CN117344310A - 一种防水防油金属及混凝土防护材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于金属防护技术领域，尤其公开了一种防水防油金属及混凝土防护材料及其制备方法。该金属及混凝土防护材料包括由混合均匀的1%~20%长链改性烷基硅烷树脂、0.1%~5%醇胺类化合物、1%~30%纳米材料及余量溶剂形成的乳浊液；其中，长链改性烷基硅烷树脂是烷基硅烷遇水脱醇并与硅油交联形成的。该防水防油金属及混凝土防护材料，能够快速渗入金属内部实现防护效果，且其疏水疏油效果随着时间的增长而增强直至稳定；其能够长期起到保护效果，经其处理后具有耐酸、耐碱、耐老化，可延长金属使用寿命，保持金属基色；并且稳定性较好，便于储存与应用。其制备工艺简单、且对环境无污染。

Description

一种防水防油金属及混凝土防护材料及其制备方法

技术领域

本发明属于金属防护技术领域，具体来讲，公开了一种防水防油的可适用于金属及混凝土的防护材料、以及其制备方法。

背景技术

随着金属防护行业的不断发展，防护材料也得以快速的发展，其经历了从早期的石蜡防护到现在的耐久环保型防护材料的发展历程。

早期的石蜡防护是在金属表面形成蜡膜，以起到隔水隔油的效果。但是，石蜡会严重阻碍金属的透气效果，导致金属内部湿气无法排除而引起锈蚀，而且石蜡保护的耐久性较差，需经常上蜡以保持防护效果。继而，发展出了非渗透性涂料。非渗透性涂料是一种防水性能很好的涂料，具有耐污性和较长的使用寿命，但是其易磨损且透气性差，容易引起金属腐蚀，此外对环境还有一定的污染。基于此，又发展出了另一种防护材料——渗透性涂料。渗透性涂料可在表层和内部微孔表层形成膜，具有防水防油的作用又不影响金属的透气性，但其在一定程度上会遮盖金属本身的色泽和纹理。

基于以上各类金属防护材料的弊端，浸渍性保护剂与环保型浸渍防护剂相继产生。浸渍性保护剂是由强力的渗透作用渗入金属内部微孔进而形成纳米级球状保护层，从而起到保护金属的目的。虽然其具有良好的防水防污效果，且防护时间长不易破坏，但是浸渍性保护剂含有少量有害成分，对环境具有一定的有害影响。继而对其进一步改进以达到绿色环保的目的而发展出了环保型浸渍防护剂。

纳米防护材料是经纳米技术处理研制的一种环保型金属防护材料，其中纳米活性成分可渗入金属内部，具有良好的防水防油作用，并且不易磨损，可以防止金属锈蚀等。

如一种金属材料表面防护涂料的研究，由以下重量份数的原料组成：溶剂20~40份、丙烯酸树脂15~30份、有机聚硅氧烷15~25份、稀土化合物3~8份；助剂3~10份、颜料1~3份；该涂料用于金属材料表面的防护处理，可提高金属材料的耐磨性、避免金属表面的刮伤，同时，具有良好的耐油性，耐候性；但是其中还包括0.5~2份的银颗粒，生产成本较高。又如一种含纳米颗粒的环保型微乳切削液的研究，由以下组分组成：脂肪油15~30份、改性纳米二氧化钛1~3份、三乙醇胺硼酸脂5~12份、油酸三乙醇胺4~10份、硼砂3~6份、十二烯基丁二酸2~6份、碱性二壬基苯磺酸钡3~6份、表面活性剂20~40份、甲基硅油0.2~1份，聚氧丙烯甘油醚0.3~2份、氯化苯甲烃胺1~3份、乙二醇2~5份、脂肪酸3~7份、氨甲基丙醇1~5份、二乙醇胺1~5份；但是其中的氯化苯甲烃胺对水生生物具有极高的毒性，对环境污染严重，而且该微乳切削液的稳定性较差，温差较大的情况下易于分层，影响产品性能，且只有润滑、防锈性能，性能单一，无耐酸耐碱性能，使用范围亦有限。再如一种防锈剂及其制备方法与应用的研究，其包含：缓蚀剂、成膜剂、分散剂、表面带有活性基团的增效剂以及溶剂，缓蚀剂、成膜剂、分散剂与表面带有活性基团的增效剂的质量比为1:0.005~0.5:0.002~0.4:0.001~0.3，溶剂与缓蚀剂的质量比为100:0.01~50；但是该增效剂包括纳米微粒，而所述纳米微粒是纳米粉末和高岭土中的任意一种或两种以上的组合，此防锈剂放置后纳米粉末或高岭土易于下沉，产品混合不均匀，影响使用性能，且未有良好的防污效果，亦不适用于钢筋混凝土结构中。

