CN110437735B - 混凝土表面防水涂料及其制备方法、应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种混凝土表面防水涂料及其制备方法、应用。所述混凝土表面防水涂料为一种疏水乳液，该疏水乳液包括去离子水、硅氧烷类聚合物以及水溶性PVA纤维，其中：疏水乳液各组分的重量份为：水溶性PVA纤维15‑30份，硅氧烷类聚合物12‑60份；去离子水300‑600份。使用时，将所述疏水乳液浸渍砂浆试块，可得到接触角为120‑145°且表面光滑的疏水混凝土；本发明的优点是疏水乳液的制备工艺简单，PVA纤维与混凝土表面有较好的亲和性更有利于疏水乳液和混凝土表面的结合，且有机高分子乳液成膜性好有一定的耐久性，易于操作适应大规模生产。
Description
技术领域：
本发明涉及一种混凝土表面防水涂料。
本发明还涉及一种上述混凝土表面防水涂料的制备方法和应用。
背景技术：
饰面砂浆是一种无机矿物类的抹面灰浆且大多以水泥基饰面砂浆为主，用于建筑墙体表面的装饰，但是在应用过程中易出现泛碱、起皮和色差影响美观。抑制泛碱的方法有减少可溶性盐、提高致密性、减少内部和外部水分以及改善养护条件，其中针对防水的处理，传统方法有加防水外加剂、憎水剂的方法，但有着环境污染、易挥发和无法保证长期性效果的不足。
疏水乳液表面防水涂料大多以硅烷乳液为主，它是经过高转速的乳化作用制备得到，在混凝土表面形成网状交联结构，疏水基团留在混凝土表面，达到防水的作用，但是硅烷偶联剂本身与混凝土界面没有良好的相容性经过风化、高温以及机械磨损易破坏涂层的疏水性，且烷氧基硅烷在水中易水解，接着易进行缩合反应，在水中稳定性很差，使得制备好的硅烷乳液未经应用就已失效，选用合适的疏水乳液和混凝土表面之间的结合成分十分必要，且选择聚合物类有机高分子乳液代替硅烷乳液以提高疏水乳液稳定性。
中国专利CN106220239A报道了一种高疏水性硅烷乳液混凝土防水剂的制备方法，此高疏水乳液首先由硅烷偶联剂、水、混合乳化剂经过高转速的乳化，接着添加增稠剂在一定转速下进行分散，最后再滴加硅烷偶联剂和水进行分散得到稳定的高疏水性硅烷乳液防水剂。此方法虽然在高温下可以保持稳定不分层，但是在实际应用时混凝土表面会受到机械磨损且硅烷类乳液易水解而失效，耐久性无疑是无法保证的。
中国专利CN106277911A报道了一种硅烷乳液建筑防水剂的制备方法，它首先是进行原料称取，加入溶剂和乳化剂，溶解后加入催化剂和增稠剂，乳化后加入丙烯酸树脂乳液，进行高速乳化，调整体系的PH值7-9，高速乳化后加入乳化剂并杀菌，继续乳化即可。该方法虽然得到了稳定不分层和环境友好的硅烷乳液防水剂，但是工艺方法较复杂且在聚合物基料制备时需在60-80°下反应8-10个小时得到反应物，制备较耗时，生产成本较高。
发明内容：
本发明解决了硅烷乳液易水解失效且提高了疏水涂层的耐久性，提供了一种制备工艺简单的混凝土表面防水涂料的制备方法。
本发明的技术方案：
一种混凝土表面防水涂料，为疏水乳液，该疏水乳液包括去离子水、硅氧烷类聚合物以及水溶性PVA纤维，其中：去离子水、硅氧烷类聚合物以及水溶性PVA纤维的重量份为：
水溶性PVA纤维 15-30
硅氧烷类聚合物 12-60
去离子水 300-600。
进一步地，所述的硅氧烷类聚合物为羟基聚二甲基硅氧烷和/或聚甲基氢硅氧烷。
进一步地，所述的硅氧烷类聚合物为羟基聚二甲基硅氧烷和聚甲基氢硅氧烷的混合液；疏水乳液中各组分的重量份为：
进一步地，所述的硅氧烷类聚合物为羟基聚二甲基硅氧烷，且疏水乳液中还包括硅烷偶联剂；
疏水乳液中各组分的重量份为：
