專利名稱：一種硬化劑及其制備方法
技術領域：
本發明涉及一種硬化劑及其制備方法，尤其是一種混凝土地面硬化劑及其制備方法。
背景技術：
目前，各種建筑物的地面一般直接使用普通水泥混凝土，其缺點是耐磨性低、容易起灰、強度低、抗滲透性低于清掃困難等。為克服這些缺點，人們通常的解決方案是在地坪表面鋪設地磚或涂布環氧地坪等有機地坪涂料等。但基于地坪強度和成本上來考慮，耐磨地面硬化劑較以上兩種方案有著很大的優勢，其硬度、耐磨性都較環氧地坪漆和地板磚高出許多，而其成本較前兩者又更為低廉。因此，在停車場、廠房以及庫房等對地面耐磨性與抗沖擊性要求較高的場所，地面硬化劑得到了越來越多的應用。雖然耐磨地面硬化劑的整體性能較其它地坪技術有很大的提高，但，其耐磨性與抗沖擊性能還是存在很大的提升空間。經研究地面硬化劑材料的破壞過程，發現無論是其磨損破壞還是抗壓抗折沖擊破壞，其破壞點大多是由骨料與水泥的結合部位開始。究其原因，是為耐磨骨料與水泥之間的結合力不夠高導致地面硬化劑的強度性能未能令人完全滿意。
發明內容
為了克服現有技術中的骨料與水泥之間的結合力不足的問題，本發明提供了一種硬化劑，通過該硬化劑形成的耐磨地坪具有良好的柔韌性和防滑性。本發明公開的硬化劑包括骨料、水泥、助劑，其中，所述骨料表面包覆有硅烷偶聯劑。本發明還提 供了一種硬化劑的制備方法，包括將骨料、水泥混合后，再與助劑進行混合，其中，所述骨料表面包覆有硅烷偶聯劑。發明人通過大量的實驗發現，骨料經硅烷偶聯劑改性后，在與水泥發生粘結作用的同時，從而增強了骨料與水泥之間的粘結力。本發明所述骨料表面包覆有硅烷偶聯劑的具體操作步驟可描述為:在反應裝置中加入甲苯作為分散介質，投入骨料與相應比例的硅烷偶聯劑，通過氮氣，在氮氣流保護下升溫至80_90°C攪拌反應4-6小時。反應結束后，趁熱真空抽濾后水洗滌得產物，再將產物于烘箱中100±5°C下烘干，篩松得到表面改性骨料，待用。本發明提供的地面硬化劑，耐磨性良好，抗折強度與抗壓強度高。
具體實施例方式為了使本發明所解決的技術問題、技術方案及有益效果更加清楚明白，以下結合實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。本發明公開的硬化劑包括骨料、水泥、助劑，其中，所述骨料表面包覆有硅烷偶聯齊U。優選地，所述硅烷偶聯劑的重量為骨料重量的0.5-2wt%。當本發明所述的硅烷偶聯劑的重量小于骨料重量的0.5wt%時，硅烷偶聯劑在骨料表面的包覆嚴重不足，以致骨料與水泥基體系之間作用力效果不理想；而當本發明所述的硅烷偶聯劑的重量大于骨料重量的2wt%時，骨料表面硅烷偶聯劑的遮蓋層過厚，影響到骨料與水泥間的無機化合作用，兩者間的結合力反而不理想。發明人發現，當硅烷偶聯劑的重量為骨料重量的1_1.5被％時，骨料與水泥體系中的硅酸鹽作用力達較佳效果，其性能效果更佳。優選地，本發明公開的硬化劑中還含有水溶性丙烯酸樹脂粉末，且占硬化劑總量的3-8wt%。水溶性丙烯酸樹脂粉末加入后，在攪拌機的作用下與水泥均勻混合。成型時，水泥中的硅酸鹽與水反應生成硅酸鈣化合物，同時水溶性丙烯酸樹脂粉末溶解，滲透在硅酸鈣化合物當中，增加整個體系的韌性。