一种加气混凝土界面剂用改性硅溶胶及其制备方法和应用与流程

1.本发明涉及建筑材料的技术领域，具体涉及一种加气混凝土界面剂用改性硅溶胶及其制备方法和应用。

背景技术：

2.加气混凝土作为一种新型节能的间隔墙体材料的应用越来越广，但因为加气混凝土表面疏松等原因，导致加气混凝土表面吸水率非常高，进而使得后续施工难度大，墙体的拉拔强度低，以及容易形成空鼓。
3.现在的施工工艺是在加气混凝土上批上一层大约2-3公分的水泥砂浆。待水泥砂浆水化反应完成，强度上来以后，再批腻子、刷涂料。水泥砂浆养护周期在10-15天，期间需要不断喷水加湿养护，大大拖延了工期。而且水泥施工时对作业现场的污染也是个不容忽视的问题。随着国家环保法规的加强，砂子慢慢会成为一种相对稀缺的材料。如何不用或少用水泥砂浆就成为各大施工单位需要考虑的问题。现在已有施工单位提出了“精砌砖，薄抹灰”，尽量减少水泥砂浆的使用量，效果还有待验证。
4.现有的用于这方面的界面改性产品都是基于成膜来封闭加气混凝土表面空隙来降低其吸水率，但是封闭性提高，完全封闭了空隙，导致设置在加气混凝土和腻子间的界面剂附着性降低，而且强度不够。所以一般都会再抹上一层水泥砂浆，待水泥砂浆水化反应完成，砂浆的强度上来以后，再批腻子、刷涂料。水泥砂浆水化反应大概在10～15天，期间还需要加湿养护，大大拖延了工期。

