[发明专利]一种高分散有机-无机复合粉末憎水剂及其制备方法

说明书

本发明属于海洋建筑工程的技术领域，公开了一种高分散有机‑无机复合粉末憎水剂及其制备方法。所述高分散有机‑无机复合粉末憎水剂主要由以下按质量百分数计的组分组成：无机多孔材料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：将无机多孔材料微波辐照，酸处理，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，获得所需憎水剂。本发明的憎水剂表观密度为1.8～2.1g/cm³，改善了水泥的憎水性，提高了水泥抗侵蚀能力。改性水泥浆体的接触角为100～135°，氯离子扩散系数0.1～0.3×10^‑12m²/s。

技术领域

本发明属于海洋建筑工程的技术领域，具体涉及一种高分散有机-无机复合粉末憎水剂及其制备方法。

背景技术

随着超长设计寿命的标志性海洋工程的建设，严苛环境下水泥混凝土的耐久性问题备受关注。海水中氯离子、硫酸根离子、镁离子等侵蚀性离子能引发钢筋锈蚀，导致钢筋握裹力降低与结构开裂失效，提升水泥基材料抗侵蚀性能势在必行。

海水中侵蚀性离子向水泥混凝土内部迁移时通常在液相中进行，因此提升水泥混凝土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、掺入聚合物乳液或有机硅粉末等方法实现水泥混凝土的憎水改性。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，而聚合物乳液则会形成聚合物膜，包裹了胶凝材料颗粒，又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，是一种更为普遍适用的憎水改性方式。然而现有有机硅粉末憎水剂主要采用有机物笼状结构包裹有机硅，粉体密度小，对水泥混凝土进行改性时易出现有机硅粉末分散不良。此外有机硅水解过快，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，使憎水改性效果弱于预期。设计一种有机硅释放过程可控的粉末憎水剂是有效改善水泥混凝土憎水性的根本解决方法。

发明内容

本发明针对有机硅粉末憎水剂与憎水功能基团分布不均匀的问题，提供了一种高分散有机-无机复合粉末憎水剂及其制备方法。本发明利用改性无机矿物负载有机硅，通过对无机矿物的复合改性调控无机矿物对有机硅的负载特性，同时利用无机矿物与水泥混凝土体系的相容性提升憎水基团的分布均匀性。具体而言，本发明提出以经微波-化学处理复合改性无机多孔材料为载体，在真空环境下进行有机硅烷负载，并利用醇类物质完成包覆与密封，干燥后即可实现高分散有机-无机复合粉末憎水剂的制备。

本发明的目的采用如下技术方案实现：

一种高分散有机-无机复合粉末憎水剂，主要由以下按质量百分数计的组分组成：

所述无机多孔材料为硅藻土与沸石的混合物，硅藻土与沸石的质量之比为0.5～1.2：1，其粒径分布范围为0.5～15μm。

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。

所述无机多孔材料在使用前先进行微波辐照，酸处理。