一種硅溶膠-有機硅單體滲透結晶型防水材料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于建筑工程材料及其制備【技術領域】，涉及一種硅溶膠-有機硅單體滲透結晶型防水材料及其制備方法，先將硅溶膠、有機硅單體、硅烷偶聯(lián)劑、壬基酚聚氧乙烯醚、酒石酸、成膜助劑按比例混合，溫度控制為40～60℃，不停攪拌充分反應3～6小時后冷卻，其中硅溶膠、有機硅單體、硅烷偶聯(lián)劑、壬基酚聚氧乙烯醚、酒石酸和成膜助劑的重量百分比分別為10％～60％、20％～70％、5％～15％、0.003％～0.006％、0.2％～2％和1％～3％；再用磷酸調節(jié)至pH值為3.5～5.5，最后加水補至100％，獲得硅溶膠-有機硅單體滲透結晶型防水材料；其制備工藝簡單，成本低，制備的防水材料防水性能優(yōu)異，抗有害離子侵入能力強，耐候性和耐久性優(yōu)良。
【專利說明】一種硅溶膠-有機硅單體滲透結晶型防水材料及其制備方法
【技術領域】:
[0001]本發(fā)明屬于建筑工程材料及其制備【技術領域】，涉及一種建筑工程材料及其制備工藝，特別是一種硅溶膠-有機硅單體滲透結晶型防水材料及其制備方法。
【背景技術】:
[0002]混凝土是現(xiàn)代土木建筑工程中應用最廣、用量最大的建筑材料，也是最主要的結構材料。如果根據(jù)使用環(huán)境對混凝土進行正確設計，同時按要求進行施工、養(yǎng)護和維護，混凝土的使用壽命可達百年，甚至更久。但是，如果混凝土所處的環(huán)境條件惡劣，而且各環(huán)節(jié)沒有充分考慮和認真實施，混凝土結構將可能過早破壞。混凝土結構耐久性的降低主要有混凝土碳化、鋼筋銹蝕、氯離子侵蝕、凍融循環(huán)、堿-骨料反應和微生物作用等引起，通過各類腐蝕破壞的機理可以看到，水在其中起著關鍵性的作用。外界的水之所以能夠進入混凝土內，主要是混凝土具有可滲透性的特點。大量研究表明，混凝土的滲透性與其耐久性之間有著密切的聯(lián)系，通常認為滲透性是評價混凝土耐久性的最重要指標。
[0003]在眾多的防水材料中，有機硅單體類滲透型防水材料由于能夠在混凝土表面形成牢固的憎水表面層，而混凝土的透氣性不受影響，受到了越來越廣泛的關注與應用。但是，有機硅單體類滲透型防水材料存在一些缺陷，如強度低、對基材的附著性較差、揮發(fā)性高、滲透深度低、成本高以及隨著時間延長防水效果會逐漸降低等。

【發(fā)明內容】
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[0004]本發(fā)明的目的在于克服常用混凝土防水材料存在的缺點，針對現(xiàn)有有機硅單體類滲透型防水材料的不足，提供一種硅溶膠-有機硅單體滲透結晶型防水材料及其制備方法，在有機硅單體中加入硅溶膠，由于硅溶膠與混凝土中未水化的水泥顆粒和氫氧化鈣能夠發(fā)生化學反應形成結晶體，可以堵塞或封閉混凝土內部的部分孔洞，因此，提高了混凝土的強度和防水性能，與此同時，還可以有效降低有機硅單體的揮發(fā)率。
[0005]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明涉及的硅溶膠-有機硅單體滲透結晶型防水材料中各組分的重量百分比為:
[0006]硅溶膠10%~60%;
有機硅單體20%~70%;
硅烷偶聯(lián)劑5%~15%;
壬基酚聚氧乙烯醚0.003%~0.006%;
酒石酸0.2%~2%;
成膜助劑1%~3%;
其余為水。
[0007]本發(fā)明涉及的硅溶膠為采用正硅酸乙酯水解法獲得的SiO2重量百分含量為10%~40%的液體硅溶膠，其pH值為2~10，平均粒徑小于lOOnm。
[0008]本發(fā)明涉及的有機硅單體為甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、正丁基三甲氧基硅烷、正丁基三乙氧基硅烷、異丁基三甲氧基硅烷、異丁基二乙氧基硅烷、正羊基二甲氧基硅烷、正羊基二乙氧基硅烷、異羊基二甲氧基硅烷、異辛基三乙氧基硅烷、十二烷基三甲氧基硅烷、十二烷基三乙氧基硅烷單體中的一種或兩種以上組合物。
[0009]本發(fā)明涉及的硅烷偶聯(lián)劑為Y _氨基丙基二乙氧基硅烷、Y-環(huán)氧丙基二乙氧基硅烷、Y-環(huán)氧丙氧基丁基三甲氧基硅烷、環(huán)氧丙氧基甲基三乙氧基硅烷中的一種。
