本发明属于建筑材料
技术领域：
，尤其涉及一种功能性密封固化剂及其制备方法。
背景技术：
：目前，混凝土地坪已被广泛地应用于建筑领域，虽然混凝土地坪本身比较致密，但也具备混凝土结构的固有缺陷，地坪是使用混凝土对原有地面进行施工处理并呈现出一定强度和刚度的地面，其强度主要来源于混凝土中水泥成分中的硅、钙在水合的作用下生成的硅酸钙化合物。混凝土地坪内部在初凝后仍一直在进行着缓慢的水合反应，这种反应在自然状况下无法完全进行，总有大量游离的钙离子没有反应生成硅酸钙化合物，所以混凝土硬度的提高还有很大的潜力，同时也造成了混凝土地坪容易起灰，耐久性不行。针对混凝土地坪存在的以上问题，现有技术普遍采用混凝土密封固化剂来对混凝土结构物进行处理。目前，混凝土表面用的单组份密封固化剂与水泥地坪抛光技术的结合，能使地面达到优美的光泽度和实用效果，已经成为混凝土地坪市场的发展主流。但是，人们对地面功能性方面的要求越来越高，多功能地坪的概念已经提上日程，如高耐磨、自清洁、抗菌等功能的特种混凝土地面材料将会有广阔的应用前景。虽然已经有一些国内外的公司报道了一些特殊功能的密封固化剂材料，但是大多都存在稳定性不好、功效耐久性不佳等不足之处。技术实现要素：本发明意在克服现有技术的不足，提供一种功能性密封固化剂及其制备方法。为了达到上述目的，本发明提供的技术方案为：本发明提供一种功能性密封固化剂，包括如下重量百分比的组份：3～30wt％的硅酸盐、0.1～10wt％的双壳型核壳结构纳米粒子、0.05～0.5wt％的助剂、余量的水。其中，所述的硅酸盐为硅酸锂、硅酸钠、硅酸钾中的一种或一种以上混合物。若硅酸盐含量过高，密封固化剂的稳定性较差，不利于储存和运输，若硅酸盐含量过低，固化剂应用后干燥过慢，施工效率低下，同时固化剂的运输成本过高。其中，所述的双壳型核壳结构纳米粒子是以纳米氧化铝、纳米氧化锆、纳米氧化硅、纳米二氧化钛、掺杂纳米二氧化钛、纳米氧化锌或纳米银中的一种为核层，二氧化硅为内壳层、硅烷包覆层为外壳层的复合纳米粒子，纳米粒子的粒径为1～100nm。纳米材料由于其特有的表面效应、尺寸效应，广泛作为众多材料的功能添加。若双壳型核壳结构纳米粒子在密封固化剂中的含量过低，其功能效用不明显，若双壳型核壳结构纳米粒子在密封固化剂中的含量过高，可能会影响到纳米粒子在密封固化剂中的分散，也会降低密封固化剂与混凝土基体的整体粘接力。纳米粒子的颗粒尺寸不能过大，尺寸过大，影响纳米粒子渗入混凝土内部。本发明提及的纳米粒子具有双壳型核壳结构，内壳层为二氧化硅层，借助于该层，能够利用二氧化硅层表面的活性硅实现纳米粒子与密封固化剂整体、混凝土基材之间的化学键连接，能大幅提升功效的耐久性，外壳层为硅烷包覆层，借助于该层，能够提高纳米粒子在密封固化剂中的分散性能，同时还能利用部分未完全水解的硅烷在纳米粒子表面引入更多的活性硅，进一步提高纳米粒子的表面键合活性。正是由于纳米粒子的双壳型结构的存在，一方面能够大幅提高纳米粒子在固化剂产品中的分散稳定性，另外一方面，也能够有效防止固化剂在混凝土类基材应用后由于外界的物理化学作用导致的功能纳米粒子磨损、脱落等，进而可以大幅提高纳米粒子在服役期间功效的耐久性。优选的，所述的助剂为阳离子表面活性剂、阴离子表面活性剂、非离子型表面活性剂中的一种或一种以上混合物。进一步优选的，所述的阳离子表面活性剂为长链烷基伯胺盐、仲胺盐、叔胺盐中的一种或一种以上混合物，所述的阴离子表面活性剂为硬脂酸、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠中的一种或一种以上混合物，所述的非离子表面活性剂为吐温60、吐温80、司盘60、司盘80中的一种或一种以上混合物。优选的，所述的掺杂纳米二氧化钛为氮掺杂二氧化钛、铁掺杂二氧化钛、钒掺杂二氧化钛、铬掺杂二氧化钛中的一种或一种以上混合物。同时，本发明也提供该密封固化剂的制备方法，具体包括如下步骤：s1，双壳型核壳结构纳米粒子的制备：将纳米氧化铝、纳米氧化锆、纳米氧化硅、纳米二氧化钛、掺杂纳米二氧化钛、纳米氧化锌或纳米银添加到溶剂中，再加入正硅酸乙酯、催化剂、水，在40～120摄氏度下边超声边搅拌反应6～18小时后，加入硅烷偶联剂再继续反应2～10小时，脱除溶剂洗涤后获得双壳型核壳结构纳米粒子，其中，纳米氧化铝、纳米氧化锆、纳米氧化硅、纳米二氧化钛、掺杂纳米二氧化钛、纳米氧化锌或纳米银的浓度为1～10wt％，正硅酸乙酯浓度为0.5～15wt％，催化剂浓度为0.001～0.1wt％，水浓度为0.5～5wt％，硅烷偶联剂浓度为0.1～2.5wt％；s2，各个组份的复合：按照比例将双壳型核壳结构纳米粒子添加到水中，超声分散2～4小时，再加入硅酸盐分散后再加入助剂搅拌均匀，得到功能性密封固化剂。