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CN112029409A - 聚多巴胺混凝土疏水涂层材料及制备方法 - Google Patents

聚多巴胺混凝土疏水涂层材料及制备方法 Download PDF

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孟凡旭
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Abstract

本发明公开一种聚多巴胺混凝土疏水涂层材料及制备方法，采用多巴胺盐酸盐和含有巯基小分子化合物溶解在Tris‑HCl缓冲溶液和乙醇混合液中进行聚合反应得到，本发明工艺简单，原料易得，条件温和，而且过程可控，通过在混凝土表面喷涂刷涂或浸泡，使其渗入混凝土内部形成憎水防护层，可作为提升混凝土耐久性的措施之一。

Description

聚多巴胺混凝土疏水涂层材料及制备方法
技术领域
本发明涉及混凝土疏水涂层材料及制备，具体涉及一种聚多巴胺混凝土疏水涂层材料及制备方法。
背景技术
混凝土是一种多孔材料，其孔径分布范围在纳米至毫米量级，大气中的CO 2通过这些孔隙进入混凝土内部，与混凝土中的碱性物质发生碳化反应。碳化对混凝土的危害是多方面的，如降低混凝土的强度和弹性模量，产生收缩裂缝等，最大的危害是破坏钢筋钝化膜，影响混凝土的耐久性。水分也会通过混凝土的毛细作用吸附到表面，并进一步渗透到混凝土的内部，同时，溶于其中的有害物质，如氯离子、硫酸根离子等也会被运送到混凝土的孔隙中，给钢筋混凝土结构带来严重的锈蚀危险。此外，水分还是混凝土发生冻融破坏、化学侵蚀、碱骨料反应、碳化等耐久性破坏的必要条件。因此，混凝土的吸水性在很大程度上决定了材料本身的耐久性。对混凝土进行表面处理是提高混凝土耐久性的有效途径之一。它能在混凝土和外界环境之间形成隔离层，通过改变混凝土的表面性质来阻止或延缓水和氯离子等有害物质侵入，从而阻止或延缓混凝土的劣化。
为提高混凝土的耐腐蚀性能，目前有效的方法之一是将混凝土基层的憎水剂处理与表面的成膜涂层相结合。混凝土基层的憎水剂处理是指采用渗透型表面防水涂料对混凝土进行处理。这样当表层涂膜损坏后，仍可防止水及有害物质渗透到混凝土内部，目前有机涂层耐紫外线性能、耐老性能差并且具有较大的固化收缩比，时间一长之后，与混凝土之间由于作用力太弱往往容易脱落，起不到保护作用。
发明内容
发明目的：本发明的目的是提供一种聚多巴胺混凝土疏水涂层材料及制备方法，解决现有有机涂层耐久性差易脱落、疏水性能不好的的问题。
技术方案：本发明所述的聚多巴胺混凝土疏水涂层材料，其特征在于，采用多巴胺盐酸盐和含有巯基小分子化合物溶解在Tris-HCl缓冲溶液和乙醇混合液中进行聚合反应得到，混合液中多巴胺盐酸盐浓度为5-15g/L，巯基小分子化合物浓度为1-10ml/L。
其中，所述多巴胺盐酸盐为98％分析纯多巴胺盐酸盐。
所述含有巯基小分子化合物为分析纯十二硫醇。
所述Tris-HCl缓冲溶液为PH＝8.5的分析纯三羟甲基胺基甲烷。
所述Tris-HCl缓冲溶液和乙醇混合液体积比例为4：1-1：4。
本发明所述的采用聚多巴胺混凝土疏水涂层材料制备混凝土疏水涂层的方法，包括以下步骤：
(1)配置pH为8.5的Tris-HCl缓冲溶液，高温高压灭菌后保存待用；
(2)通过超声将多巴胺盐酸盐和含有巯基小分子化合物溶解在Tris-HCl缓冲溶液和乙醇混合液中，在20-35℃温度下反应10-18h；
(3)将反应结束的均质液体混合物喷涂在混凝土表面，静置；
(4)取出试块，在真空干燥箱中进行真空加热除去多余溶剂，形成混凝土疏水涂层。
有益效果：本发明中多巴胺在碱性条件下可以形成聚多巴胺，聚多巴胺具有一定的粘附性，本发明的疏水涂层粘附性牢固、耐久性高、稳定性好，对混凝土试块进行聚多巴胺修饰后，再进一步共价固定化含有巯基、可降低材料低表面能的小分子，可以大大提高混凝土表面的疏水性能，工艺简单，原料易得，条件温和，而且过程可控。
附图说明
图1是空白样和实施例1-3制备的混凝土疏水涂层材料疏水性能图。
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明进行进一步说明。
实施例1
聚多巴胺混凝土疏水涂层制备方法为：
(1)配置pH为8.5的Tris-HCl缓冲溶液，高温高压灭菌后保存待用。
(2)通过超声，将16g多巴胺盐酸盐和2ml十二硫醇溶解在1L pH＝8.5的Tris-HCl缓冲溶液和乙醇混合液中，在35℃下反应12h，其中混合液中Tris-HCl缓冲溶液和乙醇体积比为3：1；
(3)将反应结束的均质液体混合物喷涂在混凝土表面，静置24小时；
(4)取出试块，在真空干燥箱中进行真空40℃加热，除去多余溶剂，进行后续测试。
实施例2
聚多巴胺混凝土疏水涂层制备方法为：
(1)配置pH为8.5的Tris-HCl缓冲溶液，高温高压灭菌后保存待用；
(2)通过超声，将20g多巴胺盐酸盐和2.5ml十二硫醇溶解在1LpH＝8.5的和乙醇混合液中，在35℃下反应12h，其中混合液中Tris-HCl缓冲溶液和乙醇体积比为3：1。
(3)将反应结束的均质液体混合物喷涂在混凝土表面，静置28小时；
(4)取出试块，在真空干燥箱中进行真空40℃加热，除去多余溶剂，进行后续测试。
实施例3
聚多巴胺混凝土疏水涂层制备方法为：
(1)配置pH为8.5的Tris-HCl缓冲溶液，高温高压灭菌后保存待用。
(2)通过超声，将16g多巴胺盐酸盐和2ml十二硫醇溶解在1L pH＝8.5的Tris-HCl缓冲溶液和乙醇混合液中，在25℃下反应12h，其中Tris-HCl缓冲溶液和乙醇体积比为2：1。
(3)将反应结束的均质液体混合物喷涂在混凝土表面，静置24小时。
(4)取出试块，在真空干燥箱中进行真空40℃加热，除去多余溶剂，进行后续测试。
对实施例1-3制备的混凝土涂层进行性能测试，采用不做任何表面处理，正常养护的混凝土试块作为空白样，测试结果如图1所示，根据图1可知，聚多巴胺混凝土疏水涂层材料处理过的混凝土试块和未经聚多巴胺混凝土疏水涂层材料处理过的混凝土试块相比，疏水性能大大提升，多巴胺可以在弱碱性条件下在材料表面聚合和沉积得到聚多巴胺改性层，且聚多巴层具有二次反应性，可作为二次反应平台实现含氨基和巯基的分子的共价固定化。因此，对混凝土试块进行聚多巴胺修饰后，再进一步共价固定化含有巯基、可降低材料低表面能的小分子(麦克尔加成反应)，可以大大提高混凝土表面的疏水性能。

