CN115043612A - 一种可呼吸渗透型混凝土防护剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种可呼吸渗透型混凝土防护剂及其制备方法，属于混凝土防护剂领域，解决传统混凝土防护剂存在的渗透深度小、疏水性能差、耐水性、耐久性差、污染环境的问题。本发明包括十八烷基三甲氧基硅烷，十六烷基三甲氧基硅烷，十二烷基三甲氧基硅烷，丁基三乙氧基硅烷，辛基三甲氧基硅烷，辛基三乙氧基硅烷，正硅酸乙酯，聚甲基三乙氧基硅烷，甲基硅酸钾，纳米氧化锌，司盘80，吐温20，去离子水，丙烯酸酯类共聚物SF‑1稳定剂，防霉剂，杀菌剂，冻融稳定剂。制备方法：制备大分子乳液；研磨制备小分子乳液；添加助剂。本发明绿色环保，性能优良、持久，综合性价比高，制备便捷。
Description
技术领域
本发明属于混凝土防护剂领域，具体涉及一种可呼吸渗透型混凝土防护剂及其制备方法。
背景技术
混凝土防护剂是由疏水剂或防水剂制备而成，疏水剂或防水剂常用有机硅等原料组成。
传统混凝土防护剂含有有机溶剂，因此该类材料的最大缺点是污染环境、易燃、易爆，刺激性气味会对人体健康产生巨大的危害；并且这类材料易挥发，使用同样重量的的产品挥发到大气中的就占30%-50%，因此渗透性较差，而挥发性小的成分又不容易渗入混凝土结构内部，因此呼吸性变差，综合评价，传统混凝土防护剂无法兼顾呼吸性和渗透性两个特点。因此，混凝土防护剂水性化是发展的方向。
传统混凝土防护剂虽然具有原料易得、工艺简单、综合性能（抗冻融，抗氯离子渗透性能，氯离子吸收降低率，电通量，碳化深度，成本低）好等优点，但也存在着一定的缺陷，涂装同样重量的产品，渗透深度小、疏水性能差、耐久性、耐水性不理想等，对其性能的提髙必须通过阶梯渗透的方法。
发明内容
本发明的目的是提供一种可呼吸渗透型混凝土防护剂，以解决传统混凝土防护剂存在的渗透深度小、疏水性能差、耐水性、耐久性差、污染环境的问题。
本发明的另一目的是提供一种可呼吸渗透型混凝土防护剂的制备方法。
本发明的技术方案是：一种可呼吸渗透型混凝土防护剂，包括下述重量份的原料：十八烷基三甲氧基硅烷0.5-2份，十六烷基三甲氧基硅烷2-5份，十二烷基三甲氧基硅烷5-6份，丁基三乙氧基硅烷10-11份，辛基三甲氧基硅烷10-11份，辛基三乙氧基硅烷10-11份，正硅酸乙酯2-5份，聚甲基三乙氧基硅烷3-4份，甲基硅酸钾1-3份，纳米氧化锌3-4份，司盘80乳化剂1-3份，吐温20乳化剂1-3份，去离子水40-41份，丙烯酸酯类共聚物SF-1稳定剂0.5-1份，防霉剂0.5-1份，杀菌剂0.5-1份，冻融稳定剂0.5-1份。
一种可呼吸渗透型混凝土防护剂的制备方法，包括以下步骤：
A、制备大分子乳液：在常温下加入配方量的十八烷基三甲氧基硅烷、十六烷基三甲氧基硅烷、十二烷基三甲氧基硅烷、聚甲基三乙氧基硅烷、纳米氧化锌，再加入配方量的司盘80乳化剂、吐温20乳化剂，开启搅拌，转速为800-1000转/分，滴加部分去离子水；
B、研磨制备小分子乳液：在常温下向上述乳液中加入配方量的丁基三乙氧基硅烷、辛基三甲氧基硅烷、辛基三乙氧基硅烷、正硅酸乙酯、甲基硅酸钾，开启均质机，速度3000-3500转/分，通入冷却水，保持温度为35-45℃，滴加剩余的去离子水；
C、添加助剂：在均质机保持4000-4500转/分，乳液温度为35-40℃的情况下，一次性加入丙烯酸酯类共聚物SF-1稳定剂、防霉剂、杀菌剂、冻融稳定剂，再均质乳化15-20分钟，关闭均质搅拌；待乳液温度降至室温后倒出即可。
作为本发明的进一步改进，在步骤A中，滴加配方量一半的去离子水。
本发明与现有技术相比，具有以下有益效果：
1.本发明混凝土防护剂用水做溶剂，替代了传统溶剂型产品中的有机溶剂，具有乳液状乳白色液体，无味无VOC，减少了对环境的污染，绿色环保，长效防腐，同时也满足多项国家现有的强制标准和技术要求，操作方法简单，成本较低，有利于产品的工业化生产及推广与使用。
