疏水性涂料组合物和给予表面疏水性的方法与制作流程

图片简介:

本技术涉及一种产生憎水表面或给予表面疏水性的涂层制备方法，其包括施用基于聚合物的涂料组合物。由本技术方法产生的所述憎水表面或由本技术方法给予疏水性的所述表面具有至少90°的水接触角。由本技术方法生产的所述憎水表面或由本技术方法给予疏水性的所述表面优选在混凝土表面上。本技术方法给予耐用的表面疏水性而在所述表面与所述涂料组合物之间没有额外底涂层。

技术要求

1.一种不使用底涂层而在混凝土表面上产生具有至少90°的水接触

角的憎水表面的方法，所述方法包括：

提供：一种或多种类型的具有疏水性官能团的三烷氧基硅烷，所述疏

水性官能团含经烯烃封端的基团；一种或多种类型的会与所述三烷氧基硅

烷形成氧基硅烷-多氟化共聚物的经烯烃封端的多氟化单体；和用于所述

三烷氧基硅烷与所述单体的聚合的引发剂，

在80-85℃在惰性气体下处理所述三烷氧基硅烷、单体和引发剂以形

成所述共聚物，

由所述共聚物配制基于聚合物的涂料组合物，

将所述基于聚合物的涂料组合物冷却到室温，和

将所述基于聚合物的涂料组合物施用到所述混凝土表面。

2.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括在超声波混合下将一种

或多种类型的无机填料分散于溶剂中以形成填料分散体，将所述填料分散

体添加到所述基于聚合物的涂料组合物中，和在80-85℃进一步处理含所

述填料分散体的基于聚合物的组合物。

3.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括将溶剂添加到所述共聚

物中以配制所述基于聚合物的涂料组合物。

4.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括将一种或多种具有良好

的混凝土渗透性的含硅烷的化合物添加到所述基于聚合物的涂料组合物

中。

5.根据权利要求4所述的方法，其中所述一种或多种具有良好的混凝

土渗透性的含硅烷的化合物包括具有C3-C8烷基的三烷氧基硅烷。

6.根据权利要求1所述的方法，其中所述三烷氧基硅烷与所述单体的

比率是1:2到2:1。

7.根据权利要求1所述的方法，其中所述引发剂小于所述基于聚合物

的涂料组合物的1wt％。

8.根据权利要求2所述的方法，其中所述无机填料是所述基于聚合物

的涂料组合物的0.1-20wt％。

9.根据权利要求1所述的方法，其中所述三烷氧基硅烷是甲基丙烯酸

三甲氧基甲硅烷基丙酯、异丁基三乙氧基硅烷或甲基丙烯酸3-(三乙氧基甲硅烷基)丙酯；所述单体是甲基丙烯酸2,2,3,3,4,4,5,5,6,6,7,7-十二氟庚酯或甲基丙烯酸2-(全氟己基)乙酯；且所述引发剂是过氧化苯甲酰。

10.根据权利要求2所述的方法，其中所述溶剂包括乙醇、四氢呋

喃或二甲基甲酰胺，且所述无机填料包括二氧化钛、二氧化硅、云母、硅粉、滑石粉、高岭土或其组合。

11.根据权利要求3所述的方法，其中所述溶剂包括乙醇、四氢呋

喃或二甲基甲酰胺。

12.根据权利要求1所述的方法，其中产生的所述憎水表面具有大

于100°的水接触角。

13.一种用于不使用底涂层而在混凝土表面上给予具有至少90°

水接触角的疏水性的涂料组合物，所述涂料组合物包含氧基硅烷-多氟化共聚物，所述氧基硅烷-多氟化共聚物通过以下物质的聚合形成：一种或多种类型的具有一个疏水性反应性官能团的三烷氧基硅烷，所述疏水性反应性官能团含经烯烃封端的基团；和一种或多种类型的能够与所述三烷氧基硅烷形成聚合物的经烯烃封端的多氟化单体。

