新型建筑材料防水剂的制备及工艺优化

【摘要】：花岗石、混凝土、砂砖和木材等建筑基材都是多孔性介质,它们内部有丰富的毛细管系。当基材接触水时,水会从其表面渗透到内部,并造成一系列危害,例如花岗石泛黄、钢筋混凝土锈蚀、砖石盐晕和木材开裂等,严重影响建筑物美观,并缩短其使用寿命。为了解决这些问题,必须用防水剂对建筑基材进行防水处理。以甲基硅酸钠为主要成分的传统水性防水剂价格低廉,但防水性和耐碱性较差。溶剂型防水剂以有机溶剂为分散介质,虽然防水性和耐候性优良,但是成本较高,且对施工人员的健康和环境都有一定危害。为了结合水性和溶剂型防水剂的优点,并克服它们的缺点,本研究提出利用一步水解法,将正辛基三乙氧基硅烷和甲基三乙氧基硅烷在酸性条件下复合制备出新型的水性防水剂。主要研究内容和结果如下:(1)通过设计正交试验,改变一步水解法中水解时间、水解液酸碱性(pH值)和硅烷比例r三个工艺参数,制备了9种复合有机硅醇水性防水剂。用所制备的防水剂对花岗石、木材和砂砖等三种建筑基材进行了防水处理,测量了防护后三种建筑基材的接触角、吸水率和耐碱性,并通过这三个指标得出了新型水性防水剂的最优制备工艺。结果表明水解液pH为4.3,硅烷比例r=1:1,水解10 h为最优的制备工艺。(2)傅里叶变换红外光谱分析和扫描电镜观察表明本研究制备的新型防水剂成功键合到基材表面,并形成微纳米尺度的特殊结构,提高了建筑基材的防水性能。(3)在通过最优制备工艺得到新型水性防水剂之后,对其在基材上的施工工艺进行了优化,得出最佳施工工艺:基材浸泡防水剂时间40 min,基材加热温度150℃,基材加热时间40 min。(4)与商品化的防水剂相比,本研究所制备的复合有机硅醇水性防水剂优于市售的水性防水剂,并与溶剂型防水剂的性能相当,具有较好的工业应用前景。