技术实现要素：

5.为了克服现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种加气混凝土界面剂用改性硅溶胶，有良好的渗透和加固作用，还具有优良的附着力、高的渗透性、良好的耐水性；本发明的目的之二在于提供一种加气混凝土界面剂用改性硅溶胶的制备方法，步骤简便，可应用于大规模生产；本发明的目的之三在于提供一种加气混凝土界面剂用改性硅溶胶的应用，该改性硅溶胶作为界面剂的原料，能使得界面剂用乳液有极好的渗透性，且不会连续成膜，对疏松基材有优异的渗透加固性能，粘结性能。
6.本发明的目的之一采用如下技术方案实现：
7.一种加气混凝土界面剂用改性硅溶胶，包括以下按质量百分比计的组分：
8.环氧树脂1～3％、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷3～8％、硅酸乙酯 35～60％，余量为水。
9.进一步，所述环氧树脂的环氧当量为190～210g/eq，旋转粘度为 500～1500mpas。
10.再进一步，所述水为蒸馏水。
11.本发明的目的之二采用如下技术方案实现：
12.上述的加气混凝土界面剂用改性硅溶胶的制备方法，包括以下步骤：
13.1)将环氧树脂和水加入反应容器中，加热搅拌至分散溶解；
14.2)再在反应容器中加入γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷，搅拌反应，得到混合物；
15.3)调节ph值为3～4；
16.4)在反应容器中采用滴加形式加入正硅酸乙酯，混合后，再滴加水，滴加完成后加热进行反应，得到加气混凝土界面剂用改性硅溶胶。
17.进一步，步骤1)中，环氧树脂加入反应容器后先在50～80℃下搅拌 10～30min。
18.再进一步，步骤2)中，在40～80℃下搅拌反应2～8h。
19.进一步，步骤3)中，加入草酸溶液调节ph为3～4。
20.再进一步，步骤4)中，硅酸乙酯的滴加时间为0.5～5h。
21.进一步，步骤4)中，硅酸乙酯和水滴加完成后，加热至40～80℃下保温反应2～8h，然后降至室温后出料。
22.本发明的目的之三采用如下技术方案实现：
23.一种加气混凝土界面剂用改性硅溶胶的应用，上述的加气混凝土界面剂用改性硅溶胶用于制备界面剂。
24.相比现有技术，本发明的有益效果在于：
25.(1)本发明的改性硅溶胶的主要成分为环氧树脂、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、硅酸乙酯和水。由环氧树脂和γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷共同改性的硅溶胶，其平均粒径在5～20纳米，sio2含量25～35％，所以具有良好的渗透和加固作用。
26.(2)本发明的改性硅溶胶的制备方法为：首先将环氧树脂加入反应容器中搅拌，再加入水搅拌直至分散溶解，然后再将γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷加入反应容器，边搅拌边进行反应，反应后将硅酸乙酯滴加入反应容器，最后滴加水，滴加完成后加热进行反应，得到加气混凝土界面剂用改性硅溶胶。具体的反应原理为：硅酸乙酯与水进行水解反应得到表面带羟基的二氧化硅，同时，利用环氧树脂和γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷对表面带羟基的二氧化硅进行改性。
27.(3)本发明的改性硅溶胶能作为原料之一制备界面剂，使得界面剂具有优良的附着力、高的渗透性和良好的耐水性，能够使得界面剂降低加气混凝土表层空隙的吸水率，而不会封闭空隙。这样可以使腻子能有效进入加气混凝土表面空隙，增强腻子与加气混凝土之间的附着力，因为这种改性硅溶胶能够使得界面剂有效降低加气混凝土表面空隙的吸水率，进而避免腻子的水分被加气混凝土过快吸收掉，因而使腻子有充分时间进行水合固化，最终使得腻子达到一定的附着强度，并能避免墙体容易出现空鼓。
具体实施方式
28.下面，结合具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。
29.实施例1
30.一种加气混凝土界面剂用改性硅溶胶，包括以下按质量百分比计的组分：
31.环氧树脂2％、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷5％、硅酸乙酯50％，余量为水。
32.其中，所述环氧树脂为巴陵石化水性环氧树脂cydw-100。所述水为蒸馏水。
33.上述的加气混凝土界面剂用改性硅溶胶的制备方法，包括以下步骤：
34.1)将环氧树脂加入反应容器中，先在75℃下搅拌20min，再加入水搅拌 40min至分散溶解；
35.2)再在反应容器中加入γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷，在50℃下搅拌反应5h，得到混合物；
36.3)在反应容器中滴加正硅酸乙酯，再滴加水，硅酸乙酯的滴加时间为3h；滴加完成后在50℃下保温反应4h，降至室温后出料，得到加气混凝土界面剂用改性硅溶胶。
37.实施例2
38.一种加气混凝土界面剂用改性硅溶胶，包括以下按质量百分比计的组分：
39.环氧树脂1％、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷8％、硅酸乙酯60％，余量为水。
40.其中，所述环氧树脂为巴陵石化水性环氧树脂cydw-100。所述水为蒸馏水。
41.上述的加气混凝土界面剂用改性硅溶胶的制备方法，包括以下步骤：
42.1)将环氧树脂加入反应容器中，先在50℃下搅拌30min至分散溶解；
43.2)再在反应容器中加入γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷，在40℃下搅拌反应2h，得到混合物；
44.3)在反应容器中滴加正硅酸乙酯，再滴加水，硅酸乙酯的滴加时间为5h；滴加完成后在40℃下保温反应2h，降至室温后出料，得到加气混凝土界面剂用改性硅溶胶。
45.实施例3
46.一种加气混凝土界面剂用改性硅溶胶，包括以下按质量百分比计的组分：
47.环氧树脂3％、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷3％、硅酸乙酯 35％、，余量为水。
48.其中，所述环氧树脂为巴陵石化水性环氧树脂cydw-100。再进一步，所述水为蒸馏水。
49.上述的加气混凝土界面剂用改性硅溶胶的制备方法，包括以下步骤：
50.1)将环氧树脂加入反应容器中，先在80℃下搅拌10min，再加入水搅拌 60min至分散溶解；
51.2)再在反应容器中加入γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷，在80℃下搅拌反应2h，得到混合物；
52.3)在反应容器中滴加正硅酸乙酯，再滴加水，硅酸乙酯的滴加时间为0.5h；滴加完成后在80℃下保温反应2h，降至室温后出料，得到加气混凝土界面剂用改性硅溶胶。
53.对比例1
54.选用型号为ch83-1的硅溶胶。
55.性能测试
56.一、改性硅溶胶的渗透性测试
57.将实施例1～3的改性硅溶胶和对比例1的硅溶胶根据行业标准《外墙涂料水蒸汽透过率的测定及分级》(jg/t 309-2011)准则判定结果，具体如表1。
58.表1各组的水蒸气透过率测定
[0059][0060][0061]
由表1可知，实施例1～3的水蒸气透过率低于对比例1，其中，实施例1为最优实施例。说明对比例1完全疏水，若将对比例1疏水的硅溶胶制备界面剂会使得封闭性提高，从而使得加气混凝土和腻子结合能力降低。而实施例1～3 的改性硅溶胶有一定的透气性，将其制备成界面剂后能有效降低加气混凝土表面的吸水率，但又不会连续成膜。只是降低了加气混凝土表层空隙的吸水率，而不是封闭空隙。这样可以使腻子能有效进入加气混凝土表面空隙，因为这种界面剂有效降低了空隙的吸水率，使腻子有充分时间水合固化，达到一定的强度。
[0062]
二、以改性硅溶胶为原料的界面剂的附着性能
[0063]
将实施例1～3的改性硅溶胶和对比例1的硅溶胶制成界面剂，界面剂包括以下按重量百分比计的原料：苯基丙烯酸乳液25％、改性硅溶胶13％、甲基硅酸钾2％、纤维素0.5％、稳定剂0.6％、消泡剂0.5％、防腐剂0.1％、ph调节剂 0.2％、乙二醇7％、成膜助剂1％，余量为水。其中，稳定剂为陶氏化学731a，纤维素为亚什兰hbr250，消泡剂为迪高foamex810，防腐剂为科莱恩sca， ph调节剂为陶氏amp-95，成膜助剂为美国伊士曼醇酯十二。
[0064]
前处理步骤：在加气混凝土的表面辊涂等量的实施例1～3和对比例1的界面剂，待固化2h后，再批腻子，然后再上乳胶漆，一共四组实验组。
[0065]
第一对照组：在加气混凝土的表面涂抹对比例1的界面剂，待固化2h后，涂抹水泥砂浆，抹灰厚度为2mm，再批腻子，然后再上乳胶漆。
[0066]
第二对照组：在加气混凝土的表面涂抹对比例1的界面剂，待固化2h后，涂抹瓷砖砂浆胶，抹灰厚度为2mm，再批腻子，然后再上乳胶漆。其中，瓷砖砂浆胶为单组份粉状水泥砂浆改良添加剂。
[0067]
待各组的加气混凝土在乳胶漆养护7天后按照《gb50300-2001》建筑工程施工质量验收统一标准进行拉拔试验，数据如表2。其中，加气混凝土、腻子和乳胶漆的厂家均为中山葆信涂料科技有限公司。
[0068]
表2各组拉拔试验的数据
[0069]
组别拉拔结果(mpa)实施例10.19实施例20.23实施例30.43对比例10.32
第一对照组0.08第二对照组0.12
[0070]
由表2可知，使用了实施例1～3的界面剂能有效提高加气混凝土和腻子的附着力。对比例1的界面剂疏水性过高，界面剂表面的缝隙完全被封闭，腻子难以进入加气混凝土内部，腻子无法水合固化，导致拉拔强度降低。第一对照组是选用常用的疏水界面剂，但在加气混凝土和腻子之间再涂上一层厚厚的水泥砂浆，虽然能提升体系的强度，但是增加了涂抹水泥砂浆的人力和时间成本，不利于环保。第二对照组采用瓷砖砂浆胶利用薄抹灰工艺涂抹在加气混凝土和腻子之间，瓷砖砂浆胶的封闭性强于疏水界面剂，使得腻子难以附着在加气混凝土表面，长期使用甚至会出现墙体空鼓等不良情况发生。而实施例1～3的界面剂渗透性好，只是降低了加气混凝土表层空隙的吸水率，而不是封闭空隙。这样可以使腻子能有效进入加气混凝土表面空隙，因为这种界面剂有效降低了空隙的吸水率，使腻子有充分时间水合固化，达到一定的强度。加入利用本发明的改性硅溶胶制备的界面剂能省去了批刮水泥砂浆这道工序，大大缩短了工期；也解决了水泥砂浆对作业现场的污染问题，节省了清理作业地面的人工；同时少用了砂子，减少了砂子的开采对环境的破坏。
[0071]
上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。