2.本发明混凝土防护剂综合性能优良，根据混凝土孔隙特征，搭配不同分子量和尺寸的硅烷单体，使得小分子渗入的更深，在内部与混凝土反应形成硅-氧-硅化学键，增大了防护剂的渗透性，渗透深度较普通产品增加3-8毫米，尤其是低强度的C30混凝土，渗透深度可达10-13毫米；使用聚甲氧基三乙氧基硅烷在表面形成较强烈的疏水层，并且以纳米氧化锌为疏水结构形成层，通过其在混凝土表面均匀分布，当有机硅材料交联固化反应后，形成均匀的乳突结构，达到非常明显的疏水性能，大幅度提高了混凝土的接触角，水珠在其表面接触角达160°以上；由于没有水分的渗入，从而降低了混凝土的氯离子含量，提高了氯离子吸收降低率，由于对外部水份的屏蔽作用，并且内部水蒸气可以自由挥发，内部没有游离水分子，导致有害离子无法渗入，耐碱性和户外曝晒性能有明显提高，综合防腐性能有明显优势，没有大量水分，经过冷冻的试件内部就没有体积变化，因此，使用该产品的混凝土较难被冻融循环涨裂，冻融循环较空白多100-150个循环，抗盐冻性能较空白多50-75个循环。
3.本发明混凝土防护剂综合性价比非常高，由于硅-氧-硅键较紫外线能量高，不易被曝晒断裂，因此使用后30年基本不用进行维护保养，降低了养护费用。
4.本发明混凝土防护剂由于形成的规则有序的硅-氧-硅键对外部水份的屏蔽作用，并且内部水蒸气可以自由挥发，因此干燥系数明显提高，即混凝土基材的可呼吸性能明显得到充分展现。
5.本发明混凝土防护剂由于乳化型产品含有大量水份，并且水分包覆着硅烷单体，在混凝土表面有序破乳，逐步渗透，相比挥发入大气环境的条件，更容易与混凝土发生化学反应，从而大大减少了生产及施工工程中硅烷单体的挥发，不但降低了浪费，而且提高了资源有效利用率。
6.本发明混凝土防护剂属于水性产品，储存运输风险较低，无需特殊处理或提高管控等级，对于现场施工风险和要求较低。
7.本发明制备方法采用有机硅水性化的方法，简化了操作过程，降低了成本，提高了产品的综合性能，储存时间长，乳液在25±2℃时可放置2年不分层，不破乳，施工应用简单快捷，没有任何特殊要求，具备产品的普适性和广泛性。
8.本发明制备方法解决了混凝土防护剂由于其疏水性能无法乳化的问题，使用油包水的司盘80搭配水包油的吐温20，缩小水与硅烷有效份的表面能差，并且选择HLB值高、低搭配的乳化剂，使其充分混合，可相对快速达到均一的乳浊液，避免大分子的乳粒出现并团聚，逐步乳化，均匀有效的全包覆。
具体实施方式
以下通过具体实施方式对本发明进行详细说明。
以下实施例中，正硅酸乙酯购自济南晟瑞或鑫全化工；聚甲基三乙氧基硅烷购自山东盛亿隆化工或鑫润锦化工；甲基硅酸钾购自济南鑫旺化工或山东旭创化工；纳米氧化锌购自宣城晶瑞新材料或北京德科岛金；丙烯酸酯类共聚物SF-1稳定剂购自路博润或广州百里嘉；冻融稳定剂购自西谱森或罗地亚。
各实施例的配方如表1所示。
表1
实施例1、
制备方法如下：
A、制备大分子乳液：在常温下加入配方量的十八烷基三甲氧基硅烷，十六烷基三甲氧基硅烷，十二烷基三甲氧基硅烷，聚甲基三乙氧基硅烷，纳米氧化锌，再加入配方量的司盘80乳化剂，吐温20乳化剂，开启搅拌，转速为800转/分，用1h缓慢滴加一半配方量的去离子水；
B、研磨制备小分子乳液：在常温下向上述乳液中加入配方量的丁基三乙氧基硅烷，辛基三甲氧基硅烷，辛基三乙氧基硅烷，正硅酸乙酯，甲基硅酸钾，开启均质机，速度3000转/分，通入冷却水，保持温度为35℃，用2h缓缓慢滴加剩余的去离子水；
C、添加助剂：在均质机保持4000转/分，乳液温度为35℃的情况下，一次性加入丙烯酸酯类共聚物SF-1稳定剂，防霉剂，杀菌剂，冻融稳定剂，再均质乳化15分钟，关闭均质搅拌；待乳液温度降至室温后倒出即可。
