一种硬化剂及其原料组合物、制备方法和应用与流程

1.本发明属于水泥基建材料技术领域，特别涉及一种硬化剂及其原料组合物、制备方法和应用。


背景技术：

2.仓库、工厂、商店、购物中心、停车场、服务站和飞机修理库等为人流量较大的场所，地面的损耗大，对地面的硬度和耐磨性能有较高的要求。由于硬化剂具有提高混凝土地面使用寿命，可对老化的地面进行二次修复等作用，使其备受关注。但现有硬化剂的密封耐磨性一般，耐水、耐油性能差，无法满足市场需求；虽然可考虑通过添加乳液提高其耐水、耐油等性能，但由于硬化剂中的水玻璃和乳液的使用条件不同，导致二者不能并存。一方面，硬化剂中的水玻璃需要在强碱性条件下使用，但乳液在强碱条件下会出现破乳现象；另一方面，在弱碱性或偏中性条件下，虽然乳液满足了使用条件，避免出现破乳现象，但是硬化剂中水玻璃会出现凝胶现象。可见，如何制得一种同时兼具耐水、耐油、耐磨等性能的硬化剂成为本领域面临的重要难题。
3.因此，本领域亟需研发一种具有高光泽性，且兼具优良的耐磨、耐油污和耐水性能的硬化剂。


