CN114573369B - 可用于混凝土预制构件的保护剂及其制备与性能检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及建筑材料领域，具体涉及一种可用于混凝土预制构件的保护剂及其制备与性能检测方法。按重量份计，所述保护剂含有：第一组分15‑40份，第二组份10‑25份；其中，所述第一组分为重量比为(2‑5)：(1‑3)的甲基硅酸钾和聚乙烯醇；所述第二组分为硼砂。本发明的保护剂具有良好的渗透结晶性，能有效渗透进入混凝土构件(尤其是混凝土预制墙板)的内部孔隙结构，并形成优异的憎水层，同时具有微膨胀、增加密实度和硬度的功能。在混凝土预制外墙板表面使用时，能够明显提升其防水性、附着力和耐久性。与现有同类产品相比，本发明的保护剂具有更好的耐候性、耐污性、耐碱性和附着力等优点。
Description
技术领域
本发明涉及建筑材料领域，具体涉及一种可用于混凝土预制构件的保护剂及其制备与性能检测方法。
背景技术
装配式建筑是指设计、加工、装配一体化和主体、建筑、机电、装修一体化，将墙、板、柱、楼梯、阳台、装饰、机电等部品部件，在工厂加工制作，现场装配施工的高品质现代化建筑，就像造汽车一样造房子。装配式建筑的主要类型，包括装配式混凝土结构建筑、钢结构建筑、现代木结构建筑等。其中，装配式混凝土结构建筑的预制构件主要包括预制外墙板、内墙板、双皮墙(用于地下综合管廊)、叠合板、楼梯、阳台、空调板等。
现在，混凝土预制外墙板外表面在工厂中能够做到非常好的清水效果饰面，其表面平整光滑，色泽均匀，棱角分明，它不仅具有朴实、自然沉稳的外观韵味，可以给人以柔软、刚硬、温暖、冷漠的感觉，而且可以表达建筑情感。目前，装配式混凝土结构建筑较多直接采用这种效果的预制外墙板，表面不需要再涂刷任何涂料。但是，混凝土预制外墙板外表面的保护一直是应用中较难克服的质量通病之一，它直接影响到预制外墙板应用的耐沾污性、耐久性和装饰性等。
目前，市场上预制外墙板外表面的保护剂一般是以丙烯酸类聚合物乳液为主要成膜物，加入某些助剂配制而成的水性透明液体产品，它涂刷在混凝土预制外墙板外表面形成一层透明的保护膜，起到一定的防水、耐沾污的保护作用。但是，该产品一是渗透性较差，不能渗入混凝土毛细孔中形成良好附着力，耐久性差；二是该类乳液玻璃化温度较低，一般在30～40℃，耐粘污性较差，影响外墙板的装饰效果及耐久性。
目前亟需制备出一种用于混凝土预制外墙板外表面，具有较高渗透性与附着力和良好防水性、耐沾污性和耐久性的透明保护剂。
发明内容
针对现有技术中存在的缺陷和不足，本发明提供了一种可用于混凝土预制构件的保护剂及其制备与性能检测方法。
本发明首先提供一种保护剂(或称为“一种混凝土预制构件保护剂”)，按重量份计，其含有：
第一组分 15-40份
第二组份 10-25份；
其中，所述第一组分为重量比为(2-5)：(1-3)的甲基硅酸钾和聚乙烯醇，所述聚乙烯醇的平均聚合度为1700-2400，醇解度为88-99％；
所述第二组分为硼砂。
本发明发现，经上述方式复配后，可以协同提升保护剂的渗透结晶性，其中所含有的硅醇基活性物质能有效渗透进入混凝土预制墙板内部孔隙结构，与混凝土中游离氧化钙等成分发生复杂的化学反应，形成优异的憎水层，同时，其具有微膨胀效果，有利于增加被涂覆表面的密实度和硬度，在混凝土预制外墙板表面使用时，能明显提升其防水性、附着力和耐久性。
作为优选，按重量份计，所述的保护剂含有：
第一组分 15-30份
第二组份 10-20份；
其中，所述第一组分为重量比为(2-4)：(1-2)的甲基硅酸钾和聚乙烯醇，所述聚乙烯醇的平均聚合度为1700-2400，醇解度为88-99％；
所述第二组分为硼砂。
作为优选，所述聚乙烯醇为PVA2488。这样更有利于提升保护剂的耐久、抗污性能，同时可以对硼砂及甲基硅酸钾分散体起到很好的保护胶体功能。