[0010]本發(fā)明涉及的成膜助劑為聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯酰胺、聚丙烯酸鈉中的一種。
[0011]本發(fā)明制備硅溶膠-有機硅單體滲透結晶型防水材料的具體工藝過程為:先將硅溶膠、有機硅單體、硅烷偶聯(lián)劑、壬基酚聚氧乙烯醚、酒石酸、成膜助劑按比例混合，溫度控制為40~60°C，不停攪拌充分反應3~6小時后冷卻，再用磷酸調節(jié)至pH值為3.5~5.5，最后加水補至100%，獲得硅溶膠-有機硅單體滲透結晶型防水材料。
[0012]本發(fā)明使用時，將硅溶膠-有機硅單體滲透結晶型防水材料在常溫干燥的環(huán)境下涂刷或噴涂于混凝土表面，在涂刷或噴涂前將混凝土表面處理干凈，硅溶膠-有機硅單體滲透結晶型防水材料的用量一般為0.2~0.6kg/平方米。
[0013]本發(fā)明將硅溶膠添加到有機硅單體中，由于硅溶膠經(jīng)過硅烷偶聯(lián)劑改性，由親水性變?yōu)槭杷裕c有機硅單體之間結合的更加緊密，另外，硅溶膠進入到混凝土內部后，與混凝土中未水化的水泥顆粒和氫氧化鈣發(fā)生化學反應所形成結晶體，堵塞或封閉混凝土內部的部分孔洞，使混凝土更加密實，不但阻止水的滲透，而且降低有機硅單體的揮發(fā)率，能有效降低混凝土的吸水率，防止有害離子的侵入。
[0014]本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比，其制備工藝簡單，成本低，制備的防水材料防水性能優(yōu)異，抗有害離子侵入能力強，耐候性和耐久性優(yōu)良，使混凝土表面強度提高，適用于混凝土、砂漿、水泥漿、石材等材料的表面防水處理，特別適用于惡劣環(huán)境中的混凝土結構，如海港碼頭、在除冰鹽、鹽霧侵蝕下工作的公路、立交橋等混凝土結構的表面處理?！揪唧w實施方式】:
[0015]下面通過實施例對本發(fā)明進行具體描述。
[0016]本實施例涉及的混凝土毛細吸水系數(shù)、砂漿吸水率、防水材料在混凝土中的滲透深度和氯離子在混凝土中的擴散系數(shù)檢測方法參考《普通混凝土長期性能和耐久性能試驗方法標準》(GB/T50082-2009)、《砂漿、混凝土防水劑》(JC474-2008)、《建筑砂漿基本性能試驗方法標準》(JGJ/T70-2009)。
[0017]實施例1:
[0018]本實施例制備Ikg硅溶膠-有機硅單體滲透結晶型防水材料，所用原料及其制備過程如下:
[0019]將100g娃溶膠和50g Y -氨基丙基三乙氧基硅烷混合,在500r/min攪拌狀態(tài)下，依次加入700g正丁基三乙氧基硅烷、0.05g壬基酚聚氧、5g酒石酸、IOg聚乙烯醇，然后用磷酸調節(jié)pH值至4.0，在50°C下反應5h，最后加水補至1kg。
[0020]本實施例將制備得到的硅溶膠-有機硅單體滲透結晶型防水材料在常溫下涂刷于干燥砂漿試塊與 混凝土的表面，涂膜用量為0.4kg/m2，砂漿吸水率降低72.5%，防水材料在混凝土表面的滲透深度達到5.6mm,混凝土的防水性能有所提高，毛細吸水系數(shù)降低53.1%，氯離子擴散系數(shù)降低26.7%。
[0021]實施例2
[0022]本實施例制備Ikg硅溶膠-有機硅單體滲透結晶型防水材料，所用原料及其制備過程如下:
[0023]將200g硅溶膠和80g Y -氨基丙基三乙氧基硅烷混合，在500r/min攪拌狀態(tài)下，依次加入600g正丁基三乙氧基硅烷、0.05g壬基酚聚氧、5g酒石酸、IOg聚乙烯醇，然后用磷酸調節(jié)pH值至4.5,在50°C下反應6h,最后加水補至1kg。
[0024]本實施例將制備得到的硅溶膠-有機硅單體滲透結晶型防水材料在常溫下涂刷于干燥砂漿試塊與混凝土的表面，涂膜用量為0.4kg/m2，砂漿吸水率降低64.9%，防水材料在混凝土表面的滲透深度達到5.1mm，混凝土的防水性能有所提高，毛細吸水系數(shù)降低49.2%,氯離子擴散系數(shù)降低23.2%。
[0025]實施例3:
[0026]本實施例制備Ikg硅溶膠-有機硅單體滲透結晶型防水材料，所用原料及其制備過程如下:
[0027]將300g硅溶膠和100g Y -氨基丙基三乙氧基硅烷混合，在500r/min攪拌狀態(tài)下，依次加入500g正丁基三乙氧基硅烷、0.04g壬基酚聚氧、IOg酒石酸、20g聚乙烯醇，然后用磷酸調節(jié)pH值至4.5,在50°C下反應6h,最后加水補至1kg。
