一种硅酸锂系渗透型防护涂料组合物及其制备方法

本发明属于混凝土防护
技术领域：
，具体涉及一种硅酸锂系渗透型防护涂料组合物及其制备方法。
背景技术：
：混凝土是由水泥等胶凝材料和粗细骨料拌和而成，本质上是一种多孔非均质材料。在水泥水化过程中，混凝土内部难以避免的出现大量孔隙。在实际使用中，气温的变化、腐蚀介质的侵入、载荷的震动变化等会对其造成长期的损害，这就会使混凝土内部的孔隙和裂纹不断出现、增长，导致混凝土出现渗漏现象。渗透现象的出现，不仅破坏了混凝土的整体结构，使混凝土的结构性能下降，更会导致腐蚀介质沿着裂缝和孔隙侵入到混凝土内部，使混凝土对钢筋的保护作用形同虚设，造成钢筋腐蚀膨胀，进一步给混凝土带来更大的破坏，轻则影响混凝土构筑物的美观效果，重则降低混凝土的使用寿命，更严重的会导致混凝土构筑物出现安全隐患，给人们的安全带来严重危害，造成巨大的经济和社会损失。国外也有很多种有机硅保护剂产品，如异丁基硅烷、辛基或异辛基硅烷，通过在混凝土表面刷涂长链硅烷偶联剂起到保护混凝土的作用，然而这样成本太高，而且长链硅烷偶联剂对混凝土强度几乎没有什么帮助。因此，对混凝土进行防水抗渗处理，对提高混凝土的安全性能、耐久性能具有十分重要的意义和作用。现有的混凝土防护主要是无机盐涂料在导静电性、耐候性、耐热性、耐溶剂性、防锈性等方面都优于有机涂料，尤其当作为单一涂层时，具有更好的耐久性和耐候性。近年来，随着人们环境保护意识的增强，对含挥发性有机溶剂的限制越来越严格，水性涂料、无溶剂涂料等成为涂料行业发展的主流，得到人们越来越多的重视。技术实现要素：本发明的目的在于提供一种硅酸锂系渗透型防护涂料组合物。本发明的另一目的在于上述硅酸锂系渗透型防护涂料组合物的制备方法。本发明主要是通过有机硅偶联剂改性碱性硅酸钠和硅酸锂的方法，根据硅化学理论，水溶性硅酸盐系列涂料的性能主要取决于两个方面：①通过提高硅的含量，来增加涂料的固化速度与交联深度；②通过提高碱金属硅酸盐中的摩尔比，使反应活性增加。基于此点，可以探究不同浓度的硅酸盐对成膜效果的影响，以及不同类型的硅烷偶联剂也为最后合成的硅酸锂系-硅烷系渗透型复合防护涂层的功能提供更多可能性。本发明的技术方案如下：一种硅酸锂系渗透型防护涂料组合物，由23wt％的水溶硅酸锂、浓度为99wt％的甲基硅酸钠、浓度为99wt％的硅酸钠、十二烷基苯磺酸钠、三乙胺、硅烷偶联剂kh550和水性环氧树脂e40制成。在本发明的一个优选实施方案中，所述23wt％的水溶硅酸锂、浓度为99wt％的甲基硅酸钠和浓度为99wt％的硅酸钠的质量比为150-170：40-60：15-35。进一步优选的，所述十二烷基苯磺酸钠的量为所述23wt％的水溶硅酸锂、浓度为99wt％的甲基硅酸钠和浓度为99wt％的硅酸钠的总质量的3-5％。进一步优选的，所述三乙胺的量为所述23wt％的水溶硅酸锂、浓度为99wt％的甲基硅酸钠和浓度为99wt％的硅酸钠的总质量的3-5％。在本发明的一个优选实施方案中，所述硅烷偶联剂kh550的量为所述硅酸锂系渗透型防护涂料组合物的总质量的0.1-1.5％。进一步优选的，所述硅烷偶联剂kh550的量为所述硅酸锂系渗透型防护涂料组合物的总质量的0.5-1.5％。在本发明的一个优选实施方案中，所述水性环氧树脂e40的量为所述23wt％的水溶硅酸锂、浓度为99wt％的甲基硅酸钠、浓度为99wt％的硅酸钠、十二烷基苯磺酸钠、三乙胺和硅烷偶联剂kh550的总质量为35-40％。进一步优选的，所述水性环氧树脂e40的量为所述23wt％的水溶硅酸锂、浓度为99wt％的甲基硅酸钠、浓度为99wt％的硅酸钠、十二烷基苯磺酸钠、三乙胺和硅烷偶联剂kh550的总质量为40％。上述硅酸锂系渗透型防护涂料组合物的制备方法，包括如下步骤：(1)将浓度为23wt％的水溶硅酸锂、浓度为99wt％的甲基硅酸钠和浓度为99wt％的硅酸钠混合均匀，获得第一混合溶液；(2)在第一混合溶液中加入十二烷基苯磺酸钠和三乙胺，超声分散，得到澄清透明的第二混合溶液；(3)在第二混合溶液中加入硅烷偶联剂kh550，充分搅拌，获得第三混合溶液；(4)在第三混合溶液中加入水性环氧树脂，于45-55℃搅拌1-2h，即得。在本发明的一个优选实施方案中，所述步骤(1)为：将浓度为23wt％的水溶硅酸锂和浓度为99wt％的甲基硅酸钠先混合均匀，然后将浓度为99wt％的硅酸钠超声分散于其中，获得第一混合溶液。本发明的有益效果是：1、本发明的硅酸锂系渗透型防护涂料组合物所制成的硅酸锂系-硅烷系渗透型复合防护涂层能在混凝土表面形成防水层，堵塞混凝土的微裂纹，可解决混凝土的渗水问题；此类涂层主要以硅酸锂水溶液为主要载体，加入硅烷偶联剂kh550，以及特定的表面活性剂和催化剂，经混合反应而成。