CN115849765A - 混凝土防水剂、制备方法、应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及混凝土防水剂技术领域，公开了混凝土防水剂、制备方法、应用，是包含有纳米粒子的分散液；纳米粒子包括：核层的纳米二氧化硅；壳层的丙烯酸酯聚合物；以及核层与壳层之间通过硅氢加成交联键合。采用本申请的防水剂，采用核壳结构，能够使得骑在水泥浆中均匀分布，从而避免出现了团聚或分层的情况；能够在提升抗渗性的同时，提升混凝土的强度，进一步提升混凝土的耐久性。
Description
技术领域
本发明涉及混凝土防水剂技术领域，具体地说，涉及混凝土防水剂、制备方法、应用。
背景技术
混凝土是一种多孔材料，其孔径从纳米级到微米级不等。由于多孔的存在，使得混凝土在外界水分的入侵下，外界水分形成流通通道进入使得混凝土的抗渗防水性受到破坏；在引起混凝土氯盐腐蚀、硫酸盐腐蚀的过程中，其也是以水分为介质将危害离子经由流通通道渗透入混凝土中。因而，对混凝土的防水抗渗性的研究显得尤为重要。
当前提高混凝土抗渗性能的主要技术手段有表面涂覆防护涂层和内掺防护的方式。防护涂层存在易受外界环境因素如日晒、风化、温差等的影响，导致涂层受损而致剥落、失效。内掺防护的方式，能够对混凝土的孔结构进行改善，从而提高渗透性。当前采用无机纳米材料和包含有疏水基团的有机硅助剂用以内掺，然而无机纳米材料容易团聚，不易分散于胶凝材料中，虽有机硅助剂能够起着憎水作用，但有机硅助剂对于混凝土的抗渗量有限。因此如何提升有机硅助剂的抗渗程度，是当前需要解决的问题。
发明内容
<本发明解决的技术问题>
用以解决现有的有机硅助剂抗渗程度有限的问题。
<本发明采用的技术方案>
针对上述的技术问题，本发明提供的混凝土防水剂、制备方法，应用。
具体内容如下：
第一，本发明提供了混凝土防水剂，是包含有纳米粒子的分散液；
纳米粒子包括：
核层的纳米二氧化硅；
壳层的丙烯酸酯聚合物；
以及核层与壳层之间通过硅氢加成交联键合。
第二，本发明提供了前述提及的混凝土防水剂的制备方法，包括如下步骤：
S1将长碳链丙烯酸单体、交联单体共混，得到预混液；
S2将二氧化硅分散于有机溶剂中，再加入硅烷偶联剂，经搅拌反应、后处理，得到改性二氧化硅；
S3将预混液、乳化剂用水溶解后，得到混合液；向改性二氧化硅中加入中一部分混合液、一部分引发剂，升温反应后，滴加另一部分混合液和另一部分引发剂、七甲基三硅氧烷、铂催化剂，经反应后，得到混凝土防水剂。
第三，本发明提供了前述提及的防水剂在混凝土中的应用。
<本发明采用的技术机理>
本申请提供的混凝土防水剂，其以纳米二氧化硅为核层，其小粒径能够嵌设入水泥基胶凝材料中的孔洞中，并起着细化裂缝的作用，还由于纳米二氧化硅自身的刚性，还具有一定的尺寸稳定性；其以丙烯酸酯聚合物为壳层，其具有优良的耐水性、成膜性以及具有附着性强的特性，将其包覆于纳米二氧化硅的表面，不仅能够克服二氧化硅容易团聚的特性，同时还能提升自身的链强度以及稳定性，使得其在应用于混凝土中的高温高碱特性中，能够减少其疏水组分分相的问题。此外，壳层与核层之间再通过硅氢加成能够进一步加强两者的交联程度，从而能够进一步提升抗渗性。
<本发明达到的有益效果>
采用本申请的防水剂，采用核壳结构，能够使得骑在水泥浆中均匀分布，从而避免出现了团聚或分层的情况；能够在提升抗渗性的同时，提升混凝土的强度，进一步提升混凝土的耐久性。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
第一，本发明提供了一种混凝土防水剂，是包含有纳米粒子的分散液；
纳米粒子包括：
核层的纳米二氧化硅；
壳层的丙烯酸酯聚合物；
以及核层与壳层之间通过硅氢加成交联键合。
其中，纳米二氧化硅的粒径为100～200nm。
