一种混凝土抗紫外线保护剂的制作方法

1.本申请涉及混凝土保护剂的领域，更具体地说，它涉及一种混凝土抗紫外线保护剂。


背景技术：

2.混凝土作为一种广泛使用的建筑材料，通常是由颗粒状的粗骨料、细骨料和水泥水化物组成，在现代建筑工程中发挥着巨大的作用。在混凝土使用过程中，室外的混凝土长期受强烈的紫外线辐射，由于紫外线的波长较短，能量较高，高能量紫外线会使水泥浆体中的氢键断裂，破坏混凝土的抗冻性。
3.近年来，人们对混凝土保护剂在抗紫外方面的性能关注逐渐增多，通常通过在保护剂中加入二氧化硅、二氧化钛等能够反射紫外线的物质，以使混凝土保护剂具有抗紫外线性能。但是相关技术中的混凝土保护剂在实际使用时，有时会出现抗紫外性能较差及抗紫外时效较短的问题。
4.例如，公开号为cn104961424a的中国专利提出了一种高耐候性的清水混凝土保护剂，其包括由绢云母、碳酸钙、高岭土、亲水性气相二氧化硅、钛白粉的复合物，在实际使用时，尤其是在西藏等强紫外线照射且昼夜温差较大的地区使用时，上述混凝土保护剂的抗紫外性能较差，仅经紫外线照射20天左右后，其抗冻融性能明显降低。


技术实现要素：

5.为了解决相关技术中的混凝土保护剂抗紫外性能较差的问题，本申请提供一种混凝土抗紫外线保护剂。
6.本申请提供的一种混凝土抗紫外线保护剂采用如下的技术方案：一种混凝土抗紫外线保护剂，由包含以下重量份的原料制成：聚硅氧烷
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
25
‑
35份二甲基硅烷
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
20
‑
30份硅烷改性剂
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ3‑
8份乳化剂
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ2‑
5份表面活性剂
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ8‑
10份抗紫外剂
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
10
‑
25份所述抗紫外剂是以氯化钇、壳聚糖、3
‑
氯甲基
‑3‑
甲基氧杂环丁烷、聚乙二醇、六亚甲基二异氰酸酯、二甲基亚砜溶液为主原料制得，所述抗紫外剂的制备方法为：s1、将壳聚糖分散于异丙醇溶液，接着加入3
‑
氯甲基
‑3‑
甲基氧杂环丁烷混合均匀，经加热、过滤制得改性壳聚糖，其中壳聚糖与3
‑
氯甲基
‑3‑
甲基氧杂环丁烷的重量比为1：(0.03
‑
0.05)；s2、步骤s1中制得的改性壳聚糖和氯化钇分散于二甲基亚砜溶液得分散液；将分散液与聚乙二醇、六亚甲基二异氰酸酯混合，反应得到抗紫外剂，其中氯化钇、聚乙二醇、六
亚甲基二异氰酸酯、二甲基亚砜溶液的重量比为1：(30
‑
50)：(8
‑
10)：3。
7.通过采用上述技术方案，混凝土保护剂中的硅烷、硅氧烷能够与抗紫外剂协同作用，使硅烷链与聚氨酯网络交叠，能够折射光照，从而提高了混凝土抗紫外线的能力，若在长时间紫外照射后，高能量的紫外线导致保护剂的分子链断裂，此时抗紫外剂中的氧化钇能够起到吸收紫外线的作用，且壳聚糖与含氧杂环丁烷能够重新交联，修复保护剂中断裂的分子链，使混凝土保护剂具有持续高效抗紫外线的性能。
8.优选的，s1步骤中加入3
‑
氯甲基
‑3‑
甲基氧杂环丁烷后，将混合液加热至50
‑
80℃。
9.通过采用上述技术方案，制得嵌有氧杂环丁烷的壳聚糖单体较纯净，使抗紫外剂的抗紫外效果较好。