综上，还需要对纳米防护材料进行进一步的改进与研究。

发明内容

为解决上述现有防护剂的技术弊端，本发明提供一种材料易得、生产成本低、既可防水又可防油防污染的金属及混凝土防护材料，且经本发明中的防护材料处理后的金属既无腐蚀又不影响金属基色；且其适用于混凝土结构中，使得处理后的钢筋混凝土亦有良好防护的性能。

本发明提供一种防水防油金属及混凝土防护材料，其包括由混合均匀的下述各组分形成的乳浊液：

长链改性烷基硅烷树脂 1%~20%；

醇胺类化合物0.1%~5%；

纳米材料1%~30%；

溶剂其余；

其中，长链改性烷基硅烷树脂是烷基硅烷遇水脱醇并与硅油交联形成的。

具体地，上述长链改性烷基硅烷树脂的形成过程，首先是烷基硅烷与水在乙酸的作用下缩合生成中间体，然后中间体与硅油通过催化剂进一步交联改性即得。

所述烷基硅烷、水、乙酸、硅油及催化剂的摩尔比为1~1.2:1:0.1~1.0:1~1.2:0.1~1.0。

进一步地，烷基硅烷为甲基三乙氧基硅烷、正丙基三乙氧基硅烷、正己基三甲氧基硅烷、正辛基三甲氧基硅烷、十二烷基三乙氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷中的至少一种。

进一步地，硅油为甲基硅油、乙基硅油、苯基硅油、甲基苯基硅油、甲基乙氧基硅油、甲基三氟丙基硅油、甲基乙烯基硅油、甲基羟基硅油、羟基含氢硅油、甲基含氢硅油、乙基含氢硅油中的至少一种。

上述烷基硅烷中的硅氧基团与水脱醇形成树脂结构，可在待应用的金属表面或混凝土基材表面形成憎水层，使其具有优良的疏水性能。并且，其经硅油长链改性，该硅油结构与上述烷基硅烷协同具有良好的疏水性能，且易于吸附，也可在金属表面形成油膜，具有良好的增色保色作用，无色无毒不易挥发，对环境无污染。

所述溶剂为甲醇、乙醇、异丙醇、乙酸乙酯、乙酸正丁酯、醋酸丙酯、磷酸三丁酯中的至少一种。上述溶剂一方面可以使各个物质充分混合，具有良好的稳定性，另一方面可以使长链改性烷基硅烷树脂的反应发生缓和，温度易于控制，降低安全风险。

所述醇胺类化合物为一乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、N, N-二甲基乙醇胺中的至少一种。醇胺类化合物具有杂原子可以金属中的孤对电子配位成键，吸附于金属表面，保护金属，使其不易发生腐蚀；此外若在钢筋混凝土表面使用，醇胺类化合物害可以渗入混凝土中，通过气相扩散至钢筋表面，抑制钢筋腐蚀，增强钢筋混凝土的耐久性能。

所述纳米材料为纳米二氧化硅、纳米二氧化钛、纳米氧化锌、纳米三氧化二铝中的至少一种。纳米材料可以充分发挥出其表面效应，使得处理后的金属一方面具有良好的疏水性，起到防水与抗污的作用，亦有协同体系稳定的效果，另一方面可以耐酸、耐碱，具有良好的耐候性能。

