data-full-width-responsive="true"> 有机硅防水剂在建筑防水中的研究赵满喜1 ,2 ,吴少鹏1 ,刘杰胜1 ,林俊涛1 ,米轶轩1(1 武汉理工大学材料科学与工程学院,武汉430070 ;2 内蒙古自治区公路局,呼和浩特010020) 防水工程在建设工程中占有十分重要的地位,建筑物的渗漏问题是工程施工中较为突出的问题之一。据统计,全国约有60 %的房屋建筑物存在不同程度的渗漏,每年用于建筑渗漏所用的费用也逾亿计。其中,防水材料是造成建筑物渗漏的主要原因之一。随着我国建筑事业的发展,对建筑物的防水性能提出了全新的要求。有机硅防水剂是一种主链含Si O 基团,侧链为有机基团的一类聚合物。由于分子中既含无机结构,又含有机基团,因而兼具无机和有机材料的双重优点,具有卓越的防水、防风化、防剥落和耐化学腐蚀性能,能广泛应用于各种混凝土、石材、木材等的保护[1 ] 。1 有机硅防水剂的结构与性能主链为Si O 键交替结构,侧基为烃类的Si C有机基团,正是由于具有无机和有机分子结构的双重性,所以赋予
它许多与其
他C C 链高分子聚合物不同的特性[224 ] :1) 耐高低温性:分子主链中有大键能的Si O键,键能较高(89 3 kcalPmol) ,所以热稳定性高,高温使用性能达250～300 ℃。主链玻璃化转变温度( - 120 ℃) 很低,使其耐寒性极好,低温使用范围可达- 55～ - 100 ℃。2) 侧链有机基团处在Si O 键的力场中,从而削弱了氧和光对它的作用,故在氧、臭氧、紫外光作用下,性能稳定。3) 疏水性:由于表面张力低,呈现较好的疏水性,吸水性很低,其与水的接触角可与石蜡相媲美,因此具有优良的憎水性能。2 有机硅防水剂种类目前,市场上的有机硅防水剂品种繁多,使用效果也各不相同。有机硅防水剂按物质种类来分,可分为甲基硅醇盐类、硅树脂类、硅烷类及有机硅乳液类等。2 1 甲基硅醇盐类甲基硅醇盐作为第一代有机硅防水剂,是一种刚性防水材料,属于水性有机硅防水剂。使用时能与基材表层及空气中大量的二氧化碳及水产生化学反应,生成憎水的聚甲基硅氧烷膜。这种网状结构的树脂能堵塞水泥砂浆内部的毛细孔,增强砂浆的密实性,提高其抗渗性。该防水剂具有无毒、无味,不挥发、不易燃, 耐候性优良, 对钢筋无锈蚀等优点; 还有微膨胀作用, 能补偿砂浆和混凝土的收缩; 可在潮湿基材上施工, 不影响防水层与基材的粘接, 施工操作简便灵活; 运输方便, 施工安全,造价低廉。2 2 硅树脂它属于一种低分子量的溶剂型材料,硅树脂具有优异的耐高低温性、耐老化性、独特的疏水性和透气性、无毒无腐蚀、是一种理想的防水材料。目前,国内市场上常见的有机硅防水剂的活性组分多为甲基硅树脂预聚物,活性组分通过与结构材料起化学反应,在基材表面形成一层几个分子厚的具有防水功能的甲基硅树脂薄膜[5 ] 。2 3 硅烷用作防水剂的硅烷主要是长链烷基烷氧基硅烷,通常指碳原子数大于8 的直链烷氧基硅烷[6 ] 。这类化合物,从结构性能关系上可分为2 部分:一部分是防护基团R ,另一部分为结合基团Si (OR) 3 。该集团首先与水发生水解反应脱去醇,形成三维交联有机硅树脂。另外,羟基与无机硅酸盐材料有很好的亲和力,从而使它牢固地和基材连接起来,使非极性的有机集团向外排列形成憎水层,改变这些硅酸盐材料的表面特性,对水稳定又能起疏水作用。研究表明:这类化合物保护基团碳链的增长,有利于憎水膜中相邻R 基的敛集作用,有利于R 基团垂直定向,紧密排列和堆砌,也能更充分发挥相邻R 基之间的疏水化作用,同时R 基团的增长也增加了膜层的厚度[3 ] 。2 4 有机硅( 微) 乳液有机硅(微) 乳液是重要的有机硅产品之一,在工业上的应用非常广泛。有机硅乳液作为建筑防水材料,其应用已有很长的历史,相比于传统的纯丙乳液等,有机硅乳液具有憎水性好,与基材吸附性强,渗透力强等优点。目前,市场上乳液型有机硅防水剂品种主要有甲基含氢硅油、羟基硅油、烷基烷氧基硅烷(微) 乳液等。3 有机硅防水剂防水作用机理分析有机硅防水材料为带有一定反应活性基团的硅氧烷类有机硅化合物。这类化合物与无机硅酸盐材料等有较大的化学亲和力,因而能改变这些基材的特性。有机硅防水剂能形成交联网状结构,该网状结构是一种非极性,有着极好的憎水性和低表面张力。当带有反应活性基的硅氧烷涂覆建筑物之后,主要通过2 种作用方式作用于基材,从而起到防水作用。3 1 封闭型封闭型有机硅防水剂通过在基材表面或附近形成一层薄的不透膜,防止液态或气态的水汽渗透。3 2 渗透型渗透型防水剂是将憎水材料涂覆在基材表面后,能渗透到基材内部,而不阻塞气孔。通过活性基团的相互作用生成的枝状、链状及网状分子,形成网状疏水性硅氧烷膜,还能与硅酸盐基材中的羟基反应形成末端带有Si R 基硅烷链,填补建筑物中的微孔隙,使建筑物基材微观结构致密,从而提高了其抗渗性。4 结 语有机硅防水剂因其性能优异、施工方便、材料耐久性好、价格适中,是目前最有前途的高效防水剂之一。同时, 由于利用有机硅防水剂进行防水处理可以节能节耗, 具有良好的经济效益和社会效益。
