可直接應用於潮溼表面的混凝土滲透劑的製作方法

2024-03-22 10:09:05 1

專利名稱：可直接應用於潮溼表面的混凝土滲透劑的製作方法
技術領域：
本發明涉及化學工業領域中的塗料行業，具體地說，涉及一種可在潮溼表面直接 塗裝的新型混凝土滲透劑。它可以直接施塗於潮溼的混凝土表面，並與混凝土構築件一起 形成一道牢固的保護層，有效地阻止空氣中的二氧化碳氣體或海水中的氯離子腐蝕破壞混 凝土。其最佳的應用領域在於海港的浪濺區、水位變動區，或是表面常處於潮溼狀態的公路 橋梁等。
背景技術：
若干年前，人們一直認為混凝土，特別是增強混凝土具有抗侵蝕性。但是隨著混凝 土遭破壞事故的不斷發生，人們逐漸意識到，儘管混凝土的強度很高，但仍是易遭破壞的。 原因在於其一，混凝土在生產過程中會產生大量的鹼性介質，這些鹼性介質對鋼筋有良好 的保護作用，能在鋼筋表面生成難溶的氧化鐵，可以阻止鋼筋被腐蝕。但是，一旦空氣中的 二氧化碳氣體或海水中的氯離子滲透到混凝土裡面後，會與這些鹼性物質發生反應，腐蝕 鋼筋，並引起鋼筋膨脹，從而使混凝土產生裂縫；其二，混凝土構築件為一種非均質多孔結 構和高滲透性的材料，它可通過毛細管吸附水，可以使鹽分由材料的內部遷移到外部，從而 使混凝土表面風化及結鹽霜，同時引起材料發生霜凍和解凍，如果長期受空氣中水分的侵 蝕，就會使混凝土遭受幹、溼交替產生的高應力，引起表面開裂，造成破壞[參見王麗《滲 透型混凝土保護劑的應用》，《新型建築材料》，2008年第3期]。近十年來，國內開始採用高分子塗層作為混凝土的表面保護，目前採用的這類表 面防護塗層主要有兩種方法[參見孫順傑《有機矽石材防護劑性能的研究》，《石材》， 2008年第3期和吳三餘GSY新型混凝土有機矽滲透劑的研究和應用(R).第五屆全國混凝 土耐久性學術交流會.2000年10月]一種是是採用具有良好耐鹼性、耐腐蝕性和附著力 強的塗料，常用的類型有環氧樹脂、聚氨酯、丙烯酸、氯化橡膠和乙烯樹脂，其保護方法是 通過在混凝土表面刷塗一定厚度的塗膜來保護混凝土結構，不受外界有害介質的入侵。另 一種方法是用矽烷浸漬混凝土表面，藉以通過其特殊小分子深入混凝土內部幾毫米，與水 泥的主要成分發生化學反應，從而在毛細孔壁上形成牢固的憎水屏蔽，使水分和水分所攜 帶的氯化物都難以滲入混凝土，大大提高混凝土製品的防水性和綜合性能。但是這兩種方 法都存在一定缺陷，它們對施工的環境要求很高，僅能用於乾燥表面，因此在這個基礎上開 發既可在乾燥表面使用又可以在潮溼表面塗裝的新型混凝土防護手段，具有相當的現實意 義。

發明內容
本發明旨在克服現有混凝土防護技術的缺陷，提供一種既可在乾燥混凝土表面使 用又可以直接使用於潮溼混凝土表面的新型混凝土滲透劑。該混凝土滲透劑施工簡便，無 毒高效，不需要繁複的前處理(比如利用大功率探照燈烘乾塗裝表面)，可以提高工程效 率。此外該混凝土滲透劑還具有優異的滲透性和耐鹼性，能阻止侵蝕性介質進入，能提高混凝土構築件的抗腐蝕性。該新型混凝土滲透劑由特殊丙烯酸樹脂、有機矽、溶劑以及必要時再加入一些助 劑等原料組成。也就是說，其特徵是，它的配方組成，以質量百分率計，包括以下組分質量 ％有機矽18. 35. 0丙烯酸樹脂 2. 0 10. 0溶劑58.0 80.0。在上述配合組分中，所述的有機矽選自矽烷、烷基矽氧烷、含氫聚矽氧烷和含各種 取代基的矽氧烷中的一種或幾種，其中矽烷的化學式為SinH2n+2，η為1 6的整數，烷基矽 氧烷的化學式為RnSi (OR』)4_n，η為0 2的整數，R、R』為甲基、乙基或苯基。適用的有機 矽舉例如道康寧公司生產的含氫聚矽氧烷ΗΒ-180、異丁基矽氧烷DC-9400、武漢道爾生產 的辛基矽氧烷HD-78B等。所述的丙烯酸樹脂選自分子結構中含有甲基丙烯酸、丙烯酸酯、 苯乙烯結構單元的熱塑性丙烯酸樹脂，分子量在75000 12000之間，玻璃化溫度在50 85°C範圍內。這是因為出於其應具有良好的保光保色性以及耐水性且乾燥快等特殊要求的 需要。