本发明提供的上述防水防油金属及混凝土防护材料通过下述方法进行制备：

步骤S1、在水中依次加入硅烷、乙酸、硅油以及催化剂，于70℃~90℃下搅拌进行交联反应4 h~9 h，获得具有长链改性烷基硅烷中间体的乳液；

步骤S2、将步骤S1的乳液调至中和，并于15℃~60℃下添加醇胺类化合物和纳米材料的分散液，搅拌1 h~2 h至均匀乳浊液即可。

进一步地，在步骤S1中，催化剂可以选用钾催化剂、四甲基氢氧化铵、甲苯磺酸、偶氮二异丁腈中的任意一种。该催化剂主要是降低反应的活化能，使缩合中间体与硅油之间的长链交联反应易于发生，提高反应速率。

本发明的有益效果：

（1）本发明提供的该防水防油金属及混凝土防护材料，能够快速渗入金属内部实现防护效果；

（2）本发明提供的该防水防油金属及混凝土防护材料，能够防水防油防污染，经其处理后的金属具有疏水疏油效果，且随着时间的增长，其疏水疏油效果越好，直至稳定；

（3）本发明提供的该防水防油金属及混凝土防护材料，能够长期起到保护效果，经其处理后具有耐酸、耐碱、耐老化，可延长金属使用寿命，保持金属基色；

（4）本发明提供的该防水防油金属及混凝土防护材料，稳定性较好，便于储存与应用；

（5）本发明提供的该防水防油金属及混凝土防护材料，应用范围广，不仅可应用于金属防护，还可应用于混凝土表面增强混凝土的耐久性能；

（6）本发明提供的该防水防油金属及混凝土防护材料，其制备工艺简单、且对环境无污染。

具体实施方式

为了更好地理解本发明，下面结合实施例对本发明的内容作进一步的说明，但本发明的内容并不局限于实施例表述的范围。

实施例1

首先，按照甲基三乙氧基硅烷、水、乙酸、乙基硅油及钾催化剂的摩尔比为1:1:0.1:1:0.1的比例，在水溶液中依次加入甲基三乙氧基硅烷、乙酸、乙基硅油和钾催化剂，在80℃下搅拌7 h，获得长链改性烷基硅烷树脂。

然后，在反应釜加入84 g乙醇溶剂，之后依次加入5 g长链改性烷基硅烷树脂、1 g一乙醇胺和10 g纳米二氧化硅分散液，将体系温度设为25℃，搅拌1 h，即可获得防水防油金属及混凝土防护材料，记为S1。

实施例2

首先，按照正辛基三甲氧基硅烷、水、乙酸、甲基三氟丙基硅油及钾催化剂的摩尔比为1:1:0.5:1.1:0.1的比例，在水溶液中依次加入正辛基三甲氧基硅烷、乙酸、甲基三氟丙基硅油和钾催化剂，在80℃下搅拌8 h，获得长链改性烷基硅烷树脂。

然后，在反应釜加入84.5 g乙酸乙酯溶剂，之后依次加入10 g长链改性烷基硅烷树脂、0.5 g N, N-二甲基乙醇胺和5 g纳米二氧化钛分散液，将体系温度设为45℃，搅拌1h，即可获得防水防油金属及混凝土防护材料，记为S2。

实施例3

首先，按照甲基三乙氧基硅烷、水、乙酸、乙基硅油及钾催化剂的摩尔比为1.1:1:0.2:1:0.1的比例，在水溶液中依次加入正丙基三乙氧基硅烷、乙酸、苯基硅油和偶氮二异丁腈催化剂，在90℃下搅拌4 h，获得长链改性烷基硅烷树脂。

然后，在反应釜加入74 g乙酸正丁酯溶剂，之后依次加入1 g长链改性烷基硅烷树脂、5 g三乙醇胺和20 g纳米二氧化硅分散液，将体系温度设为60℃，搅拌1.5 h，即可获得防水防油金属及混凝土防护材料，记为S3。

实施例4

首先，按照十二烷基三乙氧基硅烷、水、乙酸、乙基硅油及四甲基氢氧化铵催化剂的摩尔比为1.2:1:0.5:1.1:0.5的比例，在水溶液中依次加入十二烷基三乙氧基硅烷、乙酸、乙基硅油和四甲基氢氧化铵催化剂，在70℃下搅拌8 h，获得长链改性烷基硅烷树脂。

