一种纳米增强型渗透硬化剂及其制备方法技术

本发明专利技术涉及建材技术领域，旨在提供一种纳米增强型渗透硬化剂及其制备方法。该硬化剂，是由下述质量百分比的各组分混合制得：硅酸锂溶液5～15％、硅酸钾溶液10～35％、润湿剂0.5～1％、早强剂0.05～0.1％、pH中和剂0.05～0.1％；其中，硅酸锂溶液的质量百分比浓度为10～25％，硅酸钾溶液的质量百分比浓度为10～25％；(2)纳米级填料1～5％、乙醇10～30％、硅烷偶联剂2～6％、环氧树脂5～10％；(3)余量为去离子水。本发明专利技术的产品能够在混凝土内部生成有效的有机无机杂化连接而形成的渗透硬化剂，互溶性、渗透性更优，兼具无机类硬化剂材料具有的高耐磨性、高硬度等性能，同时兼具有以有机树脂为主等涂料的防静电、疏水性等；同时，VOC含量低也更加环保。VOC含量低也更加环保。

【技术实现步骤摘要】
一种纳米增强型渗透硬化剂及其制备方法


[0001]本专利技术涉及建筑材料
，尤其是指一种纳米增强型渗透硬化剂及其制备方法。

技术介绍

[0002]混凝土是指由水泥和砂、石作为原料与水按一定比例混合后得到的一种物质。虽然混凝土本身具有一定的强度，但是经过长时间不同温差环境条件的使用后，表面会出现因风化、脱落等形成大小不一的孔洞，大大缩短了混凝土的使用寿命。
[0003]市面上常见的防静电类涂料、硬化剂大都由环氧树脂、聚氨酯树脂等树脂与导电填料复配形成的，如专利CN201510743569.1、CN201811515380.7、CN201810636251.7等基本都以有机树脂材料为主要成膜物质，再添加少量功能性助剂后以达到防静电、耐磨等性能。这类防静电类涂料、硬化剂由于单一材料固有的特性，难以满足硬度、耐磨性、防静电和环保性等多种优势兼具的应用需求。此外因其以有机材料为主，环保性及其耐磨性能不符合我国绿色建筑材料的发展理念及趋势因此，开发以无机材料为主的环保性防静电硬化剂材料迫在眉睫。

