专利名称：可直接应用于潮湿表面的混凝土渗透剂的制作方法
技术领域：
本发明涉及化学工业领域中的涂料行业，具体地说，涉及一种可在潮湿表面直接 涂装的新型混凝土渗透剂。它可以直接施涂于潮湿的混凝土表面，并与混凝土构筑件一起 形成一道牢固的保护层，有效地阻止空气中的二氧化碳气体或海水中的氯离子腐蚀破坏混 凝土。其最佳的应用领域在于海港的浪溅区、水位变动区，或是表面常处于潮湿状态的公路 桥梁等。
背景技术：
若干年前，人们一直认为混凝土，特别是增强混凝土具有抗侵蚀性。但是随着混凝 土遭破坏事故的不断发生，人们逐渐意识到，尽管混凝土的强度很高，但仍是易遭破坏的。 原因在于其一，混凝土在生产过程中会产生大量的碱性介质，这些碱性介质对钢筋有良好 的保护作用，能在钢筋表面生成难溶的氧化铁，可以阻止钢筋被腐蚀。但是，一旦空气中的 二氧化碳气体或海水中的氯离子渗透到混凝土里面后，会与这些碱性物质发生反应，腐蚀 钢筋，并引起钢筋膨胀，从而使混凝土产生裂缝；其二，混凝土构筑件为一种非均质多孔结 构和高渗透性的材料，它可通过毛细管吸附水，可以使盐分由材料的内部迁移到外部，从而 使混凝土表面风化及结盐霜，同时引起材料发生霜冻和解冻，如果长期受空气中水分的侵 蚀，就会使混凝土遭受干、湿交替产生的高应力，引起表面开裂，造成破坏[参见王丽《渗 透型混凝土保护剂的应用》，《新型建筑材料》，2008年第3期]。近十年来，国内开始采用高分子涂层作为混凝土的表面保护，目前采用的这类表 面防护涂层主要有两种方法[参见孙顺杰《有机硅石材防护剂性能的研究》，《石材》， 2008年第3期和吴三余GSY新型混凝土有机硅渗透剂的研究和应用(R).第五届全国混凝 土耐久性学术交流会.2000年10月]一种是是采用具有良好耐碱性、耐腐蚀性和附着力 强的涂料，常用的类型有环氧树脂、聚氨酯、丙烯酸、氯化橡胶和乙烯树脂，其保护方法是 通过在混凝土表面刷涂一定厚度的涂膜来保护混凝土结构，不受外界有害介质的入侵。另 一种方法是用硅烷浸渍混凝土表面，借以通过其特殊小分子深入混凝土内部几毫米，与水 泥的主要成分发生化学反应，从而在毛细孔壁上形成牢固的憎水屏蔽，使水分和水分所携 带的氯化物都难以渗入混凝土，大大提高混凝土制品的防水性和综合性能。但是这两种方 法都存在一定缺陷，它们对施工的环境要求很高，仅能用于干燥表面，因此在这个基础上开 发既可在干燥表面使用又可以在潮湿表面涂装的新型混凝土防护手段，具有相当的现实意 义。
发明内容
本发明旨在克服现有混凝土防护技术的缺陷，提供一种既可在干燥混凝土表面使 用又可以直接使用于潮湿混凝土表面的新型混凝土渗透剂。该混凝土渗透剂施工简便，无 毒高效，不需要繁复的前处理(比如利用大功率探照灯烘干涂装表面)，可以提高工程效 率。此外该混凝土渗透剂还具有优异的渗透性和耐碱性，能阻止侵蚀性介质进入，能提高混凝土构筑件的抗腐蚀性。该新型混凝土渗透剂由特殊丙烯酸树脂、有机硅、溶剂以及必要时再加入一些助 剂等原料组成。也就是说，其特征是，它的配方组成，以质量百分率计，包括以下组分质量 ％有机硅18. 35. 0丙烯酸树脂 2. 0 10. 0溶剂58.0 80.0。在上述配合组分中，所述的有机硅选自硅烷、烷基硅氧烷、含氢聚硅氧烷和含各种 取代基的硅氧烷中的一种或几种，其中硅烷的化学式为SinH2n+2，η为1 6的整数，烷基硅 氧烷的化学式为RnSi (OR’)4_n，η为0 2的整数，R、R’为甲基、乙基或苯基。适用的有机 硅举例如道康宁公司生产的含氢聚硅氧烷ΗΒ-180、异丁基硅氧烷DC-9400、武汉道尔生产 的辛基硅氧烷HD-78B等。所述的丙烯酸树脂选自分子结构中含有甲基丙烯酸、丙烯酸酯、 苯乙烯结构单元的热塑性丙烯酸树脂，分子量在75000 12000之间，玻璃化温度在50 85°C范围内。这是因为出于其应具有良好的保光保色性以及耐水性且干燥快等特殊要求的 需要。所述的溶剂选自石油溶剂、芳香族类溶剂、醇类溶剂、酯类溶剂、酮类溶剂以及萜烯类 溶剂中的一种或几种。