CN113912369A - 一种超高耐磨密封固化剂及其制备方法 - Google Patents

一种超高耐磨密封固化剂及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于地坪材料技术领域，具体涉及一种超高耐磨密封固化剂及其制备方法。该超高耐磨密封固化剂的原料组成包括：硅酸钠和/或硅酸钾45～90重量份、硅酸锂6～20重量份、有机硅接枝包膜改性无机硅4～10重量份、水1～40重量份；其中，硅酸钠和/或硅酸钾：硅酸锂＝(4.5～6)：1。本发明与现有技术相比优势之处在于：选用硅酸钠和/或硅酸钾、硅酸锂为主要成分，优选复配上合适的高耐磨助剂与其他助剂等，能极大程度上提高混凝土地面或耐磨骨料地坪的耐磨性与莫氏硬度，同时能够有效的封闭地面，不返碱、提升抗渗性等。

Description

一种超高耐磨密封固化剂及其制备方法
技术领域
本发明属于地坪材料技术领域，更具体地，涉及一种超高耐磨密封固化剂及其制备方法。
背景技术
目前国内住宅或者商场等停车场地面通常采用混凝土进行浇筑，由于水泥本身原因以及施工等种种原因，浇筑的混凝土往往会出现各种问题。包括地面浮浆严重、起灰、返碱、表面强度差、抗渗性差等。同时由于车辆或者叉车等长期在地面行驶，加剧了地面的磨损，导致形成了恶性循环。高耐磨性、不返碱、表面高强度的性能需求的呼声已经越来越高。传统的混凝土地坪已经难以满足这类功能性的需求。
针对混凝土地坪目前面临的问题，目前选用普遍采用混凝土密封固化剂来处理混凝土的问题。申请号为201510848920.3的发明专利申请公布了一种高渗透型液体硬化剂的制备方法。该方法包括将水，聚合多羟基铝盐添加至高速分散机中低速搅拌；继续添加氟硅酸盐后高速分散；在低速搅拌下继续添加润湿剂与消泡剂，得到高渗透型的液体硬化剂。其问题在于选用氟硅酸盐有毒性，对人体健康有害。申请号201310168017.3的发明专利申请公布了一种无机型混凝土深层渗透高效密封固化剂的制备。按重量份比例，液态硅酸钠含量20-30份，EDTA二钠含量15-25份，氢氧化钠含量3-5份，氧化锌含量3-8份，水含量45-55份。其问题在于并无具体数据表征其渗透或强度特性，单纯的钠基密封固化剂有返碱的可能，并且可能影响混凝土长期性能。
目前关于密封固化剂的发明专利表述比较模糊，尤其是对于使用的原材料一项，并未确切指出所用原材料的厂家，用的是该厂家的何种牌号。在原材料关键指标方面描述也比较笼统，致使容易使本领域技术人员认为使用任何类型的硅酸盐原材料都能达到预期性能，而实际上并非如此，非常容易出现指标不合格的情况。
发明内容
本发明的目的在于解决上述问题，提供的密封固化剂无毒、环保、表面耐磨性能极高，适用于各类水泥基地坪。
为了实现上述目的，本发明的第一方面提供一种超高耐磨密封固化剂，该超高耐磨密封固化剂的原料组成包括：
硅酸钠和/或硅酸钾45～90重量份、硅酸锂6～20重量份、有机硅接枝包膜改性无机硅4～10重量份、水1～40重量份；其中，硅酸钠和/或硅酸钾：硅酸锂＝(4.5～6)：1。
发明人在研究时发现，硅酸钠和/或硅酸钾、硅酸锂的用量满足上述范围时，其性能远远超过硅酸钠和/或硅酸钾：硅酸锂＝1：1的常规复配比例下的固化剂性能。
作为优选方案，该超高耐磨密封固化剂的原料组成还包括如下组分中的至少一种：稳定剂0～5重量份、消泡剂0～2重量份、润湿剂0～5重量份、渗透剂0～5重量份、抗渗剂0～5重量份。
作为优选方案，水10～40重量份。
作为进一步的优选方案，该超高耐磨密封固化剂的原料组成还包括如下组分中的至少一种：有机硅接枝包膜改性无机硅0～5重量份、稳定剂0～3重量份、消泡剂0～1.5重量份、润湿剂0～3重量份、渗透剂0～3重量份、抗渗剂0～3重量份。
作为进一步的优选方案，硅酸钠和/或硅酸钾：硅酸锂＝(5～5.5)：1。
作为进一步的优选方案，硅酸钠和硅酸钾的重量比为(4-5)：(5-6)。
作为优选方案，所述硅酸钠的模数为2～4。
作为优选方案，所述硅酸钾的模数为2～5，进一步优选为2.4～3.4。
作为优选方案，所述硅酸锂的模数为2～5，进一步优选为2.5～4.8。
作为优选方案，所述有机硅接枝包膜改性无机硅的粒径为1-10nm。