另外，與水泥化合物合為一個體系的丙烯酸樹脂官能團與骨料表面包覆的硅烷偶聯劑發生反應，增強了骨料與水泥兩相之間的結合力。對于本發明公開的硬化劑，其中，所述骨料抗壓為本領域公知的各種物質，例如所述骨料選自石英砂、金剛砂、石榴砂、碳化硅、剛玉、硒鐵合金、棕剛玉、錫鈦合金、金剛砂、鋼渣、陶瓷顆粒中的一種或多 種；優選為石英砂、金剛砂、碳化硅、剛玉中的一種或幾種。上述骨料的粒徑抗壓在較大范圍內變動，優選情況下，所述骨料粒徑為0.1-2.5mm，更優選為
0.2-1.5mm。在上述硬化劑中，骨料的含量可以在較大范圍內變動，優選情況下，所述骨料含量為 40-60wt%，更優選為 48-52wt%。上述硬化劑中，采用的水泥為本領域公知的，例如所述水泥為硅酸鹽水泥，具體可采用標號52.5以上硅酸鹽水泥或者普通硅酸鹽水泥。上述水泥均可通過商購得到。在上述硬化劑中，水泥的含量沒有太大限制，可以在較大范圍內變動，優選情況下，水泥含量為25-40wt%，進一步優選為 35-40wt%。同時，本發明公開的硬化劑中還可以根據實際使用需要，添加各種助劑，例如所述助劑包括減水劑、填料、乳膠粉的一種或多種。所述助劑的含量可以在較大范圍內變動，優選情況下，助劑含量為10-29wt%。本發明中采用的減水劑為本領域公知的，例如，所述減水劑可選自聚羧酸減水劑和/或萘系減水劑；同樣，本發明中采用的填料為本領域公知的，例如硅微粉和/或粉煤灰；所述乳膠粉為本領域公知的可分散性乳膠粉。進一步優選地，本發明所述減水劑含量為0.1-0.5wt%,所述填料含量為3_6wt%，所述乳膠粉含量為l_3wt%。對于某些情況下，需要地坪具有一定的顏色，此時，上述助劑中還可以含有顏料和/或增色劑，通過顏料賦予耐磨地坪一定的顏色，并結合增色劑使用，使耐磨地坪的顏色更加鮮艷，使用時間更加持久。如本領域技術人員所公知的，上述顏料為各種顏色的無機顏料或者有機顏料。本發明中，優選為無機顏料，例如所述顏料選自鈦白粉、立德粉、鐵紅、鐵黃、鉻綠、酞菁藍或酞菁綠中的一種或多種。所述增色劑選用磺化三聚氰胺。上述顏料的含量可以在較大范圍內變動,優選情況下,所述顏料含量為0_5wt%。對于上述增色劑，其含量沒有太大限制，優選情況下，增色劑含量為0-0.8wt%。上述各種助劑的含量之間沒有關系，只需要助劑總量在4_29wt%即可。
根據本發明，所述硬化劑中還含有硅酸鈉和/或氟硅酸鈉，且硅酸鈉和/或氟硅酸鈉占硬化劑總量的3-8wt%。加入的硅酸鈉與氟硅酸鈉，能與水泥基材和無機骨料發生反應，與水泥基材的反應使得水泥中的游離鈣離子反應程度增加，生成硅酸鈣化合物(C-S-H)，增強了水泥基材的硬度與粘結力；骨料表面無機離子的作用，使得骨料與水泥基材之間的粘結力進一步得到增強。同時，本發明還公開了上述硬化劑的制備方法，包括:1)骨料表面改性處理:在反應裝置中加入甲苯作為分散介質，投入骨料與相應比例的硅烷偶聯劑，通入氮氣，在氮氣流下升溫至80-90°C攪拌反應4-6小時，趁熱真空抽濾后水洗滌得初產物，然后將初產物置于烘箱中在100±5°C下烘干，得耐磨骨料，篩松待用；2)硬化劑配制:將步驟I)中得到的耐磨骨料、水泥、助劑進行混合。