CN115595062B - 一种多功能混凝土防护膏体及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多功能混凝土防护膏体及其制备方法，属于混凝土防护材料领域，解决了传统混凝土防护膏体存在的渗透深度小，疏水性、耐水性、耐久性差、污染环境的问题。本发明防护膏体包括二甲氧基二丁基锡，十六烷基三乙氧基硅烷，十二烷基三乙氧基硅烷，壬基三甲氧基硅烷，己基三甲氧基硅烷，丁基三乙氧基硅烷，甲基三乙氧基硅烷，正硅酸乙酯，纳米氧化锌，气相二氧化硅，GCS109乳化剂，GCS310乳化剂，去离子水，防霉剂，杀菌剂，冻融稳定剂。制备方法：制备并研磨小分子预乳液，制备膏体产品，添加助剂。本发明防护膏体的渗透深度、疏水性能、耐水性、耐久性等性能均有明显提升，无VOC。

Description

一种多功能混凝土防护膏体及其制备方法

技术领域

本发明属于混凝土防护材料领域，具体涉及一种多功能混凝土防护膏体及其制备方法。

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，这种液体材料无法立面施工，并且为有机物原料，环保安全性要求高，不是未来的发展方向。

传统混凝土防护膏体含有有机助溶剂，并且使用亲水性增稠剂制备而成，虽然具有原料易得、工艺简单、综合性能好等优点，但该类材料也存在着一定的缺陷，尤其是污染环境、易燃易爆，对人体健康产生巨大的危害，由于使用了增稠剂，直接降低了材料的疏水及耐水性能，间接降低其各项性能，并且这类材料无法兼顾超疏水和立面施工两个显著特点，渗透深度较小，疏水性能差、耐久性、耐水性不理想等问题也不容忽视。因此，不使用亲水性增稠剂的混凝土防护膏体水性化是发展的方向。

发明内容

本发明的目的是提供一种多功能混凝土防护膏体，以解决传统混凝土防护膏体存在的渗透深度小，疏水性、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多功能混凝土防护膏体的制备方法。

本发明的技术方案是：一种多功能混凝土防护膏体，包括下述重量份的原料：二甲氧基二丁基锡3-8份，十六烷基三乙氧基硅烷5-8份，十二烷基三乙氧基硅烷5-8份，壬基三甲氧基硅烷5-8份，己基三甲氧基硅烷5-8份，丁基三乙氧基硅烷15-20份，甲基三乙氧基硅烷5-10份，正硅酸乙酯5-10份，纳米氧化锌3-6份，气相二氧化硅0.5-1份，GCS109乳化剂2-4份，GCS310乳化剂3-6份，去离子水20-22份，防霉剂0.5-1份，杀菌剂0.5-1份，冻融稳定剂0.5-1份。

一种多功能混凝土防护膏体的制备方法，包括以下步骤：

A、制备并研磨小分子预乳液：在75℃-80℃下加入配方量的十六烷基三乙氧基硅烷，十二烷基三乙氧基硅烷，壬基三甲氧基硅烷，己基三甲氧基硅烷，丁基三乙氧基硅烷，甲基三乙氧基硅烷，正硅酸乙酯，纳米氧化锌，气相二氧化硅，再加入配方量的GCS109乳化剂，GCS310乳化剂，开启乳化均质机，转速为8000-10000转/分，乳化均质0.5-1h，之后静置，降至室温；

B、制备膏体产品：待步骤A所制备的预乳液降低至室温后，开启搅拌机，加入二甲氧基二丁基锡，速度1000-1500转/分，在常温搅拌状态下用0.5h-1h滴加配方量的去离子水；

C、添加助剂：在搅拌机转速保持500-800转/分时，一次性加入防霉剂、杀菌剂、冻融稳定剂，再搅拌5-10分钟，关闭搅拌后倒出即可。

本发明的有益效果是：

1.本发明混凝土防护膏体用二甲氧基二丁基锡作为预渗透催化剂，它能渗入混凝土1-2毫米，在强碱性环境下促进使用的小分子有机硅交联聚合，在混凝土内部形成强烈的疏水层，使得防水材料渗透深度更深，疏水效果和耐冻融性能高出普通防水涂层10倍以上，并且解决了该类材料耐水性较差的问题。本发明采用二甲氧基二丁基锡搭配小分子有机硅单体，在分子粒径方面刚好适配，最终在混凝土表面和内部都形成了规则有序的硅-氧-硅键，其较紫外线能量高，不易被曝晒断裂，对外部水分有屏蔽作用，内部水蒸气可以自由挥发，并且内部的强疏水性使得混凝土的耐水性得到明显提升，解决了该类产品不适合用于水中的问题，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，因此使用后30年基本不用进行维护保养，降低了养护费用，综合性价比非常高。