技术实现要素：

4.本发明要解决的技术问题是克服现有硬化剂的密封耐磨性一般，耐水、耐油性能差，无法满足市场需求等缺陷，而提供一种硬化剂及其原料组合物、制备方法和应用。本发明制得的硬化剂具有高光泽性，且兼具优良的耐磨、耐油污和耐水性能的硬化剂，可用于提高混凝土地面的寿命，也可对老化地面进行修复，voc释放量低，对环境污染小，使用安全性高。
5.本发明采用以下技术方案解决上述技术问题：
6.本发明提供一种硬化剂的原料组合物，其包括如下重量份数的各组分：35～45份改性苯乙烯-丙烯酸树脂、1.5～2.5份成膜助剂、0.05～0.1份抑泡剂、0.1～0.2份消泡剂、0.1～0.3份氢氧化锂、15～25份纳米硅酸钾、1.0～1.5份憎水剂和30～38份水；
7.其中，所述改性苯乙烯-丙烯酸树脂为上海保立佳新材料有限公司生产的产品编号为blj-6838的改性苯乙烯-丙烯酸树脂。
8.一些实施例中，所述改性苯乙烯-丙烯酸树脂的数均分子量可为5000～20000。
9.一些实施例中，所述成膜助剂可为本领域常规使用的成膜助剂，较佳地包括醇酯类成膜助剂，更佳地包括醇酯十二。
10.一些实施例中，所述抑泡剂可为本领域常规使用的抑泡剂，较佳地包括矿物油消泡剂和/或有机硅类消泡剂，例如，basf a10消泡剂。
11.一些实施例中，所述消泡剂可为本领域常规使用的消泡剂，较佳地包括矿物油消泡剂和/或金属皂类消泡剂，例如，圣诺普科nxz消泡剂。
12.一些实施例中，所述纳米硅酸钾的粒径d
50
可为5～20nm，较佳地为10～15nm。
13.一些实施例中，所述纳米硅酸钾中硅酸根离子的质量百分比可为26％～28％。
14.一些实施例中，所述憎水剂可为本领域常规使用的憎水剂，较佳地包括有机硅憎水剂，例如，易来泰seal 80。
15.一些实施例中，所述水可为本领域常规使用的去离子水。
16.一些实施例中，所述硬化剂的原料组合物中还可进一步包括增强剂、抗划伤剂和抗污剂中的任意一种或多种。
17.其中，所述增强剂可为本领域常规使用的增强剂，较佳地包括硅烷偶联剂，更佳地包括美国迈图硅烷偶联剂a-187。
18.其中，所述增强剂的重量份数可为0.5～1份，较佳地为0.6～0.8份。
19.其中，所述抗划伤剂可为本领域常规使用的抗划伤剂，较佳地包括聚二甲基硅氧烷，例如，道康宁dc-51。
20.其中，所述抗划伤剂的重量份数可为0.5～1份，较佳地为0.6～0.8份。
21.其中，所述抗污剂可为本领域常规使用的抗污剂，较佳地包括醇胺类抗污剂，更佳地包括三乙醇胺。
22.其中，所述抗污剂的重量份数可为1～2份，较佳地为1.3～1.8份。
23.一些实施例中，所述改性苯乙烯-丙烯酸树脂的重量份数较佳地为38～42份。
24.一些实施例中，所述成膜助剂的重量份数较佳地为1.9～2.1份。
25.一些实施例中，所述抑泡剂的重量份数较佳地为0.06～0.08份。
26.一些实施例中，所述消泡剂的重量份数较佳地为0.1～0.15份。
27.一些实施例中，所述氢氧化锂的重量份数较佳地为0.1～0.2份。
28.一些实施例中，所述纳米硅酸钾的重量份数较佳地为15～20份。
29.一些实施例中，所述憎水剂的重量份数较佳地为1.1～1.3份。
30.一些实施例中，所述水的重量份数较佳地为33～36份。
31.本发明还提供一种硬化剂的制备方法，所述硬化剂的原料包括如上所述的硬化剂的原料组合物，所述制备方法包括如下步骤：
32.(1)所述水、所述氢氧化锂、所述抑泡剂、所述憎水剂、所述成膜助剂的混合物与所述改性苯乙烯-丙烯酸树脂混合，制得物料a；
33.(2)所述物料a与所述纳米硅酸钾混合，制得物料b；
34.(3)所述物料b与所述消泡剂混合，即可。
35.一些实施例中，步骤(1)中所述的混合在高速分散机中进行，所述高速分散机的转速可为本领域该类操作常规的转速，较佳地为400～500r/min。
36.一些实施例中，步骤(2)中所述的混合在高速分散机中进行，所述高速分散机的转速可为本领域该类操作常规的转速，较佳地为400～500r/min。
37.一些实施例中，步骤(3)中所述的混合在高速分散机中进行，所述高速分散机的转速可为本领域该类操作常规的转速，较佳地为600～800r/min。
38.一些实施例中，所述水、所述氢氧化锂、所述抑泡剂的混合物的制备方法可为本领域常规，一般可为将所述水、所述氢氧化锂和所述抑泡剂混合均匀即可。
39.其中，所述混合的时间可为本领域该类操作常规的时间，较佳地为5～10min。
40.步骤(1)中，所述混合的时间可为本领域该类操作常规的时间，较佳地为10～15min。
41.步骤(2)中，所述混合的时间可为本领域该类操作常规的时间，较佳地为10～15min。
42.步骤(3)中，所述混合的时间可为本领域该类操作常规的时间，较佳地为20～25min。
43.一较佳实施例中，当所述硬化剂的原料包括增强剂时，所述增强剂在步骤(1)中添加，具体为：所述水、所述氢氧化锂、所述抑泡剂、所述憎水剂、所述成膜助剂和所述增强剂的混合物与所述改性苯乙烯-丙烯酸树脂混合，制得物料a。所述增强剂同如上所述的硬化剂的原料组合物中的增强剂。
44.一较佳实施例中，当所述硬化剂的原料包括所述抗划伤剂和/或所述抗污剂时，所述抗划伤剂和/或所述抗污剂在步骤(3)中添加。所述抗划伤剂同如上所述的硬化剂的原料组合物中的抗划伤剂。所述抗污剂同如上所述的硬化剂的原料组合物中的抗污剂。
45.本发明还提供一种硬化剂，其由如上所述的硬化剂的制备方法制得。
46.本发明还提供一种如上所述的硬化剂在铺地面和/或地面修复中的应用。
47.本发明所用试剂和原料均市售可得。
48.本发明的积极进步效果在于：本发明制得的硬化剂同时兼具高光泽，高耐磨，耐油污和耐水性能佳等性能，可用于提高混凝土地面的寿命，也可用于老化地面的修复，voc释放量低，对环境污染小，使用安全性高。
具体实施方式
49.下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，按照常规方法和条件，或按照商品说明书选择。