将其涂覆到混凝土上后，活性物质会随水的渗入进入到混凝土内部，与钙离子等发生反应生成不溶性晶体，封闭混凝土的毛细孔道和裂纹，起到防水密封作用，并且水解后的硅酸盐与硅烷偶联剂都存在硅醇si-oh，彼此可以发生脱水缩合，从而形成si-o-si键，并且硅烷偶联剂中的有机基团(如kh550中的环氧基)也为防护涂层的其他性能提供可能性，可以提高防护涂料的综合性能。在整个防护涂层的制备过程中，原料获取简单，操作简易。2、本发明制成的涂层与传统的防护涂层相比，具有以下三个优点：a、硅酸锂本身作为一种防水剂，在混凝土内部形成防水层，与混凝土形成一个整体，提高了混凝土的密实性，增强了混凝土的防水性能和耐久性；b、硅酸锂系与硅烷系的结合，显著提高复合涂层的成膜性能、附着力、硬度和耐腐蚀性能；c、水溶型的涂层易渗透，包裹性和包容性能良好，并且无挥发性溶剂，更环保和持久。具体实施方式以下通过具体实施方式对本发明的技术方案进行进一步的说明和描述。实施例1(1)将浓度为23wt％的水溶硅酸锂和浓度为99wt％的甲基硅酸钠溶液先混合均匀，然后将硅酸钠粉末以40khz的频率超声分散于其中，获得第一混合溶液，其中浓度为23wt％的水溶硅酸锂、浓度为99wt％的甲基硅酸钠溶液和硅酸钠粉末的质量比为160：50：25，第一混合溶液的总质量为170g左右。(2)在上述第一混合溶液中加入其总质量的4％的十二烷基苯磺酸钠(固体颗粒)和4％的三乙胺溶液，以40khz的频率超声分散30min，得到澄清透明的第二混合溶液。(3)向上述第二混合溶液中加入最终制得的硅酸锂系渗透型防护涂料组合物的总质量的0.5％硅烷偶联剂kh550(液体状)，继续搅拌1-3h，获得第三混合溶液。(4)在上述第三混合溶液中加入其总质量的40％的水性环氧树脂e40，并且在50℃的温度下持续搅拌1-2h，即得所述硅酸锂系渗透型防护涂料组合物。实施例2实施例2与实施例1的区别在于：所加入的kh550的量为最终制得的硅酸锂系渗透型防护涂料组合物的总质量的1.5％。实施例3实施例3与实施例1的区别在于：所加入的kh550的量为最终制得的硅酸锂系渗透型防护涂料组合物的总质量的1.0％。实施例4将实施例1至3制得的硅酸锂系渗透型防护涂料组合物采用人工涂覆，于混凝土标准样块上形成保护涂层，不涂覆的混凝土标准样块作为空白样。针对同一批次的混凝土标准样块，使用混凝土氯离子电通量测定仪(满足现行业标准《混凝土氯离子电通量测试仪》jg/t261的有关规定)来测定在一定条件下通过混凝土规定截面积的电量总和来间接评价混凝土的密实性。在使用混凝土氯离子电通量测试仪时，具体有如下步骤：a、电通量试验应采用直径(100±1)mm，高度(50±2)mm的圆柱体试件，当试件表面有其他附加材料时，应预先去除，且试样内不得含有钢筋等良导电材料，在试件移送试验室前，应避免冻伤或其他物理伤害。b、电通量试验前应将试件进行真空饱水。应将试件放入真空容器中，然后启动真空泵，应在5min内将真空容器中的绝对压强减少至1-5kpa，应保持真空度3h，然后在真空泵仍然运转的情况下，注入足够的蒸馏水或者去离子水，直至淹没试件，应在试件浸没1h后恢复常压，并继续浸泡(18±2)h。c、在真空饱水结束后，从水中取出试件，且应保持试件所处环境的相对湿度在95％以上。应将试件安装于试验槽内，并采用螺杆将两试验槽和端面装有硫化橡胶垫的试件夹紧。试件安装后，应采用蒸馏水或者其他有效方法检查试件和试验槽之间的密封性能。d、检查密封性后，应将质量浓度为3.0％的nacl溶液和摩尔浓度为0.3mol/l的naoh溶液分别注入试件两侧的试验槽中，注入nacl溶液的试验槽的铜网应连接电源负极，注入naoh溶液的试验槽中的铜网应连接电源正极。e、采用自动采集数据的测试装置后，最后电脑自动得出电通量的数值。实施例1至3的硅酸锂系渗透型防护涂料组合物所制成的硅酸锂系渗透型防护涂层的抗氯离子电通量的测试结果如下表1所示：表1样品变量电通量(平均值)空白样0755.2c实施例10.5％kh550687.0c实施例21.5％kh550661.4c实施例31.0％kh550599.9c以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，故不能依此限定本发明实施的范围，即依本发明专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆应仍属本发明涵盖的范围内。当前第1页12