上述混合的方法為本領域公知的，例如所述混合方法為:在攪拌機中，以3-10rad/s的轉速，先將骨料與水泥混合10_30min，再加入助劑繼續混合30-60min。上述攪拌機可采用本領域公知的雙螺旋錐形攪拌機。甲苯在這里起到分散作用，其用量為本領域技術人員公知。優選情況下，先把骨料和水泥加入雙螺旋錐形攪拌機，開始攪拌，然后按照粒徑從大到小的順序依次加入其余組分。優選地，上述硬化劑配制方法可描述為:按照配方比例，先將耐磨骨料與水泥加入螺旋混料機，開動機械，再加入可分散性乳膠粉、減水劑、水溶性丙烯酸樹脂粉末、硅酸鈉與氟硅酸鈉、填料與顏料等助劑，繼續混合30-60分鐘，直至整個地面硬化劑體系混合均勻，停止混料設備，包裝。所使用的硅酸鈉，其模數在2.5-3.0之間為佳。加入的水溶性丙烯酸粉末，在反應成型時與可分散性乳膠粉發生作用，共同填充在水泥基材空隙當中，增加了體系總體的韌性與防水性能。實驗表明，本發明所述高強度地面硬化劑，其耐磨性，抗折強度、與抗壓強度較現有技術中的地面硬化劑提高20%以上。上述各組分混合均勻后即可稱重包裝。下面通過實施例對本發明進`行進一步的說明。實施例1
本實施例用于說明本發明公開的硬化劑及其制備方法。I)在反應裝置中加入甲苯400重量份,投入62重量份硒鐵合金(粒徑為3.0mm)與
1.3重量份硅烷偶聯劑，通入氮氣，在氮氣流下升溫至75°C攪拌反應6.5小時，趁熱真空抽濾后水洗滌得初產物，然后將初產物置于烘箱中在110°C下烘干，得耐磨骨料，篩松待用；
2)先將步驟I)得到的耐磨骨料與23重量份硅酸鹽水泥加入到雙螺旋錐形攪拌機，以4rad/s的轉速混合32min，再加入0.7重量份聚羧酸減水劑、8重量份粉煤灰、5重量份乳膠粉繼續混合62min，稱重包裝，得到硬化劑SI。實施例2
本實施例用于說明本發明公開的硬化劑及其制備方法。I)在反應裝置中加入400重量份甲苯,投入60重量份石英砂(粒徑為2.5mm)與0.3重量份硅烷偶聯劑，通入氮氣，在氮氣流下升溫至90°C攪拌反應4小時，趁熱真空抽濾后水洗滌得初產物，然后將初產物置于烘箱中在100°c下烘干，得耐磨骨料，篩松待用；
2)先將步驟I)得到的耐磨骨料與27重量份硅酸鹽水泥加入到雙螺旋錐形攪拌機，以3rad/s的轉速混合30min，再加入0.5重量份萘系減水劑、4重量份硅微粉、3重量份氟硅酸鈉繼續混合60min，稱重包裝，得到硬化劑S2。實施例3
本實施例用于說明本發明公開的硬化劑及其制備方法。I)在反應裝置中加入300重量份甲苯，投入40重量份金剛砂(粒徑為0.1mm)與0.8重量份硅烷偶聯劑，通入氮氣，在氮氣流下升溫至85°C攪拌反應5小時，趁熱真空抽濾后水洗滌得初產物，然后將初產物置于烘箱中在105°C下烘干，得耐磨骨料，篩松待用；
2)先將步驟I)得到的耐磨骨料與40重量份硅酸鹽水泥加入到雙螺旋錐形攪拌機，以10rad/s的轉速混合15min，再加入6重量份硅微粉、3重量份丙烯酸粉末、2.2重量份乳膠粉、4.5重量份鐵紅、6.5重量份硅酸鈉繼續混合50min，稱重包裝，得到硬化劑S3。實施例4