适用的典型溶剂举例如S150溶剂汽油、二甲苯、乙醇、醋酸丁酯、甲 基异丁基酮、松节油等在本发明所述的混凝土渗透剂中含有硅氧烷类有机硅，这种特殊的小分子的有机 硅可以迅速渗入混凝土内部。它带有一定反应活性基团，这类有机硅化合物与硅酸盐基材 (混凝土主要含有硅酸盐)有很大的化学亲和力，在渗入混凝土后，它们通过活性基团的相 互作用生成的枝状、链状及网状分子，形成一种疏水性硅氧烷膜。这种疏水性网状硅氧烷分 子膜具有很低的表面张力，它所具有的扩展能力，能均勻地分布渗透到多孔的混凝土(硅 酸盐基材)的微孔壁上，形成的薄膜而会封闭毛细管通道，水在毛细管壁的接触角为100 130度以上，使滴在其上的水成为小水滴，无法渗入到基材内部；此外该种硅氧烷类有机硅 化合物还能与混凝土中的水发生反应生成羟基团，这些羟基团同样与混凝土(硅酸盐基 材)有很好的亲和力，从而使有机硅牢固地和基材连接起来，使非极性的有机基团排列向 外形成憎水层，这样一来混凝土中的水反而转换为成为混凝土内部“毛细孔壁”的保护层， 使基材具有良好的憎水效应，能有效地阻止外部水分和有害物质的浸入。这两种保护层均 没有封闭基材的毛细管通道，因此基材具有良好的透气性。但是为了防止有机硅与表层水 反应，此渗透剂应有另一部分可附着在潮湿的混凝土上，包裹住水，同时在其表面形成一层 薄屏蔽阻隔层，迅速阻隔外部的水继续与有机硅反应，也让有机硅可以更好的渗入混凝土 内部形成憎水层[参见吴三余.GSY新型混凝土有机硅渗透剂的研究和应用(R).第五届 全国混凝土耐久性学术交流会.2000年10月]。另外，选用分子量较大，并具有适当玻璃化 温度范围的保光保色性以及耐水性良好且表干快的热塑性丙烯酸树脂，可以确保所述渗透 剂能快速的在潮湿表面形成阻隔层，保护有机硅组分的继续渗透。按照本发明，所述的混凝土渗透剂是按如下工艺生产的在釜内先倒入一半量的 溶剂然后加入丙烯酸树脂，低速700 SOOmirT1分散15 士 2分钟至树脂完全溶解；加入剩余 量的溶剂，再低速700 SOOmirT1分散5士 1分钟；然后降低分散速度至500 ΘΟΟπ εΓ1，逐 步缓慢加入有机硅，完全加完后在此速度下分散10士2分钟，用200目过滤网过滤出料。
按照本发明制备的混凝土渗透剂的基本特征是，有效活性组分15士2%，粘度 16士2s ；其渗透性至少可达混凝土内部2 3mm深度，吸水率彡0. Olmm/min1气氯化物吸收 量的降低效果不小于93%，表干速度快，在20°C左右大约10分钟就可表干。该混凝土渗透 剂施工简便，无毒高效，符合绿色环保要求，对于长期处于潮湿状态的混凝土构筑件的防腐 蚀、耐老化非常有效，是一种具有广阔应用前景的新材料。
图1展示丙烯酸树脂添加量与渗透深度以及吸水率倒数的关系。图中曲线1为吸 水率倒数，曲线2为渗透深度。
具体实施例方式下面用实施例对本发明作进一步具体说明，但本发明决不局限于这些实施例。试验检测方法采用15cmX 15cmX4cm的混凝土钢制试模成型，试模内表面不使用油性脱模剂， 选用规格为C45强度等级的海工高性能混凝土制作样板，将该混凝土浸入5%的盐水24小 时后，取出，将其表面擦拭干净后，刷涂实施例所述本发明混凝土渗透剂，涂布量2. 0m2/kg, 放置3小时后浸入5%的盐水中，3天后测试吸水率，并剖开混凝土块测量渗透深度。实施例1本例旨在展示选择合适的热塑性丙烯酸树脂可以达到渗透剂能够在潮湿表面施 工，且表干速度快速的目的。本例配方如下组分名称质量％乙烯基三甲氧基硅烷 20丙烯酸树脂(见表1) 4. 2醋酸丁酯75. 8表1 不同丙烯酸树脂的干燥速度和耐水性 按照上述配方配制渗透剂，具体工艺为在釜内先倒入一半量的溶剂然后加入丙 烯酸树脂，低速700 SOOmirT1分散15士2分钟至树脂完全溶解；加入剩余量的溶剂，再低 速700 SOOmirT1分散5士 1分钟；然后降低分散速度至500 δΟΟπ ιΓ1，逐步缓慢加入有 机硅，完全加完后在此速度下分散10士2分钟，用200目过滤网过滤出料。