2.本发明混凝土防护膏体用含氢键的乳化剂进行乳化，替代了传统使用增稠剂使其变为硅烷膏体的方法。由于乳化剂含有氢键，因此可以长效保持膏体状态，并且耐高温；此外，水性增稠剂为亲水物质，会大幅度降低疏水性能，因此，本发明避免使用亲水性流变助剂或亲水性增稠剂，疏水性和耐水性能更加优异，提高了水在其表面的接触角，防护效果更加明显且长久，还能乳化二甲氧基二丁基锡，集多效于一身。

3.本发明混凝土防护膏体为含有水分的乳化型产品，并且水分包覆着硅烷单体，在混凝土表面由于碱性物质存在，缓慢有序破乳，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。本发明混凝土防护膏体用水做溶剂，替代了传统溶剂型产品中的有机溶剂，为乳状白色略带淡黄色膏体，无味无VOC，减少了对环境的污染，环保安全，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。

4.本发明混凝土防护膏体属于水性产品，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；并且其由于氢键组成的膏体结构，使得其耐高温和低温的性能得到极大提高，60℃热储和-20℃冷冻15天均可保持原有性能，在25±2℃时可放置5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，并且降低了储存使用成本。

5.本发明混凝土防护膏体具有普通混凝土防护膏体的优良特性，根据混凝土孔隙特征，搭配不同分子量和尺寸的硅烷单体与二甲氧基二丁基锡协同作用，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，增大了防护膏体的渗透性，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；使用不同端基的烷基硅烷在表面形成长短搭配的疏水端，并且以纳米氧化锌形成疏水晶格，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，由于对外部水分的屏蔽作用，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180-200个循环，抗盐冻性能较空白多140-150个循环。

6.本发明混凝土防护膏体可以采用刮涂，辊涂，刷涂，高压无气喷涂等多种方式，膏体材料亦可兑稀，作为乳液使用；因此该材料不但可以使用洒水车进行施工应用，还可以在混凝土顶面、立面等多部位使用，真正做到了多功能使用的特点。

7.本发明制备方法设计合理，先均质乳化后搅拌成膏体，制备出的膏体稳定且功能优异。本发明制备方法解决了混凝土防护膏体由于保证膏体稳定性及其疏水性能提高的双重特点导致无法乳化的问题，使用GCS109乳化剂和GCS310乳化剂搭配的方法，提高氢键含量，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，之后依靠气相二氧化硅的使用，保持氢键组成的空间结构，乳粒均匀分散在水溶液中，最大程度降低硅烷团聚破乳现象的发生。

具体实施方式

以下结合具体实施方式对本发明进行进一步详细说明。

以下实施例中，二甲氧基二丁基锡购自湖北鑫红利或西亚化学；硅烷单体（十六烷基三乙氧基硅烷、十二烷基三乙氧基硅烷、壬基三甲氧基硅烷、己基三甲氧基硅烷、丁基三乙氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷）购自南京全希或鑫润锦化工；正硅酸乙酯购自济南晟瑞或鑫全化工；纳米氧化锌购自宣城晶瑞新材料或北京德科岛金；气相二氧化硅购自赢创或德固赛；GCS109乳化剂和GCS310乳化剂购自甘肃宝璐新材料或兰州顺盛达化工；防霉剂和杀菌剂购自德谦或赢创；冻融稳定剂购自西谱森或罗地亚。

以下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、制备并研磨小分子预乳液：在75℃下加入配方量的十六烷基三乙氧基硅烷、十二烷基三乙氧基硅烷、壬基三甲氧基硅烷、己基三甲氧基硅烷、丁基三乙氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、正硅酸乙酯、纳米氧化锌、气相二氧化硅，再加入配方量的GCS109乳化剂，GCS310乳化剂，开启乳化均质机，转速为8000转/分，乳化均质0.5h，之后静置，降至室温；

