改性效果不太理想，故在应用上受到了一定的限制。

发明内容

本发明的目的是提供一种纳米碳酸钙改性硅丙混凝土保护剂，以解决现有的改性剂改性有机硅类混凝土保护剂的改性效果单一、储存稳定性差、操作复杂的问题。同时本发明还提供一种纳米碳酸钙改性硅丙混凝土保护剂的制备方法。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种纳米碳酸钙改性硅丙混凝土保护剂，其特征在于，所述保护剂各原料的质量百分比如下：

进一步地，所述钛白粉采用金红石型钛白粉。

上述的纳米碳酸钙改性硅丙混凝土保护剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)首先将纳米碳酸钙浆料加入到搅拌釜中，称取60～70％重量的水加入到搅拌釜中，启动搅拌机分散5～30分钟；

(2)在搅拌过程中加入70～80％重量的丙二醇、分散剂、润湿剂，35～45％重量的成膜助剂，45～55％重量的杀菌剂，45～55％重量的消泡剂，分散5～30分钟；

(3)在搅拌过程中加入钛白粉、高岭土、硅灰石粉，分散30～60分钟；

(4)在搅拌过程中加入硅丙乳液，加入剩余重量的成膜助剂、丙二醇、杀菌剂及消泡剂，加入多功能助剂、流平剂，加入剩余重量的水，分散5～30分钟；

(5)在搅拌过程中缓慢加入缔合型增稠剂、碱溶胀型增稠剂，分散10～40分钟；

(6)密封静置0.8～1.2小时，得到纳米碳酸钙改性硅丙混凝土保护剂。

进一步地，流平剂和增稠剂在使用时，均需要与水1：2的比例稀释后缓慢添加。

本发明的有益效果：

(1)采用纳米碳酸钙作为纳米改性材料不仅来源广、价格低，而且其改性浆料易分散、稳定性好。(2)采用硅丙乳液作为基料，配合纳米碳酸钙浆料和各种助剂而成的混凝土保护剂不仅能够保留硅丙原有的耐候性，而且也补足了有机硅类涂料大面积施工不便的缺点；(3)采用缔合型增稠剂和碱溶胀型增稠剂混用，可以提升增稠效果，减少单一增稠剂的用量，大大的提高了保护剂的储存稳定性；(4)分前后两次进行水、成膜助剂、丙二醇、杀菌剂、消泡剂进行添加，可以大大提高保护剂的成膜效果；(5)本发明制备的纳米碳酸钙改性硅丙混凝土保护剂能够显著提高涂膜的耐沾污性、耐人工气候老化性、耐碱性、耐水性、耐洗刷性等性能，此方法相对于传统一般的改性操作简单，改性效果比较全面，储存稳定性好。

具体实施方式

实施例1：

本实施例的纳米碳酸钙改性硅丙混凝土保护剂的组分及质量如下：

本实施例的纳米碳酸钙改性硅丙混凝土保护剂的制备方法如下：

(1)首先称取40g纳米碳酸钙浆料加入到搅拌釜中，再称取27g水加入到搅拌釜中，启动搅拌机分散10分钟。

(2)然后在搅拌机搅拌中加入3.7g丙二醇、1.5g分散剂、0.1g润湿剂、4g成膜助剂、0.5g杀菌剂、0.5g消泡剂，分散10分钟。

(3)接着在搅拌机搅拌中加入100g钛白粉、15g高岭土、15g硅灰石粉，分散40分钟。钛白粉采用金红石型钛白粉。

(4)继续在搅拌机搅拌中加入240g硅丙乳液、6g的成膜助剂、1.3g丙二醇、0.5g杀菌剂、0.5g消泡剂、0.5g多功能助剂、3g流平剂，加入13g水，分散10分钟。

(5)继续在搅拌机搅拌中缓慢加入2g缔合型增稠剂、2g碱溶胀型增稠剂，分散20分钟。

(6)密封静置1小时，得到纳米碳酸钙改性硅丙混凝土保护剂。

上述步骤中，流平剂和增稠剂在使用时，均需要与水1：2的质量比例稀释后缓慢添加。

本实施例中的相关参数解释如下：步骤(1)中是大致加入1份水的三分之二的重量，步骤(4)中再加入剩余的即三分之一重量的水。步骤(2)中是大致加入1份中的四分之三重量的丙二醇、五分之二重量的成膜助剂、二分之一重量的杀菌剂、二分之一重量的消泡剂，然后在步骤(4)加入四分之一重量的丙二醇、五分之三重量的成膜助剂、二分之一重量的杀菌剂及二分之一重量的消泡剂，分两步加入完。

