一种硅烷膏体防护剂及其制备方法
【专利摘要】本发明涉及一种硅烷膏体防护剂及其制备方法，以重量百分含量计，所述硅烷膏体防护剂的配方如下：硅烷单体65%～85%；乳化剂3.0%～5.0%；增稠剂0.5%～1.0%；乳化稳定剂1.0%～1.5%；缓冲剂0.1%～1%；去离子水10%～28%；其中：所述硅烷单体为烷基烷氧基硅烷中的一种或一种以上以任意比例混合的混合物；所述乳化剂为烷基酚聚氧乙烯醚OP系列、脂肪醇聚氧乙烯醚MOA系列、平平加OS系列、Tween系列、高级脂肪醇硫酸酯、磺酸盐乳化剂系列中的一种或几种的组合；所述乳化稳定剂为司盘类、聚乙二醇单月桂酸酯类、聚乙二醇硬脂酸酯类、甘油硬脂酸酯类中的任一种。本发明硅烷膏体防护剂具有优异渗透性、防水耐久性、长期储存稳定性及快速凝珠等优点。
【专利说明】一种硅烷膏体防护剂及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于建筑材料【技术领域】，具体涉及一种用于混凝土表面防水防腐的硅烷膏体防护剂及其制备方法。
【背景技术】
[0002]混凝土结构的耐久性、安全性与使用年限一直是人们研究的重点，为了提高耐久性，我国每年在基础设施腐蚀上都投入了大量的资金用来修复和加固，造成腐蚀的原因除了广泛的盐环境外，海岸线很长，北方地方路桥冬季大量使用除冰盐，还有广泛的盐碱地环境(多为石油、天然气和矿物资源基地)，此外，污染、酸雨的情况也较其他一些技术先进的国家严重，然而我国国人对于腐蚀的认识尚且不足，一些人存在“短期行为”而不愿采取防护措施，很多建筑未达到设计寿命就已出现严重腐蚀，一直通过维修加固而继续使用，大面积的腐蚀及大量的养护维修费用给国家造成了重大的经济损失。对于混凝土结构特别是高性能混凝土结构而言，硅烷养护是一种主要的防腐措施，能有效提高混凝土的耐久性，可增加混凝土结构10~20年的使用寿命。
[0003]然而液状硅烷类产品，在混凝土表面浸溃过程中，活性组分容易流失，且与混凝土表面接触的时间极短，难以达到有效的渗透，要达到较好的效果通常需要很大的用量，容易造成经济成本上升，材料浪费，而通过膏体状态却可以使硅烷的施工更加方便，尤其是底面和立面的施工，触变性膏体的不流淌性特点更是可以保证硅烷活性成分的最大渗透。
[0004]中国专利CN10136760A介绍了一种高固含量硅烷膏状物及其制备方法，其工艺配方是以不同官能团的硅烷复合并在加热条件下进行乳化来得到硅烷膏体防水剂，配方中乳化剂含量高达5%，大量乳化剂的使用势必影响硅烷膏体的疏水及防水性能，而且该制备方法需要对物料进行加热，导致能耗较高。
[0005]中国专利CN101746988A介绍了一种混凝土专用硅烷膏体防护剂及其制备方法， 其工艺配方是以小分子的长链烷基硅烷偶联剂、硅氧烷低聚物和有机溶剂搭 配使用，通过乳化得到硅烷膏体防水防护剂，该制备方法中使用有机溶剂环烷烃\芳香烃\石油醚及溶剂油等，使得该体系易燃易爆，造成环境的污染，同时也给施工应用带来极大隐患。
[0006]中国专利CN1727432A介绍了一种膏状有机硅防水剂及其制造方法，其制备方法是使用低分子量的具有活性反应端基的聚二甲基硅氧烷低聚物，先分散处理成预乳液，再加入催化剂通过15~22小时的聚合反应，得到膏状有机硅防水剂，该制备方法工艺复杂， 反应时间长，得到的是高分子聚合产品，产品粘度大，在混凝土基材上的渗透性和施工性均较差。