进一步地，所述疏水乳液中还包括有无机纳米粒子，该无机纳米粒子为纳米二氧化硅粉末或偏高岭土粉末；
当无机纳米粒子为纳米二氧化硅粉末时，疏水乳液中各组分的重量份为：
当无机纳米粒子为偏高岭土粉末时，疏水乳液中各组分的重量份为：
进一步地，当无机纳米粒子为纳米二氧化硅粉末时，所述的硅氧烷类聚合物为羟基聚二甲基硅氧烷和聚甲基氢硅氧烷的混合液，疏水乳液中各组分的重量份为：
进一步地，当无机纳米粒子为纳米二氧化硅粉末时，所述的硅氧烷类聚合物为羟基聚二甲基硅氧烷，且疏水乳液中还包括硅烷偶联剂；
疏水乳液中各组分的重量份为：
本发明的另一个技术目的是提供一种混凝土表面防水涂料的制备方法，步骤如下：
(1)将计量的水溶性PVA纤维溶解在计量的去离子水中，接着在50-60°水浴锅中加热1-2h，得到PVA水溶液，待冷却；
(2)将计量的硅氧烷类聚合物缓慢加入到PVA水溶液中，然后先在5000rpm转速下分散5min，再调转速到6000rpm转速分散5min，得到PVA/硅氧烷类聚合物乳液；
步骤(2)所制得的PVA/硅氧烷类聚合物乳液，即为所需制备的混凝土表面防水涂料；
该混凝土表面防水涂料各组分的重量份为：
水溶性PVA纤维 15-30
硅氧烷类聚合物 12-60
去离子水 300-600。
进一步地，步骤(2)所制得的PVA/硅氧烷类聚合物乳液还需经过步骤(3)处理后，才能得到所需制备的混凝土表面防水涂料；所述的步骤(3)为：将计量的纳米偏高岭土粉末或计量的纳米二氧化硅粉末溶解在计量的PVA水溶液中，超声分散1-2h，并磁力搅拌1h，得到均匀的溶液后，缓慢加入到步骤(2)所制得的PVA/硅氧烷类聚合物乳液中，然后在5000rpm转速下，分散10min，即可得到所需制备的混凝土表面防水涂料。
本发明的再一个技术目的是提供一种混凝土表面防水涂料的应用，具体为：将砂浆试块浸渍在疏水乳液中一段时间后，于50°干燥1-2天，即可得到接触角达到120-145°的疏水性混凝土；当疏水乳液中，硅氧烷类聚合物的质量占比为7.23％-10.26％时，砂浆试块在疏水乳液中浸渍30s-1min；当疏水乳液中，硅氧烷类聚合物的质量占比为2.43％-3.64％时，砂浆试块在疏水乳液中浸渍1-2h。
本发明有以下优点：
1)本发明在疏水乳液中引入水溶性PVA纤维，由于水溶性PVA纤维与混凝土表面有良好的亲和性，可使混凝土表面和疏水乳液更好的结合，从而得到稳定的疏水涂层。
2)本发明采用硅氧烷类聚合物、硅烷偶联剂、水溶性PVA纤维、无机纳米粒子、去离子水制备疏水乳液制备工艺简单，易于控制。
3)本发明采用硅氧烷类聚合物与硅烷偶联剂之间一种或两种复合乳液，克服了硅烷偶联剂易水解缩合稳定性差的缺点，且聚合物类有机高分子乳液成膜性好较稳定。
附图说明：
图1为实施例5制备的疏水乳液涂层的表面静态水接触角测量图。
图2为实施例5制备的疏水乳液涂层的表面10微米的SEM。
图3为实施例5制备的疏水乳液涂层的表面2微米的SEM。
具体实施方式：
以下结合了一些实例阐述了本发明的内容，但本发明的技术方法不局限于以下具体实施方式。
实施例1
分别称重去离子水600g、水溶性PVA纤维24g、聚甲基氢硅氧烷49.8g以及偏高岭土粉末15g；
将上述的各组分通过下述步骤制出本发明所需的混凝土表面防水涂料：
(1)将计量为24g的90度水溶性PVA纤维溶解在质量为550g的去离子水中，于100°水浴加热2h,得到PVA水溶液；接着向PVA水溶液中缓慢加入计量为49.8g的聚甲基氢硅氧烷，然后先在5000rpm转速下分散5min，再调转速到6000rpm转速分散5min，得到PVA/硅氧烷类聚合物乳液；