然后，在反应釜加入45 g乙酸乙酯溶剂，之后依次加入20 g长链改性烷基硅烷树脂、5 g一乙醇胺和30 g纳米二氧化钛分散液，将体系温度设为35℃，搅拌2 h，即可获得防水防油金属及混凝土防护材料，记为S4。

实施例5

首先，按照正己基三甲氧基硅烷、水、乙酸、甲基乙烯基硅油及甲苯磺酸催化剂的摩尔比为1.2:1:1:1:0.5的比例，在水溶液中依次加入正己基三甲氧基硅烷、乙酸、甲基乙烯基硅油和甲苯磺酸催化剂，在90℃下搅拌4 h，获得长链改性烷基硅烷树脂。

然后，在反应釜加入97.9 g醋酸丙酯溶剂，之后依次加入1 g长链改性烷基硅烷树脂、0.1 g N, N-二甲基乙醇胺和1 g纳米三氧化二铝分散液，将体系温度设为15℃，搅拌2h，即可获得防水防油金属及混凝土防护材料，记为S5。

实施例6

首先，按照二甲基二乙氧基硅烷、水、乙酸、甲基三氟丙基硅油及钾催化剂的摩尔比为1.1:1:0.5:1.2:1的比例，在水溶液中依次加入二甲基二乙氧基硅烷、乙酸、甲基三氟丙基硅油和钾催化剂，在70℃下搅拌9 h，获得长链改性烷基硅烷树脂。

然后，在反应釜加入73 g异丙醇溶剂，之后依次加入15 g长链改性烷基硅烷树脂、2 g三乙醇胺和10 g纳米氧化锌分散液，将体系温度设为40℃，搅拌1 h，即可获得防水防油金属及混凝土防护材料，记为S6。

实施例7

首先，按照正辛基三甲氧基硅烷、水、乙酸、甲基羟基硅油及偶氮二异丁腈催化剂的摩尔比为1:1:0.1:1.2:0.5的比例，在水溶液中依次加入正辛基三甲氧基硅烷、乙酸、甲基羟基硅油和偶氮二异丁腈催化剂，在85℃下搅拌4 h，获得长链改性烷基硅烷树脂。

然后，在反应釜加入55 g乙醇溶剂，之后依次加入10 g长链改性烷基硅烷树脂、5g二乙醇胺和30 g纳米二氧化硅分散液，将体系温度设为35℃，搅拌1.5 h，即可获得防水防油金属及混凝土防护材料，记为S7。

实施例8

首先，按照正辛基三甲氧基硅烷、水、乙酸、甲基苯基硅油及四甲基氢氧化铵催化剂的摩尔比为1.1:1:0.5:1.1:0.1，在水溶液中依次加入正辛基三甲氧基硅烷、乙酸、甲基苯基硅油和四甲基氢氧化铵催化剂，在80℃下搅拌5 h，获得长链改性烷基硅烷树脂。

然后，在反应釜加入75 g乙酸乙酯溶剂，之后依次加入5 g长链改性烷基硅烷树脂、5 g N, N-二甲基乙醇胺和15 g纳米二氧化钛分散液，将体系温度设为55℃，搅拌2 h，即可获得防水防油金属及混凝土防护材料，记为S8。

实施例9

首先，按照正丙基三乙氧基硅烷、水、乙酸、羟基含氢硅油及四甲基氢氧化铵催化剂的摩尔比为1:1:0.2:1.1:0.7的比例，在水溶液中依次加入正丙基三乙氧基硅烷、乙酸、羟基含氢硅油和四甲基氢氧化铵催化剂，在75℃下搅拌6 h，获得长链改性烷基硅烷树脂。

然后，在反应釜加入66 g醋酸丙酯溶剂，之后依次加入20 g长链改性烷基硅烷树脂、4 g三乙醇胺和10 g纳米二氧化钛分散液，将体系温度设为40℃，搅拌1 h，即可获得防水防油金属及混凝土防护材料，记为S9。