实施例2

本实施例的纳米碳酸钙改性硅丙混凝土保护剂的组分及相应质量如下：

本实施例的纳米碳酸钙改性硅丙混凝土保护剂的制备方法如下：

(1)首先称取96g纳米碳酸钙浆料加入到搅拌釜中，再称取62g水加入到搅拌釜中，启动搅拌机分散10分钟。

(2)然后在搅拌机搅拌中加入14g丙二醇、4g分散剂、0.6g润湿剂、7.8g成膜助剂、1.6g杀菌剂、1.6g消泡剂，分散10分钟。

(3)接着在搅拌机搅拌中加入270g钛白粉、38.7g高岭土、38.7g硅灰石粉，分散40分钟。钛白粉采用金红石型钛白粉。

(4)继续在搅拌机搅拌中加入387g硅丙乳液、12g的成膜助剂、4.6g丙二醇、1.6g杀菌剂、1.6g消泡剂、1.2g多功能助剂、6g流平剂，加入31g水，分散10分钟。

(5)继续在搅拌机搅拌中缓慢加入4g缔合型增稠剂、4g碱溶胀型增稠剂，分散20分钟；

(6)密封静置1小时，得到纳米碳酸钙改性硅丙混凝土保护剂。

上述步骤中，流平剂和增稠剂在使用时，均需要与水1：2的质量比例稀释后缓慢添加。

实施例3

本实施例的纳米碳酸钙改性硅丙混凝土保护剂的组分及相应质量如下：

本实施例的纳米碳酸钙改性硅丙混凝土保护剂的制备方法如下：

(1)首先称取96g纳米碳酸钙浆料加入到搅拌釜中，再称取62g水加入到搅拌釜中，启动搅拌机分散30分钟。

(2)然后在搅拌机搅拌中加入14g丙二醇、4g分散剂、0.6g润湿剂、7.8g成膜助剂、1.6g杀菌剂、1.6g消泡剂，分散30分钟。

(3)接着在搅拌机搅拌中加入270g钛白粉、38.7g高岭土、38.7g硅灰石粉，分散60分钟。钛白粉采用金红石型钛白粉。

(4)继续在搅拌机搅拌中加入387g硅丙乳液、12g的成膜助剂、4.6g丙二醇、1.6g杀菌剂、1.6g消泡剂、1.2g多功能助剂、6g流平剂，加入31g水，分散30分钟。

(5)继续在搅拌机搅拌中缓慢加入4g缔合型增稠剂、4g碱溶胀型增稠剂，分散40分钟；

(6)密封静置1.2小时，得到纳米碳酸钙改性硅丙混凝土保护剂。

上述步骤中，流平剂和增稠剂在使用时，均需要与水1：2的质量比例稀释后缓慢添加。

实施例4：

本实施例的纳米碳酸钙改性硅丙混凝土保护剂的组分及质量如下：

本实施例的纳米碳酸钙改性硅丙混凝土保护剂的制备方法如下：

(1)首先称取40g纳米碳酸钙浆料加入到搅拌釜中，再称取27g水加入到搅拌釜中，启动搅拌机分散5分钟。

(2)然后在搅拌机搅拌中加入3.7g丙二醇、1.5g分散剂、0.1g润湿剂、4g成膜助剂、0.5g杀菌剂、0.5g消泡剂，分散5分钟。

(3)接着在搅拌机搅拌中加入100g钛白粉、15g高岭土、15g硅灰石粉，分散30分钟。钛白粉采用金红石型钛白粉。

(4)继续在搅拌机搅拌中加入240g硅丙乳液、6g的成膜助剂、1.3g丙二醇、0.5g杀菌剂、0.5g消泡剂、0.5g多功能助剂、3g流平剂，加入13g水，分散5分钟。

(5)继续在搅拌机搅拌中缓慢加入2g缔合型增稠剂、2g碱溶胀型增稠剂，分散10分钟。

(6)密封静置0.8小时，得到纳米碳酸钙改性硅丙混凝土保护剂。

上述步骤中，流平剂和增稠剂在使用时，均需要与水1：2的质量比例稀释后缓慢添加。

实施例5：

本实施例的纳米碳酸钙改性硅丙混凝土保护剂的组分及质量如下：

本实施例的纳米碳酸钙改性硅丙混凝土保护剂的制备方法如下：

(1)首先称取40g纳米碳酸钙浆料加入到搅拌釜中，再称取24g水加入到搅拌釜中，启动搅拌机分散10分钟。

(2)然后在搅拌机搅拌中加入3.5g丙二醇、1.5g分散剂、0.1g润湿剂、3.5g成膜助剂、0.45g杀菌剂、0.45g消泡剂，分散10分钟。

(3)接着在搅拌机搅拌中加入100g钛白粉、15g高岭土、15g硅灰石粉，分散40分钟。钛白粉采用金红石型钛白粉。

(4)继续在搅拌机搅拌中加入240g硅丙乳液、6.5g的成膜助剂、1.5g丙二醇、0.55g杀菌剂、0.55g消泡剂、0.5g多功能助剂、3g流平剂，加入16g水，分散10分钟。

