[发明专利]一种聚多巴胺改性氧化石墨烯改性硅烷乳液及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种聚多巴胺改性氧化石墨烯改性硅烷乳液及其制备方法和应用，属于硅烷涂料技术领域。本发明提供的聚多巴胺改性氧化石墨烯改性硅烷乳液，包括以下质量百分含量的组分：硅烷单体50～60％，聚多巴胺改性氧化石墨烯0.05～0.5％，水相乳化剂1～5％，分散剂0.1～0.5％，油相乳化剂1～5％和水35～45％。本发明提供的聚多巴胺改性氧化石墨烯改性硅烷乳液具有优良的粘结、抗剥落性能、防水能力、抗氯盐与硫酸盐侵蚀渗透能力、抗钢筋锈蚀性能；而且，对氧化石墨烯进行聚多巴胺功能化可以提高氧化石墨烯的利用率并大幅减少氧化石墨烯材料的用量，使氧化石墨烯改性硅烷乳液的成本大幅度降低。

技术领域

本发明涉及硅烷乳液技术领域，具体涉及一种聚多巴胺改性氧化石墨烯改性硅烷乳液及其制备方法和应用。

背景技术

混凝土等水泥基材料的耐久性能是影响混凝土结构安全性与可靠性的关键因素，通过使用聚合物涂料对混凝土材料表面进行防护处理是提高混凝土耐久性能及恶劣环境适应能力的重要举措。硅烷聚合物涂料作为工程领域常用的一种渗透型有机聚合物涂料，可以在混凝土材料的表面和内部形成防水、透气的防护层，耐久性能良好。通过对硅烷涂料进行纳米改性，能够改善其物理与化学性能，从而进一步提高硅烷涂料的防水性能、抗渗透性能，增强硅烷涂料与混凝土材料表面的粘结性能。

氧化石墨烯作为一种表面含有含氧官能团的二维碳纳米材料，可以很好地分散在水中并与聚合物分子进行共价结合。氧化石墨烯可以通过原位聚合法、溶胶-凝胶法、插层法、物理共混法对聚合物涂料进行功能改性，它可以为聚合物分子构建出理想的分子构型并赋予其稳定的防护性能。氧化石墨烯片层可以充分发挥聚合物涂料的防水性能与抗渗性能，有效地提高混凝土等多孔非均质材料的表面防护。然而，由于氧化石墨烯的成本过高，表面含氧官能团相对有限，而且易团聚，直接使用氧化石墨烯对聚合物涂料进行改性极易造成氧化石墨烯利用不充分，导致复合涂料在防水抗渗性能以及抗侵蚀性能方面的改性效果不够理想。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种聚多巴胺改性氧化石墨烯改性硅烷乳液及其制备方法和应用，本发明提供的聚多巴胺改性氧化石墨烯改性硅烷乳液中氧化石墨烯的利用率高，改性硅烷乳液的防水性能和抗侵蚀性能优异。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种改性硅烷乳液，包括以下质量百分含量的组分：硅烷单体50～60％，聚多巴胺改性氧化石墨烯0.05～0.5％，水相乳化剂1～5％，分散剂0.1～0.5％，油相乳化剂1～5％和水35～45％。

优选的，所述聚多巴胺改性氧化石墨烯的制备方法，包括以下步骤：

将氧化石墨烯预分散于水中，得到氧化石墨烯分散液；

将所述氧化石墨烯分散液和缓冲溶液混合，调节pH值至8～8.5后进行超声分散，得到混合分散液；

将所述混合分散液和盐酸多巴胺二次超声分散，得到聚多巴胺改性氧化石墨烯。

优选的，所述缓冲溶液包括三羟甲基氨基甲烷缓冲溶液、巴比妥缓冲溶液、氨-氯化铵缓冲溶液、磷酸二氢钾缓冲溶液和磷酸二氢钠缓冲溶液中的一种或多种。

优选的，所述聚多巴胺改性氧化石墨烯的粒径为200～800目。

优选的，所述硅烷单体包括取代氧基硅烷。

优选的，所述水相乳化剂包括烯醚类乳化剂、烷基有机盐类乳化剂和酯类乳化剂中的一种或几种。

优选的，所述分散剂包括烷基有机盐、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇和丙三醇中的一种或多种。

优选的，所述油相乳化剂包括脂肪酸酯类乳化剂。

本发明提供了上述技术方案所述聚多巴胺改性氧化石墨烯改性硅烷乳液的制备方法，包括以下步骤：