Claims (6)

1.一种聚多巴胺混凝土疏水涂层材料，其特征在于，采用多巴胺盐酸盐和含有巯基小分子化合物溶解在Tris-HCl缓冲溶液和乙醇混合液中进行聚合反应得到，混合液中多巴胺盐酸盐浓度为5-15g/L，巯基小分子化合物浓度为1-10ml/L。
2.根据权利要求1所述的聚多巴胺混凝土疏水涂层材料，其特征在于，所述多巴胺盐酸盐为98％分析纯多巴胺盐酸盐。
3.根据权利要求1所述的聚多巴胺混凝土疏水涂层材料，其特征在于，所述含有巯基小分子化合物为分析纯十二硫醇。
4.根据权利要求1所述的聚多巴胺混凝土疏水涂层材料，其特征在于，所述Tris-HCl缓冲溶液为PH＝8.5的分析纯三羟甲基胺基甲烷。
5.根据权利要求1所述的聚多巴胺混凝土疏水涂层材料，其特征在于，所述Tris-HCl缓冲溶液和乙醇混合液体积比例为4：1-1：4。
6.采用如权利要求1所述的聚多巴胺混凝土疏水涂层材料制备混凝土疏水涂层的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)配置pH为8.5的Tris-HCl缓冲溶液，高温高压灭菌后保存待用；
(2)通过超声将多巴胺盐酸盐和含有巯基小分子化合物溶解在Tris-HCl缓冲溶液和乙醇混合液中，在20-35℃温度下反应10-18h；
(3)将反应结束的均质液体混合物喷涂在混凝土表面，静置；
(4)取出试块，在真空干燥箱中进行真空加热除去多余溶剂，形成混凝土疏水涂层。
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