[发明专利]一种有机-无机复合憎水功能材料及其制备方法

说明书

本发明属于无机粉体的技术领域，公开了一种有机‑无机复合憎水功能材料及其制备方法。所述有机‑无机复合憎水功能材料主要由以下按质量百分数计的组分组成：硅藻土45～55％，有机硅烷40～50％，醇类密封剂3～6％，表面活性剂0.5～3％。方法：将硅藻土采用酸处理，煅烧，在真空环境中，加入有机硅烷、表面活性剂与水搅拌均匀；保持真空环境，加入醇类密封剂搅拌均匀，过滤，干燥，获得所需材料。本发明的方法简单；有机‑无机复合憎水功能材料改善了水泥的憎水性，提高了水泥抗侵蚀能力。如：改性后水泥浆体的接触角为100～125°，氯离子扩散系数0.1～0.3×10^‑12m²/s，3天抗压强度损失小于5％。

技术领域

本发明属于无机粉体的技术领域，具体涉及一种有机-无机复合憎水功能材料及其制备方法。

背景技术

随着长设计服役寿命的海洋工程建筑建设，严苛环境下水泥基材料的耐久性问题越来越受到关注。海水中氯离子、硫酸根离子、镁离子等侵蚀性介质向水泥基材料内部迁移时与水泥水化产物反应生成膨胀性产物，引发钢筋锈蚀，导致钢筋握裹力降低与结构开裂失效，因此提升水泥基材料抗侵蚀性能势在必行。

外界侵蚀性介质迁移时以水作为载体，因此提升水泥基材料憎水性是改善抗侵蚀能力与耐久性的关键，目前主要通过表面涂层或内掺聚合物乳液等方法实现水泥浆体的憎水改性。表面涂层防护深度有限(通常小于500μm)，在外界侵蚀作用下，水泥浆体表面发生劣化开裂后即会完全丧失防护效果，而采用聚合物乳液进行基体憎水处理则会形成聚合物膜，包裹了胶凝材料颗粒，同时破坏了水泥浆体整体性，不利于胶凝材料的持续水化与抗压强度发展。利用有机硅在碱性环境下的水解、硅烷醇基与水泥浆体孔壁羟基的结合与憎水官能团的定向排列，改善水泥浆体憎水性的同时又不显著降低材料力学性能，是一种更为高效的解决方式。然而现有有机硅粉末憎水剂水解过快，有机硅自身缩聚现象严重，无法保证憎水官能团在水泥浆体孔壁上的分布均匀，也会造成憎水改性组分的浪费。设计一种有机硅释放过程可控的憎水功能材料是有效改善水泥基材料憎水性的根本解决方案。

发明内容

本发明针对现有憎水剂有机硅组分释放过快的问题，提供了一种有机-无机复合憎水功能材料及其制备方法。本发明通过改性无机矿物作为载体负载有机硅，通过对无机矿物的复合改性控制载体对有机硅的负载特性，同时利用无机矿物与水泥基材料体系的相容性提升憎水基团的分布均匀性。具体而言，本发明提出以经化学-热处理复合改性硅藻土为载体，在完成有机硅烷负载后，利用醇类物质完成硅藻土的包覆与密封，干燥后即可实现有机-无机复合憎水功能材料的制备。

本发明的目的采用如下技术方案实现：

一种有机-无机复合憎水功能材料，主要由以下按质量百分数计的组分组成：

所述硅藻土粒径分布为0.5～10μm，且其SiO₂含量不低于75％(该含量为质量百分含量)。

所述有机硅烷为乙烯基三甲氧基硅烷、十二烷基三甲氧基硅烷、十六烷基三甲氧基硅烷、十八烷基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、丁基三乙氧基硅烷、辛基三乙氧基硅烷中的一种或多种。

所述醇类密封剂为聚乙烯醇、聚乙二醇、聚丙二醇中的一种或多种。醇类密封剂的分子量为600～1000。

所述表面活性剂为烷基葡糖苷、脂肪酸甘油酯、卵磷脂、十二烷基苯磺酸钠中的一种以上。

所述烷基葡糖苷为十二烷基葡糖苷、十六烷基葡糖苷、十八烷基葡糖苷中一种以上；所述脂肪酸甘油酯为月桂酸甘油酯、辛酸甘油酯、单硬脂酸甘油酯中的一种以上。

所述硅藻土在使用前进行酸处理，600～800℃煅烧处理。

所述酸为盐酸，盐酸的浓度为0.5～4mol/L；酸处理的时间为30～90min；

煅烧处理的时间为30～90min。