作为优选方案，所述有机硅接枝包膜改性无机硅为碱性。
作为优选方案，所述抗渗剂为低聚硅酸丙酯。
作为优选方案，所述稳定剂为十二烷基苯磺酸钠。
作为优选方案，所述消泡剂为有机硅消泡剂和/或矿物油消泡剂。
作为优选方案，所述润湿剂为甘油和/或三乙醇胺。
作为优选方案，所述渗透剂为木质磺酸钠。
本发明的第二方面提供一种上述的超高耐磨密封固化剂的制备方法，该制备方法包括：
将硅酸钠和/或硅酸钾、硅酸锂混合并分散，再与水分散后得到所述超高耐磨密封固化剂。
本发明的提供又一种上述的超高耐磨密封固化剂的制备方法，该制备方法包括：
1)将硅酸钠和/或硅酸钾、硅酸锂混合并分散，可选地加入有机硅接枝包膜改性无机硅并分散；
2)将步骤1)所得混合物与水、任选的稳定剂、任选的消泡剂、任选的润湿剂、任选的渗透剂、任选的抗渗剂分散后得到所述超高耐磨密封固化剂。
作为优选方案，步骤1)中，分散的转速为300～1000r/min，时间为15～25min。
作为优选方案，步骤2)中，分散的转速为300～1000r/min，时间为5～15min。
本发明的有益效果：
本发明与现有技术相比优势之处在于：选用硅酸钠和/或硅酸钾、硅酸锂为主要成分，优选复配上合适的高耐磨助剂与其他助剂等，能极大程度上提高混凝土地面或耐磨骨料地坪的耐磨性与莫氏硬度，同时能够有效地封闭地面，不返碱、提升抗渗性等。
其原理在于：混凝土的强度主要来源于混凝土中的水泥成分中的硅、钙在水的作用下生成的硅酸钙化合物(C-S-H)，C-S-H就是混凝土中起主要强度作用的物质。混凝土内部在混凝土初凝后仍一直在进行着缓慢的C-S-H水合反应，这种反应在自然状况下无法完全进行，总有大量游离的游离钙.Ca2+没有生成C-S-H。
超高耐磨密封固化剂中所含的活性硅酸根离子通过有效渗透与混凝土中未反应的游离钙(Ca2+)反应生成硅酸钙水合物(C-S-H)凝胶，这是一种永久性凝胶，能形成三维网络结构。相应的所添加的有机硅接枝包膜改性无机硅能进一步促进反应进行，使得反应进行得更为完全。从而能密实混凝土，有效地封闭地面，提高混凝土整体表面强度、耐磨性，防渗、防尘、防砂，延长混凝土的使用寿命。
本发明原料无毒无害、环保，相比于其他发明专利中对原料信息避而不提，本发明给到了关键原料的指标与厂家等信息，可复现性高，生产工艺简单、已运用于工业化生产。
本发明的其它特征和优点将在随后具体实施方式部分予以详细说明。
具体实施方式
下面将更详细地描述本发明的优选实施方式。虽然以下描述了本发明的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本发明更加透彻和完整，并且能够将本发明的范围完整地传达给本领域的技术人员。
除非另行定义，文中所使用的所有专业与科学用语与本领域熟练人员所熟悉的意义相同。此外，任何与所记载内容相似或均等的方法及材料皆可应用于本发明方法中。文中所述的较佳实施方法与材料仅作示范之用。
本发明实施例中，各组分通过商购获得。
本发明实施例中，有机硅接枝包膜改性无机硅为安徽瓷玛新材料技术有限公司的无机地坪树脂V40。
本发明实施例中，有机硅消泡剂为byk 024，毕克化学。
本发明实施例中，稳定剂为十二烷基苯磺酸钠(国药集团化学试剂有限公司)。
本发明实施例中，润湿剂为甘油(南京甲乙信维化工有限公司)。
本发明实施例中，渗透剂为木质磺酸钠(上海云哲新材料科技有限公司)。
本发明实施例中，抗渗剂为低聚硅酸丙酯，疏水荷叶效果，Protectosil ws808，EVONIC(赢创化学)。
实施例1
本实施例提供一种超高耐磨密封固化剂。
将50重量份硅酸钠(邢台大洋化工)、50重量份硅酸钾(西安通鑫TX-K39)和20重量份硅酸锂(西安通鑫TX-L35)混合并分散，分散的转速为300～1000r/min，时间为10～25min；向混合物中加入有机硅接枝包膜改性无机硅5重量份，加入0.5重量份有机硅消泡剂、稳定剂1重量份、润湿剂1重量份、渗透剂0.3重量份、抗渗剂1重量份以及20重量份水，分散的转速为300～1000r/min，时间为5～20min。分散后得到超高耐磨密封固化剂。
按照JC/T 2158-2012进行测试，结果如表1所示。