B、制备膏体产品：待上述预乳液降低至室温后，加入二甲氧基二丁基锡，开启搅拌机，速度1000转/分，在常温搅拌状态下用0.5h缓慢滴加配方量的去离子水；

C、添加助剂：在搅拌机转速保持500转/分时，一次性加入防霉剂、杀菌剂、冻融稳定剂，再搅拌5分钟，关闭搅拌后倒出即可。

实施例2、

制备方法如下：

A、制备并研磨小分子预乳液：在78℃下加入配方量的十六烷基三乙氧基硅烷、十二烷基三乙氧基硅烷、壬基三甲氧基硅烷、己基三甲氧基硅烷、丁基三乙氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、正硅酸乙酯、纳米氧化锌、气相二氧化硅，再加入配方量的GCS109乳化剂，GCS310乳化剂，开启乳化均质机，转速为9000转/分，乳化均质0.8h，之后静置，降至室温；

B、制备膏体产品：待上述预乳液降低至室温后，加入二甲氧基二丁基锡，开启搅拌机，速度1300转/分，在常温搅拌状态下用0.8h缓慢滴加配方量的去离子水；

C、添加助剂：在搅拌机转速保持600转/分时，一次性加入防霉剂、杀菌剂、冻融稳定剂，再搅拌8分钟，关闭搅拌后倒出即可。

实施例3、

制备方法如下：

A、制备并研磨小分子预乳液：在80℃下加入配方量的十六烷基三乙氧基硅烷、十二烷基三乙氧基硅烷、壬基三甲氧基硅烷、己基三甲氧基硅烷、丁基三乙氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、正硅酸乙酯、纳米氧化锌、气相二氧化硅，再加入配方量的GCS109乳化剂，GCS310乳化剂，开启乳化均质机，转速为10000转/分，乳化均质1h，之后静置，降至室温；

B、制备膏体产品：待上述预乳液降低至室温后，加入二甲氧基二丁基锡，开启搅拌机，速度1500转/分，在常温搅拌状态下用1h缓慢滴加配方量的去离子水；

C、添加助剂：在搅拌机转速保持800转/分时，一次性加入防霉剂、杀菌剂、冻融稳定剂，再搅拌10分钟，关闭搅拌后倒出即可。

实施例1-3所制备的多功能混凝土防护膏体涂装于混凝土基材，性能测试结果如表2所示。表2中，空白组表示不涂装任何防护材料的混凝土基材。

表2

由表2可看出，本发明混凝土防护膏体的渗透深度、疏水性能、耐水性、耐久性等性能均有明显提升。

Claims (2)

1.一种多功能混凝土防护膏体，其特征在于包括下述重量份的原料：二甲氧基二丁基锡3-8份，十六烷基三乙氧基硅烷5-8份，十二烷基三乙氧基硅烷5-8份，壬基三甲氧基硅烷5-8份，己基三甲氧基硅烷5-8份，丁基三乙氧基硅烷15-20份，甲基三乙氧基硅烷5-10份，正硅酸乙酯5-10份，纳米氧化锌3-6份，气相二氧化硅0.5-1份，GCS109乳化剂2-4份，GCS310乳化剂3-6份，去离子水20-22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所述的多功能混凝土防护膏体的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

A、制备并研磨小分子预乳液：在75℃-80℃下加入配方量的十六烷基三乙氧基硅烷，十二烷基三乙氧基硅烷，壬基三甲氧基硅烷，己基三甲氧基硅烷，丁基三乙氧基硅烷，甲基三乙氧基硅烷，正硅酸乙酯，纳米氧化锌，气相二氧化硅，再加入配方量的GCS109乳化剂，GCS310乳化剂，开启乳化均质机，转速为8000-10000转/分，乳化均质0.5-1h，之后静置，降至室温；

B、制备膏体产品：待步骤A所制备的预乳液降低至室温后，开启搅拌机，加入二甲氧基二丁基锡，速度1000-1500转/分，在常温搅拌状态下用0.5h-1h滴加配方量的去离子水；

C、添加助剂：在搅拌机转速保持500-800转/分时，一次性加入防霉剂、杀菌剂、冻融稳定剂，再搅拌5-10分钟，关闭搅拌后倒出即可。