其中，丙烯酸酯聚合物的各组分原料按重量百分比计，包括长碳链丙烯酸酯单体12～30％、交联单体0.1～5％、乳化剂2～10％、水50～80％。
具体地，长碳链丙烯酸单体包括碳原子个数为10-20的脂肪醇(甲基)丙烯酸酯。
具体地，交联单体包括甲基丙烯酰胺、丙烯酰胺、甲基丙烯酸羟乙酯中的至少一种。
其中，纳米二氧化硅经包含有双键的硅烷偶联剂处理，丙烯酸酯聚合物的原料中包含七甲基三硅氧烷；
七甲基三硅氧烷与包含有双键的硅烷偶联剂、铂催化剂进行硅氢加成。
包含有双键的硅烷偶联剂选自乙烯基三甲氧基硅烷或乙烯基三乙氧基硅烷。
纳米二氧化硅经硅烷偶联剂处理后，再经硬脂酸改性处理。具体为，改性二氧化硅与硬脂酸溶解于无水乙醇中，经搅拌处理，过滤、干燥得到。
以长碳链丙烯酸酯单体、交联单体为混合单体，按混合单体的总重计，纳米二氧化硅占总重的10～25％、硅烷偶联剂占总重的2～8％、硬脂酸占总重的0.5～2％、七甲基三硅氧烷占总重的2～10％，用量以Pt计为10ppm的铂催化剂。
第二，本发明提供了一种如前述提及的混凝土防水剂的制备方法，包括如下步骤：
S1将长碳链丙烯酸单体、交联单体共混，经超声分散得到预混液；
S2将二氧化硅分散于有机溶剂(乙醇与水1:2的共混液)中，再加入硅烷偶联剂，升温至60℃，经搅拌反应、有机溶剂淋洗，干燥、研磨、得到改性二氧化硅；
S3将预混液、乳化剂(脂肪醇聚氧乙烯醚)用55℃水溶解后，得到混合液；向改性二氧化硅中加入中1/3混合液、1/3引发剂(过硫酸铵)，升温至70～90℃、30～70min反应后，滴加3/2混合液和2/3引发剂、七甲基三硅氧烷、铂催化剂，经70～90℃、120～200min反应后，得到混凝土防水剂。
第三，本发明提供了一种如前述提及的混凝土防水剂在混凝土中的应用。
<实施例>
实施例1
一种混凝土防水剂，制备方法如下：
(1)改性二氧化硅的制备
将二氧化硅分散于乙醇与水1:2的共混液中，再加入乙烯基三甲氧基硅烷，升温至60℃，经搅拌反应、共混液淋洗，干燥、研磨后，得到改性二氧化硅1；
将改性二氧化硅1与硬脂酸溶解于无水乙醇中，经搅拌处理，过滤、干燥得到改性二氧化硅2。
(2)防水剂的制备
取十八醇甲基丙烯酸酯、丙烯酰胺共混，经超声分散得到预混液；将预混液、脂肪醇聚氧乙烯醚用55℃水溶解后，得到混合液；向改性二氧化硅2中加入中1/3混合液、1/3过硫酸铵，升温至70～90℃、30～70min反应后，滴加3/2混合液和2/3过硫酸铵、七甲基三硅氧烷、铂催化剂，经70～90℃、120～200min反应后，得到混凝土防水剂。
前述中，按原料重量百分比计，包括十八醇甲基丙烯酸酯18％、丙烯酰胺3％、脂肪醇聚氧乙烯醚5％、水74％。
以十八醇甲基丙烯酸酯、丙烯酰胺为混合单体，按混合单体的总重计，纳米二氧化硅2占总重的20％、乙烯基三甲氧基硅烷占总重的5％、硬脂酸占总重的0.8％、七甲基三硅氧烷占总重的3％，用量以Pt计为10ppm的铂催化剂。
实施例2
本实施例与实施例1的区别在于，按原料重量百分比计，包括十八醇甲基丙烯酸酯25％、丙烯酰胺5％、脂肪醇聚氧乙烯醚5％、水70％。
实施例3
本实施例与实施例1的区别在于，
以十八醇甲基丙烯酸酯、丙烯酰胺为混合单体，按混合单体的总重计，纳米二氧化硅2占总重的12％、乙烯基三甲氧基硅烷占总重的3％、硬脂酸占总重的0.5％、七甲基三硅氧烷占总重的2％，用量以Pt计为10ppm的铂催化剂。
<对比例>
对比例1
本对比例与实施例1的区别在于，
以纳米二氧化硅1为原料制备混凝土防水剂，也就是不以纳米二氧化硅2为原料。
对比例2
本对比例与实施例1的区别在于，未加入七甲基三硅氧烷。
<试验例>
以实施例1-3(E1-E3)以及对比例1-2(D1-D2)为样品，将样品、混凝土、水一同搅拌，防水剂的有效掺量占胶凝材料的0.5％，其余操作按常规操作进行。
检测参照JC 474-2008《砂浆、混凝土防水剂》、JC476-2001《混凝土膨胀剂》进行。