本實施例用于說明本發明公開的硬化劑及其制備方法。I)在反應裝置中加入350重量份甲苯，投入55重量份硒鐵合金(粒徑為2.0mm)與0.8重量份硅烷偶聯劑，通入氮氣，在氮氣流下升溫至80°C攪拌反應5小時，趁熱真空抽濾后水洗滌得初產物，然后將初產物置于烘箱中在95°C下烘干，得耐磨骨料，篩松待用；
2)先將步驟I)得到的耐磨骨料與25重量份硅酸鹽水泥加入到雙螺旋錐形攪拌機，以7rad/s的轉速混合IOmin,再加入3重量份填料、3重量份乳膠粉、5重量份鉻綠、0.2重量份磺化三聚氰胺、3重量份氟硅酸鈉繼續混合30min，稱重包裝，得到硬化劑S4。實施例5
本實施例用于說明 本發明公開的硬化劑及其制備方法。I)在反應裝置中加入350重量份甲苯，投入52重量份硒鐵合金(粒徑為1.5mm)與0.5重量份硅烷偶聯劑，通入氮氣，在氮氣流下升溫至90°C攪拌反應4小時，趁熱真空抽濾后水洗滌得初產物，然后將初產物置于烘箱中在100°c下烘干，得耐磨骨料，篩松待用；
2)先將步驟I)得到的耐磨骨料與40重量份硅酸鹽水泥加入到雙螺旋錐形攪拌機，以3rad/s的轉速混合30min,再加入I重量份乳膠粉、0.5重量份鈦白粉、3重量份娃酸鈉、6重量份丙烯酸粉末、3重量份氟硅酸鈉繼續混合60min，稱重包裝，得到硬化劑S5。實施例6
本實施例用于說明本發明公開的硬化劑及其制備方法。I)在反應裝置中加入400重量份甲苯,投入60重量份硒鐵合金(粒徑為0.2mm)與
0.7重量份硅烷偶聯劑，通入氮氣，在氮氣流下升溫至90°C攪拌反應5小時，趁熱真空抽濾后水洗滌得初產物，然后將初產物置于烘箱中在100°c下烘干，得耐磨骨料，篩松待用；
2)先將步驟I)得到的耐磨骨料與38重量份硅酸鹽水泥加入到雙螺旋錐形攪拌機，以5rad/s的轉速混合25min，再加入0.1重量份聚羧酸減水劑、0.2重量份萘系減水劑、5重量份顏料、0.8重量份磺化三聚氰胺、3.2重量份硅酸鈉、8重量份丙烯酸粉末、4重量份氟硅酸鈉繼續混合60min，稱重包裝，得到硬化劑S6。對比例I
本對比例用于對比說明本發明公開的硬化劑及其制備方法。硬化劑的制備方法與實施例2相同，不同的是，未進行步驟1)，直接將未經偶聯劑包覆的骨料與水泥混合。得到硬化劑D1。對比例2本對比例用于對比說明本發明公開的硬化劑及其制備方法。硬化劑的制備方法與實施例2相同，不同的是，刪除步驟1)，將骨料按專利CN101935175A中所述方法進行改性。得到硬化劑D2。對比例3
本對比例用于對比說明本發明公開的硬化劑及其制備方法。將55重量份石英砂(粒徑為0.15-0.5mm的骨料占8wt%，粒徑為0.5-lmm的骨料占32wt%，粒徑為1-1.6mm的骨料占50wt%，粒徑為1.6_3mm的骨料占10wt%)、32重量份硅酸鹽水泥加入到雙螺旋錐形攪拌機，以1.5rad/s的轉速混合5min，然后依次加入7重量份橡膠顆粒(天然橡膠，粒度為20目)、0.5重量份聚羧酸減水劑、3重量份硅微粉、0.15重量份硅氧烷類消泡劑、0.35重量份磺化油潤濕劑、1.5重量份鐵紅、0.5重量份磺化三聚氰胺，然后以2.0rad/s的轉速混合15min，稱重包裝，得到硬化劑D3。性能測試 對以上制備得到的硬化劑S1-S6、D1-D3進行如下性能測試。1、抗折強度