作为优选，所述的保护剂还含有：OP-10，所述OP-10与甲基硅酸钾的重量比为(1-5)：(10-25)，更优选为(1-3)：(10-20)。
在本发明中按上述方式应用OP-10时，甲基硅酸钾的乳化效果更优，从而有利于保证保护剂的各方面性能。
作为优选，所述的保护剂还含有：去离子水，所述去离子水与OP-10、甲基硅酸钾的重量比为(9-25)：(1-5)：(10-25)，更优选为(14-27)：(1-3)：(10-20)。
作为优选，所述的保护剂还含有：水，所述水与聚乙烯醇的重量比为(6-9)：(1-3)，更优选为(7-9)：(1-2)。
作为本发明的优选实施方案，所述的保护剂含有如下重量份组分：
更优选的，所述的保护剂含有如下重量份组分：
在本发明的一些优选实施方案中，所述甲基硅酸钾外观为无色透明液体，固体物总含量40％，硅酮含量(活性物含量)18％，比重(25℃)1.1，pH值13。
在本发明的一些优选实施方案中，所述硼砂是白色细小结晶体，密度1.73g/cm3，Na2B4O7·10H2O含量大于99.5％。
在本发明的一些优选实施方案中，所述PVA2488的平均聚合度为2400，醇解度为88％(mol/mol)，乙酸钠含量≤2.5％，灰分≤1％，pH值5-7，粘度44.0-56.0mpa.s，纯度≥93.5％，细度80-200目，外观为白色粉末，易溶于水。其在本发明中应用时，具有很好的成膜性能、乳化性能、粘结性能，优异的粘结力、耐溶剂性、耐摩擦性、伸张强度和氧气阻绝性。
在本发明的一些优选实施方案中，所述OP-10为烷基酚与环氧乙烷的缩合物，HLB值14.5，浊点61-67℃。其在本发明中应用时，具有良好的渗透与活性。
本发明的另一目的在于提供所述的保护剂的制备方法，其包括：
将甲基硅酸钾乳化，以得到分散体1；
将聚乙烯醇溶化，以得到分散体2；
将所述分散体1与所述分散体2混合，以得到混合分散体3；
将硼砂与所述混合分散体3混合，即得。
本发明还发现，通过上述的制备方法制备保护剂时，有利于进一步提升组分的协同作用，使混凝土预制外墙板的装饰效果及耐久性更佳。
作为优选，所述分散体1的制备具体包括：将甲基硅酸钾、OP-10和去离子水在200～400r/min(更优选为300r/min)下乳化，以得到所述分散体1。
优选的，所述分散体1的制备过程中的乳化时间为3～7min，更优选为5min。
作为优选，所述分散体2的制备具体包括：将聚乙烯醇和水在400～600r/min(更优选为500r/min)下混合，以得到所述分散体2。
优选的，所述分散体2的制备过程中的混合时间为10～20min，更优选为15min。
作为优选，将所述分散体1与所述分散体2在200～300r/min(更优选为250r/min)下混合。优选混合时间为5～10min，更优选为7min。
作为优选，将硼砂与所述混合分散体3在100～200r/min(更优选为150r/min)下混合。优选混合时间为5～10min，更优选为7min。
在进行具体实施时，本领域人员还可以对制得的保护剂进行过筛，如经200目筛网过滤后出料。
本领域人员可依照常识对上述的方案进行组合，得到有关于本发明制备方法的较优实施例。
本发明还提供所述的保护剂或所述的保护剂的制备方法制得的保护剂在混凝土构件表面的应用；优选为在装配式混凝土建筑预制墙板表面的应用。
本发明还提供所述的保护剂或所述的保护剂的制备方法制得的保护剂的性能检测方法，包括使用以下至少一种方法对保护剂进行测试：
(1)参照GB/T 1720-79(89)《漆膜附着力测定法(划圈法)》对保护剂的附着力进行测试；
当附着力≤1级时，判定保护剂的附着力合格；
(2)参照GB/T9755-2001《合成树脂乳液外墙涂料》对保护剂的耐沾污性、耐人工气候老化性和耐碱性中的至少一项性能进行测试；
