一种硅烷石墨烯复合防水材料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种凝胶复合材料的制备方法，具体涉及一种硅烷石墨烯复合防水材料及其制备方法。取乳化剂和硅烷单体，在均质机中充分搅拌，制备出均匀的油相；取乳化剂、蒸馏水和氧化石墨烯粉末在均质机中分散均匀，制备出均匀的水相；将水相倒入烧瓶，边搅拌边缓慢加入油相和分散剂，高速搅拌，然后制得硅烷石墨烯复合防水材料。本发明专利技术技术方案所得的硅烷石墨烯复合防水材料具有优良的防水能力、优良的抗氯离子侵蚀能力和优良的防钢筋锈蚀能力。

【技术实现步骤摘要】
一种硅烷石墨烯复合防水材料及其制备方法
本专利技术涉及一种凝胶复合材料的制备方法，具体涉及一种硅烷石墨烯复合防水材料及其制备方法。
技术介绍
日常生活中，混凝土结构因价格便宜、与钢筋有良好的结合等优点，成为建筑常用的材料。但由于混凝土中钢筋的锈蚀，导致混凝土结构耐久性降低，使其达不到预定的使用年限。尤其在海边环境下，大量氯离子进入混凝土腐蚀钢筋，其耐久性问题更为严重，因此混凝土的防护就成为当今社会热门研究之一。近年来，实验室研究结果已充分证明采用硅烷憎水表明处理技术提高混凝土结构的耐久性是可靠的，并且该技术在实际工程中已得到越来越多的应用。用硅烷类渗透性防水涂料对混凝土表面进行处理，硅烷材料能渗透到混凝土内部数毫米深度并与混凝土结合形成牢固的防护层，从而大大的提高混凝土的防水性和抗氯离子侵入性。为了提高硅烷乳液的防护能力，我们希望改良现有的配方，从而提高其防护能力。在当今社会，氧化石墨烯因其优良的性能被应用于很多领域，其中由于其含有大量的含氧集团，因而具有易溶于水、大的比表面积等性能，本专利技术将其用于改良现有的硅烷乳液，研发出一种新型的硅烷石墨烯复合防水材料。
技术实现思路
为解决现有技术中存在的上述问题，本专利技术提供一种硅烷石墨烯复合防水材料及其制备方法。本专利技术采用的技术方案如下：一种硅烷石墨烯复合防水材料的制备方法，包括如下步骤：步骤一，制备油相取乳化剂和硅烷单体，在均质机中充分搅拌，制备出均匀的油相；步骤二，制备水相取乳化剂、蒸馏水和氧化石墨烯粉末在均质机中分散均匀，制备出均匀的水相；步骤三，制得乳液将水相倒入烧瓶，边搅拌边缓慢加入油相和分散剂，高速搅拌，然后制得硅烷石墨烯复合防水材料。进一步地，所述乳化剂为Span80、PPGO或Tween，硅烷单体为甲基三乙氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、辛基三乙氧基硅烷或异丁基三乙氧基硅烷，分散剂为聚乙二醇、聚丙二醇、聚乙烯吡咯烷酮或聚乙烯醇。进一步地，步骤一中乳化剂的质量分数为3％～15％，硅烷单体的质量分数为25％～65％。进一步地，步骤二中乳化剂的质量分数为2％～15％，蒸馏水的质量分数为30％～50％，氧化石墨烯的质量分数为0.1％～2％。进一步地，步骤三中分散剂的质量分数为0.1％～0.4％。进一步地，步骤一中搅拌转速为15000～23000r/min。进一步地，步骤二中搅拌转速为15000～23000r/min。进一步地，步骤三中加入油相和分散剂的温度以及搅拌温度均为30℃～70℃，搅拌时间为5～6h。一种如上述所述方法制备的硅烷石墨烯复合防水材料。与现有技术相比，本专利技术具有如下优异技术效果：(1)本专利技术技术方案所得的硅烷石墨烯复合防水材料具有优良的防水能力；氧化石墨烯所含羟基与硅烷羟基脱水缩合，氧化石墨烯悬挂在硅烷上形成一个表面积很大的憎水层，提高硅烷的防水性能，硅烷另一面与水泥基材料相结合，两者紧密连接在一起。(2)本专利技术技术方案所得的硅烷石墨烯复合防水材料具有优良的抗氯离子侵蚀能力；众所周知，外界的有害离子(如氯离子)进入混凝土的方式为与外界水结合，通过混凝土微小裂缝或空隙进入混凝土，复合防水材料具有优良的防水性能，从而大大减少了氯离子的进入。(3)本专利技术技术方案所得的硅烷石墨烯复合防水材料具有优良的防钢筋锈蚀能力；混凝土碳化是指空气中的CO2气体不断地透过混凝土中未完全饱水的毛细孔，扩散到混凝土内部与其孔隙溶液中溶解的碱性物质进行中和反应，生成碳酸盐或其他物质的过程。此过程是混凝土中的PH值下降，并在其他条件具备时使混凝土中的钢筋发生锈蚀。碳化实验主要是证明防止钢筋锈蚀的性能，本申请碳化实验证实了所得的硅烷石墨烯复合防水材料具有优良的防钢筋锈蚀能力。附图说明图1为毛细吸水试验示意图；图2为C50混凝土试块毛细吸水结果图；图3为C30混凝土试块毛细吸水结果图；图4为各组接触角实验结果图；图5为C30混凝土试块毛细吸盐数据拟合图；图6为C50混凝土试块毛细吸盐数据拟合图；图7为C50混凝土试块碳化实验数据图；图8为C30混凝土试块碳化实验数据图。