实施例10

首先，按照正丙基三乙氧基硅烷、水、乙酸、甲基三氟丙基硅油及钾催化剂的摩尔比为1:1:0.5:1.2:0.5的比例，在水溶液中依次加入正丙基三乙氧基硅烷、乙酸、甲基三氟丙基硅油和钾催化剂，在85℃下搅拌6 h，获得长链改性烷基硅烷树脂。

然后，在反应釜加入79 g乙酸乙酯溶剂，之后依次加入15 g长链改性烷基硅烷树脂、1 g一乙醇胺和5 g纳米三氧化二铝分散液，将体系温度设为25℃，搅拌2 h，即可获得防水防油金属及混凝土防护材料，记为S10。

为了验证本发明提供的上述防水防油金属及混凝土防护材料的优异性能，与现有同类产品进行了对比，并且，也进行了诸多关于各组分必要性的对比实验。

对比例1

按照专利CN 113980577A的实施例1制得一防护材料，记为R1。

对比例2

本对比例与实施例7的相同之处在此不再赘述，仅描述与实施7的不同之处。本对比例与实施例7的不同之处在于：在形成防护材料时，未使用二乙醇胺，而采用等量的乙醇溶剂补充用量，也即在60 g乙醇溶剂中依次加入10 g长链改性烷基硅烷树脂和30 g纳米二氧化硅分散液；其余参照实施例7所述，获得对比防护材料R2。

对比例3

本对比例与实施例7的相同之处在此不再赘述，仅描述与实施7的不同之处。本对比例与实施例7的不同之处在于：在形成防护材料时，未使用纳米二氧化硅分散液，而采用等量的乙醇溶剂补充用量，也即在85 g乙醇溶剂中依次加入10 g长链改性烷基硅烷树脂和5 g二乙醇胺；其余参照实施例7所述，获得对比防护材料R3。

对比例4

本对比例与实施例7的相同之处在此不再赘述，仅描述与实施7的不同之处。本对比例与实施例7的不同之处在于：在形成长链改性烷基硅烷树脂时，未使用正辛基三甲氧基硅烷，也即按照水、乙酸、甲基羟基硅油及偶氮二异丁腈催化剂的摩尔比为1:0.1:1.2:0.5的比例；其余参照实施例7所述，获得对比防护材料R4。

对比例5

本对比例与实施例7的相同之处在此不再赘述，仅描述与实施7的不同之处。本对比例与实施例7的不同之处在于：在形成长链改性烷基硅烷树脂时，未使用甲基羟基硅油，也即按照正辛基三甲氧基硅烷、水、乙酸及偶氮二异丁腈催化剂的摩尔比为1:1:0.1:0.5的比例；其余参照实施例7所述，获得对比防护材料R5。

对上述各实施例及对比例获得的产物进行多方面性能测试，具体如下：

1）稳定性

将实施例及对比例的样品倒入离心管中，采用长沙湘智离心机仪器有限公司TG16-WS高速离心机进行实验，将转速设为3000 r/min，离心结束后观察溶液分层情况。

表1各实施例及对比例中产物的稳定性

序号	离心10 min分层情况	离心20 min分层情况	离心40 min分层情况
				M1	不分层	不分层	不分层
M2	不分层	不分层	不分层
				M3	不分层	不分层	不分层
M4	不分层	不分层	不分层
				M5	不分层	不分层	不分层
M6	不分层	不分层	不分层
				M7	不分层	不分层	不分层
M8	不分层	不分层	不分层
				M9	不分层	不分层	不分层
M10	不分层	不分层	不分层
				R1	不分层	分层	分层
R2	不分层	不分层	分层
				R3	不分层	分层	分层
R4	不分层	不分层	分层
				R5	不分层	不分层	分层

从表1的稳定性实验结果可知，本发明制备的一种防水防油金属及混凝土防护材料在离心40 min后仍无分层现象，稳定性较好不易分层。而相应在各个对比例中，对比例1中按现有技术制得的终端施工产品在离心10 min后未出现分层现象，但是在离心20 min后即出现分层情况，溶液稳定性较差，体系稳定性不如本发明提供的防水防油金属及混凝土防护材料。