(2)将计量为15g的偏高岭土粉末溶解在50g去离子水中，超声分散1h并磁力搅拌1h得到均匀分散的偏高岭土溶液；
(3)将分散好的偏高岭土溶液缓慢加入到上述PVA/硅氧烷类聚合物乳液中，在5000rpm转速下分散10min，得到疏水乳液。该疏水乳液即为本发明所需制备的混凝土表面防水涂料。
由此可知，本实施例所制得的混凝土表面防水涂料(疏水乳液)，包括以下组分：去离子水600g、水溶性PVA纤维24g、聚甲基氢硅氧烷49.8g以及偏高岭土粉末15g；则所述的混凝土表面防水涂料中，各溶质在溶剂(去离子水)中所占的质量百分比如下：水溶性PVA纤维4％、聚甲基氢硅氧烷8.3％、偏高岭土粉末2.5％。
在砂浆试件表面制备疏水乳液涂层的步骤：
将本实施例所制得的疏水乳液浸渍砂浆试件30s-1min，在50°烘箱中干燥24-48h，即得疏水混凝土试件，再放在室内干燥1-2天后，测得混凝土表面疏水乳液涂层的接触角为145.74°。
上述的砂浆试件通过下述步骤制得：
浇筑振动后，在20度温度和相对湿度90％下干燥24h，脱模后打磨表面在50°烘箱中干燥24h，再在室内干燥48h。
由此可知，本实施例所制得的疏水乳液，具有如下特点：
1、适用于砂浆试件(混凝土)，原因在于，该疏水乳液中，加入了水溶性PVA纤维，水溶性PVA纤维与混凝土表面有良好的亲和性，可使混凝土表面和疏水乳液更好的结合，从而得到稳定的疏水涂层。
2、具有良好的疏水性，原因在于两个方面：其中一个方面是，本实施例所述疏水乳液中，水溶性PVA纤维与混凝土表面具有良好的亲和性，聚甲基氢硅氧烷因具有憎水基团Si-H键而作为疏水剂使用，因此，所制成的PVA/硅氧烷类聚合物乳液，能够在砂浆试件(混凝土试件)表面形成层次性疏水结构而具有疏水性；另一个方面则是因为，本实施例所述的PVA/硅氧烷类聚合物乳液，经过高速混合后疏水乳液本身形成PVA纤维包裹聚甲基氢硅氧烷的壳式结构，再添加偏高岭土等纳米级颗粒，即可将偏高岭土等纳米级颗粒附着在壳式结构的表面，构成了疏水所需的粗糙结构，进一步提高PVA/硅氧烷类聚合物乳液的疏水性。但是，偏高岭土呈白色、灰白色，因此，对于作为装饰性混凝土墙面或饰面砂浆的混凝土试件来讲，偏高岭土的添加会影响美观。另外，偏高岭土还能够提高涂层的耐磨性，原因在于，偏高岭土是一类亚微米或纳米颗粒，可以构建所需要的微纳结构。
实施例2
称重去离子水600g、水溶性PVA纤维30g、羟基聚二甲基硅氧烷60g。
将上述的各组分通过下述步骤制出本发明所需的混凝土表面防水涂料：
(1)将计量为30g的40度水溶性PVA纤维溶解在去离子水中，于50°水浴加热1h,得到PVA水溶液；
(2)向PVA水溶液中缓慢加入计量为60g的羟基聚二甲基硅氧烷，然后在5000rpm转速下分散5min，再调转速到6000rpm转速分散5min，得到PVA/硅氧烷类聚合物乳液。本实施例中，所述的PVA/硅氧烷类聚合物乳液即为所需制备的目标产物疏水乳液(混凝土表面防水涂料)。
由此可知，本实施例所制得的混凝土表面防水涂料(疏水乳液)，包括以下组分：去离子水600g、水溶性PVA纤维30g、羟基聚二甲基硅氧烷60g。
将本实施例所制得的疏水乳液，通过实施例1所记载的方法，在砂浆试件的表面形成疏水乳液涂层，测得该疏水乳液涂层的接触角为139.93°，低于实施例1所制得疏水乳液通过同样方法在砂浆试件表面所形成疏水乳液涂层的接触角。