实施例2、
制备方法如下：
A、制备大分子乳液：在常温下加入配方量的十八烷基三甲氧基硅烷，十六烷基三甲氧基硅烷，十二烷基三甲氧基硅烷，聚甲基三乙氧基硅烷，纳米氧化锌，再加入配方量的司盘80乳化剂，吐温20乳化剂，开启搅拌，转速为900转/分，用1.2h缓慢滴加一半配方量的去离子水；
B、研磨制备小分子乳液：在常温下向上述乳液中加入配方量的丁基三乙氧基硅烷，辛基三甲氧基硅烷，辛基三乙氧基硅烷，正硅酸乙酯，甲基硅酸钾，开启均质机，速度3300转/分，通入冷却水，保持温度为40℃，用2.3h缓缓慢滴加剩余的去离子水；
C、添加助剂：在均质机保持4300转/分，乳液温度为38℃的情况下，一次性加入丙烯酸酯类共聚物SF-1稳定剂，防霉剂，杀菌剂，冻融稳定剂，再均质乳化18分钟，关闭均质搅拌；待乳液温度降至室温后倒出即可。
实施例3、
制备方法如下：
A、制备大分子乳液：在常温下加入配方量的十八烷基三甲氧基硅烷，十六烷基三甲氧基硅烷，十二烷基三甲氧基硅烷，聚甲基三乙氧基硅烷，纳米氧化锌，再加入配方量的司盘80乳化剂，吐温20乳化剂，开启搅拌，转速为1000转/分，用1.5h缓慢滴加一半配方量的去离子水；
B、研磨制备小分子乳液：在常温下向上述乳液中加入配方量的丁基三乙氧基硅烷，辛基三甲氧基硅烷，辛基三乙氧基硅烷，正硅酸乙酯，甲基硅酸钾，开启均质机，速度3500转/分，通入冷却水，保持温度为45℃，用2.5h缓缓慢滴加剩余的去离子水；
C、添加助剂：在均质机保持4500转/分，乳液温度为40℃的情况下，一次性加入丙烯酸酯类共聚物SF-1稳定剂，防霉剂，杀菌剂，冻融稳定剂，再均质乳化20分钟，关闭均质搅拌；待乳液温度降至室温后倒出即可。
实施例1-3所制备的可呼吸渗透型混凝土防护剂的性能测试与空白（未添加防护剂的混凝土试件）对比见表2。
表2
本发明混凝土防护剂的渗透深度、疏水性能、耐水性、耐久性等性能均有明显提升。
Claims (3)
1.一种可呼吸渗透型混凝土防护剂，其特征在于包括下述重量份的原料：十八烷基三甲氧基硅烷0.5-2份，十六烷基三甲氧基硅烷2-5份，十二烷基三甲氧基硅烷5-6份，丁基三乙氧基硅烷10-11份，辛基三甲氧基硅烷10-11份，辛基三乙氧基硅烷10-11份，正硅酸乙酯2-5份，聚甲基三乙氧基硅烷3-4份，甲基硅酸钾1-3份，纳米氧化锌3-4份，司盘80乳化剂1-3份，吐温20乳化剂1-3份，去离子水40-41份，丙烯酸酯类共聚物SF-1稳定剂0.5-1份，防霉剂0.5-1份，杀菌剂0.5-1份，冻融稳定剂0.5-1份。
2.一种权利要求1所述的可呼吸渗透型混凝土防护剂的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
A、制备大分子乳液：在常温下加入配方量的十八烷基三甲氧基硅烷、十六烷基三甲氧基硅烷、十二烷基三甲氧基硅烷、聚甲基三乙氧基硅烷、纳米氧化锌，再加入配方量的司盘80乳化剂、吐温20乳化剂，开启搅拌，转速为800-1000转/分，滴加部分去离子水；
B、研磨制备小分子乳液：在常温下向上述乳液中加入配方量的丁基三乙氧基硅烷、辛基三甲氧基硅烷、辛基三乙氧基硅烷、正硅酸乙酯、甲基硅酸钾，开启均质机，速度3000-3500转/分，通入冷却水，保持温度为35-45℃，滴加剩余的去离子水；
C、添加助剂：在均质机保持4000-4500转/分，乳液温度为35-40℃的情况下，一次性加入丙烯酸酯类共聚物SF-1稳定剂、防霉剂、杀菌剂、冻融稳定剂，再均质乳化15-20分钟，关闭均质搅拌；待乳液温度降至室温后倒出即可。
3.根据权利要求2所述的一种可呼吸渗透型混凝土防护剂的制备方法，其特征在于：在步骤A中，滴加配方量一半的去离子水。
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