检查所得产品的 表干时间(温度23 士 2 °C下检测)，然后涂装在试验用混凝土块上，2小时后，浸入水中，每天 观察漆膜状况，记录漆膜出现不良现象的时间，可从表1中可以看出，B44具有最佳的干燥 速度和耐水性。实施例2本例旨在展示通过热塑性丙烯酸树脂与有机硅配合比例的调整可以达到吸水率 和渗透深度之间的最佳平衡。本例使用的渗透剂配方如下组分名称质量％乙烯基三甲氧基硅烷 20B44(罗门哈斯化学) 2 10醋酸丁酯78 70按照实施例1所述的相同工艺根据上述配方配制渗透剂，其中丙烯酸树脂B44的 含量按照 2%，2. 5%, 3%, 3. 5%,4%,4. 5%, 5%, 5. 5%，6%，7%，8%，10%添加。将渗透剂 按照“试验检测方法”所述准备样板并进行试验，记录其吸水率和渗透深度，归纳绘制成曲 线，结果如图1所示。从图1可以看出，随着树脂含量的增大，渗透深度越来越小，吸水率的倒数逐步增 大，据此，丙烯酸树脂的含量大约在7%左右时两者达到一个平衡点，因此，烯酸树脂的含量 在6% 8%之间较为理想。实施例3本例旨在展示通过不同种类有机硅以不同比例并用可以在吸水率、渗透深度和抗 氯离子性能之间取得平衡。为了能够深入混凝土内部，本例选择了一个小分子量(500 1500)的上海振华造 漆厂生产的有机硅BMl来与杜邦公司生产的SWl并用，以确定不同种类有机硅的不同比例 对渗透深度和抗氯离子性这两个性能的影响。本例使用的渗透剂配方如下，配制工艺同实 施例1 注1 括号内为两种有机硅的并用比例。
将得到的渗透剂按照“试验检测方法”准备样板，室温下干燥7天，测量吸水率、渗 透深度以及抗氯离子性，结果如表2所示。由表2可以看出，所列7个配方，除了在渗透深度上有较大差异外，其余基本不分 伯仲，相比较而言，还是5#更优秀些。表2不同种类有机硅不同配比下对混凝土渗透剂性能的影响
权利要求
一种可直接应用于潮湿表面的混凝土渗透剂，其特征是，它的配方组成，以质量百分率计，包括以下组分质量％有机硅 18.0～35.0丙烯酸树脂 2.0～10.0溶剂58.0～80.0。
2.根据权利要求1所述的可直接应用于潮湿表面的混凝土渗透剂，其特征是，所述的 有机硅选自硅烷、烷基硅氧烷、含氢聚硅氧烷和含各种取代基的硅氧烷中的一种或几种，其 中硅烷的化学式为SinH2n+2，n为1 6的整数，烷基硅氧烷的化学式为RnSi (OR’)4_n，n为 0 2的整数，R、R’为甲基、乙基或苯基。
3.根据权利要求1所述的可直接应用于潮湿表面的混凝土渗透剂，其特征是，所述的 丙烯酸树脂选自分子结构中含有甲基丙烯酸、丙烯酸酯、苯乙烯结构单元的热塑性丙烯酸 树脂，分子量在75000 12000之间，玻璃化温度在50 85°C范围内。
4.根据权利要求1所述的可直接应用于潮湿表面的混凝土渗透剂，其特征是，所述的 溶剂选自石油溶剂、芳香族类溶剂、醇类溶剂、酯类溶剂、酮类溶剂以及萜烯类溶剂中的一 种或几种。
5.根据权利要求1所述的可直接应用于潮湿表面的混凝土渗透剂，其特征是，所述的 混凝土渗透剂是按如下工艺生产的在釜内先倒入一半量的溶剂然后加入丙烯酸树脂，低 速700 SOOmirT1分散13 17分钟至树脂完全溶解；加入剩余量的溶剂，再低速700 SOOmirT1分散4 6分钟；然后降低分散速度至500 eOOmirT1，逐步缓慢加入有机硅，完 全加完后在此速度下分散8 12分钟，用200目过滤网过滤出料。
全文摘要
一种可直接应用于潮湿表面的混凝土渗透剂，其特征是，它的配方组成，以质量百分率计，包括以下组分有机硅18.0～35.0％；丙烯酸树脂2.0～10.0％；溶剂58.0～80.0％。该混凝土渗透剂施工简便，无毒高效，符合绿色环保要求，对于长期处于潮湿状态的混凝土构筑件的防腐蚀、耐老化非常有效。
文档编号C04B41/49GK101898902SQ20091005222
公开日2010年12月1日 申请日期2009年5月31日 优先权日2009年5月31日
发明者晏莉 申请人:上海市涂料研究所