本实施例中，所制得的疏水乳液(混凝土表面防水涂料)，即为水溶性PVA纤维与羟基聚二甲基硅氧烷制成的PVA/硅氧烷类聚合物乳液。其中，羟基聚二甲基硅氧烷具有Si-OH键，可以与砂浆(混凝土)试件表面的羟基发生脱水，缩合形成Si-O键，同时Si-OH之间发生缩合形成稳定的Si-O-Si键，且与水溶性PVA中的羟基缩合，形成不稳定的Si-O-C键，使憎水基团覆盖在砂浆试件表面上，因此，砂浆试件能够通过浸渍PVA/硅氧烷类聚合物乳液而在表面形成具有疏水性的基质。另外，本实施例所述的PVA/硅氧烷类聚合物乳液，因PVA、硅氧烷类聚合物经过高速混合后疏水乳液本身形成PVA纤维包裹聚甲基氢硅氧烷的壳式结构，致使表面具有本实施例所述疏水乳液涂层的砂浆试件具有良好的疏水性。
实施例3
称重去离子水600g、水溶性PVA纤维30g、羟基聚二甲基硅氧烷42g、硅烷偶联剂18g。所述硅烷偶联剂为KH792或N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷。
本实施例与实施例2的不同在于，羟基聚二甲基硅氧烷的用量减少，且羟基聚二甲基硅氧烷的减少量恰巧为新增的硅烷偶联剂的用量。
将上述的各组分通过下述步骤制出本发明所需的混凝土表面防水涂料：
(1)将计量为30g的40度水溶性PVA纤维溶解在去离子水中，于50°水浴加热1h,得到PVA水溶液；
(2)向PVA水溶液中缓慢加入计量为42g的羟基聚二甲基硅氧烷和计量为18g的硅烷偶联剂，然后在5000rpm转速下分散5min，再调转速到6000rpm转速分散5min，即可得到目标产物疏水乳液(混凝土表面防水涂料)。
将本实施例所制得的疏水乳液，通过实施例1所记载的方法，在砂浆试件的表面形成疏水乳液涂层，测得该疏水乳液涂层的接触角为126.14°，小于实施例2所制得疏水乳液通过同样方法在砂浆试件表面所形成疏水乳液涂层的接触角。由此可知，由羟基聚二甲基硅氧烷与水溶性PVA纤维形成的疏水乳液，浸渍砂浆试块后，在砂浆试块表面形成的疏水乳液涂层的接触角大于同质量配比的由羟基聚二甲基硅氧烷、硅烷偶联剂与水溶性PVA纤维形成的疏水乳液，浸渍砂浆试块后，在砂浆试块表面形成的疏水乳液涂层的接触角。
实施例4
称重去离子水600g、水溶性PVA纤维30g、聚甲基氢硅氧烷18g、羟基聚二甲基硅氧烷42g。
本实施例与实施例2的不同在于，羟基聚二甲基硅氧烷的用量减少，且羟基聚二甲基硅氧烷的减少量恰巧为新增的聚甲基氢硅氧烷的用量。
将上述的各组分通过下述步骤制出本发明所需的混凝土表面防水涂料：
(1)将计量为30g的40度水溶性PVA纤维溶解在去离子水中，于50°水浴加热1h,得到PVA水溶液；
(2)向PVA水溶液中缓慢加入计量为42g的羟基聚二甲基硅氧烷和计量为18g的聚甲基氢硅氧烷，然后在5000rpm转速下分散5min，再调转速到6000rpm转速分散5min，即可得到目标产物疏水乳液(混凝土表面防水涂料)。
将本实施例所制得的疏水乳液，通过实施例1所记载的方法，在砂浆试件的表面形成疏水乳液涂层，测得该疏水乳液涂层的接触角为120.68°，小于实施例2所制得疏水乳液通过同样方法在砂浆试件表面所形成疏水乳液涂层的接触角，同时也小于实施例3所制得疏水乳液通过同样方法在砂浆试件表面所形成疏水乳液涂层的接触角。
由此可知，由聚甲基氢硅氧烷、羟基聚甲基氢硅氧烷与水溶性PVA纤维形成的疏水乳液，浸渍砂浆试块后，在砂浆试块表面形成的疏水乳液涂层的接触角，小于同质量配比的由羟基聚二甲基硅氧烷与水溶性PVA纤维形成的疏水乳液，浸渍砂浆试块后，在砂浆试块表面形成的疏水乳液涂层的接触角。同时，由聚甲基氢硅氧烷与水溶性PVA纤维形成的疏水乳液，浸渍砂浆试块后，在砂浆试块表面形成的疏水乳液涂层的接触角，也小于同质量配比的由硅烷偶联剂与水溶性PVA纤维形成的疏水乳液，浸渍砂浆试块后，在砂浆试块表面形成的疏水乳液涂层的接触角。但是，硅烷偶联剂具有易水解、缩合稳定性差的缺点，而聚合物类有机高分子乳液成膜性好、较稳定，因此，单纯采用硅烷偶联剂与水溶性PVA纤维形成的疏水乳液，并不是本申请制备混凝土表面防水涂料的优选方案。