10.优选的，s2步骤中将氯化钇和改性壳聚糖分散于70
‑
80℃的二甲基亚砜溶液，得到分散液。
11.通过采用上述技术方案，制得的抗紫外剂较纯净，使混凝土保护剂的抗紫外效果较好。
12.优选的，s1步骤中壳聚糖与3
‑
氯甲基
‑3‑
甲基氧杂环丁烷的重量比为1：0.04，s2步骤氯化钇、聚乙二醇、六亚甲基二异氰酸酯的重量比为1：(35
‑
40)：(8
‑
10)：3。
13.通过采用上述技术方案，得到的抗紫外剂反应较完全，使混凝土保护剂的抗紫外性较好。
14.优选的，所述表面活性剂为高级脂肪酸盐、磺酸盐、硫酸脂盐中的一种。
15.通过采用上述技术方案，高级脂肪酸盐、磺酸盐、硫酸脂盐均适用于作为本申请混凝土保护剂的表面活性剂。
16.优选的，所述硅烷改性剂为γ
‑
(2，3
‑
环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷。
17.通过采用上述技术方案，γ
‑
(2，3
‑
环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷作为硅烷改性剂时，混凝土保护剂的抗紫外性较优。
18.优选的，所述乳化剂为阴离子型乳化剂。
19.通过采用上述技术方案，阴离子型乳化剂具有良好的热稳定性，适用性较好。
20.优选的，由以下重量份的原料制成：聚硅氧烷30份，二甲基硅烷25
‑
30份，硅烷改性剂5
‑
6份，乳化剂3
‑
4份，表面活性剂9份，抗紫外剂15
‑
20份。
21.通过采用上述技术方案，混凝土保护剂的抗紫外效果更好。
22.综上所述，本申请具有以下有益效果：1、由于本申请采用抗紫外剂与硅烷、硅氧烷为主原料，混凝土保护剂中的硅烷、硅氧烷能够与抗紫外剂协同作用，使硅烷链与聚氨酯网络交叠，能够折射光照，从而提高了混凝土抗紫外线的能力，且壳聚糖与含氧杂环丁烷能够重新交联，修复保护剂中断裂的分子链，使混凝土保护剂具有持续抗紫外线的效果；2、本申请中优选采用s1步骤中壳聚糖与3
‑
氯甲基
‑3‑
甲基氧杂环丁烷的重量比为1：0.04，s2步骤氯化钇、聚乙二醇、六亚甲基二异氰酸酯的重量比为1：(35
‑
40)：(8
‑
10)：3时，混凝土保护剂获得较优的抗紫外效果。
具体实施方式
23.以下结合制备例和实施例对本申请作进一步详细说明。
24.各制备例、实施例所用原料来源见下表1：表1.原料来源抗紫外剂的制备例制备例1一种抗紫外剂，以氯化钇、壳聚糖、3
‑
氯甲基
‑3‑
甲基氧杂环丁烷、聚合度为242的聚乙二醇、六亚甲基二异氰酸酯为主原料制得，制备方法为：s1、将10g分散于40ml浓度为87wt％的异丙醇溶液中，继续加入0.3g 3
‑
氯甲基
‑3‑
甲基氧杂环丁烷后，加热升温至90℃，搅拌条件下保温2h至反应完全；之后，经过滤、清洗、干燥制得改性壳聚糖；s2、10g氯化钇和s1中制得的全部改性壳聚糖加入到30g浓度为98wt％的二甲基亚砜水溶液中，加热升温至60℃下保温搅拌10h得分散液，然后向分散液中加入300g聚合度为242的聚乙二醇和80g六亚甲基二异氰酸酯，混合均匀后制得抗紫外剂。
25.制备例2
‑
3制备例2
‑
3均以制备例1为基础，与制备例1的区别仅在于：s1步骤、s2步骤中所用原料的重量比不同，具体见表2。
26.表2.制备例1
‑
3中原料的重量比制备例4
‑
7制备例4
‑
7均以制备例1为基础，与制备例1的区别仅在于：s1步骤中加入3
‑
氯甲基
‑3‑
甲基氧杂环丁烷后，搅拌温度不同，具体见表3。
27.表3.制备例1
‑
5中s1步骤搅拌温度
制备例8
‑
10制备例8
‑
10均以制备例1为基础，与制备例1的区别仅在于：s2步骤中加入聚合度为242的聚乙二醇和六亚甲基二异氰酸酯后，搅拌温度不同，具体见表4。
