CN111269023A - 一种高渗透高疏水硅基防护剂及其制备方法 - Google Patents

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程宝军
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Abstract

本发明涉及一种水泥基材料表面防护材料料的制备方法，具体涉及一种高渗透高疏水硅基防护剂及其制备方法。本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种高渗透高疏水硅基防护剂及其制备方法，由以下重量份的组分组成：硅烷防水剂20～40份，正硅酸乙酯或正硅酸四乙酯20～40份，乙醇4～10份，三乙醇胺1～5份，稳定剂2～5份，膨胀剂15～30份。本发明所得的硅基防护剂能够用于新生或者服役中的水泥基材料表面，提高水泥基材料的耐久性，提高其表面层的质量；同时该发明所得防护剂具有憎水性，减少有害离子随水侵入对水泥基材料造成的危害，保护内部结构；不含有对人体以及环境有害的有机苯、有机氯以及重金属离子。

Description

一种高渗透高疏水硅基防护剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种水泥基材料表面防护材料的制备方法，具体涉及一种高渗透高疏水硅基防护剂及其制备方法。
背景技术
水泥基材料在服役过程中受环境有害气、液介质影响性能发生劣化是人们长久以来关注的问题。一般而言，水泥基材料性能受环境影响是由表及里的过程，表层水泥基材料质量的好坏直接影响着整体结构的劣化，通过提高表层水泥基材料质量来提高整体结构性能是人们长期关注的研究方向。
水泥基材料表层处理由于其施工相对简易、成本较低而得到广泛应用。硅烷在水泥基材料表面的应用能显著减低吸水率，这也就能有效的减低有害离子的渗透系数，从而减低有害离子侵蚀对水泥基材料的破坏。但是硅烷表面处理剂的作用效果受渗透深度、干湿循环、基体表面缺陷、当地环境以及其本身耐候性的影响。硅酸钠作为一种表面密封剂，硅酸钠会渗入混凝土的表面，理论上可以与水泥基材料的水化产物CH发生反应生成C-S-H凝胶，但是硅酸钠的渗透深度有限，并且其使用会带入碱金属离子，对混凝土耐久性造成危害。TEOS近些年因其低稠度、小单体、渗透深度大，水解产物可以和水泥基材料反应等优点被广泛应用于混凝土表面处理，但是其仅能够密实混凝土结构，憎水效果较差。膨胀剂被应用于减少水泥基材料结构的收缩，其能够和水泥基材料反应生成钙矾石，填充空隙，补充收缩，因此膨胀剂的加入能够填充表面孔隙，提高表面密实度，起到表面防护的作用。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种高渗透高疏水硅基防护剂及其制备方法，结合表面防护剂的优点以及膨胀剂的作用，提高表面防护剂的性能。以提高水泥基材料的耐久性，减少恶劣服役环境下水泥基材料受侵蚀后的危害，延长水泥基材料结构的使用寿命。
本发明采用的技术方案如下：一种高渗透高疏水硅基防护剂，由以下重量份的组分组成：硅烷防水剂20～40份，正硅酸乙酯或正硅酸四乙酯20～40份，乙醇4～10份，三乙醇胺1～5份，稳定剂2～5份，膨胀剂15～30份。
进一步的技术方案是，所述硅烷试防水剂为异丁基三乙氧基硅烷、辛基三甲氧基硅烷、甲基三甲氧基硅烷、氨丙基三甲氧基硅烷、丙基三甲氧基硅烷、三甲基四乙氧基硅烷、二甲基二甲氧基硅烷的一种或多种组合。
进一步的技术方案是，所述乙醇为浓度为98％的无水乙醇溶液。
进一步的技术方案是，所述膨胀剂为氧化钙、硫铝酸钙、氧化镁的一种或多种组合。
进一步的技术方案是，所述膨胀剂为氧化钙、硫铝酸钙、氧化镁的组合，其氧化钙、硫铝酸钙、氧化镁的比例为1:1:1。
进一步的技术方案是，所述氧化钙为纳米级别氧化钙粉体。
进一步的技术方案是，所述硫铝酸钙为纳米级别硫铝酸钙粉体。
进一步的技术方案是，所述氧化镁为纳米级别氧化镁粉体。
一种高渗透高疏水硅基防护剂的制备方法，包括以下步骤：
将20～40份硅烷防水剂、20～40份正硅酸乙酯或正硅酸四乙酯加入到4～10份乙醇和1～5份三乙醇胺的混合液中，在25～40℃水浴锅中恒温匀速(5000r/min)搅拌4～6h，加入2～5份稳定剂，继续恒温匀速(5000r/min)搅拌4～6h，得到溶液A；
称取15～30份的膨胀剂加入溶液A，再加入2～5份稳定剂后超声分散5min，再将混合液使用高速搅拌机以7000r/min搅拌10～20min，得到高渗透高疏水硅基防护剂。
发明的有益效果：本发明所得的硅基防护剂能够用于新生或者服役中的水泥基材料表面，提高水泥基材料的耐久性，提高其表面层的质量；同时该发明所得防护剂具有憎水性，减少有害离子随水侵入对水泥基材料造成的危害，保护内部结构；本防护剂不含有对人体以及环境有害的有机苯、有机氯以及重金属离子。
