本发明涉及建材领域，具体是指一种有机无机杂化抗冲磨涂层材料。本发明还涉及制备一种有机无机杂化抗冲磨涂层材料的方法。
背景技术：
近年来，随着西部大开发和西电东送发展战略的实施，各地兴建大量水利水电工程项目，其中大量使用混凝土建筑材料，然而由于长期受到水流的冲刷，混凝土表面不断被风化、侵蚀和碳化，最终影响工程安全和使用寿命，因此如何提高混凝土的耐久性，减少由此带来的损失一直是人们关注的问题；可以通过改善结构设计、加强工程管理和运行，添加有机纳米纤维、钢渣、粉煤灰等外加剂提高混凝土本身的抗冲耐磨性能，为了实现水利水电工程的良好运行，对混凝土表面进行合理防护处理是最经济有效的解决方法。
目前研究最广的混凝土表面抗冲磨涂层材料有环氧树脂、丙烯酸树脂、有机硅树脂、不饱和聚酯树脂、聚氨酯树脂等，大部分抗冲耐磨涂层材料中含有较多极易挥发的溶剂，有刺激性气味，这为施工带来困难；同时，在潮湿环境和水环境下不易施工，材料柔韧性差、容易有开裂和大片剥落等现象。
因此，为了解决混凝土表面抗冲耐磨材料在工程中存在的诸多问题，得到一种施工工艺简单、绿色环保无污染且无刺激性气味、表干和实干时间可调、在干区和潮湿区粘接性能和抗冲耐磨性能好的材料迫在眉睫。
技术实现要素：
本发明的第一目的是为了克服上述背景技术的不足之处，而提供一种有机无机杂化抗冲磨涂层材料，施工工艺简单，绿色环保无污染，无刺激性气味，表干和实干时间可调，在干区和潮湿区粘接性能和抗冲耐磨性能好。
本发明的第二目的是提供制备一种有机无机杂化抗冲磨涂层材料的方法。
为了实现本发明的第一目的，本发明的技术方案为：一种有机无机杂化抗冲磨涂层材料，其特征在于：包括A组分材料和B组分材料，所述A组分材料由按重量份数计为30～50份水玻璃，1～10份催化剂，1～10份增塑剂，1～10份交联剂组成；所述水玻璃模数2.4～3.6，波美度35°～50°；所述B组分材料为按重量份数计为35～50份异氰酸酯。
在上述技术方案中，所述A组分材料由按重量份数计为35～40份水玻璃，3～7份催化剂，1～5份增塑剂，3～5份交联剂组成；所述水玻璃模数3.4～3.6，波美度43°～47°；所述B组分材料为按重量份数计为35～40份异氰酸酯。
在上述技术方案中，所述A组分材料由按重量份数计为38份水玻璃，3份三乙烯二胺，1份辛酸亚锡，3份邻苯二甲酸二丁酯，4份三乙醇胺组成；水玻璃模数3.5，波美度45°；所述B组分材料为按重量份数计为38份拜耳水性聚氨酯树脂2542。
在上述技术方案中，所述水玻璃为钠水玻璃；所述异氰酸酯为水性异氰酸酯；所述异氰酸酯选自拜耳水性聚氨酯树脂2695、2542、xp 2593/1、2558、A145。
在上述技术方案中，所述催化剂选自叔胺类催化剂和/或有机锡类催化剂；所述叔胺类催化剂选自三乙胺、三亚乙基二胺(DABCO)、十六烷基二甲基叔胺、甲基二乙醇胺、三乙烯二胺(DABCO)；所述有机锡类催化剂选自二月桂酸二丁基锡(DBTD)、辛酸亚锡。
在上述技术方案中，所述增塑剂选自邻苯二甲酸二辛酯(DOP)、邻苯二甲酸二丁酯(DBP)、二苯甲酸二乙二醇酯。
在上述技术方案中，所述交联剂选自醇类交联剂和/或胺类交联剂；所述醇类交联剂选自1,4-丁二醇、二甘醇、甘油、三羟甲基丙烷；所述胺类交联剂选自三乙醇胺、N,N-二甲基对苯二胺、三羟甲基丙烷(TMP)、三乙烯二胺(DABCO)。
为了实现本发明的第二目的，本发明制备一种有机无机杂化抗冲磨涂层材料的方法，其特征在于，包括如下工艺步骤：