14.根据权利要求13所述的涂料组合物，其进一步包含无机填料分

散体。

15.根据权利要求13所述的涂料组合物，其进一步包含一种或多种

具有良好的混凝土渗透性的含硅烷的化合物，其中所述含硅烷的化合物包括具有C3-C8烷基的三烷氧基硅烷。

16.根据权利要求13所述的涂料组合物，其中所述共聚物是通过选

自甲基丙烯酸三甲氧基甲硅烷基丙酯、异丁基三乙氧基硅烷或甲基丙烯酸3-(三乙氧基甲硅烷基)丙酯的三烷氧基硅烷与选自甲基丙烯酸

2,2,3,3,4,4,5,5,6,6,7,7-十二氟庚酯或甲基丙烯酸2-(全氟己基)乙酯的单体

的聚合形成的，所述聚合是在作为引发剂的过氧化苯甲酰存在下进行的。

17.根据权利要求14所述的涂料组合物，其中所述无机填料分散体

是通过一种或多种以下各项的无机填料形成的：二氧化钛、二氧化硅、云母、硅粉、滑石粉、高岭土或其组合。

18.根据权利要求13所述的涂料组合物，其中所述涂料组合物给予

所述混凝土表面大于100°水接触角的疏水性。

说明书

疏水性涂料组合物和给予表面疏水性的方法

相关申请的交叉引用

本申请要求于2013年11月18日提交的美国临时专利申请号

61/962,853的权益，该申请的公开内容以引用方式并入本文中。

技术领域

本技术涉及产生疏水性表面的方法和用于给予表面疏水性的涂料组

合物。具体地说，被给予疏水性的表面是混凝土表面。

背景技术

已对混凝土表面处理实施了许多研究以通过给予混凝土表面疏水性

来阻止腐蚀剂和水分进入混凝土中。现有混凝土表面处理主要分为三种方法。第一种现有的混凝土表面处理方法是使用给予混凝土表面疏水性的疏水性孔衬里。第二种方法依赖于孔封阻物来封阻混凝土孔。孔封阻物与混凝土中的组分反应并在孔内形成不溶性产物。第三种方法是将高耐水性膜的致密层施用到混凝土表面上。已发现仅利用所述方法中的一种处理混凝土表面不会得到令人满意的结果。例如，发现经孔衬里改性的混凝土表面在没有进一步保护手段的情况下，疏水性并不持久，且可被水容易地洗掉。另外，尚未发现孔衬里可有效地封阻水蒸气或二氧化碳等其它气体进入混凝土。孔封阻剂具有类似的问题。虽然孔封阻物可降低透水性，但孔封阻物比孔衬里以更小的深度渗透到混凝土多孔表面中，且经过孔封阻物处理的表面仍然易于受到二氧化碳或其它气态腐蚀剂影响。对于第三种混凝土表面处理方法，成膜涂层经常不能与混凝土表面相容。已发现具有高耐水性的现有聚合物涂料与混凝土之间的粘附较弱且不能经受混凝土表面的差异性热膨胀和收缩循环。上述问题的常见解决方案在混凝土层和疏水性处理之间施用额外的底涂层作为界面增强物质。然而，施用底涂层耗时且费用昂贵。

硅烷是众所周知的表面偶合剂，其由于其固有的特殊化学结构而可以

容易地渗透到混凝土中。在过去的20年里，研究人员已成功地利用硅烷来深度地浸渍混凝土。美国专利号4,716,051介绍了通过使用烷基三烷氧基硅烷能够将硅烷分子深度地渗透到混凝土内部。近年来，研究人员已利用具有合适官能团的硅烷的反应性来与各种单体聚合，以在混凝土上形成基于聚合物的特殊涂料作为经硅烷封端的聚合物密封层。聚合物基团的引入组合了聚合物组份的独特物理或化学性质与硅烷固有的多官能性质。Porsche等人在美国专利号7,482,420中报道了制备具有高强度和高伸长

率的经硅烷封端的聚氨酯组合物的方法。在美国专利号8,029,854中，Johnston介绍了通过使用经硅烷封端的预聚物聚氨酯密封剂修复混凝土

的方法。然而，这些涂料与若干缺点相关。除了复杂的制作工艺外，基于硅烷的聚氨酯密封剂还易于与混凝土中的水或水分反应，从而导致涂料膨胀。

因此，需要提供用于混凝土的耐用、可有效封阻水蒸气和其它气体进

入如二氧化碳进入混凝土而无需额外施用底涂层且对混凝土中的水或水分为惰性的疏水性表面处理方法，以克服与常规的混凝土表面处理方法相关的现有问题。

本部分或本申请的任何其它部分中对任何参考文献的引用或标识都

不应认为是承认该参考文献可用作本申请的现有技术。

技术内容