专利名称：渗透型有机硅纳米防水防护剂及其制备方法
技术领域：
本发明涉及的是一种纳米建筑材料技术领域的材质及其制备方法，具体是一种渗
透型有机硅纳米防水防护剂及其制备方法。
背景技术：
钢筋混凝土自身结构和水泥水化产物的化学组成，决定了其在使用过程中易受到 外界环境多种因素的影响而导致性能下降。其中最主要的因素是冻融。水是混凝土发生冻 融破坏的必要因素，混凝土中的孔隙水或裂隙水受冻后膨胀，反复冻融会使混凝土崩裂。混 凝土含水量直接影响混凝土的抗冻性。 混凝土是含有一定孔隙率的人造石材，其孔隙的多少与混凝土的配制、施工有关。 混凝土表面对水而言具有很大的表面张力，因而水可以很容易地铺展开来并通过毛细管压 力向其内部渗透。渗入混凝土内部的水在冰点以下环境温度结冰，产生膨胀，经长时间多次 重复的冻融和膨胀作用，混凝土产生裂纹并扩展成裂缝，裂缝形成后水的渗入更加容易又 加剧了这种冻融破坏作用。 混凝土的碳化和氯盐侵入也对钢筋混凝土有很大的破坏。当混凝土碳化达到钢筋
位置，钢筋钝化膜就会遭破坏.此时如果水分和氧气供给充分，钢筋就会逐渐锈蚀。当混凝
土位于含氯盐的海水、土或空气环境中时，氯离子由水带入或扩散到混凝上内部，当到达钢
筋表面的氯离子达到临界浓度，就会使钢筋脱钝然后逐渐锈蚀，氯离子引起的钢筋锈蚀要
比碳化锈蚀严重得多，氯离子在引起钢筋锈蚀的电化学反应中并不消耗。在港工结构中，处
于浪溅区及潮汐区的混凝土因同时有水分及氧气的充分供给，钢筋锈蚀最严重。 经对现有技术的文献检索发现，刘晓娟等在《中国建筑防水》2004年10月发表的
《有机硅防水处理技术及其在混凝土结构中的应用》，该文中提出烷基烷氧基硅烷是近年来
发展比较迅速的新型有机硅防水剂，并且对这种有机硅的分子结构的防水机理做了详细的
解释。这种有机硅防水剂虽然对于混凝土的保护有了很大的改善，但是程度有限。
发明内容
本发明针对现有技术存在的上述不足，提供一种渗透型有机硅纳米防水防护剂及 其制备方法，制备得到的渗透型有机硅纳米防水防护剂，即在原来的烷基烷氧基硅烷的基 础上加入纳米粒子Si02和Zn0，发现其吸水率明显下降，渗水深度有了明显提高，憎水性能 也明显加强。 本发明是通过以下技术方案实现的 本发明涉及渗透型有机硅纳米防水防护剂，其含量及其质量百分比组分为纳米 二氧化硅0. 1 % -1 % 、纳米氧化锌0. 1 % -1 % 、烷基烷氧基有机硅40 % -50 %和有机溶剂 40% -50%。 所述的纳米二氧化硅和纳米氧化锌是经过表面改性的纳米颗粒，其粒径范围在 10-50nm之间。
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所述的烷基烷氧基有机硅的是指一个硅原子连有三个活性乙氧基和一个非活性 的烷基，其中烷基的碳数为4 10。 所述的有机溶剂为脱芳香烃溶剂、脱芳香烃溶剂或环保型溶剂油中的一种或其组合。 本发明涉及上述渗透型有机硅纳米防水防护剂的制备方法，包括以下步骤
第一步、对纳米二氧化硅和纳米氧化锌粒子进行表面改性处理； 所述的表面改性处理是指将异丙醇与1 % wt的水混合均匀，然后滴加1 % Wt的 KH 570硅烷偶联剂，搅拌2小时，混合均匀；加入80%金红石型纳米二氧化硅以及纳米氧化 锌粒子，放入8(TC烘箱中烘干1小时候转入12(TC的烘箱中烘干至完全；将得到的纳米粉体 在研钵中研磨成细小颗粒，得到经硅烷偶联剂KH-570表面改性的纳米二氧化硅以及纳米 氧化锌粒子。 第二步、按照重量百分比称取0. 1_1%纳米二氧化硅和0. 1_1%纳米氧化锌，加入 到40-50%有机溶剂中，经过超声分散处理制成防护剂底液； 第三步、向防护剂底液中加入重量百分比为40-50%烷基烷氧基有机硅，经机械搅 拌均匀，制成防水防护剂。 