[0007]中国专利CN101734943A介绍了一种拒油拒水透气型含氟硅烷防护膏及其制备方法，其工艺是以含氟硅烷偶联剂，长链烷基硅烷偶联剂，硅氧烷低聚物，有机溶剂，乳化剂和去离子水为原料，通过搅拌乳化得到粘稠的膏体，该膏体具有防水防油的特点，但该配方中提供表面憎水性的原料中除了低分子硅烷外还有甲基苯基含氢硅油等聚合物，因此会导致膏体产品虽然表面防水性能较好，但在混凝土基材上渗透性差，长期耐久性不足的缺点，况且该制备方法中使用溶剂，会造成环境的污染，不符合环保的要求。
[0008]中国专利CN102676058A介绍了一种水分散型低聚硅氧烷膏体及其制备方法，以链烷基硅氧烷低聚物，功能氨基聚硅氧烷和渗透剂复合，通过少量的乳化剂在加热下搅拌乳化以实现硅氧烷膏体，制备的膏体产品具有较好的防水防护效果。但该制备方法需要对物料进行加热，能耗较大，并且未提及所制备的膏体储存稳定性的问题。
【发明内容】
[0009]本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种水包油型的具有优异渗透性、防水耐久性、长期储存稳定性的硅烷膏体防护剂，该硅烷膏体防护剂在混凝土基材上能快速产生凝珠效果，并能使混凝土基材表面产生荷叶效应，滴上水珠后水珠自动滑落。
[0010]本发明同时还提供一种硅烷膏体防护剂的制备方法。
[0011]为解决以上技术问题，本发明采用如下技术方案:
一种硅烷膏体防护剂，以重量百分含量计，所述硅烷膏体防护剂的配方如下:
硅烷单体65%~85% ；
乳化剂3.0%~5.0% ；
增稠剂0.5%~1.0 % ；
乳化稳定剂1.0%~1.5 % ；
缓冲剂0.1%~1% ；
去离子水10%~28% ；
其中:
所述硅烷单体为烷基烷氧基硅烷中的一种或一种以上以任意比例混合的混合物，其中，所述烷基烷氧基硅烷中的烷基为C3~C18烷基、烷氧基为Cf C4烷氧基；
所述乳化剂为烷基酚聚氧乙烯醚OP系列、脂肪醇聚氧乙烯醚MOA系列、平平加OS系列、Tween系列、高级脂肪醇硫酸酯、磺酸盐乳化剂系列中的一种或几种的组合；
所述乳化稳定剂为司盘类、聚乙二醇单月桂酸酯类、聚乙二醇硬脂酸酯类、甘油硬脂酸酯类中的任一种。
[0012]进一步地，所述C3 C18烷基为丙基、异丙基、正丁基、异丁基、叔丁基、正戍基、异戊基、新戊基、叔戊基、正己基、异己基、正庚基、异庚基、正辛基、异辛基、正壬基、正癸基、 十二烷基、十TK烷基或十八烷基。所述Cl (?烷氧基为甲氧基、乙氧基、正丙氧基、异丙氧基或异丁氧基。
[0013]进一步地，所述增稠剂为聚丙烯酸类和聚氨酯类增稠剂中的任一种。
[0014]进一步地，所述缓冲剂为碱金属羧酸盐缓冲液、碱金属磷酸盐缓冲液、碱金属碳酸盐缓冲液、碱金属硫酸盐缓冲液、碱土金属羧酸盐缓冲液、碱土金属磷酸盐缓冲液、碱土金属碳酸盐缓冲液、碱土金属硫酸盐缓冲液、羧酸铵盐缓冲液、磷酸铵盐缓冲液、碳酸铵盐缓冲液或硫酸铵盐缓冲液。
[0015]具体地，所述缓 冲剂为碳酸钠缓冲液、碳酸氢钠缓冲液、醋酸钠缓冲液或磷酸氢钠缓冲液。
[0016]本发明中，全部所述的原料均可通过商购和/或采取已知的手段来制备得到，没有加以特别说明时，均满足标准化工产品要求。
