一种疏水抗油混凝土改性剂及其制备方法和应用与流程

本发明属于建筑材料，具体涉及一种疏水抗油混凝土改性剂及其制备方法和应用。

背景技术：

1、近年来，疏水混凝土成为混凝土在海洋环境中避免腐蚀的一种好方法。然而，由于沿海工业污染和海上油田泄漏的影响，海洋环境中经常发生石油污染。疏水混凝土在海洋环境中工作时，其表面容易被油污污染，导致疏水表面被破坏，失去疏水性。这是因为大多数油性污染物的表面张力远低于水的表面张力。液体的低表面张力使其易于渗透到混凝土中。海水进入混凝土不可避免地会腐蚀混凝土内部的钢筋，导致混凝土的机械强度下降。因此，设计一种既防水又能排斥油的混凝土就显得尤为重要。

2、目前，超疏水混凝土主要通过浸渍法、涂刷法等方法来制备超疏水混凝土，但这种超疏水混凝土只能实现表面超疏水特性，如果涂层剥落或磨损，混凝土仍为亲水性。烃类改性剂（如硬脂酸）的改性使超疏水表面的表面自由能降低，但仍不足以避免油性污染物的渗透。含氟有机涂层对油性污染物具有很强的排斥作用，可以防止固体表面被油性污染物破坏，保护疏水表面在油性环境中的疏水性，然而，现有研究制备的涂层与基体之间的附着力较差，涂层表面易因磨损而失去双疏性。封闭的涂层堵塞了混凝土的孔隙，可能会引起混凝土内压力的增加，导致涂层表面产生裂缝，削弱混凝土的两疏性。研制具有耐磨性和整体双疏（超疏水和疏油）性能的混凝土是解决上述问题的有效方法。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种疏水抗油混凝土改性剂。使用本发明提供的疏水抗油混凝土改性剂作为混凝土添加剂，可增强混凝土的两疏性。

2、为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

3、本发明技术方案之一：提供一种疏水抗油混凝土改性剂，按重量份计，组分包括：

4、超疏水组分0.4~0.6份，疏水疏油改性剂0.3~0.7份，消泡剂0.03~0.05份，水10~30份和所述超疏水组分、所述疏水疏油改性剂总摩尔量1.5~2倍的碱性有机物，其中，所述超疏水组分与所述疏水疏油改性剂的质量比为4:6~7:3；

5、所述超疏水组分为碳原子数为9~28的长链烃类脂肪酸；

6、所述疏水疏油改性剂为碳原子数为4~12的全氟烷基酸；

7、所述碱性有机物为三乙醇胺、二乙醇胺、n-甲基二乙醇胺和一乙醇胺中的一种或多种。

8、优选地，所述碳原子数为9~28的长链烃类脂肪酸包括硬脂酸、正葵酸、油酸和蓖麻油酸中的一种或多种。

9、优选地，所述碳原子数为4~12的全氟烷基酸包括全氟丁酸、全氟戊酸、全氟庚酸、全氟己酸、全氟辛酸和全氟癸酸中的一种或多种。

10、优选地，所述消泡剂包括聚醚或聚醚改性有机硅消泡剂。

11、本发明技术方案之二：提供一种上述疏水抗油混凝土改性剂的制备方法，步骤包括：

12、先将超疏水组分、疏水疏油改性剂和水混合并加热至70~90℃，然后加入碱性有机物，70~90℃反应30~60min，降温至25~50℃，均质，最好加入消泡剂，搅拌后得到所述疏水抗油混凝土改性剂。

13、优选地，所述均质搅拌速度为10000~30000r/min，时间为30~60min。

14、本发明技术方案之三：提供一种上述疏水抗油混凝土改性剂在制备疏水抗油混凝土中的应用。

15、优选地，所述疏水抗油混凝土改性剂的添加量为混凝土中胶凝材料的0.5~3wt.%。

16、本发明的有益技术效果如下：

17、本发明中疏水抗油混凝土改性剂在混凝土中水解与氢氧化钙反应，生成脂肪酸钙和全氟烷基酸钙，促进水泥水化，导致针状钙矾石相互交织，从而形成针状微网络，混凝土表面粗糙形成cassie-baxter状态，减少了液体对混凝土的物理吸附。同时，脂肪酸钙和全氟烷基酸钙具有长疏水链和疏油链，并指向空气在混凝土表面形成疏水和疏油膜层。由于氟原子的强吸电子特性，c-h和c-f基团表现为强烈的排斥作用，这促进了含氟基团在混凝土表面的更多地堆积，混凝土表面表现为低的自由能基团堆积，混凝土表现出超疏水和疏油特性。疏水抗油混凝土改性剂在混凝土中水解生成有机醇胺与水泥水化产物发生络合反应，促进水泥水化，使混凝土前期和后期强度有所增加。消泡剂去除和抑制混凝土中的多余有害大气泡，进而提高混凝土的强度。

18、本发明提供的疏水抗油混凝土改性剂可作为混凝土添加剂，制备既防水又能防油的混凝土。

技术特征：

1.一种疏水抗油混凝土改性剂，其特征在于，按重量份计，组分包括：

2.根据权利要求1所述的疏水抗油混凝土改性剂，其特征在于，所述碳原子数为9~28的长链烃类脂肪酸包括硬脂酸、正葵酸、油酸和蓖麻油酸中的一种或多种。

3.根据权利要求1所述的疏水抗油混凝土改性剂，其特征在于，所述碳原子数为4~12的全氟烷基酸包括全氟丁酸、全氟戊酸、全氟庚酸、全氟己酸、全氟辛酸和全氟癸酸中的一种或多种。

4.根据权利要求1所述的疏水抗油混凝土改性剂，其特征在于，所述消泡剂包括聚醚或聚醚改性有机硅消泡剂。

5.一种权利要求1~4任一项所述疏水抗油混凝土改性剂的制备方法，其特征在于，步骤包括：

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述均质搅拌速度为10000~30000r/min，时间为30~60min。

7.权利要求1~4任一项所述疏水抗油混凝土改性剂在制备疏水抗油混凝土中的应用。

8.根据权利要求7所述的应用，其特征在于，所述疏水抗油混凝土改性剂的添加量为混凝土中胶凝材料的0.5~3wt.%。

技术总结
本发明公开了一种疏水抗油混凝土改性剂及其制备方法和应用，属于建筑材料技术领域。按重量份计，所述疏水抗油混凝土改性剂的组分包括：超疏水组分0.4~0.6份，疏水疏油改性剂0.3~0.7份，消泡剂0.03~0.05份，水10~30份和所述超疏水组分、所述疏水疏油改性剂总摩尔量1.5~2倍的碱性有机物，其中，所述超疏水组分与所述疏水疏油改性剂的质量比为4:6~7:3。本发明提供的疏水抗油混凝土改性剂可作为混凝土添加剂，制备既防水又能防油的混凝土。

技术研发人员：王龙,王进春,康静,龚必伟,董树强,石雄松,隋晓辉,刘广宁
受保护的技术使用者：石家庄市长安育才建材有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/12/5