28.表4.制备例8
‑
10中s2步骤搅拌温度制备例制备例1制备例6制备例7制备例8s1搅拌温度(℃)60807570制备例11
‑
13制备例11
‑
13均以制备例1为基础，与制备例1的区别仅在于：s1步骤、s2步骤中所用原料的重量比不同，具体见表5。
29.表5.制备例11
‑
13中原料的重量比实施例
30.实施例1一种混凝土抗紫外线保护剂，由以下原料在200r/min的转速下混合制成：聚硅氧烷
‑
15
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
25g二甲基硅烷
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
20g乙烯基三(2
‑
甲氧基乙氧基)硅烷
ꢀꢀꢀꢀ
7g聚氧乙烯醚tx
‑
10
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
2g棕榈酸钠
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
9g抗紫外剂
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
13g所述抗紫外剂来源于制备例1。
31.实施例2
‑
5实施例2
‑
5均以实施例1为基础，与实施例1的区别仅在于：各原料用量不同，具体见表6。
32.表6.实施例1
‑
5中原料用量
实施例6
‑
7实施例6
‑
7均以实施例1为基础，与实施例1的区别仅在于：所用表面活性剂不同，具体见表7。
33.表7.实施例6
‑
7中表面活性剂
实施例实施例1实施例6实施例7表面活性剂棕榈酸钠甲磺酸镁aes脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠(型号270n)
实施例8实施例8以实施例1为基础，与实施例1的区别仅在于：所用硅烷改性剂为γ
‑
(2，3
‑
环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷。
34.实施例9实施例9以实施例1为基础，与实施例1的区别仅在于：所用乳化剂为十二烷基硫酸钠。
35.实施例10
‑
12实施例10
‑
12均以实施例1为基础，与实施例1的区别仅在于：各原料用量不同，具体见表8。
36.表8.实施例10
‑
12中原料用量实施例13
‑
24实施例13
‑
24均以实施例1为基础，与实施例1的区别仅在于：抗紫外剂来源不同，具体见表9。
37.表9.实施例13
‑
24中抗紫外剂来源24中抗紫外剂来源对比例对比例1对比例1以实施例1为基础，与实施例1的区别仅在于：混凝土保护剂中加入与抗紫外剂等量的纳米二氧化硅代替抗紫外剂。
38.对比例2对比例2以实施例1为基础，与实施例1的区别仅在于：混凝土保护剂中加入与聚硅氧烷
‑
15和二甲基硅烷等量的有机硅乳液代替聚硅氧烷
‑
15和二甲基硅烷。
39.对比例3公开号为cn102030558a的一种混凝土保护材料，具体配比如下：40％mp
‑
15树脂液50份，dz520混凝土保护剂5份，二甲苯10份，efka
‑
4010 0.2份，有机膨润土0.3份，钛白粉5份，云母粉5份，石英粉10份，徳谦6800 0.3份，具体制备步骤如下：称取所需量的40％mp
‑
15树脂液、混凝土保护剂、润湿分散剂加入分散罐中，低速分散5
‑
10分钟，得到混合物ⅰ；然后称取定量的颜填料加入混合物ⅰ中，再高速分散15
‑
20分钟，得到混合物ⅱ；再称取定量的触变剂、消泡剂加入到混合物ⅱ中，高速分散20分钟，分散完毕后，进入砂磨机研磨至细度≤40um，用溶剂调整粘度合格后80目筛网过滤即得该材料，按包装规格分装即可。
