1、建筑用有機硅防水劑 摘要:介紹了目前市場上常見的建筑用有機硅防水劑甲基硅醇鹽、硅樹脂、硅烷偶聯(lián)劑、乳液等的特點、性能,展望了其發(fā)展前景。 關鍵詞:有機硅,防水劑,甲基硅醇鹽,硅樹脂,硅烷偶聯(lián)劑,乳液 有機硅防水劑具有卓越的防水、防風化、防剝落和耐化學腐蝕性能,廣泛應用于各種混凝土、石材、木材等的保護。將其涂布于基材上,能均勻滲透到微孔壁上,在基材表面或內(nèi)部形成很薄的憎水膜,達到防水目的。 目前市場上的有機硅類防水劑品種繁多,使用效果各不相同,主要分為甲基硅醇鹽、硅樹脂、硅烷、有機硅乳液幾大類,下面分別介紹。 1 甲基硅醇鹽 甲基硅醇鹽的工業(yè)生產(chǎn)是將甲基三氯硅烷水解,過濾并用大量水洗滌后得到甲基
2、硅醇;甲基硅醇再與氫氧化鈉(鉀)水溶液在9095e下加熱,然后加水過濾而成;也可由甲基三氯硅烷或高沸物在低溫下進行醇解,再與氫氧化鈉(鉀)在110e左右加熱而成。 甲基硅醇鹽作為第一代有機硅防水劑,是一種剛 性防水材料,使用時能與基材表層及空氣中大量的二氧化碳及水產(chǎn)生化學反應,生成憎水的聚甲基硅氧烷膜;這種網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的樹脂能夠堵塞水泥砂漿內(nèi)部的毛細孔,增強砂漿的密實性,提高其抗?jié)B性,從而起到有效的防水作用;但因其會在基材表面產(chǎn)生白色粉狀沉淀物,或因為堿性太強而產(chǎn)生黃變,從而影響建筑物表面形貌另 外,甲基硅醇鹽還會在強堿性條件下生成硅醇而溶于水中流失,使其防水性在一定條件下自動 失效。 該防水劑具
3、有無毒、無味,不揮發(fā)、不易燃,耐候性優(yōu)良,對鋼筋無銹蝕等優(yōu)點;還有微 膨脹作用,能補償砂漿和混凝土的收縮;可在潮濕基材上施工,不影響防水層與基材的粘接,施工操作簡便靈活;運輸方便,施工安全,造價低廉。 2 硅樹脂 目前,國內(nèi)市場上常見的有機硅防水劑的活性組分是甲基硅樹脂。工業(yè)生產(chǎn)中是將甲基三氯硅烷在有機溶劑中水解縮合制得;也可由甲基三烷氧基硅烷出發(fā)制成,具體方法是將甲基三烷氧基硅烷在過量水及微量鹽酸存在下水解,開始反應時體系為兩相,隨著反應的進行轉(zhuǎn)化為均相,蒸出大 部分醇及水后,得到溶于醇的無色透明甲基硅樹脂1。 硅樹脂具有優(yōu)異的耐高低溫性、耐老化性、獨特的疏水性和透氣性、無毒無腐蝕,被認為是
4、理想的防水涂料,廣泛用于建筑材料的防水保護;但該甲基硅樹脂防水層的光澤度高、不耐擦洗等,影響了建筑物的表面形貌;而且防水層會在幾個月或12年后失效。增大甲基硅樹脂的 n(CH3)/n(Si)值有利于提高其疏水性和防水壽命。郭慶中等人發(fā)現(xiàn),n(CH3)/n(Si)值為114的硅樹脂具有優(yōu)異的防水性能和耐堿性能,并有望具有較持久的防水保護功能2。 3 硅烷 采用硅烷作建筑物防水劑具有表面處理簡單(無積水、灰塵、油污等即可)、滲透力強、抗氧化、防紫外線、表面不易磨損等突出優(yōu)勢,使用安全、無污染,為新型環(huán)保產(chǎn)品。目前,國外普遍采用此類產(chǎn)品作建筑物的防水保護,國內(nèi)由于技術空缺尚未得到廣泛推廣。該類產(chǎn)品具
5、有很大的市場潛力。 用作防水劑的硅烷主要是長鏈烷基烷氧基硅烷,通常是指碳原子數(shù)n8的直鏈烷基烷氧基硅烷 3。長鏈烷基硅烷作為文物、建筑物的防水劑,可防止酸蝕、凍融、風化對文物(特別是室外文物)、建筑物的破壞。 瓦克公司開發(fā)的SILRES BS 1701主要成分為辛基三乙氧基硅烷,尤其適合于混凝土的表面防水處理。有機硅防水劑不同于普通的防水涂料,它具有較好的滲透性能,使用濃度越高,滲透力越強。據(jù)測定,有機硅防水液的濃度為100%時,基材的滲透深度可達到612 mm;濃度為40%時,滲透深度為45 mm;而濃度僅為5%時,滲透深度也能達到12 mm。這種產(chǎn)品同樣適合于沿海地區(qū)的橋梁、碼頭,以及停車