(5)继续在搅拌机搅拌中缓慢加入2g缔合型增稠剂、2g碱溶胀型增稠剂，分散20分钟。

(6)密封静置1小时，得到纳米碳酸钙改性硅丙混凝土保护剂。

上述步骤中，流平剂和增稠剂在使用时，均需要与水1：2的质量比例稀释后缓慢添加。

实施例6：

本实施例的纳米碳酸钙改性硅丙混凝土保护剂的组分及质量如下：

本实施例的纳米碳酸钙改性硅丙混凝土保护剂的制备方法如下：

(1)首先称取40g纳米碳酸钙浆料加入到搅拌釜中，再称取28g水加入到搅拌釜中，启动搅拌机分散10分钟。

(2)然后在搅拌机搅拌中加入4g丙二醇、1.5g分散剂、0.1g润湿剂、4.5g成膜助剂、0.55g杀菌剂、0.55g消泡剂，分散10分钟。

(3)接着在搅拌机搅拌中加入100g钛白粉、15g高岭土、15g硅灰石粉，分散40分钟。钛白粉采用金红石型钛白粉。

(4)继续在搅拌机搅拌中加入240g硅丙乳液、5.5g的成膜助剂、1g丙二醇、0.45g杀菌剂、0.45g消泡剂、0.5g多功能助剂、3g流平剂，加入12g水，分散10分钟。

(5)继续在搅拌机搅拌中缓慢加入2g缔合型增稠剂、2g碱溶胀型增稠剂，分散20分钟。

(6)密封静置1小时，得到纳米碳酸钙改性硅丙混凝土保护剂。

上述步骤中，流平剂和增稠剂在使用时，均需要与水1：2的质量比例稀释后缓慢添加。

本发明的纳米碳酸钙改性硅丙混凝土保护剂的具体性能如表1所示。

表1检测指标

检测结果说明：本发明的纳米碳酸钙改性硅丙混凝土保护剂已经超过标准的要求，具有非常优异的性能。

将实施例1、2所制得纳米碳酸钙改性硅丙混凝土保护剂进行相关性能测试，结果如表2所示。

表2实施实例性能检测结果

将实施例1所制得的纳米碳酸钙改性硅丙混凝土保护剂与未经纳米改性的传统硅丙保护剂(在实施例1的配方基础上去掉纳米碳酸钙浆料)的一些常规性能进行检测，其检测结果如表3所示。

表3与传统硅丙保护剂相比检测结果

从表3可以看出，纳米碳酸钙改性硅丙保护剂在耐水性、耐碱性、耐沾污性、耐洗刷性、耐紫外老化性等性能方面都远远优于传统保护剂。

本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本申请相同或相近似的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种纳米碳酸钙改性硅丙混凝土保护剂，其特征在于，所述保护剂各原料的质量百分比如下：

2.根据权利要求1所述的纳米碳酸钙改性硅丙混凝土保护剂，其特征在于，所述钛白粉采用金红石型钛白粉。

3.如权利要求1或2所述的纳米碳酸钙改性硅丙混凝土保护剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)首先将纳米碳酸钙浆料加入到搅拌釜中，称取60～70％重量的水加入到搅拌釜中，启动搅拌机分散5～30分钟；

(2)在搅拌过程中加入70～80％重量的丙二醇、分散剂、润湿剂，35～45％重量的成膜助剂，45～55％重量的杀菌剂，45～55％重量的消泡剂，分散5～30分钟；

(3)在搅拌过程中加入钛白粉、高岭土、硅灰石粉，分散30～60分钟；

(4)在搅拌过程中加入硅丙乳液，加入剩余重量的成膜助剂、丙二醇、杀菌剂及消泡剂，加入多功能助剂、流平剂，加入剩余重量的水，分散5～30分钟；

(5)在搅拌过程中缓慢加入缔合型增稠剂、碱溶胀型增稠剂，分散10～40分钟；

(6)密封静置0.8～1.2小时，得到纳米碳酸钙改性硅丙混凝土保护剂。

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，流平剂和增稠剂在使用时，均需要与水1：2的比例稀释后缓慢添加。