[发明专利]一种混凝土防护用涂料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于建筑材料领域，涉及一种具有疏水性室温交联特征的混凝土防护材料及其制备方法。

背景技术

混凝土在服役过程中，面临着外界诸多有害介质的侵蚀，尤其是二氧化碳和氯离子。由二氧化碳和氯离子侵蚀引起的钢筋锈蚀膨胀导致的开裂问题是工程中面临的普遍问题，严重降低了混凝土的耐久性和服役寿命。目前解决该问题的方法主要包括以下三个方面：1、在混凝土制备过程中，加强质量控制，避免因为原材料原因造成的混凝土密实度下降，尤其是开裂现象的发生；2、混凝土浇筑后，强化养护措施，保证水泥能够充分水化，增加混凝土的密实度，从而提升混凝土本身抗二氧化碳和氯离子侵蚀的能力；3、在混凝土服役过程中，涂敷保护层，从而降低二氧化碳和氯离子的侵蚀。

目前关于涂敷保护层降低二氧化碳和氯离子侵蚀的研究有很多。例如，专利200610029739公开了一种利用硅酸钠封闭毛细孔的方法，但由于防护效果较差的原因，近年来已逐渐退出市场；环氧树脂和聚氨酯防护也是工程中常用的一种防护措施，效果优异，能够高效隔绝二氧化碳和氯离子的侵蚀，但是该项技术面临的两个主要问题是：①成本较高，每平米高达30-50元；②服役过程中存在严重的剥落现象。专利USP5623014公开了一种利用羰基(醛基)和肼基实现室温交联的方法，能有效降低二氧化碳和氯离子的渗透，但是由于引入大量的亲水性基团，在冻融环境条件下，膜容易开裂，造成性能下降。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种混凝土防护用材涂料，使能有效降低混凝土碳化和氯离子渗透性，并且在冻融环境下膜也不易开裂。

本发明的具体方案如下：

一种混凝土防护用涂料，包括如下原料：60-96份的含有乙烯基的单体、2-20份的含有羰基(或醛基)的乙烯基单体、1-10份的含有肼基的单体和1-10份的硅烷偶联剂，所述份数为重量份。

作为一种优选方案，含有乙烯基的单体为80-90份，含有羰基(或醛基)的乙烯基单体为5-10份，含有肼基的单体为2-5份，硅烷偶联剂单体为3-5份，在此优选范围内，制备得到的膜材料能够较好的平衡膜的致密性、柔韧性、亲水性和耐候性等性能。

所述含有乙烯基的单体选自苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸辛酯或丙烯酸辛酯中的一种或者两种以上任意比例的混合物。

所述含有羰基(或醛基)的乙烯基单体选自丙烯醛、乙烯乙基酮、乙烯丙基酮或双丙酮丙烯酰胺中的一种或两种以上任意比例的混合物。

所述含有肼基的单体为：草酸二酰肼、戊二酸二酰肼或己二酸二酰肼中的一种或两种以上任意比例的混合物。

所述的硅烷偶联剂选自乙烯基三甲氧基硅氧烷、乙烯基三乙氧基硅氧烷或乙烯基三(β-甲氧基乙氧基硅烷)中的一种或两种以上任意比例的混合物。

本发明的混凝土防护用材涂料的制备方法包括如下步骤：

(1)制备单体乳液

搅拌条件下，将乙烯基单体、含有羰基或醛基的乙烯基单体和硅烷偶联剂混合滴加到乳化剂水溶液中，制备得到单体乳液；所述乳化剂用量占乙烯基单体、含有羰基或醛基的乙烯基单体和硅烷偶联剂混合物的重量和的4-4.4％，乳化剂水溶液的质量浓度为6-15％。

(2)制备聚合物乳液

在50-90℃的温度下将引发剂和步骤(1)的单体乳液同步滴加到底液中，进行乳液聚合，然后加入含有肼基的单体，得聚合物乳液；所述底液为乳化剂的水溶液，其中乳化剂的用量为步骤(1)中乳化剂用量的8-12％，底液中乳化剂的质量浓度为0.5-1.5％。

(3)成品制备

将步骤(2)所得的聚合物乳液与成膜助剂、增塑剂、流平剂、消泡剂和水混合均匀，得到混凝土防护材料。

步骤(1)中，所述乳化剂为非离子表面活性剂和阴离子表面活性剂的混合物，其中非离子表面活性剂为脂肪醇聚氧乙烯醚、聚氧乙烯烷基酚醚、山梨糖醇酐脂肪酸酯或聚氧乙烯山梨糖醇酐脂肪酸酯中的一种或两种以上任意比例的混合物，阴离子表面活性剂为碱金属、胺或碱土金属的长链烷基硫酸盐或磺酸盐中的一种或两种以上任意比例的混合物。

步骤(2)中，所述引发剂为乳液聚合用自由基引发剂，本领域公知的引发剂都可以用在这里，比较常用的为过硫酸钾。

步骤(2)中，所述底液中优选加有碳酸氢钠，加碳酸氢钠的目的是控制底液的pH值为7-8，保证乳液的稳定性。