实施例5
称重去离子水300g、水溶性PVA纤维15g、羟基聚二甲基硅氧烷36g。
本实施例与实施例2的不同在于，等比例减少去离子水、水溶性PVA纤维的用量。而羟基聚二甲基硅氧烷的用量减少，但是减少幅度小于去离子水/水溶性PVA纤维的用量幅度。
将上述的各组分通过下述步骤制出本发明所需的混凝土表面防水涂料：
(1)将计量为15g的40度水溶性PVA纤维溶解在计量为300g的去离子水中，于50°水浴加热1h,得到PVA水溶液；
(2)向PVA水溶液中缓慢加入计量为36g的羟基聚二甲基硅氧烷，然后在5000rpm转速下分散5min，再调转速到6000rpm转速分散5min，即可得到目标产物疏水乳液(混凝土表面防水涂料)。
将本实施例所制得的疏水乳液，通过实施例1所记载的方法，在砂浆试件的表面形成疏水乳液涂层，测得该疏水乳液涂层的接触角为136.78°，略小于实施例2所制得疏水乳液通过同样方法在砂浆试件表面所形成疏水乳液涂层的接触角。本实施例中，所制得的混凝土表面防水涂料中，羟基聚二甲基硅氧烷的质量占比为10.26％，与实施例2所制得的混凝土表面防水涂料中，羟基聚二甲基硅氧烷的质量占比为8.70％相比，有一定幅度的增长，但是浸渍前者对应的疏水乳液的砂浆试块，在表面形成疏水乳液涂层的接触角相对于浸渍后者对应的疏水乳液，在表面形成疏水乳液涂层的接触角来讲，不但没有提高，反而略有降低。原因在于，当羟基聚二甲基硅氧烷的质量占比为10.26％时，羟基聚二甲基硅氧烷在砂浆试件表面所形成的疏水乳液涂层中已经达到饱和，继续增加羟基聚二甲基硅氧烷的质量占比，也不会明显提高疏水乳液涂层在砂浆试件表面的接触角。
附图中，图1为本实施例所制备的疏水乳液涂层的表面静态水接触角测量图；图2为本实施例所制备的疏水乳液涂层的表面10微米的SEM；图3为本实施例所制备的疏水乳液涂层的表面2微米的SEM。
实施例6：
称重去离子水300g、水溶性PVA纤维15g、羟基聚二甲基硅氧烷24g、硅烷偶联剂12g。
本实施例与实施例5的不同在于，羟基聚二甲基硅氧烷的用量减少，且羟基聚二甲基硅氧烷的减少量恰巧为新增的硅烷偶联剂的用量。
将上述的各组分通过下述步骤制出本发明所需的混凝土表面防水涂料：
(1)将计量为15g的40度水溶性PVA纤维溶解在计量为300g的去离子水中，于50°水浴加热1h,得到PVA水溶液；
(2)向PVA水溶液中缓慢加入计量为24g的羟基聚二甲基硅氧烷、计量为12g的硅烷偶联剂，然后在5000rpm转速下分散5min，再调转速到6000rpm转速分散5min，即可得到目标产物疏水乳液(混凝土表面防水涂料)。
将本实施例所制得的疏水乳液，通过实施例1所记载的方法，在砂浆试件的表面形成疏水乳液涂层，测得该疏水乳液涂层的接触角为126.72°，小于实施例5所制得疏水乳液通过同样方法在砂浆试件表面所形成疏水乳液涂层的接触角。
同时，本实施例也验证了如下事实：由羟基聚二甲基硅氧烷与水溶性PVA纤维形成的疏水乳液，浸渍砂浆试块后，在砂浆试块表面形成的疏水乳液涂层的接触角大于同质量配比的由硅烷偶联剂、羟基聚二甲基硅氧烷与水溶性PVA纤维形成的疏水乳液，浸渍砂浆试块后，在砂浆试块表面形成的疏水乳液涂层的接触角。
实施例7
称重去离子水300g、水溶性PVA纤维15g、羟基聚二甲基硅氧烷24g、聚甲基氢硅氧烷12g。