50.实施例1
51.硬化剂的原料中各组分的种类和重量份数见表1；硬化剂制备方法包括如下步骤：
52.(1)开启高速分散机，转速调至400r/min，依次加入去离子水、氢氧化锂、抑泡剂、增强剂、成膜剂和憎水剂，分散5min；添加改性苯乙烯-丙烯酸树脂，分散10min；
53.(2)缓慢添加纳米硅酸钾，分散10min；
54.(3)继续添加抗划伤剂、抗污剂、消泡剂，分散机转速提高至800r/min，分散20min，搅拌均匀后即可放料。
55.表1
56.组分具体物质重量份数(份)改性苯乙烯-丙烯酸树脂保立佳blj-683840成膜助剂醇酯十二2抑泡剂basf a100.05消泡剂诺普科nxz0.1氢氧化锂
‑‑
0.2抗划伤剂道康宁dc-511
纳米硅酸钾通鑫kh-0820憎水剂易来泰seal 801.0抗污剂三乙醇胺2增强剂美国迈图硅烷偶联剂a-1870.8水去离子水32.85
57.实施例2
58.与实施例1相比区别仅在于硬化剂的原料中组分和用量不同，具体见表2，其他条件参数同实施例1。
59.表2
60.组分具体物质重量份数(份)改性苯乙烯-丙烯酸树脂保立佳blj-683835成膜助剂醇酯十二1.5抑泡剂basf a100.08消泡剂诺普科nxz0.2氢氧化锂
‑‑
0.1抗划伤剂道康宁dc-510.5纳米硅酸钾通鑫kh-0825憎水剂易来泰seal 801.5抗污剂三乙醇胺1增强剂美国迈图硅烷偶联剂a-1870.5水去离子水34.62
61.实施例3
62.与实施例1相比区别仅在于硬化剂的原料中组分和用量不同，具体见表3，其他条件参数同实施例1。
63.表3
64.[0065][0066]
实施例4
[0067]
与实施例1相比区别仅在于硬化剂的原料中组分和用量不同，具体见表4，其他条件参数同实施例1。
[0068]
表4
[0069]
组分具体物质重量份数(份)改性苯乙烯-丙烯酸树脂保立佳blj-683838成膜助剂醇酯十二1.9抑泡剂basf a100.06消泡剂诺普科nxz0.2氢氧化锂
‑‑
0.2抗划伤剂道康宁dc-510.8纳米硅酸钾通鑫kh-0822憎水剂易来泰seal 801.2抗污剂三乙醇胺1.8增强剂美国迈图硅烷偶联剂a-1870.6水去离子水32.7
[0070]
对比例1
[0071]
与实施例1相比，区别仅在于改性苯乙烯-丙烯酸树脂的添加量为55份，水的添加量为17.85，其他条件参数同实施例1，具体见表5。
[0072]
表5
[0073]
组分具体物质重量份数(份)改性苯乙烯-丙烯酸树脂保立佳blj-683855成膜助剂醇酯十二2抑泡剂basf a100.05消泡剂诺普科nxz0.1氢氧化锂
‑‑
0.2抗划伤剂道康宁dc-511纳米硅酸钾通鑫kh-0820憎水剂易来泰seal 801.0抗污剂三乙醇胺2增强剂美国迈图硅烷偶联剂a-1870.8水去离子水17.85
[0074]
对比例2
[0075]
与实施例1相比，区别仅在于，将氢氧化锂替换为等量的氢氧化钠，其他条件参数同实施例1，具体见表6。
[0076]
表6
[0077][0078][0079]
对比例3
[0080]
与实施例1相比，区别仅在于制备工艺不同，采用一锅法将表1中各组分同时混合，不分步添加，其他条件参数同实施例1。
[0081]
混合过程中出现破乳现象，导致起渣、结块等，进而导致产品失效。
[0082]
对比例4
[0083]
与实施例1相比，区别仅在于将上海保立佳新材料有限公司生产的产品编号为blj-6838的改性苯乙烯-丙烯酸树脂替换为等量的上海保立佳新材料有限公司生产的产品编号为blj-6319的改性苯乙烯-丙烯酸树脂，具体见表7。
[0084]
表7
[0085]
组分具体物质重量份数(份)改性苯乙烯-丙烯酸树脂保立佳blj-631940成膜助剂醇酯十二2抑泡剂basf a100.05消泡剂诺普科nxz0.1氢氧化锂
‑‑
0.2抗划伤剂道康宁dc-511
纳米硅酸钾通鑫kh-0820憎水剂易来泰seal 801.0抗污剂三乙醇胺2增强剂美国迈图硅烷偶联剂a-1870.8水去离子水32.85
[0086]
效果实施例1
[0087]
依据jg/t2158-2012“渗透型液体硬化剂”的行业标准，测试上述实施例1～4、对比例1～2和对比例4制得硬化剂的ph，并以上述实施例1～4对比例1～2和对比例4制得的硬化剂为原料制成待测样，并测试待测样的24h表面吸水率、耐磨度比、voc光泽度和耐油污性能，结果见表8。
[0088]
测试方法如下：
[0089]
(1)ph：将配制好的液体硬化剂，温度调至25℃，用ph计测试其ph。
[0090]
(2)24h表面吸水率：将基准试件浸泡在配制好的液体硬化剂中24h，取出在标准试验条件下养护7d后，将卡司通管用密封胶固定在试件表面，加水至0刻度，观察24h液面下降的高度。
[0091]
(3)耐磨度比：将基准试件浸泡在配制好的液体硬化剂中24h，取出在标准试验条件下养护7d后，与基准试件一起放置在滚珠耐磨试验机上对比测试，基准试件为i0，处理后试件为i1。耐磨度比为i1/i0。
[0092]
(4)voc：将配制好的液体硬化剂，通过气相色谱进行测试。
[0093]
(5)光泽度：将基准试件用(50-200)目砂纸对基面进行打磨，然后将打磨平整去除灰层的试件浸泡在配制好的液体硬化剂中24h，取出在标准试验条件下养护7d后，用3000目的砂纸打磨抛光后，用光泽度仪测试其光泽度。
[0094]
(6)耐油污：按(5)制作试件，在抛光后的试件上滴上机油，24h后用布擦拭。
[0095]
表8
[0096]
[0097][0098]
最后，还需要说明的是，在本发明中术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
[0099]
尽管上面已经通过本公开的具体实施例的描述对本公开进行了披露，但是，应该理解，本领域技术人员可在所附方案的精神和范围内设计对本公开的各种修改、改进或者等同物。这些修改、改进或者等同物也应当被认为包括在本公开所要求保护的范围内。