一种渗透交联型混凝土防护涂料及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种渗透交联型混凝土防护涂料及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 我国水资源总量丰富，但人均拥有水量少、时空分布不均，大型输水工程是优化我 国水资源时空配置的重大举措之一。渠道、渡槽和管涵等水工混凝土建筑物作为大型输水 工程的重要组成部分，在运行期间易受气候、地质等环境因素的影响，产生各种病害。常见 的病害包括因温度应力而导致混凝土出现裂缝从而发生渗漏、混凝土碳化、表层剥蚀等。这 些病害如不能及时发现和防治，则必将进一步发展，严重危害输水工程的耐久性和安全性。
[0003] 涂层防护技术是防止混凝土出现上述病害的有效手段。目前所使用的混凝土防护 涂料主要有环氧树脂涂料、聚氨酯弹性涂料、丙烯酸树脂涂料和有机硅类涂料。前三类属于 表面成膜型涂料，具有良好的耐水性、机械性和装饰性，但该类涂料一般由底漆、中间漆和 面漆组成，相互间附着力的差异使得涂层整体的附着力不够理想，容易开裂、脱落。有机硅 类涂料属于渗透型涂料，具有提高混凝土抗渗性和防碳化等优点，但涂料只是渗透到混凝 土内部，不具有成膜性，一旦混凝土因温度应力而出现裂缝，其防护作用就会失效。此外，现 有表面成膜型和渗透型涂料均只适用于在干燥混凝土基面（含水率不大于8%)使用，限制 了其在渠道、渡槽和管涵等水工混凝土上的应用。
【发明内容】
[0004] 针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种渗透交联型混凝土防护涂料及 其制备方法。该渗透交联型混凝土防护涂料可用于比较潮湿混凝土基材表面，提高混凝土 的抗渗性、防碳化能力。
[0005] 为了实现上述目的，本发明的技术方案是：一种渗透交联型混凝土防护涂料，其特 征在于它由聚硅氧烷-环氧树脂、固化剂、增渗剂、成膜助剂、消泡剂和防流挂剂组成，各原 料的质量份数为：聚硅氧烷-环氧树脂100份、固化剂10~35份、增渗剂2~8份、成膜助 剂3~11份、消泡剂0. 1~2份、防流挂剂0. 2~2份。
[0006] 所述的聚硅氧烷-环氧树脂是由聚甲基苯基硅氧烷、改性的氢化双酚A型环氧树 脂和有机锡催化剂制备而成，其合成按如下步骤进行：
[0007] (1)改性的氢化双酚A型环氧树脂制备：①按各组分质量配比为：氢化双酚A型环 氧树脂：聚乙二醇？￡61000 :25被％的氢氧化钠水溶液=20:10:1，选取氢化双酚4型环氧 树脂、聚乙二醇PEG1000和氢氧化钠水溶液；②将氢化双酚A型环氧树脂和聚乙二醇在三口 烧瓶中混合，并加热到70°C至两者熔融，然后将25wt %的氢氧化钠水溶液逐滴加入三口烧 瓶，控制温度在70°C反应3小时，即可得到改性的氢化双酚A型环氧树脂；
[0008] (2)聚硅氧烷-环氧树脂合成：①按各原料所占质量百分数为：聚甲基苯基硅氧烷 20~80 %、改性的氢化双酚A型环氧树脂20~80% ;有机锡催化剂为聚甲基苯基硅氧烷 和氢化双酚A环氧树脂总质量的0. 5~2%;②称取聚甲基苯基硅氧烷和改性的氢化双酚A 型环氧树脂加入装有机械搅拌、加料漏斗和回流冷凝管的三口烧瓶中，升温至80°C时，逐滴 加入有机锡催化剂，继续升温到140°C，恒温搅拌3. 5h，即可得到聚硅氧烷-环氧树脂。
[0009] 所述的固化剂是对常用的胺类固化剂进行扩链改性制备得到，其合成步骤为：
[0010] (1)按各组分摩尔配比为：聚乙二醇PEG4000:甲基四氢苯酐：环氧树脂E-51:三 乙烯四胺=1:2:2. 5:2选取聚乙二醇、甲基四氢苯酐、环氧树脂和三乙烯四胺；
[0011] (2)将聚乙二醇PEG4000和甲基四氢苯酐加入具有回流冷凝装置的三口烧瓶中在 90°C反应1. 5小时；待温度降到70°C后，再加入环氧树脂E-51，控制温度在70°C反应3小 时；待温度降到65°C后，滴加三乙烯四胺，控制温度在65°C反应3小时，即可得到固化剂。
[0012] 所述的增渗剂为聚氧化乙烯戊烷基酚醚、聚氧化乙烯己烷基酚醚、聚氧化乙烯辛 烷基酚醚、聚氧化乙烯壬烷基酚醚中的一种或其二种以上按任意配比的共混物。