40.性能检测试验(1)按照《水工混凝土试验规程》(sl 352
‑‑
2006)的标准制作混凝土试件：按照水灰比为0.4制作a、b组混凝土试件，每组试件均采用统一100mm
×
100mm
×
400mm的棱柱体试件，养护时间为28d，到达试验龄期前的4d，将试件从养护箱中取出。
41.(2)在a组试件的每个试件上均喷洒有混凝土保护剂，喷洒混凝土保护剂时，使用低压喷枪分两次喷洒施工，两次施工时间间隔为1h，每个试件上喷洒36ml混凝土保护剂，b组不喷洒混凝土保护剂。
42.检测试验混凝土紫外线辐射与冻融循环试验(1)采用型号为sc/zn
‑
pa紫外线老化试验箱模拟紫外线照射环境，在sc/zn
‑
pa紫外线老化试验箱内老化一天相当于在室外老化24天。将a、b组试件放入紫外线老化试验箱中进行紫外线辐射试验，试验结束后，用电子称测量初始质量。
43.(2)将测试完毕的试验组试件放入冻融循环机的试件盒内，按照《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》(gb/t 50082—2009)ⅲ1中提到的快冻法进行冻融循环试验，试件冻结时的中心温度应为(
‑
18
±
2)℃，试件融化时其中心温度应为(5
±
2)℃，试件的内外温差不应超过28℃，试件冻结所用的时间不得少于一个冻融循环时间的0.5倍，融化时间不得少于一个冻融循环时间的0.25倍，冻结和融化阶段之间的间隔时间不宜高于10min。隔25个循环测定一次数据，测定数据时应将试件取出，擦干表面的水分及渣滓后进行测量。测量完数据后将试件掉头重新装入试件盒内，开始下一轮循环，当试验的冻融循环次数达到275次时试验结束。
44.混凝土质量损失率计算：式中，w
n
为n次冻融循环后试件的质量损失率(％)；g0为试验前试件的初始质量(kg)；g
n
为试件经过n次冻融循环后的质量(kg)。
45.a组试件和b组试件在老化试验箱中老化一天后冻融循环的测试结果如表10所示。
46.表10
‑
1.实施例1
‑
6各试件质量损失率(％)
表10
‑
2.实施例7
‑
13各试件质量损失率(％)13各试件质量损失率(％)表10
‑
3.实施例14
‑
20各试件质量损失率(％)
表10
‑
4.实施例21
‑
25、对比例1
‑
2各试件质量损失率(％)a组和b组试件在老化试验箱中老化3天后进行冻融循环的测试结果如表11所示。
47.表11各试件老化3天下第275次冻融循环后的质量损失率(％)1各试件老化3天下第275次冻融循环后的质量损失率(％)混凝土的抗冻性越好，冻融循环后质量损失率越低，分析上述实验数据可知：对比实施例1
‑
5与对照组的数据：实施例1的混凝土保护剂使用后混凝土的质量损失率最低，因此实施例1为实施例1
‑
5的最佳实施例。
48.a组试件的测试结果与b组试件的测试结果相比，b组试件未使用混凝土保护剂，a组试件、b组试件在老化试验箱中老化后进行冻融循环试验，a组试件的质量损失率远小于b组试件的质量损失率，说明本申请制得的混凝土保护剂具有较好的抗紫外能力，解决了混凝土紫外照射后抗冻性变差的问题。
49.实施例5与对比例1
‑
2相比，区别仅在于对比例1的混凝土保护剂中未加入按照本发明特定原料配比、特定工艺制得的抗紫外剂，而加入与抗紫外剂等量的纳米二氧化硅，对比例2的混凝土保护剂中加入与聚硅氧烷
‑
15和二甲基硅烷等量的有机硅乳液代替聚硅氧烷
‑
15和二甲基硅烷，使用实施例1的混凝土保护剂的混凝土，其质量损失率远低于使用对比例1和对比例2的混凝土保护剂的混凝土的质量损失率，说明抗紫外剂能够与聚硅氧烷