表1
序号 检验项目 JC/T 2158-2012 实施例1
1 耐磨度比/％ ≥140 280
2 VOC(g/L) ≤30 未检出
3 pH值 ≥11 11.7
4 24h表面吸水量/mm ≤5 1
5 24h表面吸水量降低率 ≥80 90
6 莫氏硬度 - 8
7 是否泛碱发白 - 否
从表1中可以看出，本发明的密封固化剂完全符合行标JC/T 2158-2012中的所有测试项目，其中耐磨度比项目测试值为280，是标准要求140的2倍。这说明此密封固化剂能够非常显著的提升混凝土或砂浆表面的耐磨性能，这一点也能从莫氏硬度看出。测试所选用的砂浆块其基础莫氏硬度为4，使用过密封固化剂之后莫氏硬度从4提升到8，有非常显著的提升效果。说明此时的砂浆块其表面耐磨性已经得到了极大的提升，并且无泛碱发白，以及原来浮灰与划擦掉粉的现象出现。同时，抗渗性得到了极大的提高，一方面体现在其较低的吸水量仅为1mm。另一方面，其体现出荷叶疏水效果。
实施例2
本实施例提供一种超高耐磨密封固化剂。
将40重量份硅酸钠(桐乡市恒立化工有限公司)、60重量份硅酸钾(西安通鑫半导体辅料有限公司TX-K39)和20重量份硅酸锂(西安通鑫半导体辅料有限公司TX-L35)混合并分散，分散的转速为300～1000r/min，时间为10～25min；向混合物中加入有机硅接枝包膜改性无机硅10重量份，加入0.2重量份有机硅消泡剂、稳定剂0.8重量重量份、润湿剂0.7重量份、渗透剂0.2重量份、抗渗剂0.5重量份以及30重量份水，分散的转速为300～1000r/min，时间为5～20min。分散后得到超高耐磨密封固化剂。
按照JC/T 2158-2012进行测试，结果如表2所示。
表2
序号 检验项目 JC/T 2158-2012 实施例2
1 耐磨度比/％ ≥140 370
2 VOC(g/L) ≤30 6
3 pH值 ≥11 11.6
4 24h表面吸水量mm ≤5 2
5 24h表面吸水量降低率 ≥80 87
6 莫氏硬度 - 9
7 是否泛碱发白 - 否
从表2中可以看出，本发明的密封固化剂完全符合行标JC/T 2158-2012中的所有测试项目，其中耐磨度比项目测试值为370，远远高于标准要求的140。这说明此密封固化剂能够极高的提升混凝土或砂浆表面的耐磨性能，这一点也能从莫氏硬度看出。测试所选用的砂浆块其基础莫氏硬度为4，使用过密封固化剂之后莫氏硬度从4提升到9，有非常显著的提升效果。说明此时的砂浆块其表面耐磨性已经得到了极大的提升，并且无泛碱发白，以及原来浮灰与划擦掉粉的现象出现。
实施例3
本实施例提供一种超高耐磨密封固化剂。
将40重量份硅酸钠(桐乡市恒立化工有限公司)、60重量份硅酸钾(西安通鑫半导体辅料有限公司TX-K39)和20重量份硅酸锂(西安通鑫半导体辅料有限公司TX-L35)混合并分散，分散的转速为300～1000r/min，时间为10～25min；向混合物中加入特殊有机硅接枝包膜改性无机硅8重量份、加入0.3重量份有机硅消泡剂、稳定剂0.8重量份、润湿剂0.4重量份、渗透剂0.4重量份、抗渗剂0.4重量份以及30重量份水，分散的转速为300～1000r/min，时间为5～20min。分散后得到所述超高耐磨密封固化剂。
按照JC/T 2158-2012进行测试，结果如表3所示。
表3
序号 检验项目 JC/T 2158-2012 实施例3
1 耐磨度比/％ ≥140 330
2 VOC(g/L) ≤30 未检出
3 pH值 ≥11 12
4 24h表面吸水量mm ≤5 2
5 24h表面吸水量降低率 ≥80 88
6 莫氏硬度 - 9
7 是否泛碱发白 - 否
从表3中可以看出，本发明的密封固化剂完全符合行标JC/T 2158-2012中的所有测试项目，其中耐磨度比项目测试值为330，远高于标准要求的140。这说明此密封固化剂能够极高的提升混凝土或砂浆表面的耐磨性能。同时莫式硬度提升到9，有非常显著的提升效果。
实施例4
本实施例提供一种超高耐磨密封固化剂。