步骤1：A组份材料的制备：选取A组份材料的组分，并确定其用量；A组份材料的组分在常温常压下搅拌均匀，装桶得到A组份材料；
步骤2：B组份材料的制备：选取所述B组分材料的组分，并确定其用量；装桶得到B组份材料；
步骤3：使用时，将A组份材料、B组份材料按1:1比例进行混合，搅拌均匀，进行涂抹。
采用异氰酸酯基与硅醇基相结合，对水性异氰酸酯进行改性得到的膏状材料可利用刮涂方法对混凝土表面进行防护；防护涂层不仅具有优异的抗冲磨性能和与混凝土基面强的粘接性能，还具有抗腐蚀性、抗盐碱、耐真菌、环保无污染等特性；同时，通过添加交联剂、催化剂、增塑剂等助剂，最终得到具有优良综合性能的水性异氰酸酯水玻璃有机无机杂化抗冲磨涂层材料。
由于B组分选用的拜耳水性异氰酸酯分子量较大，因此异氰酸根与水玻璃中硅醇基反应，结晶度较高，因此强度高、耐磨性好；同时，水玻璃的掺入引进了硅氧结构，使得体系更加稳定；此外，异氰酸酯与潮湿混凝土界面上的少量水分反应并渗入混凝土表层，相应与潮湿界面粘接性能好。
上述一种有机无机杂化抗冲磨涂层材料施工工艺步骤，包括如下步骤：
步骤1：基面处理：用角磨机或钢丝打磨混凝土表面的松散颗粒，直至露出混凝土新面；吹去表面灰尘沙粒，必要时对混凝土基面进行清水冲洗、风干；
步骤2：材料涂刷：按照从上到下、从左到右的顺序进行涂刷，开始带劲涂刮，回刮时注意表面平整光滑；涂刮过程中要求用力均匀，形成厚度均一的涂层；另外尽力避免涂刮过程中的衔接刀痕，在孔洞较大的基面上修补时，先用力涂抹在孔洞较大处，分少量多次涂抹，直至表面光滑、平整，无流挂、起泡、凹陷等现象；
步骤3：涂层养护：涂刷完成后至少养护24h，材料未完全固化时，要避免受到过水浸泡、雨淋、暴晒和撞击、人踏等机械损伤。
本发明的优点是：
(1)本发明采用异氰酸酯基与硅醇基相结合形成网状结构的共聚物，力学性能优异，抗冲磨性能好；
(2)得到的膏状材料可利用刮涂的方法对混凝土表面进行防护，施工操作简单；
(3)表干时间在几十分钟到几小时可调，实干几个小时可调；
(4)本产品反应过程有少量二氧化碳气体释放，无其它有毒气体产生，绿色环保；
(5)能够对病险水库、大坝坝体等混凝土表面进行有效防护。
具体实施方式
以下结合具体实施例详细说明本发明的实施情况，但它们并不构成对本发明的限定，仅作举例而已。同时通过说明使本发明的优点更加清楚和容易理解。
一种有机无机杂化抗冲磨涂层材料，其特征在于：包括A组分材料和B组分材料，所述A组分材料由按重量份数计为30～50份水玻璃，1～10份催化剂，1～10份增塑剂，1～10份交联剂组成；所述水玻璃模数2.4～3.6，波美度35°～50°；所述B组分材料为按重量份数计为35～50份异氰酸酯。
所述A组分材料由按重量份数计为35～40份水玻璃，3～7份催化剂，1～5份增塑剂，3～5份交联剂组成；所述水玻璃模数3.4～3.6，波美度43°～47°；所述B组分材料为按重量份数计为35～40份异氰酸酯。
所述A组分材料由按重量份数计为38份水玻璃，3份三乙烯二胺，1份辛酸亚锡，3份邻苯二甲酸二丁酯，4份三乙醇胺组成；水玻璃模数3.5，波美度45°；所述B组分材料为按重量份数计为38份拜耳水性聚氨酯树脂2542。
所述水玻璃为钠水玻璃；所述异氰酸酯为水性异氰酸酯；所述异氰酸酯选自拜耳水性聚氨酯树脂2695、2542、xp 2593/1、2558、A145。