优选的，所述的溶剂为甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、丁醇、己醇、四氢呋喃、乙酸乙酯、乙酸丁酯、mibk、丙二醇甲醚、丙二醇甲醚醋酸酯中的一种或一种以上混合物。优选的，所述的催化剂为氨水、氢氧化钠、氢氧化钾、四甲基氢氧化铵、四丁基氢氧化铵、硝酸、硫酸、盐酸、醋酸中的一种。优选的，所述的硅烷偶联剂为kh131、kh132、kh330、kh580、kh222、kh1631、kh560、kh561、kh902、kh554、kh602、kh792、kh550、kh540中的一种或一种以上混合物。相比现有技术来说，本发明的有益效果是：(1)本发明的密封固化剂在混凝土表面应用后，其耐磨、自清洁或抗菌等相关性能具有极佳的耐久性；(2)本发明的密封固化剂制备工艺简单，得到的密封固化剂稳定性好；(3)本发明是一种无色、无毒、环保型极佳的产品，在混凝土表面应用后，能够大幅提升混凝土表面的强度、硬度、密实度等。具体实施方式下面结合具体实施例对本发明进行解释说明，所述实施例的示例旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。实施例1本发明的功能性密封固化剂由以下重量份的物质组成：20wt％的硅酸钠、3wt％的双壳型核壳结构纳米二氧化钛、0.5wt％的十二烷基磺酸钠、余量的水。制备步骤包括：(1)核壳结构纳米粒子的制备：纳米二氧化钛添加到乙醇和乙酸丁酯的混合溶剂中，再加入正硅酸乙酯、催化剂氨水、水，在90摄氏度下边超声边搅拌反应8小时后，加入kh131、kh550再继续反应5小时，脱除溶剂洗涤后获得双壳型核壳结构纳米粒子，其中，纳米粒子浓度为5wt％，正硅酸乙酯浓度为0.5wt％，催化剂浓度为0.1wt％，水浓度为5wt％，硅烷偶联剂浓度为0.5wt％。(2)各个组份的复合：按照比例将双壳型核壳结构纳米粒子添加到水中，超声分散2小时，再加入硅酸盐分散后再加入十二烷基磺酸钠搅拌均匀，得到功能性密封固化剂。将功能性密封固化剂在混凝土类基材表面应用并养护后，测试相关性能。实施例2本发明的功能性密封固化剂由以下重量份的物质组成：10wt％的硅酸钠、5wt％的硅酸钾、2wt％的硅酸锂、10wt％的双壳型核壳结构纳米氧化铝、0.05wt％的吐温80、余量的水。(1)核壳结构纳米粒子的制备：纳米氧化铝添加到乙酸丁酯和丙二醇甲醚的混合溶剂中，再加入正硅酸乙酯、催化剂硝酸、水，在110摄氏度下边超声边搅拌反应6小时后，加入kh330、kh792再继续反应2小时，脱除溶剂洗涤后获得双壳型核壳结构纳米粒子，其中，纳米粒子浓度为1.5wt％，正硅酸乙酯浓度为1wt％，催化剂浓度为0.05wt％，水浓度为1.5wt％，硅烷偶联剂浓度为0.2wt％。(2)各个组份的复合：按照比例将双壳型核壳结构纳米粒子添加到水中，超声分散2小时，再加入硅酸盐分散后再加入吐温80搅拌均匀，得到功能性密封固化剂。将功能性密封固化剂在混凝土类基材表面应用并养护后，测试相关性能。实施例3本发明的功能性密封固化剂由以下重量份的物质组成：20wt％的硅酸钠、2wt％的双壳型核壳结构纳米氧化锌、0.1wt％的长链烷基伯胺盐、余量的水。(1)核壳结构纳米粒子的制备：纳米氧化锌添加到四氢呋喃和异丙醇的混合溶剂中，再加入正硅酸乙酯、催化剂氢氧化钠、水，在40摄氏度下边超声边搅拌反应18小时后，加入kh602再继续反应10小时，脱除溶剂洗涤后获得双壳型核壳结构纳米粒子，其中，纳米粒子浓度为5wt％，正硅酸乙酯浓度为9wt％，催化剂浓度为0.002wt％，水浓度为5wt％，硅烷偶联剂浓度为2wt％。(2)各个组份的复合：按照比例将双壳型核壳结构纳米粒子添加到水中，超声分散2小时，再加入硅酸盐分散后再加入长链烷基伯胺盐搅拌均匀，得到功能性密封固化剂。将功能性密封固化剂在混凝土类基材表面应用并养护后，测试相关性能。对比例1一种密封固化剂，由以下重量份的物质组成：25wt％的硅酸钠、余量的水。将该种密封固化剂在混凝土类基材表面应用并养护后，测试相关性能。对比例2一种密封固化剂，由以下重量份的物质组成：25wt％的硅酸钠、2wt％的纳米氧化锌、余量的水。将密封固化剂在混凝土类基材表面应用并养护后，测试相关性能，结果见表1。表1各实施例样品测试数据对比表空白样品实施例1实施例2实施例3对比例1对比例2莫氏硬度578776耐磨度比100％200％290％230％230％160％30天抗菌性无无无有无有30天自清洁性无有无无无无720天抗菌性无无无有无无720天自清洁性无有无无无无通过表1可以看出，本发明对混凝土表面的硬度的提高效果显著，其耐磨度比优良，在自清洁、抗菌两项性能上，明显优于对比例，具有极佳的耐久性。以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。当前第1页12