当耐沾污性的测试结果≤12％时，判定保护剂的耐沾污性合格；
当不起泡、不剥落、无裂纹的时长≥600h，变色数值≤1时，判定保护剂的耐人工气候老化性合格；
在耐碱性测试中48h以上无异常时，判定保护剂的耐碱性合格；
(3)采用卡斯通管法对保护剂的不透水性进行测试；
当在水柱作用下2小时后的透水深度≤150cm时，判定保护剂的不透水性合格；
(4)按照GB/T 17146-2015《建筑材料及其制品水蒸气透过性能试验方法》对保护剂的透水透汽性进行测试；
当测试结果≥700g/m2·24h时，判定保护剂的透水透汽性合格。
本发明的有益效果至少在于：
本发明的保护剂具有良好的渗透结晶性，能有效渗透进入混凝土构件(尤其是混凝土预制墙板)的内部孔隙结构，并形成优异的憎水层，同时具有微膨胀、增加密实度和硬度的功能。在混凝土预制外墙板表面使用时，能够明显提升其防水性、附着力和耐久性。与现有同类产品相比，本发明的保护剂具有更好的耐候性、耐污性、耐碱性和附着力等优点。
此外，本发明的保护剂形成的漆膜无色透明、不改变外墙板外表面的颜色和外观，能保留其原有的外观韵味；且其以水为分散介质，无毒无味，对环境和人体无害，属绿色环保产品，具有极佳的环保性。
具体实施方式
以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
本发明以下具体实施例中所用OP-10为烷基酚与环氧乙烷的缩合物，HLB值14.5，浊点61-67℃；甲基硅酸钾外观为无色透明液体，固体物总含量40％，硅酮含量(活性物含量)18％，比重(25℃)1.1，pH值13；聚乙烯醇PVA2488平均聚合度为2400，醇解度为88％(mol/mol)，乙酸钠含量≤2.5％，灰分≤1％，pH值5-7，粘度44.0-56.0mpa.s，纯度≥93.5％，细度80-200目，外观为白色粉末，易溶于水；硼砂是一种白色细小结晶体，密度1.73g/cm3，Na2B4O7·10H2O含量大于99.5％。
实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件，或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可通过正规渠道商购买得到的常规产品。
实施例1
本实施例首先提供一种保护剂，按重量百分比计，其配方如下：
本实施例进一步提供上述保护剂的制备方法，具体如下：
首先将去离子水、OP-10、甲基硅酸钾加入到分散罐中，开动搅拌机，搅拌速度每分钟300转，并搅拌5分钟，制得分散体1备用；然后将水、PVA2488加入分散罐中，调节搅拌机转速至每分钟500转，搅拌15分钟，制得分散体2备用；然后将分散体1和分散体2加入到分散罐中，开动搅拌机，搅拌速度每分钟250转，并搅拌7分钟；搅拌机转速调至每分钟150转，再将硼砂加入分散罐中进行搅拌，搅拌时间为7分钟，之后过200目筛网出料，即得。
实施例2
本实施例首先提供一种保护剂，按重量百分比计，其配方如下：
本实施例进一步提供上述保护剂的制备方法，具体如下：
首先将去离子水、OP-10、甲基硅酸钾加入到分散罐中，开动搅拌机，搅拌速度每分钟300转，并搅拌5分钟，制得分散体1备用；然后将水、PVA2488加入分散罐中，调节搅拌机转速至每分钟500转，搅拌15分钟，制得分散体2备用；然后将分散体1和分散体2加入到分散罐中，开动搅拌机，搅拌速度每分钟250转，并搅拌7分钟；搅拌机转速调至每分钟150转，再将硼砂加入分散罐中进行搅拌，搅拌时间为7分钟，之后过200目筛网出料，即得。
实施例3
本实施例首先提供一种保护剂，按重量百分比计，其配方如下：
本实施例进一步提供上述保护剂的制备方法，具体如下：