本实施例与实施例5的不同在于，羟基聚二甲基硅氧烷的用量减少，且羟基聚二甲基硅氧烷的减少量恰巧为新增的聚甲基氢硅氧烷的用量。
将上述的各组分通过下述步骤制出本发明所需的混凝土表面防水涂料：
(1)将计量为15g的40度水溶性PVA纤维溶解在计量为300g的去离子水中，于50°水浴加热1h,得到PVA水溶液；
(2)向PVA水溶液中缓慢加入计量为24g的羟基聚二甲基硅氧烷、计量为12g的聚甲基氢硅氧烷，然后在5000rpm转速下分散5min，再调转速到6000rpm转速分散5min，即可得到目标产物疏水乳液(混凝土表面防水涂料)。
将本实施例所制得的疏水乳液，通过实施例1所记载的方法，在砂浆试件的表面形成疏水乳液涂层，测得该疏水乳液涂层的接触角为126.62°，小于实施例5所制得疏水乳液通过同样方法在砂浆试件表面所形成疏水乳液涂层的接触角。
本实施例中，硅氧烷类聚合物(羟基聚二甲基硅氧烷+聚甲基氢硅氧烷)在疏水乳液中的质量占比为10.26％。
根据实施例5以及本实施例公开的试验数据，可知，本申请能够得出如下结论：由羟基聚二甲基硅氧烷与水溶性PVA纤维形成的疏水乳液，浸渍砂浆试块后，在砂浆试块表面形成的疏水乳液涂层的接触角大于同质量配比的由聚甲基氢硅氧烷、羟基聚二甲基硅氧烷与水溶性PVA纤维形成的疏水乳液，浸渍砂浆试块后，在砂浆试块表面形成的疏水乳液涂层的接触角。
结合实施例5、实施例6以及本实施例公开的试验数据，可知，本申请能够得出如下结论：由聚甲基氢硅氧烷与水溶性PVA纤维形成的疏水乳液，浸渍砂浆试块后，在砂浆试块表面形成的疏水乳液涂层的接触角，也小于同质量配比的由硅烷偶联剂与水溶性PVA纤维形成的疏水乳液，浸渍砂浆试块后，在砂浆试块表面形成的疏水乳液涂层的接触角。
综上所述，实施例1至7中，所制得的疏水乳液各组分配比及采用上述同样方法在砂浆试件表面形成疏水乳液涂层的接触角如下表1所示：
表1
表2公开了实施例8-10所制得的疏水乳液各组分配比及采用上述同样方法在砂浆试件表面形成疏水乳液涂层的接触角，以下将结合表2详细地说明实施例8-10，具体如下：
表2
实施例8
分别称重去离子水300g、水溶性PVA纤维15g、羟基聚二甲基硅氧烷12g、纳米二氧化硅粉末2g。
本实施例中，纳米二氧化硅粉末可以直接采用成品，也可以通过下述方法制备：
将5ml正硅酸乙酯(TEOS)、5ml氨水和100ml无水乙醇混合，磁力搅拌12h后陈化，接着离心处理，最后50°干燥12h，得到2g纳米二氧化硅粉末。
将上述的各组分通过下述步骤制出本发明所需的混凝土表面防水涂料：
(1)将计量为2g的纳米二氧化硅粉末溶解在计量为50g、质量浓度为5％的PVA水溶液中，超声分散2h得到均匀的PVA/SiO2溶液，备用；
(2)将计量的40度水溶性PVA纤维溶解在计量的去离子水中，于50°水浴加热1h,得到质量浓度为5％的PVA水溶液；
(3)向PVA水溶液中缓慢加入计量的羟基聚二甲基硅氧烷，在5000rpm转速下，分散5min，再调转速到6000rpm转速分散5min，得到PVA/硅氧烷类聚合物乳液；
(4)将步骤(1)制得的PVA/SiO2溶液缓慢加入到步骤(3)制得的PVA/硅氧烷类聚合物乳液中，在5000rpm转速下分散10min，得到疏水乳液。
