CN114790119B - 混凝土表面低吸水率有机/无机复合硅基涂层及制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种混凝土表面低吸水率有机/无机复合硅基涂层及制备方法，由以下质量分数组成：酸性催化剂1～3份，KH570为10～20份，无水乙醇40～80份，去离子水40～80份，正硅酸乙酯10～20份，改性剂1为5～15份，改性剂2为1～10份；所述的改性剂1为羟基封端聚二甲基硅氧烷、乙烯基封端二甲基聚硅氧烷中的一种或两种；所述的改性剂2为纳米粘土、纳米二氧化硅中的一种或两种，所述的酸性催化剂为乙酸、盐酸中的一种或两种。本发明使用溶胶‑凝胶法制备一种应用于混凝土表面的有机/无机混合涂层，以降低混凝土的吸水率，达到对混凝土的保护效果。

Description

混凝土表面低吸水率有机/无机复合硅基涂层及制备方法
技术领域
本发明涉及的是一种有机/无机复合硅基涂层及制备方法，具体地说是一种应用于混凝土表面的低吸水率的有机/无机复合硅基涂层及制备方法。
背景技术
混凝土被破坏的主要原因是外部的腐蚀性介质(如CO2、Cl-、SO4 2-)渗入，水是大多数有害介质的载体，因此防止水的渗透可以在很大程度上改善混凝土的耐久性。目前应用较多的是在混凝土表面涂刷涂层，有效阻隔由水带入的CO2、Cl-、硫酸盐的侵蚀，从而改善混凝土的耐久性。通过溶胶-凝胶法制备低粘度有机-无机复合涂料，可以使得涂层渗入混凝土孔隙中，一方面提高复合涂层的屏蔽性和韧性，降低因溶剂挥发产生的微裂纹，提高涂层的物理屏蔽性能；另一方面提高混凝土表面涂层的疏水性，阻碍水中侵蚀性介质进入混凝土内部。KH570为甲基丙烯酰氧基官能团硅烷，可在水溶液中发生水解，常作为偶联剂、抗静电剂、成膜剂、润滑剂等使用。聚二甲基硅氧烷(PDMS)是一种疏水类的有机硅物料，常用作疏水改性、脱模剂、润滑剂等。
发明内容
本发明的目的是使用溶胶-凝胶法制备一种应用于混凝土表面的有机/无机混合涂层，以降低混凝土的吸水率，达到对混凝土的保护效果。
为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案。
一种混凝土表面低吸水率有机/无机复合硅基涂层，由以下质量分数组成：酸性催化剂1～3份，KH570为10～20份，无水乙醇40～80份，去离子水40～80份，正硅酸乙酯10～20份，改性剂1为5～15份，改性剂2为1～10份；
所述的改性剂1为羟基封端聚二甲基硅氧烷(PDMS-OH)、乙烯基封端二甲基聚硅氧烷(PDMS-VT)中的一种或两种；
所述的改性剂2为纳米粘土、纳米二氧化硅中的一种或两种。
所述的所有成分均按质量份计；
所述的酸性催化剂为乙酸、盐酸中的一种或两种；
本发明同时提供了上述混凝土表面的低吸水率有机/无机复合涂层的制备方法，具体包括如下步骤：
(1)将10～20份KH570、10～20份正硅酸乙酯与40～80份无水乙醇添加到三口烧瓶中通过磁力搅拌进行混合，持续搅拌20～40min；
(2)将1～3份酸性催化剂和40～80份去离子水缓慢滴加至混合溶液中，并持续搅拌24～36h；
(3)加入5～15份改性剂1，持续搅拌4～8h；
(4)将1～10份改性剂2与(3)所得溶胶混合后，搅拌20～40min，然后在70KHz下超声2～4h，静置陈化；
(5)将(4)所得溶胶涂覆在混凝土试件表面，在60℃烘箱中固化24～48h，即可得到低吸水率有机/无机复合涂层。
所述的所有成分均按质量份计；
所述的磁力搅拌转速为300r/min；
所述的磁力搅拌温度为70～90℃；
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明使用溶胶-凝胶法制备一种应用于混凝土表面的有机/无机混合涂层，以降低混凝土的吸水率，达到对混凝土的保护效果。
附图说明
图1为实施例1～3所得涂层的表面形貌；
图2为实施例1～3所得涂层在3.5wt％NaCl溶液中浸泡30天的吸水率。
具体实施方式
为使本发明的技术方案和目的更加清楚，下面将以实施例的方式对本发明的技术方案和目的进行清晰且完整的说明。但是，下述实施例仅为本发明一部分内容，并不包括全部的实施例。在本发明中所提及的实施例的基础上，本领域内技术人员在没有提出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，均属于本发明保护范围之内。
实施例1：
(1)将10份KH570、10份正硅酸乙酯与40份无水乙醇添加到三口烧瓶中通过磁力搅拌进行混合，在70℃下持续搅拌20min；
(2)将1份乙酸和40份去离子水缓慢滴加至混合溶液中，并在70℃下持续搅拌24h；
(3)加入5份羟基封端聚二甲基硅氧烷，在70℃下持续搅拌4h；
(4)将1份纳米二氧化硅与(3)所得溶胶混合后，在70℃下搅拌20min，然后在70KHz下超声2h，静置陈化；
(5)将(4)所得溶胶涂覆在混凝土试件表面，在60℃烘箱中固化24h，即可得到低吸水率有机/无机复合涂层。
实施例2：
(1)将15份KH570、15份正硅酸乙酯与60份无水乙醇添加到三口烧瓶中通过磁力搅拌进行混合，在80℃下持续搅拌30min；
(2)将2份酸性催化剂和60份去离子水缓慢滴加至混合溶液中，并在80℃下持续搅拌30h；
(3)加入10份乙烯基封端二甲基聚硅氧烷，在80℃下持续搅拌6h；
(4)将5份纳米黏土与(3)所得溶胶混合后，搅拌30min，然后在70KHz下超声3h，静置陈化；
(5)将(4)所得溶胶涂覆在混凝土试件表面，在60℃烘箱中固化36h，即可得到低吸水率有机/无机复合涂层。
实施例3：
(1)将20份KH570、20份正硅酸乙酯与80份无水乙醇添加到三口烧瓶中通过磁力搅拌进行混合，在90℃下持续搅拌40min；
(2)将3份酸性催化剂和80份去离子水缓慢滴加至混合溶液中，并在90℃下持续搅拌36h；
(3)加入15羟基封端二甲基聚硅氧烷份，在90℃下持续搅拌8h；
(4)将10份纳米黏土与(3)所得溶胶混合后，搅拌40min，然后在70KHz下超声4h，静置陈化；
(5)将(4)所得溶胶涂覆在混凝土试件表面，在60℃烘箱中固化48h，即可得到低吸水率有机/无机复合涂层。
图1-2可以看出，混凝土表面涂层成膜完整、均匀，在长期浸泡过程中具有很低的吸水率，证明了涂层对混凝土的防水渗入效果。