而从对比例2~5中可以看出，对比例的稳定性不如实施例，且R2、R4、R5的稳定性优于R3也说明纳米材料具有协同体系稳定的作用。

2）接触角

试验方法：将制得的防水防油金属及混凝土防护材料涂刷在试片表面，涂刷结束后在室温下干燥即可进行接触角试验。接触角试验采用的仪器为德国KRUSS公司的DSA255接触角测定仪，其样品为不同实施例涂刷在试片上的接触角，溶液量为1 μL。

3）防水性

试验方法：吸水率测试按GB/T9966.3-2020《天然石材试验方法第3部分：吸水率、体积密度、真密度、真气孔率试验》标准中吸水率部分进行。具体步骤为：将试样置于65℃±5℃的鼓风干燥箱内干燥48 h至恒重，即在干燥46 h、47 h、48 h时分别称量试样的质量，质量保持恒定时表明达到恒重，否则继续干燥，直至出现3次恒定的质量。放入干燥器中冷却至室温，然后称其质量（m₀），精确至0.01 g。之后将试样置于水箱中的玻璃棒支撑上，试样间隔应不小于15 mm，加入去离子水或蒸馏水（20℃±2℃）到试样高度的一半，静置1 h；然后继续加水到试样高度的四分之三，再静置1 h；继续加满水，水面应超过试样高度25 mm±5 mm。试样在水中浸泡48 h±2 h后同时取出，包裹于湿毛巾内，用拧干的湿毛巾擦去试样表面水分，立即称其质量（m₁），精确至0.01 g。吸水率计算公式为(m₁-m₀)/m₀×100。

防水性计算公式如下：K=(A-B)/A，式中K为防水性，单位为百分数（%）；A为参比样品的吸水率平均值，单位为百分数（%），B为试验样品的吸水率平均值，单位为百分数（%）。

4）耐污性

试验方法：参考JC/T973-2005《建筑装饰用天然石材防护剂》中耐污性试验方法进行测试，将防护后的试验样品和参比样品水平放置，将每种污染试剂分别滴加两滴在三块样品的中心部位（防止崩溅），室温下放置1 h后，在流动清水中冲洗并用软布轻擦，待表面干燥后，观察表面污染状况，取污染最严重的样品污染状况作为试验结果。判定结果为：0—表示试样表面无污染；1—表示试样表面轻微污染；2—表示试样表面严重污染。

5）耐酸性

试验方法：参考JC/T973-2005《建筑装饰用天然石材防护剂》中耐酸性试验方法进行测试，将进行完防水性试验的湿态下的试验样品直接放入体积分数为1%的硫酸溶液中浸泡48 h，液面高出试样的上表面约50 mm。取出试样，用清水清洗干净，按照GB/T 9966.3中的规定进行吸水率试验和计算。耐酸性计算公式为：E=(E ₁-E ₂)/E ₁，式中E为耐酸性，单位为百分数（%）；E ₁为参比样品的吸水率平均值，单位为百分数（%）；E ₂为试验样品浸酸后的吸水率平均值，单位为百分数（%）。

6）耐碱性

试验方法：参考JC/T973-2005《建筑装饰用天然石材防护剂》中耐污性试验方法进行测试。首先，配制过饱和氢氧化钙溶液，其为温度23℃±2℃时，100 g水中溶解1 g氢氧化钙的溶液。将进行完防水性试验的湿态下的试验样品直接放入过饱和氢氧化钙溶液中没泡48 h，液面高出试样的上表面约50 mm。之后取出试样，用清水清洗干净，按照GB/T 9966.3中的规定进行吸水率试验和计算，烘干温度为60℃±2℃。耐碱性计算公式为：J=(J ₁-J ₂)/J ₁，式中J为耐碱性，单位为百分数（%）；J ₁为参比样品的吸水率平均值，单位为百分数（%）；J ₂为试验样品浸碱后的吸水率平均值，单位为百分数（%）。耐老化试验方法：参考JC/T973-2005《建筑装饰用天然石材防护剂》中耐紫外线老化性试验方法进行测试。