[0017]本发明采取的又一技术方案是:一种上述硅烷膏体防护剂的制备方法，所述制备方法包括以下步骤:
(1)按所述硅烷膏体防护剂的原料配方，将去离子水、乳化剂、增稠剂和乳化稳定剂一起加入搅拌器中，开启搅拌速度为1000rpnT2000rpm搅拌均匀得到水相；
(2)在搅拌速度为1000rpnTl500rpm的转速下向步骤(1)的水相中滴加硅烷单体进行预乳化，得到预乳化液，然后向所述预乳化液中加入缓冲剂并于1500rpnT2000rpm的转速下分散均匀得到白色膏状体，即得硅烷膏体防护剂。
[0018]由于上述技术方案的实施，本发明与现有技术相比具有如下优点:
本发明硅烷膏体防护剂选用乳化剂与乳化稳定剂的复合体系，体系中只需添加极少量的乳化剂稳定剂即能使制备的硅烷膏体防护剂在储存稳定性与防水性两者之间达到平衡， 解决了大多硅烷膏体产品储存稳定性差、易分层破乳、不易储存运输的问题。
[0019]本发明硅烷膏体防护剂选用添加缓冲剂的方法来将体系的pH保持在稳定的范围，防止水性体系中PH变化导致硅烷单体水解、聚合，保证了活性组分的有效性，提高了防水耐久性。
[0020]本发明硅烷膏体防护剂采用添加增稠剂的方法来提高膏体的触变性及粘度，在进一步提高膏体储存稳定性的同时也为施工带来便利。
[0021]本发明硅烷膏体防护剂涂覆于混凝土基材上能使混凝土基材表面在极短时间内产生凝珠效果。
[0022]本发明的制备方法工艺简单，无需加热，不使用溶剂，清洁环保。
【具体实施方式】
[0023]下面结合具体实施例对本发明作进一步描述。
[0024]实施例1
先将脂肪醇聚氧乙烯醚M0A-7 5.0g、聚乙二醇硬脂酸酯1.0g和聚氨酯类增稠剂0.5g 加入23.5g水中，在1000rpm转速下搅拌混合溶解，然后在1500rpm转速下将40g异辛基三乙氧基硅烷、30g正辛基三乙氧基硅烷加入其中，最后向乳状液中滴入0.2g碳酸氢钠缓冲液并于2000rpm的转速下乳化分散得到均一的白色膏状体。
[0025]实施例2先将十二烷基硫酸钠2.0g、聚乙二醇单月桂酸酯1.5g和聚丙烯酸类增稠剂0.7g加入 15.8g水中，在1000rpm转速下搅拌混合溶解,然后在1500rpm转速下将30g丙基三乙氧基硅烷、50g正辛基三乙氧基硅烷加入其中，最后向乳状液中滴入0.4g醋酸钠缓冲液并于 2000rpm的转速下乳化分散得到均一的白色膏状体。
[0026]实施例3
先将烷基酚聚氧乙烯醚0P-10 4.0g、甘油硬脂酸酯1.2g和聚丙烯酸类增稠剂1.0g加 A 27.8g水中，在1000rpm转速下搅拌混合溶解，然后在1500rpm转速下将40g十二烷基三甲氧基硅烷、25g丙基二乙氧基硅烷加入其中，最后向乳状液中滴入1.0g碳酸氧纳缓冲液并于2000rpm的转速下乳化分散得到均一的白色膏状体。
[0027]实施例4先将TWeen80 3.0g、甘油硬脂酸酯0.5g和聚氨酯类增稠剂0.5g加入11.7g水中，在 1000rpm转速下搅拌混合溶解,然后在1500rpm转速下将85g异辛基三乙氧基硅烷加入其中，最后向乳状液中滴入0.3g磷酸氢钠缓冲液并于2000rpm的转速下乳化分散得到均一的白色膏状体。
[0028]实施例1~4中所制备的硅烷膏体防护剂在45°C下储存一个月未析出，未沉淀，且没有发现任何相分离的迹象，在室温下储存I年也是如此，因为断定该硅烷膏体防护剂具有很好的储存稳定性。