所述催化剂选自叔胺类催化剂和/或有机锡类催化剂；所述叔胺类催化剂选自三乙胺、三亚乙基二胺、十六烷基二甲基叔胺、甲基二乙醇胺、三乙烯二胺；所述有机锡类催化剂选自二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡。
所述增塑剂选自邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二丁酯、二苯甲酸二乙二醇酯。
所述交联剂选自醇类交联剂和/或胺类交联剂；所述醇类交联剂选自1,4-丁二醇、二甘醇、甘油、三羟甲基丙烷；所述胺类交联剂选自三乙醇胺、N,N-二甲基对苯二胺、三羟甲基丙烷、三乙烯二胺。
制备上述所述一种有机无机杂化抗冲磨涂层材料的方法，其特征在于：包括如下工艺步骤：
步骤1：A组份材料的制备：选取A组份材料的组分，并确定其用量；A组份材料的组分在常温常压下搅拌均匀，装桶得到A组份材料；
步骤2：B组份材料的制备：选取所述B组分材料的组分，并确定其用量；装桶得到B组份材料；
步骤3：使用时，将A组份材料、B组份材料按1:1比例进行混合，搅拌均匀，进行涂抹。
实施例1
一种有机无机杂化抗冲磨涂层材料，包括A组分材料和B组分材料，A组分材料由按重量份数计为45份水玻璃，1份三乙胺，1份二月桂酸二丁基锡，2份邻苯二甲酸二辛酯，3份三乙醇胺组成；水玻璃模数2.8，波美度40°；B组分材料为按重量份数计为42份拜耳水性聚氨酯树脂2695。
制备一种有机无机杂化抗冲磨涂层材料的方法，其特征在于：包括如下工艺步骤：
步骤1：A组份材料的制备：选取A组份材料的组分，并确定其用量；A组份材料的组分在常温常压下搅拌均匀，装桶得到A组份材料；
步骤2：B组份材料的制备：选取所述B组分材料的组分，并确定其用量；装桶得到B组份材料；
步骤3：使用时，将A组份材料、B组份材料按1:1比例进行混合，搅拌均匀，进行涂抹。
本实施例制得的一种有机无机杂化抗冲磨涂层材料的主要性能测试结果如表1所示。
表1主要性能测试结果
实施例2：
一种有机无机杂化抗冲磨涂层材料，包括A组分材料和B组分材料，A组分材料由按重量份数计为38份水玻璃，3份三乙烯二胺，1份辛酸亚锡，3份邻苯二甲酸二丁酯，4份三乙醇胺组成；水玻璃模数3.5，波美度45°；B组分材料为按重量份数计为38份拜耳水性聚氨酯树脂2542。
其制备方法与实施例1相同。
本实施例制得的一种有机无机杂化抗冲磨涂层材料的主要性能测试结果如表2所示。
表2主要性能测试结果
实施例3：
一种有机无机杂化抗冲磨涂层材料，包括A组分材料和B组分材料，A组分材料由按重量份数计为40份水玻璃，2份三乙烯二胺，2份十六烷基二甲基叔胺，2份二苯甲酸二乙二醇酯，3份三羟甲基丙烷组成；水玻璃模数3.2，波美度42°；B组分材料为按重量份数计为50份拜耳水性聚氨酯树脂xp 2593/1。
其制备方法与实施例1相同。
本实施例制得的一种有机无机杂化抗冲磨涂层材料的主要性能测试结果如表3所示。
表3主要性能测试结果
实施例4：
一种有机无机杂化抗冲磨涂层材料，包括A组分材料和B组分材料，A组分材料为按重量份数计为35份水玻璃，1份二月桂酸二丁基锡，1份二苯甲酸二乙二醇酯，2份三乙醇胺，3份三乙烯二胺组成；水玻璃模数2.4，波美度35°；B组分材料为按重量份数计为35份拜耳水性聚氨酯树脂2558。其制备方法与实施例1相同。
本实施例制得的一种有机无机杂化抗冲磨涂层材料的主要性能测试结果如表4所示。
表4主要性能测试结果
实施例5：