上述各实施例及对比例中产品涂刷于碳钢金属后的接触角随时间的变化如表2所示。

表2各实施例及对比例中产物在不同时间下的接触角

上述各实施例及对比例中产品对碳钢金属的防护性能检测结果如表3所示。

表3各实施例及对比例中产物对碳钢金属的防护性能

从表2和表3的结果可以看出，经本发明各实施例提供的防水防油金属及混凝土防护材料S1~S10处理后的碳钢金属表面接触角均超过130°，既具有优良的防水防污性能，又具有优良的耐酸耐碱性能，还对碳钢金属基体无腐蚀。此外，其能够在短短1 h后即达到90°以上的接触角，说明其能够快速渗入金属内部实现防护效果。

而对比例提供的对比防护材料R1~R5在6 h前的接触角均小于90°，说明与实施例相比疏水性较差，且未能快速实现防护效果。此外，R2、R3的接触角以及防水性均大于R4、R5，说明对比例R4、R5的长链改性烷基硅烷树脂即无硅烷、硅油改性的树脂疏水性与防水性较差；通过对比腐蚀性还可以看出R1无耐腐蚀性，而加入醇胺具有较好的耐腐蚀性如R3、R4、R5，但均未有实施例的S1~S10耐腐蚀。

上述各实施例及对比例中产品涂刷于铜表面后的接触角随时间的变化如表4所示。

表4各实施例及对比例中产物在不同时间下的接触角

上述各实施例及对比例中产品对铜的防护性能检测结果如表5所示。

表5各实施例及对比例中产物对铜的防护性能

从表4和表5的结果可以看出，经本发明各实施例提供的防水防油金属及混凝土防护材料S1~S10处理后的铜表面接触角均超过120°，既具有优良的防水防污性能，又具有优良的耐酸耐碱性能，还对铜金属基体无腐蚀。此外，其能够在短短1 h后即达到90°以上的接触角，说明其能够快速渗入金属内部实现防护效果。

而对比例提供的对比防护材料R1~R5与碳钢金属类似，在6 h前的接触角均小于90°，说明与实施例相比疏水性较差，且未能快速实现防护效果。此外，R2、R3的接触角以及防水性均大于R4、R5，说明对比例R4、R5的长链改性烷基硅烷树脂即无硅烷、硅油改性的树脂疏水性与防水性较差；通过对比腐蚀性还可以看出R1无耐腐蚀性，而加入醇胺具有较好的耐腐蚀性如R3、R4、R5，但均未有实施例的S1~S10耐腐蚀。

上述各实施例及对比例中产品涂刷于铝表面后的接触角随时间的变化如表6所示。

表6各实施例及对比例中产物在不同时间下的接触角

上述各实施例及对比例中产品对铝的防护性能检测结果如表7所示。

表7各实施例及对比例中产物对铝的防护性能

从表6和表7的结果可以看出，经本发明各实施例提供的防水防油金属及混凝土防护材料S1~S10处理后的铝表面接触角均超过100°，既具有优良的防水防污性能，又具有优良的耐酸耐碱性能，还对铝金属基体无腐蚀。此外，其能够在短短1 h后即达到90°以上的接触角，说明其能够快速渗入金属内部实现防护效果。

而对比例提供的对比防护材料R1~R5与上述表4中类似，在6 h前的接触角均小于90°，说明与实施例相比疏水性较差，且未能快速实现防护效果。此外，R2、R3的接触角以及防水性均大于R4、R5，说明对比例R4、R5的长链改性烷基硅烷树脂即无硅烷、硅油改性的树脂疏水性与防水性较差；通过对比腐蚀性还可以看出R1无耐腐蚀性，而加入醇胺具有较好的耐腐蚀性如R3、R4、R5，但均未有实施例的S1~S10耐腐蚀。