试验结果如表1所示。
表1各试验样品结果
| 指标 | E1 | E2 | E3 | D1 | D2 |
| 48h吸收(％) | 52 | 50 | 53 | 54 | 55 |
| 抗压强度MPa(3d) | 44.5 | 45.3 | 42.7 | 42.1 | 40.8 |
| 抗压强度MPa(28d) | 68.2 | 69.7 | 66.1 | 63.4 | 59.2 |
仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种混凝土防水剂，其特征在于，是包含有纳米粒子的分散液；
纳米粒子包括：
核层的纳米二氧化硅；
壳层的丙烯酸酯聚合物；
以及核层与壳层之间通过硅氢加成交联键合。
2.根据权利要求1所述的混凝土防水剂，其特征在于，纳米二氧化硅的粒径为100～200nm。
3.根据权利要求1所述的混凝土防水剂，其特征在于，按重量百分比计，包括长碳链丙烯酸酯单体12～30％、交联单体0.1～5％、乳化剂2～10％、水50～80％。
4.根据权利要求3所述的混凝土防水剂，其特征在于，长碳链丙烯酸单体包括碳原子个数为10-20的脂肪醇(甲基)丙烯酸酯。
5.根据权利要求3所述的混凝土防水剂，其特征在于，交联单体包括甲基丙烯酰胺、丙烯酰胺、甲基丙烯酸羟乙酯中的至少一种。
6.根据权利要求3-5中任意一项所述的混凝土防水剂，其特征在于，
纳米二氧化硅经包含有双键的硅烷偶联剂处理，丙烯酸酯聚合物的原料中包含七甲基三硅氧烷，七甲基三硅氧烷与包含有双键的硅烷偶联剂、铂催化剂进行硅氢加成。
7.根据权利要求6所述的混凝土防水剂，其特征在于，以长碳链丙烯酸酯单体、交联单体为混合单体，按混合单体的总重计，纳米二氧化硅占总重的10～25％、硅烷偶联剂占总重的2～8％、硬脂酸占总重的0.5～2％、七甲基三硅氧烷占总重的2～10％，用量以Pt计为10ppm的铂催化剂。
8.根据权利要求6所述的混凝土防水剂，其特征在于，纳米二氧化硅晶硅烷偶联剂处理之前，纳米二氧化硅经硬脂酸改性处理。
9.一种如权利要求1至8中任意一项所述的混凝土防水剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1将长碳链丙烯酸单体、交联单体共混，得到预混液；
S2将二氧化硅分散于有机溶剂中，再加入硅烷偶联剂，经搅拌反应、后处理，得到改性二氧化硅；
S3将预混液、乳化剂用水溶解后，得到混合液；向改性二氧化硅中加入中一部分混合液、一部分引发剂，升温反应后，滴加另一部分混合液和另一部分引发剂、七甲基三硅氧烷、铂催化剂，经反应后，得到混凝土防水剂。
10.一种如权利要求1至8中任意一项所述的混凝土防水剂或如权利要求9制备得到的混凝土防水剂在混凝土中的应用。
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN117776586A (zh) * | 2023-12-18 | 2024-03-29 | 石家庄市长安育才建材有限公司 | 一种多功能混凝土抗侵蚀防腐剂及其制备方法与应用 |
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|---|---|---|---|---|
| CN106832301A (zh) * | 2016-12-28 | 2017-06-13 | 江苏美思德化学股份有限公司 | 一种无机纳米粒子改性的聚醚有机硅共聚物及制备方法 |
| CN109281172A (zh) * | 2018-08-15 | 2019-01-29 | 浙江理工大学 | 核壳型无氟防水整理剂及其制备方法和应用 |
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