[發(fā)明專利]一種高分散有機-無機復合粉末憎水劑及其制備方法

有效

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• 申請日: 2020-12-16
• 公開（公告）號: CN112624662B
• 公開（公告）日: 2022-12-16
• 發(fā)明（設計）人: 郭奕群;張同生;杜俊朋;汪偉;馬婷;韋江雄;余其俊
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: C04B24/42
• 分類號: C04B24/42;C04B20/02;C04B28/04;C04B14/08;C04B14/04;C04B111/24;C04B111/27
• 代理公司: 廣州市華學知識產(chǎn)權代理有限公司 44245
• 代理人: 陳智英

本發(fā)明屬于海洋建筑工程的技術領域，公開了一種高分散有機?無機復合粉末憎水劑及其制備方法。所述高分散有機?無機復合粉末憎水劑主要由以下按質(zhì)量百分數(shù)計的組分組成：無機多孔材料45～55％，有機硅烷40～50％，醇類密封劑3～6％，表面活性劑0.5～3％。方法：將無機多孔材料微波輻照，酸處理，在真空環(huán)境中，加入有機硅烷、表面活性劑與水攪拌均勻；保持真空環(huán)境，加入醇類密封劑攪拌均勻，過濾，干燥，獲得所需憎水劑。本發(fā)明的憎水劑表觀密度為1.8～2.1g/cm³，改善了水泥的憎水性，提高了水泥抗侵蝕能力。改性水泥漿體的接觸角為100～135°，氯離子擴散系數(shù)0.1～0.3×10^?12m²/s。

技術領域

本發(fā)明屬于海洋建筑工程的技術領域，具體涉及一種高分散有機-無機復合粉末憎水劑及其制備方法。

背景技術

隨著超長設計壽命的標志性海洋工程的建設，嚴苛環(huán)境下水泥混凝土的耐久性問題備受關注。海水中氯離子、硫酸根離子、鎂離子等侵蝕性離子能引發(fā)鋼筋銹蝕，導致鋼筋握裹力降低與結構開裂失效，提升水泥基材料抗侵蝕性能勢在必行。

海水中侵蝕性離子向水泥混凝土內(nèi)部遷移時通常在液相中進行，因此提升水泥混凝土憎水性是改善抗侵蝕能力與耐久性的關鍵。目前主要通過表面涂層、摻入聚合物乳液或有機硅粉末等方法實現(xiàn)水泥混凝土的憎水改性。表面涂層防護深度有限(通常小于500μm)，在外界侵蝕作用下，水泥漿體表面發(fā)生劣化開裂后即會完全喪失防護效果，而聚合物乳液則會形成聚合物膜，包裹了膠凝材料顆粒，又破壞了水泥漿體整體性，不利于膠凝材料的持續(xù)水化與抗壓強度發(fā)展。利用有機硅在堿性環(huán)境下的水解、硅烷醇基與水泥漿體孔壁羥基的結合與憎水官能團的定向排列，改善水泥漿體憎水性的同時又不顯著降低材料力學性能，是一種更為普遍適用的憎水改性方式。然而現(xiàn)有有機硅粉末憎水劑主要采用有機物籠狀結構包裹有機硅，粉體密度小，對水泥混凝土進行改性時易出現(xiàn)有機硅粉末分散不良。此外有機硅水解過快，自身縮聚現(xiàn)象嚴重，無法保證憎水官能團在水泥漿體孔壁上的分布均勻，使憎水改性效果弱于預期。設計一種有機硅釋放過程可控的粉末憎水劑是有效改善水泥混凝土憎水性的根本解決方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對有機硅粉末憎水劑與憎水功能基團分布不均勻的問題，提供了一種高分散有機-無機復合粉末憎水劑及其制備方法。本發(fā)明利用改性無機礦物負載有機硅，通過對無機礦物的復合改性調(diào)控無機礦物對有機硅的負載特性，同時利用無機礦物與水泥混凝土體系的相容性提升憎水基團的分布均勻性。具體而言，本發(fā)明提出以經(jīng)微波-化學處理復合改性無機多孔材料為載體，在真空環(huán)境下進行有機硅烷負載，并利用醇類物質(zhì)完成包覆與密封，干燥后即可實現(xiàn)高分散有機-無機復合粉末憎水劑的制備。

本發(fā)明的目的采用如下技術方案實現(xiàn)：

一種高分散有機-無機復合粉末憎水劑，主要由以下按質(zhì)量百分數(shù)計的組分組成：

所述無機多孔材料為硅藻土與沸石的混合物，硅藻土與沸石的質(zhì)量之比為0.5～1.2：1，其粒徑分布范圍為0.5～15μm。

所述有機硅烷為乙烯基三甲氧基硅烷、十二烷基三甲氧基硅烷、十六烷基三甲氧基硅烷、十八烷基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、丁基三乙氧基硅烷、辛基三乙氧基硅烷中的一種或多種。

所述醇類密封劑為聚乙烯醇、聚乙二醇、聚丙二醇中的一種或多種。醇類密封劑的分子量為600～1000。

所述表面活性劑為烷基葡糖苷、脂肪酸甘油酯、卵磷脂、十二烷基苯磺酸鈉中的一種以上。

所述烷基葡糖苷為十二烷基葡糖苷、十六烷基葡糖苷、十八烷基葡糖苷中一種以上；所述脂肪酸甘油酯為月桂酸甘油酯、辛酸甘油酯、單硬脂酸甘油酯中的一種以上。

所述無機多孔材料在使用前先進行微波輻照，酸處理。