附图说明
图1为实施例所得防护剂处理C30混凝土吸水率对比图；
图2为实施例所得防护剂处理C30混凝土养护28d强度对比图。
具体实施方式
下面将结合具体实施方式对本发明进一步说明。本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
下属实例中，所使用试剂均从市场中购买得到。
实施例1
将40份异丁基三乙氧基硅烷、40份正硅酸乙酯加入到10份乙醇和5份三乙醇胺的混合液中，在25℃水浴锅中恒温匀速(5000r/min)搅拌6h，加入5份稳定剂，继续恒温匀速(5000r/min)搅拌6h，得到溶液A；
分别称取10份氧化钙、5份硫铝酸钙、8份氧化镁，加入到溶液A，然后加入5份稳定剂后超声分散5min，再将混合液使用高速搅拌机以7000r/min搅拌10min，得到高渗透高疏水硅基防护剂。
实施例2
将30份三甲基四乙氧基硅烷、40份正硅酸乙酯加入到10份乙醇和5份三乙醇胺的混合液中，在25℃水浴锅中恒温匀速(5000r/min)搅拌6h，加入5份稳定剂，继续恒温匀速(5000r/min)搅拌6h，得到溶液A；
分别称取10份氧化钙、5份硫铝酸钙、8份氧化镁，加入到溶液A，然后加入5份稳定剂后超声分散5min，再将混合液使用高速搅拌机以7000r/min搅拌10min，得到高渗透高疏水硅基防护剂。
实施例3
将30份异丁基三乙氧基硅烷、30份正硅酸四乙酯加入到10份乙醇和5份三乙醇胺的混合液中，在25℃水浴锅中恒温匀速(5000r/min)搅拌6h，加入5份稳定剂，继续恒温匀速(5000r/min)搅拌6h，得到溶液A；
分别称取10份氧化钙、5份硫铝酸钙、8份氧化镁，加入到溶液A，然后加入5份稳定剂后超声分散5min，再将混合液使用高速搅拌机以7000r/min搅拌10min，得到高渗透高疏水硅基防护剂。
实施例所制得的防护剂稳定性以及对混凝土表面进行处理所得吸水率和强度数据。
表1实施例所得表面防护剂稳定性
编号 储存稳定性(30℃)
实施例1 >90d
实施例2 >90d
实施例3 >90d
以上所述，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已通过上述实施例揭示，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些变动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种高渗透高疏水硅基防护剂，其特征在于，由以下重量份的组分组成：硅烷防水剂20～40份，正硅酸乙酯或正硅酸四乙酯20～40份，乙醇4～10份，三乙醇胺1～5份，稳定剂2～5份，膨胀剂15～30份。
2.根据权利要求1所述的一种高渗透高疏水硅基防护剂，其特征在于，所述硅烷试防水剂为异丁基三乙氧基硅烷、辛基三甲氧基硅烷、甲基三甲氧基硅烷、氨丙基三甲氧基硅烷、丙基三甲氧基硅烷、三甲基四乙氧基硅烷、二甲基二甲氧基硅烷的一种或多种组合。
3.根据权利要求1所述的一种高渗透高疏水硅基防护剂，其特征在于，所述乙醇为浓度为98％的无水乙醇溶液。
4.根据权利要求1所述的一种高渗透高疏水硅基防护剂，其特征在于，所述膨胀剂为氧化钙、硫铝酸钙、氧化镁的一种或多种组合。
5.根据权利要求4所述的一种高渗透高疏水硅基防护剂，其特征在于，所述膨胀剂为氧化钙、硫铝酸钙、氧化镁的组合，其氧化钙、硫铝酸钙、氧化镁的比例为1:1:1。
6.根据权利要求5所述的一种高渗透高疏水硅基防护剂，其特征在于，所述氧化钙为纳米级别氧化钙粉体。
7.根据权利要求5所述的一种高渗透高疏水硅基防护剂，其特征在于，所述硫铝酸钙为纳米级别硫铝酸钙粉体。
8.根据权利要求5所述的一种高渗透高疏水硅基防护剂，其特征在于，所述氧化镁为纳米级别氧化镁粉体。
9.权利要求1-8任一项所述的一种高渗透高疏水硅基防护剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将20～40份硅烷防水剂、20～40份正硅酸乙酯或正硅酸四乙酯加入到4～10份乙醇和1～5份三乙醇胺的混合液中，在25～40℃水浴锅中恒温匀速搅拌4～6h，加入2～5份稳定剂，继续恒温匀速搅拌4～6h，得到溶液A；
称取15～30份的膨胀剂加入溶液A，再加入2～5份稳定剂后超声分散5min，再将混合液使用高速搅拌机以7000r/min搅拌10～20min，得到高渗透高疏水硅基防护剂。
10.根据权利要求9所述的一种高渗透高疏水硅基防护剂的制备方法，其特征在于，所述水浴锅中的均速搅拌的速度为5000r/min。
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