‑
15、二甲基硅烷协同作用，缺一不可。
50.实施例5与对比例3相比，区别仅在于对比例3的混凝土保护剂为常用的一种带有抗紫外性能的混凝土保护剂，使用实施例1的混凝土保护剂的混凝土，其质量损失率低于使用对比例3的混凝土保护剂的混凝土的质量损失率，说明本申请的混凝土保护剂具有优异的抗紫外性能。
51.实施例6
‑
7与实施例1相比，区别仅在于所用表面活性剂不同，使用实施例6
‑
7的混凝土保护剂的混凝土，其质量损失率与实施例1的混凝土保护剂的混凝土的质量损失率相比相差很小，说明高级脂肪酸盐、磺酸盐、硫酸脂盐均可作为本申请保护剂的表面活性剂使用。
52.实施例8与实施例1相比，区别仅在于实施例8所用硅烷改性剂为γ
‑
(2，3
‑
环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷，使用实施例8的混凝土保护剂的混凝土，其质量损失率低于实施例1的混凝土保护剂的混凝土的质量损失率，说明硅烷改性剂为γ
‑
(2，3
‑
环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷时，混凝土保护剂的抗紫外效果更好。
53.实施例9与实施例1相比，区别仅在于实施例9所所用乳化剂为十二烷基硫酸钠，使用实施例9的混凝土保护剂的混凝土，其质量损失率低于实施例1的混凝土保护剂的混凝土的质量损失率，说明所用乳化剂为十二烷基硫酸钠时，混凝土保护剂的抗紫外效果更好。
54.实施例10
‑
12与实施例1相比，区别仅在于实施例10
‑
12的各原料用量不同，使用实施例10
‑
12的混凝土保护剂的混凝土，其质量损失率低于实施例1的混凝土保护剂的混凝土的质量损失率，说明混凝土保护剂中各原料的重量为聚硅氧烷
‑
15 30份，二甲基硅烷25
‑
30份，硅烷改性剂5
‑
6份，乳化剂3
‑
4份，表面活性剂9份，抗紫外剂15
‑
20份时，混凝土保护剂的抗紫外效果更好。
55.实施例15
‑
18与实施例13
‑
14相比，区别仅在于实施例15
‑
16的制备例来源不同，使用实施例15
‑
18的混凝土保护剂的混凝土，其质量损失率低于实施例13
‑
14的混凝土保护剂的混凝土的质量损失率，说明s1步骤中加热温度为50
‑
80℃时，混凝土保护剂的抗紫外效果更好。
56.实施例19
‑
21与实施例1相比，区别仅在于实施例19
‑
21的制备例来源不同，使用实施例19
‑
21的混凝土保护剂的混凝土，其质量损失率低于实施例1的混凝土保护剂的混凝土的质量损失率，说明s2步骤中加热温度为70
‑
80℃时，混凝土保护剂的抗紫外效果更好。
57.实施例22
‑
24与实施例22相比，区别仅在于实施例23
‑
25的制备例来源不同，使用实施例22
‑
24的混凝土保护剂的混凝土，其质量损失率低于实施例1的混凝土保护剂的混凝土的质量损失率，说明s1步骤中壳聚糖与3
‑
氯甲基
‑3‑
甲基氧杂环丁烷的重量比为1：0.04，s2步骤氯化钇、聚合度为242的聚乙二醇、六亚甲基二异氰酸酯的重量比为1：(35
‑
40)：(8
‑
10)：3时，混凝土保护剂的抗紫外效果更好。
58.老化试验箱老化试验3天后，实施例1
‑
24与对比例3的测试结果相比，使用对比例3的混凝土试件、b组试件经过较长时间紫外线照射后，使用对比例3的混凝土试件和b组试件的质量损失量急剧增多，使用实施例1
‑
25的保护剂的混凝土，其质量损失率增加较少，即本申请制得的混凝土保护剂在较长时间使用后抗紫外效果几乎不变，说明本申请制得的混凝土保护剂具有持续抗紫外线的效果。
59.本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。