[0029]为了评价本发明中所制备的硅烷膏体防护剂的应用效果，将实施例1~4制备的硅烷膏体样品按JTJ 275-2000中的规定涂覆于强度为C40的混凝土表面，分别制成编号为 Of 04的样品，硅烷膏体在混凝土表面几个小时内即表干产生凝珠效果，室温养护2天后混凝土表面即产生很好的滚珠效果，将水珠滴于混凝土表面，水珠会自动滑落，室温养护两周后按规范JTJ275-2000中的测试方法进行测试，测试结果如下表:
表1
【权利要求】
1.一种硅烷膏体防护剂，其特征在于，以重量百分含量计，所述硅烷膏体防护剂的配方如下:硅烷单体65%~85% ；乳化剂3.0%~5.0% ；增稠剂0.5%~1.0 % ；乳化稳定剂1.0%~1.5% ；缓冲剂0.1%~1% ；去离子水10%~28% ；其中:所述硅烷单体为烷基烷氧基硅烷中的一种或一种以上以任意比例混合的混合物，其中，所述烷基烷氧基硅烷中的烷基为C3~C18烷基、烷氧基为Cf C4烷氧基；所述乳化剂为烷基酚聚氧乙烯醚OP系列、脂肪醇聚氧乙烯醚MOA系列、平平加OS系列、Tween系列、高级脂肪醇硫酸酯、磺酸盐乳化剂系列中的一种或几种的组合；所述乳化稳定剂为司盘类、聚乙二醇单月桂酸酯类、聚乙二醇硬脂酸酯类、甘油硬脂酸酯类中的任一种。
2.根据权利要求1所述的硅烷膏体防护剂，其特征在于，所述C3飞18烷基为丙基、异丙基、正丁基、异丁基、叔丁基、正戊基、异戊基、新戊基、叔戊基、正己基、异己基、正庚基、异庚基、正辛基、异辛基、正壬基、正癸基、十二烷基、十六烷基或十 八烷基。
3.根据权利要求1所述的硅烷膏体防护剂，其特征在于，所述CfC4烷氧基为甲氧基、 乙氧基、正丙氧基、异丙氧基或异丁氧基。
4.根据权利要求1所述的硅烷膏体防护剂，其特征在于，所述增稠剂为聚丙烯酸类和聚氨酯类增稠剂中的任一种。
5.根据权利要求1所述的硅烷膏体防护剂，其特征在于，所述缓冲剂为碱金属羧酸盐缓冲液、碱金属磷酸盐缓冲液、碱金属碳酸盐缓冲液、碱金属硫酸盐缓冲液、碱土金属羧酸盐缓冲液、碱土金属磷酸盐缓冲液、碱土金属碳酸盐缓冲液、碱土金属硫酸盐缓冲液、羧酸铵盐缓冲液、磷酸铵盐缓冲液、碳酸铵盐缓冲液或硫酸铵盐缓冲液。
6.根据权利要求5所述的硅烷膏体防护剂，其特征在于，所述缓冲剂为碳酸钠缓冲液、 碳酸氢钠缓冲液、醋酸钠缓冲液或磷酸氢钠缓冲液。
7.—种如权利要求1~6中任一项权利要求所述的硅烷膏体防护剂的制备方法,其特征在于，所述制备方法包括以下步骤:(1)按所述硅烷膏体防护剂的原料配方，将去离子水、乳化剂、增稠剂和乳化稳定剂一起加入搅拌器中，开启搅拌速度为1000rpnT2000rpm搅拌均匀得到水相；(2)在搅拌速度为1000rpnTl500rpm的转速下向步骤(1)的水相中滴加硅烷单体进行预乳化，得到预乳化液，然后向所述预乳化液中加入缓冲剂并于1500rpnT2000rpm的转速下分散均匀得到白色膏状体，即得硅烷膏体防护剂。
【文档编号】C04B41/49GK103601527SQ201310638003
【公开日】2014年2月26日 申请日期:2013年12月3日 优先权日:2013年12月3日
【发明者】肖春霞, 杨胜, 王晓莉, 孟赟, 董洲, 王芳, 范雯静, 王文斌 申请人:中国建筑材料科学研究总院苏州防水研究院