[發明專利]有機硅乳液-硅溶膠滲透結晶型防水材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201410449692.8
• 申請日: 2014-09-04
• 公開（公告）號: CN104230376A
• 公開（公告）日: 2014-12-24
• 發明（設計）人: 李紹純;趙鐵軍;金祖權;耿永娟;張馨元
• 申請（專利權）人: 青島理工大學
• 主分類號: C04B41/50
• 分類號: C04B41/50
• 代理公司: 北京科億知識產權代理事務所(普通合伙) 11350
• 代理人: 蘇雪雪

技術領域

本發明涉及建筑工程材料技術領域，尤其涉及一種有機硅乳液-硅溶膠滲透結晶型防水材料及其制備方法。

背景技術

混凝土是現代土木建筑工程中應用最廣、用量最大的建筑材料。在建筑材料和結構中，鋼筋混凝土是比較耐久的。通常環境下，用適當方法制備并良好養護的混凝土是能夠達到長期使用目的的。但是，如果混凝土所處的環境條件惡劣，而且沒有采取充分的防護措施，混凝土將會過早地破壞。

在混凝土結構所遭受的物理破壞和化學侵蝕過程中，水起著非常重要的作用，一般可分為三方面：(1)水作為溶劑，水泥的水化產物Ca(OH)₂和C-S-H凝膠等逐漸溶解，其溶解率反映了潮濕環境下混凝土的長期耐久性。在流水作用下，發生流水的溶出性侵蝕；(2)環境中的氣體如CO₂或SO₂溶解于水中，迅速與水泥的水化產物Ca(OH)₂等堿性物質發生化學反應，混凝土發生碳化(堿性降低)或硫酸鹽反應后，使鋼筋鈍化膜破壞或發生體積膨脹導致混凝土破壞；(3)水作為一種運輸介質，通過毛細吸收作用將氯鹽等被溶解的化合物，運輸到水泥基材料的孔隙中，一方面氯鹽可與混凝土中的Ca(OH)₂等發生反應，生成易溶的氯化物和大量的結晶水化合物，使反應物體積增大，易造成混凝土膨脹破壞；另一方面，如果鋼筋表面的氯離子濃度達到臨界濃度，就會破壞鋼筋表面的鈍化保護膜，使鋼筋逐漸銹蝕。因此，提高混凝土耐久性的有效方法之一是對混凝土進行防水處理。

有機硅防水材料具有很低的表面張力，能降低混凝土的表面能，使其具有出色的憎水性，同時又不封閉混凝土的透氣微孔，具有透氣呼吸功能，目前已經廣泛用于道路、橋梁等混凝土構件。但是，有機硅防水材料也存在一些缺陷，如強度低、對基材的附著性較差、揮發性高以及隨著時間延長防水效果逐漸降低等。

發明內容

本發明的目的在于針對現有有機硅防水材料存在的各種缺陷，提供一種有機硅乳液-硅溶膠滲透結晶型防水材料及其制備方法。通過在有機硅乳液的制備過程中引入硅溶膠，當其滲透到混凝土表層一定厚度后，利用硅溶膠的火山灰效應，與混凝土中的水化產物Ca(OH)₂或未水化的水泥顆粒發生化學反應形成結晶體，堵塞或封閉混凝土內部的部分毛細孔洞。由此，不但提高了混凝土的密實度，進一步改善了防水效果，還增強了混凝土的表面強度。

為解決上述技術問題，本發明提供了一種有機硅乳液-硅溶膠滲透結晶型防水材料，其原料組分包括有機硅單體、乳化劑、硅溶膠、硅烷偶聯劑、消泡劑、成膜助劑和水。

所述防水材料中各原料的重量百分比分別為機硅單體40％～70％、乳化劑3％～10％、硅溶膠10％～30％、硅烷偶聯劑7％～12％、消泡劑0.01％～5％、成膜助劑0.5％～6％和佘量的水，各原料的重量百分比之和為100％。

所述有機硅單體可以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、異丁基三乙氧基硅烷、正辛基三甲氧基硅烷、正辛基三乙氧基硅烷、異辛基三甲氧基硅烷、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的混合。

所述乳化劑可以為乳化劑OP系列、乳化劑Tween系列、乳化劑Span系列、脂肪醇聚氧乙烯醚、十二烷基苯磺酸鈉中的一種或兩種以上混合物。

所述硅溶膠為采用正硅酸乙酯水解法獲得的質量百分含量為10％～40％的液體硅溶膠，其pH值為2～5，平均粒徑小于300nm。

所述硅烷偶聯劑可以為γ-氨基丙基三乙氧基硅烷、γ-環氧丙基三乙氧基硅烷、γ-環氧丙氧基丁基三甲氧基硅烷、環氧丙氧基甲基三乙氧基硅烷中的一種。

所述成膜助劑可以為聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯酰胺、聚丙烯酸鈉中的一種。

本發明還提供了上述防水材料的制備方法，具體為：

第一步，將硅溶膠與硅烷偶聯劑混合后加入反應釜中反應，獲得第一反應物；

第二步，將部分水、乳化劑和消泡劑混合后加入反應釜中反應，獲得第二反應物；

第三步，將有機硅單體和佘量水加入反應釜中反應，隨后加入第二步獲得的第二反應物進一步反應，獲得有機硅乳液；

第四步，將第一步獲得的反應物加入到第三步獲得的有機硅乳液中，攪拌反應，制得所述有機硅乳液-硅溶膠滲透結晶型防水材料。