将40重量份硅酸钠(桐乡市恒立化工有限公司)、60重量份硅酸钾(西安通鑫半导体辅料有限公司TX-K39)和20重量份硅酸锂(西安通鑫半导体辅料有限公司TX-L35)混合并分散，加入有机硅接枝包膜改性无机硅5重量份，分散的转速为300～1000r/min，时间为10～25min；加入30重量份水，分散的转速为300～1000r/min，时间为5～20min。分散后得到所述超高耐磨密封固化剂。
按照JC/T 2158-2012进行测试，结果如表4所示。
表4
序号 检验项目 JC/T 2158-2012 实施例4
1 耐磨度比/％ ≥140 300
2 VOC(g/L) ≤30 未检出
3 pH值 ≥11 12.1
4 24h表面吸水量mm ≤5 2
5 24h表面吸水量降低率 ≥80 86
6 莫氏硬度 - 8
7 是否泛碱发白 - 否
从表4中可以看出，本发明的密封固化剂完全符合行标JC/T 2158-2012中的所有测试项目，其中耐磨度比项目测试值为300，远高于标准要求的140。
为了更为明显的体现出本发明的密封固化剂的性能优势，选购市面上现有密封固化剂，标号为对比例1、对比例2，其中对比例3的固化剂中硅酸钠：硅酸锂(质量)＝1：1，其性能对比见下表。
表5实施例与对比例性能对照表
Figure BDA0003285413880000091
Figure BDA0003285413880000101
通过性能对比，可以看出，就耐磨性而言，实施例已远超市面上现有的密封固化剂产品。不论是耐磨度比(高达370％)或者是莫氏硬度(高达9)，其测试结果远远优于耐磨度比为150％左右、莫式硬度为7左右的市售产品。并且对比市售产品，本发明密封固化剂后期无泛碱发白，说明碱硅反应得到有效抑制，不会出现后期对混凝土耐久性以及强度的损害。同时，本发明的密封固化剂抗渗透性良好，这一点从24h表面吸水量降低率也可以明显看出。总之，本发明无毒环保，耐磨性强，表面强度高、抗渗强，不起灰尘、耐污性良好，可承受重载交通、生产简单，已运用于工业化生产。
以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。

Claims (10)

1.一种超高耐磨密封固化剂，其特征在于，该超高耐磨密封固化剂的原料组成包括：
硅酸钠和/或硅酸钾45～90重量份、硅酸锂6～20重量份、有机硅接枝包膜改性无机硅4～10重量份、水1～40重量份；
其中，硅酸钠和/或硅酸钾：硅酸锂＝(4.5～6)：1。
2.根据权利要求1所述的超高耐磨密封固化剂，其中，该超高耐磨密封固化剂的原料组成还包括如下组分中的至少一种：
稳定剂0～5重量份、消泡剂0～2重量份、润湿剂0～5重量份、渗透剂0～5重量份、抗渗剂0～5重量份。
3.根据权利要求1或2所述的超高耐磨密封固化剂，其中，硅酸钠和/或硅酸钾：硅酸锂＝(5～5.5)：1。
4.根据权利要求1或2所述的超高耐磨密封固化剂，其中，
硅酸钠和硅酸钾的重量比为(4-5)：(5-6)。
5.根据权利要求1或2所述的超高耐磨密封固化剂，其中，
所述硅酸钠的模数为2～4；
所述硅酸钾的模数为2～5；
所述硅酸锂的模数为2～5。
6.根据权利要求1或2所述的超高耐磨密封固化剂，其中，
所述有机硅接枝包膜改性无机硅的粒径为1-10nm；
所述有机硅接枝包膜改性无机硅为碱性。
7.根据权利要求2所述的超高耐磨密封固化剂，其中，所述抗渗剂为低聚硅酸丙酯。
8.根据权利要求2所述的超高耐磨密封固化剂，其中，
所述稳定剂为十二烷基苯磺酸钠；
所述消泡剂为有机硅消泡剂和/或矿物油消泡剂；
所述润湿剂为甘油和/或三乙醇胺；
所述渗透剂为木质磺酸钠。
9.权利要求1、3-5中任意一项所述的超高耐磨密封固化剂的制备方法，其特征在于，该制备方法包括：
将硅酸钠和/或硅酸钾、硅酸锂、有机硅接枝包膜改性无机硅混合并分散，再与水分散后得到所述超高耐磨密封固化剂。
10.权利要求2-8中任意一项所述的超高耐磨密封固化剂的制备方法，其特征在于，该制备方法包括：
1)将硅酸钠和/或硅酸钾、硅酸锂、有机硅接枝包膜改性无机硅混合并分散；
2)将步骤1)所得混合物与水、任选的稳定剂、任选的消泡剂、任选的润湿剂、任选的渗透剂、任选的抗渗剂分散后得到所述超高耐磨密封固化剂。
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