[0028]本實施例將制備得到的硅溶膠-有機硅單體滲透結晶型防水材料在常溫下涂刷于干燥砂漿試塊與混凝土的表面，涂膜用量為0.4kg/m2，砂漿吸水率降低68.2%，防水材料在混凝土表面的滲透深度達到3.7mm,混凝土的防水性能有所提高，毛細吸水系數(shù)降低47.7%，氯離子擴散系數(shù)降低21.8%。
[0029]實施例4:
[0030]本實施例制備Ikg硅溶膠-有機硅單體滲透結晶型防水材料，所用原料及其制備過程如下:[0031]將100g娃溶膠和50g Y -環(huán)氧丙基三乙氧基硅烷混合,在500r/min攪拌狀態(tài)下，依次加入700g正辛基三乙氧基硅烷、0.05g壬基酚聚氧、5g酒石酸、IOg聚乙烯醇，然后用磷酸調節(jié)pH值至4.0，在50°C下反應5h，最后加水補至1kg。
[0032]本實施例將制備得到的硅溶膠-有機硅單體滲透結晶型防水材料在常溫下涂刷于干燥砂漿試塊與混凝土的表面，涂膜用量為0.4kg/m2，砂漿吸水率降低80.3%，防水材料在混凝土表面的滲透深度達到3.5mm,混凝土的防水性能有所提高，毛細吸水系數(shù)降低53.5%，氯離子擴散系數(shù)降低29.1%。
[0033]實施例5:
[0034]本實施例制備Ikg硅溶膠-有機硅單體滲透結晶型防水材料，所用原料及其制備過程如下:
[0035]將300g娃溶膠和100g Y -環(huán)氧丙基三乙氧基硅烷混合,在500r/min攪拌狀態(tài)下，依次加入500g正辛基三乙氧基硅烷、0.04g壬基酚聚氧、IOg酒石酸、20g聚乙烯醇，然后用磷酸調節(jié)pH值至4.5,在50°C下反應6h,最后加水補至1kg。
[0036]本實施例將制備得到的硅溶膠-有機硅單體滲透結晶型防水材料在常溫下涂刷于干燥砂漿試塊與混凝土的表面，涂膜用量為0.4kg/m2，砂漿吸水率降低73.6%，防水材料在混凝土表面的滲透深度達到3.1mm，混凝土的防水性能有所提高，毛細吸水系數(shù)降低50.8%，氯離子擴散系 數(shù)降低23.7%。
【權利要求】
1.一種硅溶膠-有機硅單體滲透結晶型防水材料，其特征在于各組分的重量百分比為:
硅溶膠10%~60%;
有機硅單體20%~70% ；
硅烷偶聯(lián)劑5%~15%;壬基酚聚氧乙烯醚0.003%~0.006%;
酒石酸0.2%~2%;
成膜助劑1%~3%;
其余為水。
2.根據(jù)權利要求1所述的硅溶膠-有機硅單體滲透結晶型防水材料，其特征在于涉及的硅溶膠為采用正硅酸乙酯水解法獲得的SiO2重量百分含量為10%~40%的液體硅溶膠，其PH值為2~10，平均粒徑小于lOOnm。
3.根據(jù)權利要求1所述的硅溶膠-有機硅單體滲透結晶型防水材料，其特征在于涉及的有機娃單體為甲基二甲氧基硅烷、甲基二乙氧基硅烷、乙烯基二甲氧基硅烷、乙烯基二乙氧基硅烷、正丁基二甲氧基硅烷、正丁基二乙氧基硅烷、異丁基二甲氧基硅烷、異丁基二乙氧基硅烷、正羊基二甲氧基硅烷、正羊基二乙氧基硅烷、異羊基二甲氧基硅烷、異羊基二乙氧基硅烷、十二烷基三甲氧基硅烷、十二烷基三乙氧基硅烷單體中的一種或兩種以上組合物。
4.根據(jù)權利要求1所述的硅溶膠-有機硅單體滲透結晶型防水材料，其特征在于涉及的硅烷偶聯(lián)劑為Y_氨基丙基二乙氧基硅烷、Y _環(huán)氧丙基二乙氧基硅烷、Y-環(huán)氧丙氧基丁基二甲氧基硅烷、環(huán)氧丙氧基甲基二乙氧基硅烷中的一種。
5.根據(jù)權利要求1所述的硅溶膠-有機硅單體滲透結晶型防水材料，其特征在于涉及的成膜助劑為聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯酰胺、聚丙烯酸鈉中的一種。
6.—種如權利要求1所述的硅溶膠-有機硅單體滲透結晶型防水材料的制備方法，其特征在于具體制備工 藝過程為:先將硅溶膠、有機硅單體、硅烷偶聯(lián)劑、壬基酚聚氧乙烯醚、酒石酸、成膜助劑按比例混合，溫度控制為40~60°C，不停攪拌充分反應3~6小時后冷卻，再用磷酸調節(jié)至pH值為3.5~5.5，最后加水補至100%，獲得硅溶膠-有機硅單體滲透結晶型防水材料。
【文檔編號】C04B41/45GK103964892SQ201410174447
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2014年4月29日 優(yōu)先權日:2014年4月29日
【發(fā)明者】趙鐵軍, 李紹純, 金祖權, 張馨元, 耿永娟 申請人:青島理工大學