有机无机复合防护涂层的制备及其对混凝土防护效果的研究

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1、硕士学位论文有机无机复合防护涂层的制备及其对混凝土防护效果的研究作者姓名巫殷伟学科专业材料学指导教师余其俊教授所在学院材料科学与工程学院论文提交日期2018年4月27日ThePreparationofOrganicandInorganicCorrosion-resistantCoatinganditsprotectiveeffectontheDurabilityofConcreteADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：WuYingWeiSupervisor：Pr

2、of.YuQiJunSouthChinaUniversityofTechnologyGuangzhou，China分类号：P755.4学校代号：10561学号：201520115377华南理工大学硕士学位论文有机无机复合防护涂层的制备及其对混凝土防护效果的研究作者姓名：巫殷伟指导教师姓名、职称：余其俊教授申请学位级别：学术型硕士学科专业名称：材料科学与工程研究方向：混凝土耐久性论文提交日期：2018年4月26日论文答辩日期：2018年5月31日学位授予单位：华南理工大学学位授予日期：年月日答辩委员会成员：主席：韦江雄委员：余其

3、俊胡捷李方贤李建新祝雯摘要混凝土在服役中容易受到各种腐蚀性介质的侵蚀破坏，严重影响了混凝土的服役寿命。目前表面涂层成为混凝土防护的重要手段，其中主要有两类涂层即有机涂层和无机涂层。有机涂层耐水性好、防护优异但耐老化差、附着力不足、污染环境，无机涂层存在防水性能差等问题但其耐老化性能优异、附着力强，结合两者优势，开展有机无机复合涂层的研究。本文主要通过无机前驱体正硅酸乙酯TEOS和有机前驱体聚硅氧烷PDMS，在偶联剂KH560作用下制备SiO2-PDMS复合涂层，首先探讨材料PDMS和KH560掺量对复合溶胶和凝胶组成、结构、性

4、能的影响，制备性能优异的复合涂层；其次通过SiO2改性复合涂层制备耐老化性、耐腐蚀性优异的复合涂层；最后将其应用于混凝土防护，探讨其实际防护效果，为其实际应用提供理论依据。本文的主要研究内容包括以下方面：（1）研究了PDMS和KH560掺量对SiO2-PDMS复合溶胶体系、SiO2-PDMS复合凝胶体系以及SiO2-PDMS复合涂层在水泥净浆表面作用效果的影响，结果表明：对于溶胶体系，PDMS和KH560的掺量相比TEOS含量不大于100%时，所制备的复合溶胶具有合适的粘度、优异的稳定性和合适的凝胶时间；对于凝胶体系，PDMS

5、和KH560的掺量相比TEOS含量不小于100%时，PDMS和KH560参与反应后形成致密的Si-O-Si网络结构，复合凝胶结构致密，具有较低的体积收缩和溶胀度；PDMS和KH560掺量对SiO2-PDMS复合涂层在水泥净浆表面作用效果的具有较大影响，两者掺量相比TEOS含量为100%时，复合涂层在水泥净浆表面具有较好的疏水性和成膜效果，涂层硬度和附着力分别达到较高的值3H和5A，水泥净浆的吸水率最低；采用PDMS和KH560掺量相比TEOS含量为100%时制备复合涂层的耐热性、耐腐蚀性、耐老化性均较差，有待进一步提高。（2）

6、针对本研究制备的SiO2-PDMS有机无机复合涂层耐热、耐腐蚀、耐老化等性能较差，采用纯SiO2颗粒、KH550改性SiO2颗粒、硅溶胶三种类型SiO2对其进行改性，研究了改性SiO2-PDMS有机无机复合涂层的组成、结构与性能，及其涂覆在水泥净浆表面后涂层的性能。结果表明：硅溶胶在反应体系中分散性最好，粒径在100nm左右，其制备的复合溶胶的凝胶时间最短；采用不同类型SiO2改性，复合凝胶放热峰温度值均在420℃处，提高了复合涂层的耐热性；采用不同类型SiO2改性，复合涂层在水泥净浆表面的硬度增大，附着力等级和疏水性能基本保

7、持不变，耐紫外老化性能明显改善，I其中采用硅溶胶改性具有最优耐紫外老化性能。对比常用的丙烯酸涂层、无机涂层、有机硅涂层，硅溶胶改性SiO2-PDMS复合涂层在水泥净浆表面的疏水性能最好，疏水角达到109°；铅笔硬度值和附着力均达到了最高的等级；粘结强度最高，达到1551kPa；在48h酸碱浸泡均无明显脱落腐蚀情况，紫外老化前后接触角、组成结构和光泽度变化较小，具有优异的耐久性；水泥净浆7d的吸水率最低，14d仅碳化0.8mm，对水泥净浆具有最好的防护效果。（3）研究了不同的腐蚀环境下（CO2侵蚀、盐雾腐蚀、海水腐蚀）硅溶胶改性

8、SiO2-PDMS复合涂层、丙烯酸涂层、无机涂层、有机硅涂层对混凝土的防护效果。结果表明：CO2侵蚀环境下，硅溶胶改性SiO2-PDMS复合涂层14d和28d碳化深度仅1.4cm-1和2cm，碳化后碳酸钙的质量百分含量为4.77%，1420cm处波峰较窄，与具有最优异抗CO2