本发明涂料在常温干燥的环境下涂刷于混凝土表面，在涂刷前将混凝土表面处理 干净，涂膜用量为每0. 2kg/平方米。 本发明采用纳米二氧化硅和氧化锌粒子作为添加剂加入到有机硅防水防护剂中， 由于纳米二氧化硅和氧化锌是经过硅烷偶联剂改性的，改性之后由亲水性变成了疏水性， 故加入到有机硅防护剂中后更能提高原有防护剂的憎水效应，另外，纳米粒子添加到有机 硅防护剂中后，纳米粒子可以填塞混凝土中的毛细孔，阻止水渗入到混凝土中，能有效提高 其吸水率。 本发明具有如下优点1.本发明纳米有机硅防水防护剂制备过程是在常温常压 下进行的，不需要添加新的设备，工艺简单，生产成本低。2.本发明需要添加的纳米粒子添 加量很低，大大节约了工业应用的成本，有利于大规模生产。3.用改性的纳米粒子在溶剂中 分散性能很好，在添加量为0. 1% _1%时，仍保持单分散状态，未见有团聚现象。
具体实施例方式
下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行 实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施 例。 实施例1 第一步、采用硅烷偶联剂KH-570对纳米二氧化硅和纳米氧化锌粒子进行表面处 理，具体包括以下步骤 1)将异丙醇与1 % wt的水混合均匀，然后滴加1 % wt的KH-570硅烷偶联剂，搅拌 2小时，混合均匀。 2)加入80%金红石型纳米二氧化硅(氧化锌)粒子，放入8(TC烘箱中烘干1小时 候转入12(TC的烘箱中烘干至完全。 3)将得到的纳米粉体在研钵中研磨成细小颗粒，得到经硅烷偶联剂KH-570表面
4改性的纳米二氧化硅(氧化锌)粒子。 第二步、称取0. 1% wt纳米二氧化硅和O. 1% wt纳米氧化锌，加入到溶剂中，超声 分散混合均匀，然后加入50%烷基烷氧基有机硅，搅拌均匀，制成渗透型有机硅纳米防水防 护剂。 本实施例制备所得渗透型有机硅纳米防水防护剂的组分及其质量百分比含量为
表面处理的纳米二氧化硅颗粒0. 1% (粒径在30nm)、表面处理的纳米氧化锌颗粒0. 1 %
(粒径在30nm)、烷基烷氧基有机硅50%、脱芳香烃溶剂有机溶剂为余量。 将本实施例得到的防护剂在常温干燥的环境下涂刷于混凝土表面，涂膜用量为
0. 2kg/平方米，纳米粒子在有机硅防护剂中的分散性能良好，疏水性能大大提高，涂膜对水
的接触角提高了 10-20° ，吸水率提高了 15-20%。 实施例2 与实施例1不同之处在于纳米二氧化硅和纳米氧化锌的配比。 第一步、采用硅烷偶联剂KH-570对纳米二氧化硅和纳米氧化锌粒子进行表面处
理，具体包括以下步骤 1)将异丙醇与1 % wt的水混合均匀，然后滴加1 % wt的KH-570硅烷偶联剂，搅拌 2小时，混合均匀。 2)加入80%金红石型纳米二氧化硅(氧化锌)粒子，放入8(TC烘箱中烘干1小时 候转入12(TC的烘箱中烘干至完全。 3)将得到的纳米粉体在研钵中研磨成细小颗粒，得到经硅烷偶联剂KH-570表面 改性的纳米二氧化硅(氧化锌)粒子。 第二步、称取0. 5%纳米二氧化硅和0. 5%纳米氧化锌，加入到溶剂中，超声分散 混合均匀，然后加入50%烷基烷氧基有机硅，搅拌均匀，制成渗透型有机硅纳米防水防护 剂。 本实施例制备所得渗透型有机硅纳米防水防护剂的组分及其质量百分比含量为
表面处理的纳米二氧化硅颗粒0. 5% (粒径在30nm)、表面处理的纳米氧化锌颗粒0. 5%
(粒径在30nm)、烷基烷氧基有机硅50% 、脱芳香烃溶剂有机溶剂为余量。 将本实施例得到的防护剂在常温干燥的环境下涂刷于混凝土表面，涂膜用量为
0. 2kg/平方米，纳米粒子在有机硅防护剂中的分散性能良好，疏水性能大大提高，涂膜对水