所述的溶劑選自石油溶劑、芳香族類溶劑、醇類溶劑、酯類溶劑、酮類溶劑以及萜烯類 溶劑中的一種或幾種。適用的典型溶劑舉例如S150溶劑汽油、二甲苯、乙醇、醋酸丁酯、甲 基異丁基酮、松節油等在本發明所述的混凝土滲透劑中含有矽氧烷類有機矽，這種特殊的小分子的有機 矽可以迅速滲入混凝土內部。它帶有一定反應活性基團，這類有機矽化合物與矽酸鹽基材 (混凝土主要含有矽酸鹽)有很大的化學親和力，在滲入混凝土後，它們通過活性基團的相 互作用生成的枝狀、鏈狀及網狀分子，形成一種疏水性矽氧烷膜。這種疏水性網狀矽氧烷分 子膜具有很低的表面張力，它所具有的擴展能力，能均勻地分布滲透到多孔的混凝土(矽 酸鹽基材)的微孔壁上，形成的薄膜而會封閉毛細管通道，水在毛細管壁的接觸角為100 130度以上，使滴在其上的水成為小水滴，無法滲入到基材內部；此外該種矽氧烷類有機矽 化合物還能與混凝土中的水發生反應生成羥基團，這些羥基團同樣與混凝土(矽酸鹽基 材)有很好的親和力，從而使有機矽牢固地和基材連接起來，使非極性的有機基團排列向 外形成憎水層，這樣一來混凝土中的水反而轉換為成為混凝土內部「毛細孔壁」的保護層， 使基材具有良好的憎水效應，能有效地阻止外部水分和有害物質的浸入。這兩種保護層均 沒有封閉基材的毛細管通道，因此基材具有良好的透氣性。但是為了防止有機矽與表層水 反應，此滲透劑應有另一部分可附著在潮溼的混凝土上，包裹住水，同時在其表面形成一層 薄屏蔽阻隔層，迅速阻隔外部的水繼續與有機矽反應，也讓有機矽可以更好的滲入混凝土 內部形成憎水層[參見吳三餘.GSY新型混凝土有機矽滲透劑的研究和應用(R).第五屆 全國混凝土耐久性學術交流會.2000年10月]。另外，選用分子量較大，並具有適當玻璃化 溫度範圍的保光保色性以及耐水性良好且表幹快的熱塑性丙烯酸樹脂，可以確保所述滲透 劑能快速的在潮溼表面形成阻隔層，保護有機矽組分的繼續滲透。按照本發明，所述的混凝土滲透劑是按如下工藝生產的在釜內先倒入一半量的 溶劑然後加入丙烯酸樹脂，低速700 SOOmirT1分散15 士 2分鐘至樹脂完全溶解；加入剩餘 量的溶劑，再低速700 SOOmirT1分散5士 1分鐘；然後降低分散速度至500 ΘΟΟπ εΓ1，逐 步緩慢加入有機矽，完全加完後在此速度下分散10士2分鐘，用200目過濾網過濾出料。
按照本發明製備的混凝土滲透劑的基本特徵是，有效活性組分15士2%，粘度 16士2s ；其滲透性至少可達混凝土內部2 3mm深度，吸水率彡0. Olmm/min1氣氯化物吸收 量的降低效果不小於93%，表幹速度快，在20°C左右大約10分鐘就可表幹。該混凝土滲透 劑施工簡便，無毒高效，符合綠色環保要求，對於長期處於潮溼狀態的混凝土構築件的防腐 蝕、耐老化非常有效，是一種具有廣闊應用前景的新材料。


圖1展示丙烯酸樹脂添加量與滲透深度以及吸水率倒數的關係。圖中曲線1為吸 水率倒數，曲線2為滲透深度。
具體實施例方式下面用實施例對本發明作進一步具體說明，但本發明決不局限於這些實施例。試驗檢測方法採用15cmX 15cmX4cm的混凝土鋼製試模成型，試模內表面不使用油性脫模劑， 選用規格為C45強度等級的海工高性能混凝土製作樣板，將該混凝土浸入5%的鹽水24小 時後，取出，將其表面擦拭乾淨後，刷塗實施例所述本發明混凝土滲透劑，塗布量2. 0m2/kg, 放置3小時後浸入5%的鹽水中，3天後測試吸水率，並剖開混凝土塊測量滲透深度。實施例1本例旨在展示選擇合適的熱塑性丙烯酸樹脂可以達到滲透劑能夠在潮溼表面施 工，且表幹速度快速的目的。本例配方如下組分名稱質量％乙烯基三甲氧基矽烷 20丙烯酸樹脂(見表1) 4. 2醋酸丁酯75. 8表1 不同丙烯酸樹脂的乾燥速度和耐水性 按照上述配方配製滲透劑，具體工藝為在釜內先倒入一半量的溶劑然後加入丙 烯酸樹脂，低速700 SOOmirT1分散15士2分鐘至樹脂完全溶解；加入剩餘量的溶劑，再低 速700 SOOmirT1分散5士 1分鐘；然後降低分散速度至500 δΟΟπ ιΓ1，逐步緩慢加入有 機矽，完全加完後在此速度下分散10士2分鐘，用200目過濾網過濾出料。