本实施例所制得的疏水乳液浸渍砂浆试件1-2h，在50°烘箱中干燥24-48h，即得疏水混凝土试件，再放在室内干燥1-2天后，测得混凝土表面疏水乳液涂层的接触角为137.82°，与实施例5所制得的疏水乳液在砂浆试件表面所形成疏水乳液涂层的接触角(136.78)相当；但是本实施例所制得的疏水乳液中，羟基聚二甲基硅氧烷的质量占比为2.43％，而实施例5所制得的疏水乳液中，羟基聚二甲基硅氧烷的质量占比为10.26％，由此可知，为使所制备出的疏水乳液能够在砂浆试件表面形成良好疏水性的疏水乳液涂层，一方面，在羟基聚二甲基硅氧烷饱和前，可以通过提高羟基聚二甲基硅氧烷的质量占比来实现，另一方面，在羟基聚二甲基硅氧烷的质量占比还远不到饱和前，可以通过加入一定比例的纳米二氧化硅粉末来实现。
本实施例所述疏水乳液中，水溶性PVA纤维与混凝土表面具有良好的亲和性，羟基聚二甲基硅氧烷具有Si-OH键，可以与砂浆(混凝土)试件表面的羟基发生脱水，缩合形成Si-O键，同时Si-OH之间发生缩合形成稳定的Si-O-Si键，且与水溶性PVA中的羟基缩合，形成不稳定的Si-O-C键，使憎水基团覆盖在砂浆试件表面上，因此，砂浆试件能够通过浸渍PVA/硅氧烷类聚合物乳液而在表面形成具有疏水性的基质。另外，本实施例所述的PVA/硅氧烷类聚合物乳液，为PVA、硅氧烷类聚合物(羟基聚二甲基硅氧烷)经过高速混合后疏水乳液本身形成PVA纤维包裹羟基聚二甲基硅氧烷的壳式结构，致使表面具有本实施例所述疏水乳液涂层的砂浆试件具有良好的疏水性。再在PVA/硅氧烷类聚合物乳液中添加纳米二氧化硅粉末，即可将纳米二氧化硅粉末附着在壳式结构的表面，构成了疏水所需的粗糙结构，进一步提高PVA/硅氧烷类聚合物乳液的疏水性。
另外，加入纳米二氧化硅粉末存在一个需要考虑的问题是，对于装饰性混凝土墙面或饰面砂浆来说，纳米二氧化硅粉末的添加会影响美观(纳米二氧化硅粉末浮于混凝土表面所形成的疏水乳液涂层的表面)。
再有，纳米二氧化硅粉末是一类亚微米或纳米颗粒，可以构建所需要的微纳结构，可以提高涂层的耐磨性。
实施例9
分别称重去离子水300g、水溶性PVA纤维15g、羟基聚二甲基硅氧烷8.01g、硅烷偶联剂3.99g、纳米二氧化硅粉末2g。
由此可知，本实施例与实施例8的不同在于，羟基聚二甲基硅氧烷的用量降低，且羟基聚二甲基硅氧烷所减少的用量恰巧为新增硅烷偶联剂的用量。
本实施例中，疏水乳液的制备方法，与实施例8的不同，仅在于步骤(3)，其他条件与实例8相同，不做赘述。步骤(3)具体是：
向PVA水溶液中缓慢加入计量的羟基聚二甲基硅氧烷和计量的硅烷偶联剂，在5000rpm转速下，分散5min，再调转速到6000rpm转速分散5min，得到PVA/硅氧烷类聚合物乳液。
将本实施例所制得的疏水乳液，通过实施例8所记载的方法，在砂浆试件的表面形成疏水乳液涂层，测得该疏水乳液涂层的接触角为127.32°，小于实施例5所制得的疏水乳液通过同样方法在砂浆试件表面所形成疏水乳液涂层的接触角(137.82°)。
由此可知，即便在疏水乳液中具有成分纳米二氧化硅的情况下，由羟基聚二甲基硅氧烷与水溶性PVA纤维形成的疏水乳液，浸渍砂浆试块后，在砂浆试块表面形成的疏水乳液涂层的接触角大于同质量配比的由硅烷偶联剂、羟基聚二甲基硅氧烷与水溶性PVA纤维形成的疏水乳液，浸渍砂浆试块后，在砂浆试块表面形成的疏水乳液涂层的接触角。
实施例10
分别称重去离子水300g、水溶性PVA纤维15g、羟基聚二甲基硅氧烷8.01g、聚甲基氢硅氧烷3.99g、纳米二氧化硅粉末2g
由此可知，本实施例与实施例8的不同在于，羟基聚二甲基硅氧烷的用量降低，且羟基聚二甲基硅氧烷所减少的用量恰巧为新增聚甲基氢硅氧烷的用量。
本实施例中，疏水乳液的制备方法，与实施例8的不同，仅在于步骤(3)，其他条件与实例8相同，不做赘述。步骤(3)具体是：