Claims (5)

1.一种混凝土表面低吸水率有机/无机复合硅基涂层，其特征在于，由以下质量分数组成：酸性催化剂1～3份，KH570为10～20份，无水乙醇40～80份，去离子水40～80份，正硅酸乙酯10～20份，改性剂1为5～15份，改性剂2为1～10份；
所述的改性剂1为羟基封端聚二甲基硅氧烷、乙烯基封端二甲基聚硅氧烷中的一种或两种；
所述的改性剂2为纳米粘土、纳米二氧化硅中的一种或两种；
由以下方法制备而成：
(1)将10～20份KH570、10～20份正硅酸乙酯与40～80份无水乙醇添加到三口烧瓶中通过磁力搅拌进行混合，持续搅拌20～40min；
(2)将1～3份酸性催化剂和40～80份去离子水缓慢滴加至混合溶液中，并持续搅拌24～36h；
(3)加入5～15份改性剂1，持续搅拌4～8h；
(4)将1～10份改性剂2与(3)所得溶胶混合后，搅拌20～40min，然后在70KHz下超声2～4h，静置陈化；
(5)将(4)所得溶胶涂覆在混凝土试件表面，在60℃烘箱中固化24～48h，即可得到低吸水率有机/无机复合涂层。
2.根据权利要求1所述的混凝土表面低吸水率有机/无机复合硅基涂层，其特征在于，所述的酸性催化剂为乙酸、盐酸中的一种或两种。
3.一种如权利要求1所述的混凝土表面低吸水率有机/无机复合硅基涂层的制备方法，其特征在于，具体包括如下步骤：
(1)将10～20份KH570、10～20份正硅酸乙酯与40～80份无水乙醇添加到三口烧瓶中通过磁力搅拌进行混合，持续搅拌20～40min；
(2)将1～3份酸性催化剂和40～80份去离子水缓慢滴加至混合溶液中，并持续搅拌24～36h；
(3)加入5～15份改性剂1，持续搅拌4～8h；
(4)将1～10份改性剂2与(3)所得溶胶混合后，搅拌20～40min，然后在70KHz下超声2～4h，静置陈化；
(5)将(4)所得溶胶涂覆在混凝土试件表面，在60℃烘箱中固化24～48h，即可得到低吸水率有机/无机复合涂层。
4.根据权利要求3所述的混凝土表面低吸水率有机/无机复合硅基涂层，其特征在于，所述的磁力搅拌转速为300r/min。
5.根据权利要求3所述的混凝土表面低吸水率有机/无机复合硅基涂层，其特征在于，所述的磁力搅拌温度为70～90℃。
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