[发明专利]一种硅烷石墨烯复合防水材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种凝胶复合材料的制备方法，具体涉及一种硅烷石墨烯复合防水材料及其制备方法。

背景技术

日常生活中，混凝土结构因价格便宜、与钢筋有良好的结合等优点，成为建筑常用的材料。但由于混凝土中钢筋的锈蚀，导致混凝土结构耐久性降低，使其达不到预定的使用年限。尤其在海边环境下，大量氯离子进入混凝土腐蚀钢筋，其耐久性问题更为严重，因此混凝土的防护就成为当今社会热门研究之一。近年来，实验室研究结果已充分证明采用硅烷憎水表明处理技术提高混凝土结构的耐久性是可靠的，并且该技术在实际工程中已得到越来越多的应用。

用硅烷类渗透性防水涂料对混凝土表面进行处理，硅烷材料能渗透到混凝土内部数毫米深度并与混凝土结合形成牢固的防护层，从而大大的提高混凝土的防水性和抗氯离子侵入性。为了提高硅烷乳液的防护能力，我们希望改良现有的配方，从而提高其防护能力。

在当今社会，氧化石墨烯因其优良的性能被应用于很多领域，其中由于其含有大量的含氧集团，因而具有易溶于水、大的比表面积等性能，本发明将其用于改良现有的硅烷乳液，研发出一种新型的硅烷石墨烯复合防水材料。

发明内容

为解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供一种硅烷石墨烯复合防水材料及其制备方法。

本发明采用的技术方案如下：

一种硅烷石墨烯复合防水材料的制备方法，包括如下步骤：

步骤一，制备油相

取乳化剂和硅烷单体，在均质机中充分搅拌，制备出均匀的油相；

步骤二，制备水相

取乳化剂、蒸馏水和氧化石墨烯粉末在均质机中分散均匀，制备出均匀的水相；

步骤三，制得乳液

将水相倒入烧瓶，边搅拌边缓慢加入油相和分散剂，高速搅拌，然后制得硅烷石墨烯复合防水材料。

进一步地，所述乳化剂为Span80、PPG O或Tween，硅烷单体为甲基三乙氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、辛基三乙氧基硅烷或异丁基三乙氧基硅烷，分散剂为聚乙二醇、聚丙二醇、聚乙烯吡咯烷酮或聚乙烯醇。

进一步地，步骤一中乳化剂的质量分数为3％～15％，硅烷单体的质量分数为25％～65％。

进一步地，步骤二中乳化剂的质量分数为2％～15％，蒸馏水的质量分数为30％～50％，氧化石墨烯的质量分数为0.1％～2％。

进一步地，步骤三中分散剂的质量分数为0.1％～0.4％。

进一步地，步骤一中搅拌转速为15000～23000r/min。

进一步地，步骤二中搅拌转速为15000～23000r/min。

进一步地，步骤三中加入油相和分散剂的温度以及搅拌温度均为30℃～70℃，搅拌时间为5～6h。

一种如上述所述方法制备的硅烷石墨烯复合防水材料。

与现有技术相比，本发明具有如下优异技术效果：

(1)本发明技术方案所得的硅烷石墨烯复合防水材料具有优良的防水能力；

氧化石墨烯所含羟基与硅烷羟基脱水缩合，氧化石墨烯悬挂在硅烷上形成一个表面积很大的憎水层，提高硅烷的防水性能，硅烷另一面与水泥基材料相结合，两者紧密连接在一起。

(2)本发明技术方案所得的硅烷石墨烯复合防水材料具有优良的抗氯离子侵蚀能力；

众所周知，外界的有害离子(如氯离子)进入混凝土的方式为与外界水结合，通过混凝土微小裂缝或空隙进入混凝土，复合防水材料具有优良的防水性能，从而大大减少了氯离子的进入。

(3)本发明技术方案所得的硅烷石墨烯复合防水材料具有优良的防钢筋锈蚀能力；

混凝土碳化是指空气中的CO₂气体不断地透过混凝土中未完全饱水的毛细孔，扩散到混凝土内部与其孔隙溶液中溶解的碱性物质进行中和反应，生成碳酸盐或其他物质的过程。此过程是混凝土中的PH值下降，并在其他条件具备时使混凝土中的钢筋发生锈蚀。碳化实验主要是证明防止钢筋锈蚀的性能，本申请碳化实验证实了所得的硅烷石墨烯复合防水材料具有优良的防钢筋锈蚀能力。

附图说明

图1为毛细吸水试验示意图；

图2为C50混凝土试块毛细吸水结果图；

图3为C30混凝土试块毛细吸水结果图；

图4为各组接触角实验结果图；

图5为C30混凝土试块毛细吸盐数据拟合图；

图6为C50混凝土试块毛细吸盐数据拟合图；

图7为C50混凝土试块碳化实验数据图；

图8为C30混凝土试块碳化实验数据图。