[发明专利]一种用于混凝土防护的环保型水性纳米涂装材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于混凝土防护领域，具体涉及一种用于混凝土防护的环保型水性纳米涂装材料及其制备方法，该环保型涂装材料主要用于水工、道路、桥梁混凝土的防护、防水、耐久性提升等。

背景技术

长久以来，混凝土作为一种高强、耐久和经济的建筑材料被广泛使用，实际上，混凝土在长期的使用过程中并非预想中的那么耐久，在恶劣气候或者盐碱环境以及沿海环境下，混凝土结构的劣化、破损等现象十分明显，导致混凝土工程的耐久性明显下降，影响工作的安全使用，所以对水工、道路、桥梁及恶劣环境下混凝土的防护工作更加紧迫和重要。混凝土防护材料应运而生，混凝土防护材料是指为混凝土工程结构提供防护的各种材料，混凝土结构防护的常用方法有涂布表面保护涂层、浸渍有机硅材料、涂覆环氧类防护层、钢筋阻锈和阴极保护。

其中，有机硅类材料通过渗入混凝土表面，填充、堵塞混凝土孔隙，提高混凝土表面密实性，从而增强了混凝土的耐久性能，防护性能优异、施工方便、不改变混凝土结构外观，因而受到了越来越多的关注。专利CN1536032A公开了一种纳米二氧化硅乳液及其制备方法，利用表面活性剂包裹作用制备良好分散性和稳定性的乳液，但是材料的疏水作用不明显，混凝土防护性能有限。专利CN1775819A公开了一种油溶性纳米二氧化硅-丙烯酸酯微球材料的制备方法，利用超声分散、细乳液等技术制得尺寸分布较好的微球材料，但不能避免丙烯酸酯防护材料耐久性不足的问题。专利EP 0442098公开了一种非水相的有机聚硅氧烷乳液，利用湍流混合装置制备了平均粒度小于0.3um的乳液，但该乳液是非水相的，应用该乳液时还需要使用湍流混合装置。专利102186893公开了一种含氟和硅的混凝土处理剂，改善了混凝土因多孔结构造成的亲水性，而且提高拒油耐污性，但是该含氟聚合物的制备过程较复杂，成本高，不利于应用。专利CN 200510034381.6介绍了一种有机硅类防水剂及其制备方法，其聚合反应时间为15-22小时，反应时间过长，且使用了硫酸做催化剂，导致必须加入中和剂，降低了生产效率。专利CN200710187907.3 公布了一种建筑表面用有机硅防水乳液，是在催化剂如三乙胺或吡啶或N，N-二甲基苄作用下，将改性的含羟基或氨基的硅（氧）烷与硅烷偶联剂通过乳化剂乳化制得，但该有机硅防水乳液使用了三乙胺或吡啶或N，N-二甲基苄胺做催化剂，直链或支链磺酰氯结构为疏水集团，导致乳液在恶劣环境下的使用性能下降。

发明内容

现有专利和其它文献都没有将纳米粒子的纳米效应与硅烷偶联剂的疏水作用有效结合，更没有针对混凝土耐久性的提升和混凝土结构的防护进行研究，忽视了混凝土防护材料环保、耐候性、耐酸碱性等多功能一体化的需求；针对这一问题，本发明提供了一种用于混凝土防护的环保型水性纳米涂装材料及其制备方法，可以为水工、道路、桥梁混凝土的防护、防水、耐久性提升提供优秀的解决方案。

本发明所述的用于混凝土防护的环保型水性纳米涂装材料包括：

有机硅烷偶联剂     15%～65%；

纳米二氧化硅       0.5%～10%；

纳米二氧化钛       0.5%～5%；

有机硅低聚物       0.4%～4%；

乳化剂             0.3%～3%；

杀菌抗藻剂         0.1%～0.6%

pH调节剂          0.01%～0.1%

去离子水           余量；

所述有机硅烷偶联剂含长链烷基，且长链烷基的分子量小于1000；结构简式为C_nH_2n+1Si（OC_mH_2m+1）₃，其中n为≥4的整数，m为1或2，在材料使用后可起到疏水作用。

所述纳米二氧化硅为粒子直径在5～50nm之间的二氧化硅粒子或硅烷偶联剂改性的二氧化硅粒子；此纳米二氧化硅使用后可起到抗紫外线作用，并且有利于材料流变性，触变性等其他性能的改善。

所述纳米二氧化钛为粒子直径在5～50nm之间的锐钛型二氧化钛粒子、金红石型二氧化钛粒子或硅烷偶联剂改性的二氧化钛粒子；纳米二氧化钛使用后具有屏蔽紫外线及抗菌作用；