6、場和馬路的路面。使用時將其直接噴涂在建筑物基層表面, 1115 h后即具有防水性。防水涂料的使用壽命通常為510年;而有機硅防水劑在歐美國家已經(jīng)使用了1020年,至今仍然保持著出色的防水效果5。 針對滲透更困難的各種磚材、砂石以及陶瓷等中性基材,道康寧公司開發(fā)出Z-6689防水劑。它是一種硅烷/硅氧烷的混合液,不含溶劑。這種產(chǎn)品的憎水性極強,在堿性基材上可在5min形成凝珠效果;在磚材、砂石等中性基材表面,可于1 h后形成凝珠效果。使用這種產(chǎn)品可明顯減少中性和 堿性基材的吸水量以及由此產(chǎn)生的凍融和風化損傷,防止建筑物表層的剝落,延長其使用壽命。為了使防水劑能更深地滲入多孔基材, Z-6689的
7、分子結(jié)構(gòu)極小,這就使已形成的建筑物憎水表層仍然保持較好的透氣性。既能密封防水又能呼吸是這種產(chǎn)品的突出特點。 4 有機硅乳液 該類防水劑為線形的聚有機硅氧烷在水中形成的乳液。與甲基硅醇鹽和硅樹脂比較,有機硅乳液具有如下特點:使用過程中不污染環(huán)境;對磚、石、混凝土等有更強的滲透力;成本較低。道康寧公司的DC-772及邁圖公司(以前的GE公司)的SC-50防水劑屬于此類產(chǎn)品。該類防水劑可作為防水添加劑加入混合料的配方中;也可作為表面處理劑用于磚、瓦、天然石、人造石、石膏、水泥、陶瓷及其它無機微孔材料制品的表面處理,混凝土路面、地面和屋面,橋梁、堤壩,外墻、浴室內(nèi)墻,游泳池、蓄水池、水箱、水塔、地下室
8、、隧道及其它地下工程的防水處理。 乳液型有機硅防水劑主要有以下品種4:一是甲基含氫硅油乳液,由于含有與硅直接相連的氫原子具有較高的反應活性,易與羥基等活性基團反 應,形成網(wǎng)狀防水膜;二是羥基硅油乳液,羥基硅油乳液可用羥基硅油直接乳化或乳液聚合制得;三是烷基烷氧基硅烷乳液,該產(chǎn)品含有烷氧基,遇到硅酸鹽基材的羥基時,易發(fā)生交聯(lián),產(chǎn)生網(wǎng)狀憎水性硅氧烷膜。乳液的穩(wěn)定性一直是關鍵問題。雖然目前可用于噴涂的市售傳統(tǒng)硅烷多為液態(tài),但瓦克公司新開發(fā)出的硅烷可以以膏霜形式供貨。這些膏霜狀的產(chǎn)品通常都是由硅烷乳化而成,固含量高、不易揮發(fā)、使用較方便。膏霜類產(chǎn)品更易于在頂面施工,而用于垂直面時可以減少損耗量5。 5
9、 結(jié)束語 不同品種的有機硅防水劑性能不盡相同,在實際的操作中,通常會將幾種產(chǎn)品復配使用以獲得最佳的使用效果。但有一點值得強調(diào),沒有任何一種防水劑是萬能、一勞永逸的。 目前,國內(nèi)市場上的有機硅防水劑仍以甲基硅醇鹽為主。一方面是因為其價格較低廉,短期效果較理想;另一方面是因為國內(nèi)還沒有開發(fā)出新的、物美價廉的替代產(chǎn)品,單純依靠進口根本無法滿足和適應市場的需求。 近年來,中國建筑防水事業(yè)發(fā)展迅速,而且應用范 圍已由建筑擴展到橋梁、公路、水利、隧道、鐵路、機場、地鐵、糧庫、污水處理等基礎設施的防水工程。可以相信,國內(nèi)防水劑市場將會越來越廣闊,中高檔新型防水材料的需求將日益擴大,單純依靠進口已不能滿足需求
10、;加快國內(nèi)中高檔新型防水劑的研究與開發(fā)及市場化成為亟待解決的問題。 參考文獻 1幸松民,王一璐.有機硅合成工藝及產(chǎn)品應用M. 北京:化學工業(yè)出版社, 2000: 720-720. 2郭慶中,黃恒超,伍青.n(CH3)/n(Si)值對甲基 硅樹脂防水性能的影響J.有機硅材料, 2006, 20 (1): 13-16. 3甄廣全. WD-10在石質(zhì)文物表面封護中的應用J. 化工新型材料, 2001, 29 (9): 48-50. 4徐彩宣,陸文雄.用于建材疏水化處理的水性有機 硅防水劑J.天津化工, 2000, 11 (6): 9-11. 5吳平.滲透型有機硅憎水劑在混凝土保護中的應用 J.新型建筑材料, 2003 (6): 55-57.
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