檢查所得產品的 表幹時間(溫度23 士 2 °C下檢測)，然後塗裝在試驗用混凝土塊上，2小時後，浸入水中，每天 觀察漆膜狀況，記錄漆膜出現不良現象的時間，可從表1中可以看出，B44具有最佳的乾燥 速度和耐水性。實施例2本例旨在展示通過熱塑性丙烯酸樹脂與有機矽配合比例的調整可以達到吸水率 和滲透深度之間的最佳平衡。本例使用的滲透劑配方如下組分名稱質量％乙烯基三甲氧基矽烷 20B44(羅門哈斯化學) 2 10醋酸丁酯78 70按照實施例1所述的相同工藝根據上述配方配製滲透劑，其中丙烯酸樹脂B44的 含量按照 2%，2. 5%, 3%, 3. 5%,4%,4. 5%, 5%, 5. 5%，6%，7%，8%，10%添加。將滲透劑 按照「試驗檢測方法」所述準備樣板並進行試驗，記錄其吸水率和滲透深度，歸納繪製成曲 線，結果如圖1所示。從圖1可以看出，隨著樹脂含量的增大，滲透深度越來越小，吸水率的倒數逐步增 大，據此，丙烯酸樹脂的含量大約在7%左右時兩者達到一個平衡點，因此，烯酸樹脂的含量 在6% 8%之間較為理想。實施例3本例旨在展示通過不同種類有機矽以不同比例並用可以在吸水率、滲透深度和抗 氯離子性能之間取得平衡。為了能夠深入混凝土內部，本例選擇了一個小分子量(500 1500)的上海振華造 漆廠生產的有機矽BMl來與杜邦公司生產的SWl並用，以確定不同種類有機矽的不同比例 對滲透深度和抗氯離子性這兩個性能的影響。本例使用的滲透劑配方如下，配製工藝同實 施例1 注1 括號內為兩種有機矽的並用比例。
將得到的滲透劑按照「試驗檢測方法」準備樣板，室溫下乾燥7天，測量吸水率、滲 透深度以及抗氯離子性，結果如表2所示。由表2可以看出，所列7個配方，除了在滲透深度上有較大差異外，其餘基本不分 伯仲，相比較而言，還是5#更優秀些。表2不同種類有機矽不同配比下對混凝土滲透劑性能的影響
權利要求
一種可直接應用於潮溼表面的混凝土滲透劑，其特徵是，它的配方組成，以質量百分率計，包括以下組分質量％有機矽 18.0～35.0丙烯酸樹脂 2.0～10.0溶劑58.0～80.0。
2.根據權利要求1所述的可直接應用於潮溼表面的混凝土滲透劑，其特徵是，所述的 有機矽選自矽烷、烷基矽氧烷、含氫聚矽氧烷和含各種取代基的矽氧烷中的一種或幾種，其 中矽烷的化學式為SinH2n+2，n為1 6的整數，烷基矽氧烷的化學式為RnSi (OR』)4_n，n為 0 2的整數，R、R』為甲基、乙基或苯基。
3.根據權利要求1所述的可直接應用於潮溼表面的混凝土滲透劑，其特徵是，所述的 丙烯酸樹脂選自分子結構中含有甲基丙烯酸、丙烯酸酯、苯乙烯結構單元的熱塑性丙烯酸 樹脂，分子量在75000 12000之間，玻璃化溫度在50 85°C範圍內。
4.根據權利要求1所述的可直接應用於潮溼表面的混凝土滲透劑，其特徵是，所述的 溶劑選自石油溶劑、芳香族類溶劑、醇類溶劑、酯類溶劑、酮類溶劑以及萜烯類溶劑中的一 種或幾種。
5.根據權利要求1所述的可直接應用於潮溼表面的混凝土滲透劑，其特徵是，所述的 混凝土滲透劑是按如下工藝生產的在釜內先倒入一半量的溶劑然後加入丙烯酸樹脂，低 速700 SOOmirT1分散13 17分鐘至樹脂完全溶解；加入剩餘量的溶劑，再低速700 SOOmirT1分散4 6分鐘；然後降低分散速度至500 eOOmirT1，逐步緩慢加入有機矽，完 全加完後在此速度下分散8 12分鐘，用200目過濾網過濾出料。
全文摘要
一種可直接應用於潮溼表面的混凝土滲透劑，其特徵是，它的配方組成，以質量百分率計，包括以下組分有機矽18.0～35.0％；丙烯酸樹脂2.0～10.0％；溶劑58.0～80.0％。該混凝土滲透劑施工簡便，無毒高效，符合綠色環保要求，對於長期處於潮溼狀態的混凝土構築件的防腐蝕、耐老化非常有效。
文檔編號C04B41/49GK101898902SQ20091005222
公開日2010年12月1日 申請日期2009年5月31日 優先權日2009年5月31日
發明者晏莉 申請人:上海市塗料研究所