技术特征：

1.一种加气混凝土界面剂用改性硅溶胶，其特征在于，包括以下按质量百分比计的组分：环氧树脂1～3％、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷3～8％、硅酸乙酯35～60％，余量为水。2.如权利要求1所述的加气混凝土界面剂用改性硅溶胶，其特征在于，所述环氧树脂的环氧当量为190～210g/eq，旋转粘度为500～1500mpas。3.如权利要求1所述的加气混凝土界面剂用改性硅溶胶，其特征在于，所述水为蒸馏水。4.权利要求1～3所述的加气混凝土界面剂用改性硅溶胶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1)将环氧树脂和水加入反应容器中，加热搅拌至分散溶解；2)再在反应容器中加入γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷，搅拌反应，得到混合物；3)调节ph值为3～4；4)在反应容器中采用滴加形式加入正硅酸乙酯，混合后，再滴加水，滴加完成后加热进行反应，得到加气混凝土界面剂用改性硅溶胶。5.如权利要求4所述的加气混凝土界面剂用改性硅溶胶的制备方法，其特征在于，步骤1)中，环氧树脂加入反应容器后先在50～80℃下搅拌10～30min。6.如权利要求4所述的加气混凝土界面剂用改性硅溶胶的制备方法，其特征在于，步骤2)中，在40～80℃下搅拌反应2～8h。7.如权利要求4所述的加气混凝土界面剂用改性硅溶胶的制备方法，其特征在于，步骤3)中，加入草酸溶液调节ph为3～4。8.如权利要求4所述的加气混凝土界面剂用改性硅溶胶的制备方法，其特征在于，步骤4)中，硅酸乙酯的滴加时间为0.5～5h。9.如权利要求4所述的加气混凝土界面剂用改性硅溶胶的制备方法，其特征在于，步骤4)中，硅酸乙酯和水滴加完成后，加热至40～80℃下保温反应2～8h，然后降至室温后出料。10.一种加气混凝土界面剂用改性硅溶胶的应用，其特征在于，权利要求1～3任一项所述的加气混凝土界面剂用改性硅溶胶用于制备界面剂。

技术总结

本发明公开了一种加气混凝土界面剂用改性硅溶胶及其制备方法和应用，该改性硅溶胶的主要成分为环氧树脂、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、硅酸乙酯和水。由环氧树脂和特种硅烷改性的硅溶胶具有独特结构，具有良好的渗透和加固作用。该改性硅溶胶作为原料之一制备界面剂，使得界面剂具有优良的附着力、高的渗透性和良好的耐水性，使腻子能有效进入加气混凝土表面空隙，因为这种界面剂有效降低了空隙的吸水率，使腻子有充分时间水合固化，达到一定的强度。一定的强度。