具体实施方式以下结合实施例和附图对本专利技术做进一步解释：实施例1步骤一，制备油相取4％的Span80和30％的甲基三乙氧基硅烷，在均质机中充分搅拌，转速控制在16000r/min，制备出均匀的油相；步骤二，制备水相取4％的Span80、30％的蒸馏水和0.1％的氧化石墨烯粉末在均质机中分散均匀，转速控制在15000r/min，制备出均匀的水相；步骤三，制得乳液将水相倒入三颈烧瓶中，调节温度在50℃，边搅拌边缓慢加入油相和0.1％的聚乙二醇(PEG2000)，高速搅拌5h，然后制得硅烷石墨烯复合防水材料。实施例2步骤一，制备油相取4.5％的PPGO和35％的乙烯基三乙氧基硅烷，在均质机中充分搅拌，转速控制在16000r/min，制备出均匀的油相；步骤二，制备水相取4.5％的PPGO、35％的蒸馏水和0.2％的氧化石墨烯粉末在均质机中分散均匀，转速控制在15000r/min，制备出均匀的水相；步骤三，制得乳液将水相倒入三颈烧瓶中，调节温度在50℃，边搅拌边缓慢加入油相和0.2％的聚丙二醇(PPG)，高速搅拌5h，然后制得硅烷石墨烯复合防水材料。实施例3实施例1步骤一，制备油相取7％的Span80和50％的辛基三乙氧基硅烷，在均质机中充分搅拌，转速控制在16000r/min，制备出均匀的油相；步骤二，制备水相取7％的Span80、50％的蒸馏水和0.4％的氧化石墨烯粉末在均质机中分散均匀，转速控制在15000r/min，制备出均匀的水相；步骤三，制得乳液将水相倒入三颈烧瓶中，调节温度在50℃，边搅拌边缓慢加入油相和1.5％的聚乙烯吡咯烷酮(PVP)，高速搅拌5h，然后制得硅烷石墨烯复合防水材料。实施例4步骤一，制备油相取4.9％的Tween和40％的异丁基三乙氧基硅烷，在均质机中充分搅拌，转速控制在16000r/min，制备出均匀的油相；步骤二，制备水相取5％的Tween、40％的蒸馏水和0.3％的氧化石墨烯粉末在均质机中分散均匀，转速控制在15000r/min，制备出均匀的水相；步骤三，制得乳液将水相倒入三颈烧瓶中，调节温度在50℃，边搅拌边缓慢加入油相和1％的聚乙烯醇(PVA)，高速搅拌5h，然后制得硅烷石墨烯复合防水材料。实验例：1、压力下混凝土涂覆复合防水材料的毛细吸水实验如图1所示，取出养护好的混凝土试块(强度等级分别为C30、C50)，沿未成形面垂直切开，试块尺寸变为100mm×100mm×50mm。将养护好的混凝土试块放入烘箱内，在烘干过程中对混凝土进行称重，若前后两次称重的结果未发生变化，说明混凝土试块中的游离水已经消失，可以进行毛细吸水实验。将烘干的混凝土试块选取一个成型面，其他的面进行封蜡，保证试块毛细吸水实验为一维吸水。将涂敷面向下放入装有蒸馏水的水槽中，用支架支撑起混凝土试块，保证水面不能超高混凝土试块底面5mm。称量试块在吸水实验开始后的0、1、2、4、6、8、12、24、36、48h的质量，得到不同涂敷处理的混凝土试块毛细吸水量变化，并根据时间开方定律，计算出每组试块的毛细吸水系数。式中：A——毛细吸水系数(g·m-2·h-1/2)ΔW——试块t时间内吸水量(g·m-2)t——毛本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种硅烷石墨烯复合防水材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一，制备油相取乳化剂和硅烷单体，在均质机中充分搅拌，制备出均匀的油相；步骤二，制备水相取乳化剂、蒸馏水和氧化石墨烯粉末在均质机中分散均匀，制备出均匀的水相；步骤三，制得乳液将水相倒入烧瓶，边搅拌边缓慢加入油相和分散剂，高速搅拌，然后制得硅烷石墨烯复合防水材料。

【技术特征摘要】
1.一种硅烷石墨烯复合防水材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一，制备油相取乳化剂和硅烷单体，在均质机中充分搅拌，制备出均匀的油相；步骤二，制备水相取乳化剂、蒸馏水和氧化石墨烯粉末在均质机中分散均匀，制备出均匀的水相；步骤三，制得乳液将水相倒入烧瓶，边搅拌边缓慢加入油相和分散剂，高速搅拌，然后制得硅烷石墨烯复合防水材料。2.根据权利要求1所述的硅烷石墨烯复合防水材料的制备方法，其特征在于，所述乳化剂为Span80、PPGO或Tween，硅烷单体为甲基三乙氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、辛基三乙氧基硅烷或异丁基三乙氧基硅烷，分散剂为聚乙二醇、聚丙二醇、聚乙烯吡咯烷酮或聚乙烯醇。3.根据权利要求1或2所述的硅烷石墨烯复合防水材料的制备方法，其特征在于，步骤一中乳化剂的质量分数为3％～15％，硅烷单体的质量分数为25％～65％。4.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：李绍纯，张友来，耿永娟，肖启龙，
申请(专利权)人：青岛理工大学，
类型：发明
国别省市：山东,37