首先将去离子水、OP-10、甲基硅酸钾加入到分散罐中，开动搅拌机，搅拌速度每分钟300转，并搅拌5分钟，制得分散体1备用；然后将水、PVA2488加入分散罐中，调节搅拌机转速至每分钟500转，搅拌15分钟，制得分散体2备用；然后将分散体1和分散体2加入到分散罐中，开动搅拌机，搅拌速度每分钟250转，并搅拌7分钟；搅拌机转速调至每分钟150转，再将硼砂加入分散罐中进行搅拌，搅拌时间为7分钟，之后过200目筛网出料，即得。
实施例4
本实施例首先提供一种保护剂，按重量百分比计，其配方如下：
本实施例进一步提供上述保护剂的制备方法，具体如下：
首先将去离子水、OP-10、甲基硅酸钾加入到分散罐中，开动搅拌机，搅拌速度每分钟300转，并搅拌5分钟，制得分散体1备用；然后将水、PVA2488加入分散罐中，调节搅拌机转速至每分钟500转，搅拌15分钟，制得分散体2备用；然后将分散体1和分散体2加入到分散罐中，开动搅拌机，搅拌速度每分钟250转，并搅拌7分钟；搅拌机转速调至每分钟150转，再将硼砂加入分散罐中进行搅拌，搅拌时间为7分钟，之后过200目筛网出料，即得。
实施例5
本实施例首先提供一种保护剂，按重量百分比计，其配方如下：
本实施例进一步提供上述保护剂的制备方法，具体如下：
首先将去离子水、OP-10、甲基硅酸钾加入到分散罐中，开动搅拌机，搅拌速度每分钟300转，并搅拌5分钟，制得分散体1备用；然后将水、PVA2488加入分散罐中，调节搅拌机转速至每分钟500转，搅拌15分钟，制得分散体2备用；然后将分散体1和分散体2加入到分散罐中，开动搅拌机，搅拌速度每分钟250转，并搅拌7分钟；搅拌机转速调至每分钟150转，再将硼砂加入分散罐中进行搅拌，搅拌时间为7分钟，之后过200目筛网出料，即得。
实施例6
本实施例首先提供一种保护剂，按重量百分比计，其配方如下：
本实施例进一步提供上述保护剂的制备方法，具体如下：
首先将去离子水、OP-10、甲基硅酸钾加入到分散罐中，开动搅拌机，搅拌速度每分钟300转，并搅拌5分钟，制得分散体1备用；然后将水、PVA2488加入分散罐中，调节搅拌机转速至每分钟500转，搅拌15分钟，制得分散体2备用；然后将分散体1和分散体2加入到分散罐中，开动搅拌机，搅拌速度每分钟250转，并搅拌7分钟；搅拌机转速调至每分钟150转，再将硼砂加入分散罐中进行搅拌，搅拌时间为7分钟，之后过200目筛网出料，即得。
对比例1
本对比例提供一种保护剂，其配方及制备方法与实施例3的区别仅在于，将PVA2488等量替换为EVE可再分散乳胶粉。
其同实施例3。
对比例2
本对比例提供一种保护剂，其配方与实施例3的区别仅在于，将甲基硅酸钾等量替换为硼砂。
其制备方法同实施例3。
对比例3
本对比例提供一种保护剂，其配方与实施例3的区别仅在于，将硼砂等量替换为甲基硅酸钾。
其制备方法同实施例3。
实验例1
按照GB 24408-2009《建筑用外墙涂料中有害物质限量》的方法测试本发明实施例的保护剂和现有同类产品的有害物质限量，结果见表1。
表1各实施例中有害物质限量
由表1可知，本发明提供的保护剂中挥发性有机化合物的含量远远低于GB 24408-2009规定的标准值，不含有苯+甲苯+乙苯+二甲苯、游离甲醛等有害物质。可见，本发明提供的保护剂具有无毒无害、安全环保的特点。
实验例2
对市场现有同类产品、各实施例及对比例中所制备的保护剂进行测试，测试方法及结果如下：
(1)附着力测试方法参照GB/T 1720-79(89)《漆膜附着力测定法(划圈法)》，分为1～7级，1级最好，7级最差；
(2)耐沾污性、耐人工气候老化性和耐碱性测试方法参照GB/T9755-2001《合成树脂乳液外墙涂料》，变色数值越小，耐沾污性越好；
(3)不透水性的测试方法采用卡斯通管法，在水柱作用下2小时后的不透水性，数值越小，防水性越好；