的接触角提高了 10-20° ，吸水率提高了 15-20%。 实施例3 与实施例1和2不同之处在于纳米二氧化硅和纳米氧化锌的配比。 第一步、采用硅烷偶联剂KH-570对纳米二氧化硅和纳米氧化锌粒子进行表面处
理，具体包括以下步骤 1)将异丙醇与1 % wt的水混合均匀，然后滴加1 % wt的KH-570硅烷偶联剂，搅拌 2小时，混合均匀。 2)加入80%金红石型纳米二氧化硅(氧化锌)粒子，放入8(TC烘箱中烘干1小时 候转入12(TC的烘箱中烘干至完全。 3)将得到的纳米粉体在研钵中研磨成细小颗粒，得到经硅烷偶联剂KH-570表面 改性的纳米二氧化硅(氧化锌)粒子。
第二步、称取1%纳米二氧化硅和1%纳米氧化锌，加入到溶剂中，超声分散混合 均匀，然后加入50%烷基烷氧基有机硅，搅拌均匀，制成渗透型有机硅纳米防水防护剂。
本实施例制备所得渗透型有机硅纳米防水防护剂的组分及其质量百分比含量为 表面处理的纳米二氧化硅颗粒1% (粒径在30nm)、表面处理的纳米氧化锌颗粒1% (粒径 在30nm)、烷基烷氧基有机硅50%、脱芳香烃溶剂有机溶剂为余量。 将本实施例得到的防护剂在常温干燥的环境下涂刷于混凝土表面，涂膜用量为 0. 2kg/平方米，纳米粒子在有机硅防护剂中的分散性能良好，疏水性能大大提高，涂膜对水 的接触角提高了 10-20° ，吸水率提高了 15-20%。
权利要求
一种渗透型有机硅纳米防水防护剂，其特征在于，其含量及其质量百分比组分为纳米二氧化硅0.1％-1％、纳米氧化锌0.1％-1％、烷基烷氧基有机硅40％-50％和有机溶剂40％-50％。
2. 根据权利要求1所述的渗透型有机硅纳米防水防护剂，其特征是，所述的纳米二氧 化硅和纳米氧化锌是经过表面改性的纳米颗粒，其粒径范围在10-50nm之间。
3. 根据权利要求1所述的渗透型有机硅纳米防水防护剂，其特征是，所述的烷基烷氧 基有机硅的是指一个硅原子连有三个活性乙氧基和一个非活性的烷基，其中烷基的碳数 为4 10。
4. 根据权利要求1所述的渗透型有机硅纳米防水防护剂，其特征是，所述的有机溶剂 为脱芳香烃溶剂、脱芳香烃溶剂或环保型溶剂油中的一种或其组合。
5. —种根据权利要求1所述的渗透型有机硅纳米防水防护剂的制备方法，其特征在 于，包括以下步骤第一步、对纳米二氧化硅和纳米氧化锌粒子进行表面改性处理；第二步、按照重量百分比称取0. 1_1%纳米二氧化硅和0. 1_1%纳米氧化锌，加入到 40-50%有机溶剂中，经过超声分散处理制成防护剂底液；第三步、向防护剂底液中加入重量百分比为40-50%烷基烷氧基有机硅，经机械搅拌均 匀，制成防水防护剂。
6. 根据权利要求5所述的渗透型有机硅纳米防水防护剂的制备方法，其特征是，所述 的表面改性处理是指将异丙醇与1 % wt的水混合均匀，然后滴加1 % wt的KH-570硅烷偶 联剂，搅拌2小时，混合均匀；加入80%金红石型纳米二氧化硅以及纳米氧化锌粒子，放入 8(TC烘箱中烘干1小时候转入12(TC的烘箱中烘干至完全；将得到的纳米粉体在研钵中研 磨成细小颗粒，得到经硅烷偶联剂KH-570表面改性的纳米二氧化硅以及纳米氧化锌粒子。
全文摘要
一种纳米建筑材料技术领域的渗透型有机硅纳米防水防护剂及其制备方法，其含量及其质量百分比组分为纳米二氧化硅0.1％-1％、纳米氧化锌0.1％-1％、烷基烷氧基有机硅40％-50％和有机溶剂40％-50％。本发明制备得到的渗透型有机硅纳米防水防护剂，即在原来的烷基烷氧基硅烷的基础上加入纳米粒子SiO2和ZnO，发现其吸水率明显下降，渗水深度有了明显提高，憎水性能也明显加强。
文档编号C04B41/50GK101734945SQ200910311778
公开日2010年6月16日 申请日期2009年12月18日 优先权日2009年12月18日
发明者刘朴, 刘海峰, 崔大祥, 李娜, 贺蓉 申请人:上海交通大学;上海浦东工程建设管理有限公司