向PVA水溶液中缓慢加入计量的羟基聚二甲基硅氧烷和计量的聚甲基氢硅氧烷，在5000rpm转速下，分散5min，再调转速到6000rpm转速分散5min，得到PVA/硅氧烷类聚合物乳液。
将本实施例所制得的疏水乳液，通过实施例8所记载的方法，在砂浆试件的表面形成疏水乳液涂层，测得该疏水乳液涂层的接触角为145.60°，大于实施例5所制得的疏水乳液通过同样方法在砂浆试件表面所形成疏水乳液涂层的接触角(137.82°)。
由此可知，在疏水乳液中具有成分纳米二氧化硅粉末的情况下，由羟基聚二甲基硅氧烷与水溶性PVA纤维形成的疏水乳液，浸渍砂浆试块后，在砂浆试块表面形成的疏水乳液涂层的接触角小于同质量配比的羟基聚二甲基硅氧烷、聚甲基氢硅氧烷与水溶性PVA纤维形成的疏水乳液，浸渍砂浆试块后，在砂浆试块表面形成的疏水乳液涂层的接触角。
而结合实施例2-4、实施例5-7得出的结论：由羟基聚二甲基硅氧烷与水溶性PVA纤维形成的疏水乳液，浸渍砂浆试块后，在砂浆试块表面形成的疏水乳液涂层的接触角大于同质量配比的由聚甲基氢硅氧烷与水溶性PVA纤维形成的疏水乳液，浸渍砂浆试块后，在砂浆试块表面形成的疏水乳液涂层的接触角。
可知：纳米二氧化硅粉末对于聚甲基氢硅氧烷在疏水乳液中的疏水性具有促进作用。
Claims (5)
1.一种混凝土表面防水涂料的制备方法，其特征在于，步骤如下：
（1）将计量的水溶性PVA纤维溶解在计量的去离子水中，接着在50-60°水浴锅中加热1-2h，得到PVA水溶液，待冷却；
（2）将计量的硅氧烷类聚合物缓慢加入到PVA水溶液中，然后先在5000rpm转速下分散5min，再调转速到6000rpm转速分散5min，得到PVA/硅氧烷类聚合物乳液；所述的PVA/硅氧烷类聚合物乳液，为PVA纤维包裹硅氧烷类聚合物的壳式结构；
（3）将计量的纳米二氧化硅粉末溶解在计量的PVA水溶液中，超声分散1-2h，并磁力搅拌1h，得到均匀的溶液后，缓慢加入到步骤（2）所制得的PVA/硅氧烷类聚合物乳液中，然后在5000rpm转速下，分散10min，即可得到所需制备的混凝土表面防水涂料；
混凝土表面防水涂料的各组分的重量份为：
水溶性PVA纤维 15
硅氧烷类聚合物 12
去离子水 300
纳米二氧化硅粉末 2。
2.一种混凝土表面防水涂料，基于权利要求1所述的混凝土表面防水涂料的制备方法而配制，其特征在于：所述混凝土表面防水涂料为疏水乳液，该疏水乳液包括去离子水、硅氧烷类聚合物、水溶性PVA纤维以及纳米二氧化硅粉末，其中：去离子水、硅氧烷类聚合物、水溶性PVA纤维以及纳米二氧化硅粉末的重量份为：
水溶性PVA纤维 15
硅氧烷类聚合物 12
去离子水 300
纳米二氧化硅粉末 2。
3.根据权利要求2所述的混凝土表面防水涂料，其特征在于：所述的硅氧烷类聚合物为羟基聚二甲基硅氧烷和聚甲基氢硅氧烷的混合液，疏水乳液中各组分的重量份为：
水溶性PVA纤维 15
羟基聚二甲基硅氧烷 8.01
聚甲基氢硅氧烷 3.99
去离子水 300
纳米二氧化硅粉末 2。
4.根据权利要求2所述的混凝土表面防水涂料，其特征在于：所述的硅氧烷类聚合物为羟基聚二甲基硅氧烷和硅烷偶联剂，且疏水乳液中还包括硅烷偶联剂；
疏水乳液中各组分的重量份为：
水溶性PVA纤维 15
羟基聚二甲基硅氧烷 8.01
硅烷偶联剂 3.99
去离子水 300
纳米二氧化硅粉末 2。
5.一种权利要求2所述的混凝土表面防水涂料的应用，其特征在于：将砂浆试块浸渍在疏水乳液中一段时间后，于50°干燥1-2天，即可得到接触角达到120-145°的疏水性混凝土。
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