(4)透水透汽性测试方法按照GB/T 17146-2015《建筑材料及其制品水蒸气透过性能试验方法》规定的方法进行测试和计算，数值越大，透水蒸汽性越好。
测试结果见表2。
表2各实施例性能测试结果
由表2可知，在相同的测试条件下，本发明保护剂产品的附着力、耐沾污性、耐人工气候老化性、不透水性和透水蒸汽性等性能指标均优于市场同类产品。
根据本发明各实施例产品性能测试结果看，甲基硅酸钾和PVA2488含量较多时，耐沾污性、防水性较好，透水蒸汽性较低；硼砂含量较多时，附着力、透水蒸汽性较好，耐沾污性较低。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。
Claims (7)
1.一种保护剂，其特征在于，按重量份计，其含有：
第一组分 15-40份
第二组份 10-25份；
其中，所述第一组分为重量比为（2-5）：（1-3）的甲基硅酸钾和聚乙烯醇，所述聚乙烯醇为PVA2488；
所述第二组分为硼砂；
其还含有：
OP-10，所述OP-10与甲基硅酸钾的重量比为（1-5）：（10-25）；
去离子水，所述去离子水与OP-10、甲基硅酸钾的重量比为（9-25）：（1-5）：（10-25）；
以及水，所述水与聚乙烯醇的重量比为（6-9）：（1-3）。
2.根据权利要求1所述的保护剂，其特征在于，其含有如下重量份组分：
去离子水 9-25份
OP-10 1-5份
甲基硅酸钾 10-25份
水 30-45份
PVA2488 5-15份
硼砂 10-25份。
3.权利要求1或2所述的保护剂的制备方法，其特征在于，其包括：
将甲基硅酸钾乳化，以得到分散体1；
将聚乙烯醇溶化，以得到分散体2；
将所述分散体1与所述分散体2混合，以得到混合分散体3；
将硼砂与所述混合分散体3混合，即得。
4.根据权利要求3所述的保护剂的制备方法，其特征在于，
所述分散体1的制备具体包括：将甲基硅酸钾、OP-10和去离子水在200~400r/min下乳化，以得到所述分散体1；
和/或，所述分散体2的制备具体包括：将聚乙烯醇和水在400~600 r/min下混合，以得到所述分散体2；
和/或，将所述分散体1与所述分散体2在200~300r/min下混合；
和/或，将硼砂与所述混合分散体3在100~200r/min下混合。
5.权利要求1或2所述的保护剂或权利要求3或4所述的保护剂的制备方法制得的保护剂在混凝土构件表面的应用。
6.权利要求1或2所述的保护剂或权利要求3或4所述的保护剂的制备方法制得的保护剂在装配式混凝土建筑预制墙板表面的应用。
7.权利要求1或2所述的保护剂或权利要求3或4所述的保护剂的制备方法制得的保护剂的性能检测方法，其特征在于，包括使用以下至少一种方法对保护剂进行测试：
（1）参照GB/T 1720-79（89）《漆膜附着力测定法（划圈法）》对保护剂的附着力进行测试；
当附着力≤1级时，判定保护剂的附着力合格；
（2）参照GB/T9755-2001《合成树脂乳液外墙涂料》对保护剂的耐沾污性、耐人工气候老化性和耐碱性中的至少一项性能进行测试；
当耐沾污性的测试结果≤12%时，判定保护剂的耐沾污性合格；
当不起泡、不剥落、无裂纹的时长≥600h，变色数值≤1时，判定保护剂的耐人工气候老化性合格；
在耐碱性测试中48h以上无异常时，判定保护剂的耐碱性合格；
（3）采用卡斯通管法对保护剂的不透水性进行测试；
当在水柱作用下2小时后的透水深度≤150 cm时，判定保护剂的不透水性合格；
（4）按照GB/T 17146-2015《建筑材料及其制品水蒸气透过性能试验方法》对保护剂的透水透汽性进行测试；
当测试结果≥700 g/m²·24h时，判定保护剂的透水透汽性合格。
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