技术实现思路

[0004]本专利技术要解决的技术问题是，克服现有技术中的不足，提供一种纳米增强型渗透硬化剂及其制备方法。
[0005]为解决技术问题，本专利技术的解决方案是：
[0006]提供一种纳米增强型渗透硬化剂，是由下述质量百分比的各组分混合制得：
[0007](1)硅酸锂溶液5～15％、硅酸钾溶液10～35％、润湿剂0.5～1％、早强剂0.05～0.1％、pH中和剂0.05～0.1％；其中，硅酸锂溶液的质量百分比浓度为10～25％，硅酸钾溶液的质量百分比浓度为10～25％；(2)纳米级填料1～5％、乙醇10～30％、硅烷偶联剂2～6％、环氧树脂5～10％；(3)余量为去离子水。
[0008]本专利技术进一步提供了该纳米增强型渗透硬化剂的制备方法，包括以下步骤：
[0009](1)按前述质量百分比的配比关系取各原料组分；
[0010](2)将润湿剂加入适量去离子水中，在搅拌条件下混合均匀；
[0011](3)向步骤(2)得到的溶液中加入硅酸锂溶液，在搅拌条件下混合均匀，然后将得到的混合溶液静置一段时间；
[0012](4)向步骤(3)得到的混合溶液中加入硅酸钾溶液，在搅拌条件下混合均匀；
[0013](5)向步骤(4)得到的溶液中加入早强剂，在搅拌条件下混合均匀，得到透明均一的溶液；
[0014](6)向步骤(5)得到的溶液中加入pH中和剂，在搅拌条件下混合均匀，得到透明均一的液体组份A；
[0015](7)将乙醇与适量的水混合，然后添加硅烷偶联剂，在搅拌条件下混合均匀，得到
混合溶液；
[0016](8)将纳米级填料加入步骤(7)的混合溶液中，在40～70℃条件下反应1～4h后，烘干得到粉末；
[0017](9)在搅拌条件下，将步骤(8)制备的粉末与环氧树脂混合均匀，得到透明的液体组份B；
[0018](10)将液体组份B加入液体组份A中，混合均匀，即得到纳米增强型渗透硬化剂。
[0019]专利技术原理描述：
[0020]本专利技术以无机硅酸盐材料为主体，通过添加一定量的导电填料、树脂材料、纳米添加剂等得到兼具常规硬化剂具体的性能、同时又具有防静电功能的的综合性纳米增强型硬化剂材料。一方面：所得材料通过毛细作用渗入混凝土基材表面，与混凝土中的水化产物氢氧化钙反应，生成水化硅酸钙凝胶，填充混凝土孔隙，形成与混凝土一体化的隔离层，从而可以长久地阻止外界环境中的腐蚀介质进入混凝土，提升基体耐磨性、硬度等性能，同时硅酸锂的加入，在提高渗透硬化剂的表面附着力的同时也能够减少“返碱”现象的产生。
[0021]另一方面：纳米材料在提高纳米混凝土的早期强度和耐久性能方面发挥了相当大的作用，因为反应产生的C
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H凝胶填充了所研究混凝土中的孔隙。这些纳米粒子通过提高纳米混凝土的碳化耐受性和对各种化学侵蚀的抵抗力来提高纳米混凝土的耐久性和强度，这进一步归因于微观结构的改善、微裂纹的细化和孔隙率的降低，而通过添加炭黑、碳纳米管等物质在提高混凝土硬度、耐磨性的同时，因其具有优异的导电性赋予了混凝土一定的防静电性能，因为炭黑、碳纳米管添加到混凝土中会形成一定的网状结构，这种网状结构能够形成导电通路，产生电荷转移现象，进而使混凝土具有一定的防静电性能。
[0022]此外，硅烷偶联剂在混凝土中具有一定的渗透性，而经过硅烷偶联剂处理后的纳米填料具有更好的分散性的同时具备了一定的疏水性能。通过向添加树脂来增强渗透硬化剂整体的力学性能，而硅烷偶联剂能与硅酸盐反应的同时与环氧树脂发生反应，将二者连接到一起形成较为稳定的结构，有利于渗透填充孔隙，同时表面可形成一层抗渗膜，以达到降低电阻及提高抗渗性。
[0023]与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：
[0024]1、本专利技术通过硅烷偶联剂化学处理纳米级填料后，再与硅酸盐以及环氧树脂结合并发生化学反应；能够在混凝土内部生成有效的有机无机杂化连接而形成的渗透硬化剂，互溶性、渗透性更优，兼具无机类硬化剂材料具有的高耐磨性、高硬度等性能，同时兼具有以有机树脂为主等涂料的防静电、疏水性等，同时，VOC含量低也更加环保。
[0025]2、本专利技术使用的纳米级添加材料对于提高混凝土基材的早期强度和耐久性能方面发挥了相当大的作用。硅酸盐与混凝土反应产生的C
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H凝胶并填充了混凝土中的孔隙，而这些纳米粒子通过溶液进入混凝土内部，将前期硅酸盐与混凝土反应后未完全填充的孔隙进行进一步的填充，提高了混凝土类基材表面的碳化耐受性和对各种化学侵蚀的抵抗力从而提高其自身的耐久性和强度，这进一步归因于微观结构的改善、微裂纹的细化和孔隙率的降低。
[0026]3、本专利技术利用硅烷偶联剂处理纳米级填料，一方面使纳米级填料在体系中具有更好的分散性，使其反应更加充分，快速在混凝土中发挥作用；另外一方面能改善填料中导电材料的反应活性，使其能充分反应并填充混凝土基材的孔隙从而增加硬度、耐磨性以及导
电性。再者，能将添加的环氧树脂、纳米级填料等材料在无机硅酸盐溶液中充分溶解并铺展，进一步提高基材的导电通道；
[0027]4、本专利技术使用硅烷偶联剂处理纳米填料，在具有更好的分散性的同时，由于纳米级填料具有硅烷偶联剂的官能团，这样既能与硅酸盐反应又与环氧树脂发生反应，使得硅酸盐材料与环氧树脂材料有效连接起来，形成新的结构体系。一方面使得渗透硬化剂在与混凝土基材反应获得更好的力学性能，另一方面改善了内部的网络空间结构，从而增强了防静电性能。
[0028]5、本专利技术采用AB双组份设计，一方面使各组分在混合前能充分自身反应以便于两者混合后能充分铺展并溶解，防止长时间出现沉降现象，提高与基材的反应活性及效率；另一方面，溶液在渗透过程中使得硅酸锂钾等能优先与混凝土基材发生反应填充密实基材、调解基材中PH值，随后在硅烷偶联剂等本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种纳米增强型渗透硬化剂，其特征在于，是由下述质量百分比的各组分混合制得：(1)硅酸锂溶液5～15％、硅酸钾溶液10～35％、润湿剂0.5～1％、早强剂0.05～0.1％、pH中和剂0.05～0.1％；其中，硅酸锂溶液的质量百分比浓度为10～25％，硅酸钾溶液的质量百分比浓度为10～25％；(2)纳米级填料1～5％、乙醇10～30％、硅烷偶联剂2～6％、环氧树脂5～10％；(3)余量为去离子水。2.一种纳米增强型渗透硬化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)按下述质量百分比的配比关系，取各原料组分：用于配置组分A的原料包括：硅酸锂溶液5～15％、硅酸钾溶液10～35％、润湿剂0.5～1％、早强剂0.05～0.1％、pH中和剂0.05～0.1％；用于配置组分B的原料包括：纳米级填料1～5％、乙醇10～30％、硅烷偶联剂2～6％、环氧树脂5～10％；余量为去离子水；其中，硅酸锂溶液的质量百分比浓度为10～25％，硅酸钾溶液的质量百分比浓度为10～25％；(2)将润湿剂加入适量去离子水中，在搅拌条件下混合均匀；(3)向步骤(2)得到的溶液中加入硅酸锂溶液，在搅拌条件下混合均匀，然后将得到的混合溶液静置一段时间；(4)向步骤(3)得到的混合溶液中加入硅酸钾溶液，在搅拌条件下混合均匀；(5)向步骤(4)得到的溶液中加入早强剂，在搅拌条件下混合均匀，得到透明均一的溶液；(6)向步骤(5)得到的溶液中加入pH中和剂，在搅拌条件下混合均匀，得到透明均一的液体组份A；(7)将乙醇与适量的水混合，然后添加硅烷偶联剂，在搅拌条件下混合均匀，得到混合溶液；(8)将纳米级填料加...

【专利技术属性】
技术研发人员：张继，杨辉，王殿超，林伟峰，张启龙，
申请(专利权)人：浙江大学杭州国际科创中心，
类型：发明
国别省市：