[0013] 所述的成膜助剂为十二碳醇酯。
[0014] 所述的消泡剂为聚二甲基硅氧烷类消泡剂。
[0015] 所述的防流挂剂为羧甲基纤维素。
[0016] 上述的一种渗透交联型混凝土防护涂料的制备方法，其特征是按如下步骤进行：
[0017] 1)按各原料质量份数为：聚硅氧烷-环氧树脂100份、固化剂10~35份、增渗剂 2~8份、成膜助剂3~11份、消泡剂0. 1~2份、防流挂剂0. 2~2份，选取聚硅氧烷-环 氧树脂、固化剂、增渗剂、成膜助剂、消泡剂和防流挂剂，备用；
[0018] 2)将聚硅氧烷-环氧树脂、消泡剂和防流挂剂混合，搅拌为均质状态；然后依次加 入增渗剂、成膜助剂和固化剂，搅拌为均质状态后，即得到渗透交联型混凝土防护涂料。
[0019] 本发明的有益效果如下：
[0020] (1)聚甲基苯基硅氧烷与经聚乙二醇改性的氢化双酚A型环氧树脂反应制备得到 的聚硅氧烷-环氧树脂既保留了聚甲基苯基硅氧烷良好的渗透性，也保持了环氧树脂成膜 性和优异的粘结性，因而同时具有良好的渗透性和成膜性，从而可提高混凝土的抗渗性、防 碳化和抗剥蚀能力。更为重要的是，采用聚乙二醇改性氢化双酚A型环氧树脂合成的聚硅 氧烷-环氧树脂具有良好的亲水性，使其可用于含水率较高（含水率介于8~18% )的混 凝土基材表面。
[0021] (2)本发明所使用的固化剂是通过对胺类固化剂进行扩链改性制备得到，聚乙二 醇和环氧树脂链段的引入增大了固化剂的分子链长，采用该固化剂固化聚硅氧烷-环氧树 脂形成的防护涂层具有优良的柔韧性，增强了涂层抗开裂能力，同时聚乙二醇具有良好的 亲水性，该固化剂可在含水率较高的混凝土基材表面固化聚硅氧烷-环氧树脂。
[0022] (3)增渗剂和成膜助剂的加入，使涂料的渗透性能得到提高，成膜性能也得到改 善，从而提高了涂层与混凝土的粘结性及混凝土的抗渗性、防碳化和抗剥蚀能力。
[0023] (4)采用本发明的原料及配比，该渗透交联型混凝土防护涂料可用于比较潮湿混 凝土基材表面，提高混凝土的抗渗性、防碳化能力，并增强其抗剥蚀能力。
【具体实施方式】
[0024]为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的 内容不仅仅局限于下面的实施例。
[0025]实施例1和实施例2中，所采用的聚硅氧烷_环氧树脂是由聚甲基苯基硅氧烷、 改性的氢化双酚A型环氧树脂和有机锡催化剂制备而成，其合成按如下步骤进行：（1)改性 的氢化双酚A型环氧树脂制备：①按各组分质量配比为：氢化双酚A型环氧树脂：聚乙二 醇卩￡61000:25被％的氢氧化钠水溶液=20 :10:1，选取氢化双酚4型环氧树脂、聚乙二醇 PEG1000和氢氧化钠水溶液；②将氢化双酚A型环氧树脂和聚乙二醇在三口烧瓶中混合，并 加热到70°C至两者熔融，然后将25wt %的氢氧化钠水溶液逐滴加入三口烧瓶，控制温度在 70°C反应3小时，即可得到改性的氢化双酚A型环氧树脂；（2)聚硅氧烷-环氧树脂合成：① 按各原料所占质量百分数为：聚甲基苯基硅氧烷30 %、改性的氢化双酚A型环氧树脂70 %; 有机锡催化剂为聚甲基苯基硅氧烷和氢化双酚A环氧树脂总质量的1%;②称取聚甲基苯 基硅氧烷和改性的氢化双酚A型环氧树脂加入装有机械搅拌、加料漏斗和回流冷凝管的三 口烧瓶中，升温至80°C时，逐滴加入有机锡催化剂，继续升温到140°C，恒温搅拌3. 5h，即可 得到具有良好相容性和储存稳定性的聚硅氧烷-环氧树脂。
[0026] 实施例3和实施例4中，所采用的聚硅氧烷-环氧树脂是由聚甲基苯基硅氧烷、 改性的氢化双酚A型环氧树脂和有机锡催化剂制备而成，其合成按如下步骤进行：（1)改性 的氢化双酚A型环氧树脂制备：①按各组分质量配比为：氢化双酚A型环氧树脂：聚乙二 醇卩￡61000 :25被％的氢氧化钠水溶液=20:10:1，选取氢化双酚4型环氧树脂、聚乙二醇 PEG1000和氢氧化钠水溶液；②将氢化双酚A型环氧树脂和聚乙二醇在三口烧瓶中混合，并 加热到70°C至两者熔融，然后将25wt %的氢氧化钠水溶液逐滴加入三口烧瓶，控制温度在 70°C反应3小时，即可得到改性的氢化双酚A型环氧树脂；（2)聚硅氧烷-环氧树