参考JC/T973-2005《建筑装饰用天然石材防护剂》的标准，将上述各实施例及对比例中产品涂刷于混凝土表面，其接触角随时间的变化如表8所示。

表8各实施例及对比例中产物在不同时间下的接触角

上述各实施例及对比例中产品对混凝土的防护性能检测结果如表9所示。

表9各实施例及对比例中产物对混凝土的防护性能

从表8和表9的结果可以看出，本发明各实施例提供的防水防油金属及混凝土防护材料S1~S10具有优良的防水防污性能，对混凝土颜色无影响，并且不会影响混凝土的透气性。

而对比例提供的对比防护材料R1~R5在1 h前的接触角均小于90°，说明与实施例相比疏水性较差，且未能快速实现防护效果。但是在1 h接触角大于90°，说明对比例在混凝土中的疏水性能好于在金属表面；此外，R2、R3的接触角以及防水性均大于R4、R5，说明对比例R4、R5的长链改性烷基硅烷树脂即无硅烷、硅油改性的树脂疏水性与防水性较差；但是对混凝土颜色影响均无影响。

综上，本发明提供的防水防油金属及混凝土防护材料不仅可应用于金属防护，还可应用于混凝土中增强钢筋的耐蚀性能，用途广泛且应用效果优异。

虽然，本发明上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对所属领域技术人员而言是显而易见的。因此，在本发明的技术方案所引申出的显而易见的变化或变动，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (9)

1.一种防水防油金属及混凝土防护材料，其特征在于，包括由混合均匀的下述各组分形成的乳浊液：

长链改性烷基硅烷树脂 1%~20%；

醇胺类化合物0.1%~5%；

纳米材料1%~30%；

溶剂其余；

其中，所述长链改性烷基硅烷树脂是烷基硅烷遇水脱醇、并与硅油交联形成的。

2.根据权利要求1所述的防水防油金属及混凝土防护材料，其特征在于，所述长链改性烷基硅烷树脂是所述烷基硅烷与水在乙酸的作用下缩合生成中间体，然后所述中间体与所述硅油通过催化剂交联改性形成的；其中，所述烷基硅烷、水、乙酸、硅油及催化剂的摩尔比为1~1.2:1:0.1~1.0:1~1.2:0.1~1.0。

3.根据权利要求2所述的防水防油金属及混凝土防护材料，其特征在于，所述烷基硅烷为甲基三乙氧基硅烷、正丙基三乙氧基硅烷、正己基三甲氧基硅烷、正辛基三甲氧基硅烷、十二烷基三乙氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷中的至少一种。

4.根据权利要求2所述的防水防油金属及混凝土防护材料，其特征在于，所述硅油为甲基硅油、乙基硅油、苯基硅油、甲基苯基硅油、甲基乙氧基硅油、甲基三氟丙基硅油、甲基乙烯基硅油、甲基羟基硅油、羟基含氢硅油、甲基含氢硅油、乙基含氢硅油中的至少一种。

5.根据权利要求1~4任一所述的防水防油金属及混凝土防护材料，其特征在于，所述溶剂为甲醇、乙醇、异丙醇、乙酸乙酯、乙酸正丁酯、醋酸丙酯、磷酸三丁酯中的至少一种。

6.根据权利要求1~4任一所述的防水防油金属及混凝土防护材料，其特征在于，所述醇胺类化合物为一乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、N, N-二甲基乙醇胺中的至少一种。

7.根据权利要求1~4任一所述的防水防油金属及混凝土防护材料，其特征在于，所述纳米材料为纳米二氧化硅、纳米二氧化钛、纳米氧化锌、纳米三氧化二铝中的至少一种。

8.如权利要求1~7任一所述的防水防油金属及混凝土防护材料的制备方法，其特征在于，包括步骤：

S1、在水中依次加入硅烷、乙酸、硅油以及催化剂，于70℃~90℃下搅拌进行交联反应4h~9 h，获得具有长链改性烷基硅烷中间体的乳液；

S2、将步骤S1的乳液调至中和，并于15℃~60℃下添加醇胺类化合物和纳米材料的分散液，搅拌1 h~2 h至均匀乳浊液即可。

9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述催化剂为钾催化剂、四甲基氢氧化铵、甲苯磺酸、偶氮二异丁腈中的任意一种。