按照GB/T 17671-1999進行測試。2、抗壓強度
按照GB/T 17671-1999進行測試。3、耐磨性
按照GB/T 16925-1997進行測試。4、抗水滲性
按照GB/T 50082-2009測試樣品的PlO滲透高度。5、動彈性模量
按照GB/T 50082-2009進行測試。6、摩擦系數
按照GB/T 4001-2006進行測試。以上測試結果填入表I。表I
權利要求
1.一種硬化劑，包括骨料、水泥、助劑，其特征在于，所述骨料表面包覆有硅烷偶聯劑。
2.根據權利要求1所述的硬化劑，其特征在于，所述硅烷偶聯劑的重量為骨料重量的0.5_2wt%0
3.根據權利要求1所述的硬化劑，其特征在于，所述硬化劑中，骨料含量為40-60wt%，水泥含量為25-40wt%，助劑含量為4-29wt%。
4.根據權利要求1所述的硬化劑，其特征在于，還包含有水溶性丙烯酸樹脂粉末，且占硬化劑總量的3-8wt%。
5.根據權利要求1所述的硬化劑，其特征在于，所述骨料選自石英砂、石榴砂、碳化硅、剛玉、硒鐵合金、棕剛玉、錫鈦合金、金剛砂、鋼渣、陶瓷顆粒中的一種或多種。
6.根據權利要求5所述的硬化劑，所述骨料粒徑為0.1-2.5mm。
7.根據權利要求1所述的硬化劑，其特征在于，所述助劑包括減水劑、填料、乳膠粉的一種或多種。
8.根據權利要求7所述的硬化劑，所述減水劑含量為0.1-0.5wt%，填料含量為3-6wt%，乳膠粉含量為l_3wt%。
9.根據權利要求8 所述的硬化劑，其特征在于，所述減水劑選自聚羧酸減水劑和/或萘系減水劑；所述填料選自硅微粉和/或粉煤灰；所述乳膠粉為可分散性乳膠粉。
10.根據權利要求1、7、8或9任意一項所述的硬化劑，其特征在于，所述助劑中還包括顏料和/或增色劑，所述顏料選自鈦白粉、立德粉、鐵紅、鐵黃、鉻綠、酞菁藍或酞菁綠中的一種或多種；所述增色劑為磺化三聚氰胺；所述顏料占硬化劑總量的0-5wt%，所述增色劑含量為0-0.8wt%。
11.根據權利要求1所述的硬化劑，其特征在于，所述硬化劑中還含有硅酸鈉和/或氟硅酸鈉，且硅酸鈉和/或氟硅酸鈉占硬化劑總量的3-8wt%。
12.—種硬化劑的制備方法，包括將骨料、水泥混合、助劑進行混合，其特征在于，所述骨料表面包覆有硅烷偶聯劑。
13.根據權利要求12所述的制備方法，其特征在于，所述混合方法為:在攪拌機中，以3-10rad/s的轉速，先將骨料與水泥混合10_30min，再加入助劑繼續混合30_60min。
全文摘要
本發明提供了一種硬化劑，包括骨料、水泥、助劑，所述骨料表面包覆有硅烷偶聯劑。本發明還提供了這種硬化劑的制備方法，包括將骨料、水泥混合、助劑進行混合，所述骨料表面包覆有硅烷偶聯劑。本發明提供的硬化劑耐磨性良好，抗折強度與抗壓強度高。
文檔編號C04B14/06GK103102119SQ20111035444
公開日2013年5月15日 申請日期2011年11月10日 優先權日2011年11月10日
發明者陳帆, 王忠利, 王小彬 申請人:比亞迪股份有限公司