一种有机无机杂化抗冲磨涂层材料，包括A组分材料和B组分材料，A组分材料由按重量份数计为50份水玻璃，1份辛酸亚锡，3份邻苯二甲酸二丁酯，1份1,4-丁二醇，2份三羟甲基丙烷组成；水玻璃模数3.6，波美度50°；B组分材料为按重量份数计为50份拜耳水性聚氨酯树脂2558。
其制备方法与实施例1相同。
本实施例制得的一种有机无机杂化抗冲磨涂层材料的主要性能测试结果如表5所示。
表5主要性能测试结果
实施例6：
一种有机无机杂化抗冲磨涂层材料，包括A组分材料和B组分材料，A组分材料由按重量份数计为30份水玻璃，1份三乙胺，10份邻苯二甲酸二辛酯，3份三乙醇胺，2份1,4-丁二醇组成；水玻璃模数3.4，波美度43°；B组分材料为按重量份数计为40份拜耳水性聚氨酯树脂2695。
其制备方法与实施例1相同。
本实施例制得的一种有机无机杂化抗冲磨涂层材料的主要性能测试结果如表6所示。
表6主要性能测试结果
实施例7：
一种有机无机杂化抗冲磨涂层材料，包括A组分材料和B组分材料，A组分材料由按重量份数计为38份水玻璃，10份辛酸亚锡，5份邻苯二甲酸二丁酯，5份1,4-丁二醇，5份三羟甲基丙烷组成；水玻璃模数3.5，波美度47°；B组分材料为按重量份数计为45份拜耳水性聚氨酯树脂2558。
其制备方法与实施例1相同。
本实施例制得的一种有机无机杂化抗冲磨涂层材料的主要性能测试结果如表7所示。
表7主要性能测试结果
实施例8：
一种有机无机杂化抗冲磨涂层材料，包括A组分材料和B组分材料，A组分材料为按重量份数计为35份水玻璃，3份二月桂酸二丁基锡，4份二苯甲酸二乙二醇酯，2份三乙醇胺，2份三乙烯二胺组成；水玻璃模数3.0，波美度35°；B组分材料为按重量份数计为35份拜耳水性聚氨酯树脂2558。
其制备方法与实施例1相同。
本实施例制得的一种有机无机杂化抗冲磨涂层材料的主要性能测试结果如表8所示。
表8主要性能测试结果
实施例9：
一种有机无机杂化抗冲磨涂层材料，包括A组分材料和B组分材料，A组分材料由按重量份数计为40份水玻璃，2份三乙烯二胺，5份十六烷基二甲基叔胺，7份二苯甲酸二乙二醇酯，1份三羟甲基丙烷组成；水玻璃模数3.5，波美度45°；B组分材料为按重量份数计为40份拜耳水性聚氨酯树脂xp 2593/1。
其制备方法与实施例1相同。
本实施例制得的一种有机无机杂化抗冲磨涂层材料的主要性能测试结果如表9所示。
表9主要性能测试结果
实施例10：
一种有机无机杂化抗冲磨涂层材料，包括A组分材料和B组分材料，A组分材料由按重量份数计为38份水玻璃，3份三乙烯二胺，3份邻苯二甲酸二辛酯，5份三乙醇胺组成；水玻璃模数3.5，波美度45°；B组分材料为按重量份数计为38份拜耳水性聚氨酯树脂2542。
其制备方法与实施例1相同。
本实施例制得的一种有机无机杂化抗冲磨涂层材料的主要性能测试结果如表10所示。
表10主要性能测试结果
上述实施例制得的一种有机无机杂化抗冲磨涂层材料力学性能及抗冲磨性能的比较：实施例2＞实施例10＞实施例1＞实施例6＞实施例4＞实施例8＞实施例7＞实施例5＞实施例9＞实施例3，其中实施例2的效果最好，实施例3效果相对较差。
下面通过对比试验来说明本发明实施例2、实施例3制得的一种有机无机杂化抗冲磨涂层材料力学性能及抗冲磨性能，主要性能测试结果如表11所示。
表11对比试验主要性能测试结果
从上表可知：本发明实施例2制得的一种有机无机杂化抗冲磨涂层材料力学性能、抗冲磨性能明显优于实施例3，实施例3制得的一种有机无机杂化抗冲磨涂层材料力学性能、抗冲磨性能明显优于混凝土建筑材料、现有抗冲耐磨涂层材料。
其它未说明的部分均属于现有技术。