異辛基三乙氧基矽烷與異丁烯(基)三乙氧基矽烷同屬於矽烷浸漬劑,但是異丁烯(基)三乙氧基矽烷DB-H538是液體形態,而高固含量的異辛基三乙氧基矽烷DB-H580是膏體形態,即矽烷膏體或膏體矽烷。廣泛運用於海港工程的混凝土結構防腐,防腐效果優異、耐久性良好,由於其膏狀形態特點,所以其在矽烷浸漬噴塗施工中擁有更加方便、經濟的優點。
化學名稱:異辛基三乙氧基矽烷
系統命名法名稱:2,4,4-三甲基戊基三乙氧基矽烷
英文名稱:Isooctyltriethoxysilane,
(2,4,4-trimethylpentyl)triethoxysilane
分子式:C14H32O3Si
CAS號:35435-21-3
EC號:252-558-1
二、基本技術指標
無色透明液體,有微弱氣味,可溶於甲醇、乙醇、丙酮、丁酮、甲苯、乙酸丁酯等有機溶劑中。
純度:95%以上 ,且異辛基三乙氧基矽烷DB-H580膏體固含量高達80%以上。分子量:276.48
25°C下密度:0.9g/cm3
沸點:236℃(1atm)
折光率:1.4160
閃點:大於40℃
水溶性:不溶於水,在水中緩慢水解。
產品外觀:如右圖所示
三、發展
早在上世紀70年代,歐美、澳大利亞等地已經大量套用“矽烷浸漬技術”於各類海港工程的防腐,並且是美國公路路橋防護中採用最廣泛的防腐方案。調查資料顯示美國高速公路路橋防護材料中三分之一以上採用的是矽烷。對於歐洲路橋設計手冊,如英國DB43/03等,矽烷的執行標準普遍盛行,矽烷被公認為保護混凝土建築的唯一材料。
本世紀初矽烷浸漬技術漸漸地被我國的工程師所認識並接受,由於矽烷浸漬劑(含異丁基(烯)三乙氧基矽烷液體和異辛基三乙氧基矽烷膏體)良好的防腐效果、經濟的成本、以及簡單的施工工藝,使得矽烷浸漬在國內的運用發展速度超出想像,除了海港工程,還廣泛運用於橋樑隧道、核電風電、高速鐵路公路、污水處理及各類重防腐工程中。
四、生產或合成方法
以異辛烯和三氯矽烷為主要原料,以負載在配體上的氯鉑酸為催化劑,在一定溫度和壓力條件下合成得到異辛基氯矽烷之後,再利用乙醇進行酯化反應即可得到異辛基三乙氧基矽烷。工業生產有間歇生產和連續化生產兩種方式,後者生產效率和產品質量明顯高出很多,如湖北德邦化工採用的是連續化生產方式生產該產品。
目前全球具備異辛基三乙氧基矽烷生產技術和能力的不多,比如國外有德國瓦克,國內如德邦,其中國內德邦還擁有高固含量矽烷膏體的國家發明專利技術。其他由於技術原因暫時無法生產出異辛基三乙氧基矽烷膏體,即使能生產其他辛基矽烷乳液的也屈指可數,這要求我國在這一精細化工技術領域還需加大研發力度。
五、套用
由於其結構中的支鏈及乙氧基的相對穩定性,異辛基三乙氧基矽烷具有良好的疏水防水性,主要用於混凝土基材的耐久性防護。其支鏈結構更能經受紫外線的考驗,在產品被施塗到基材上後,產品會滲透到基材內部,甚至可達到2-10mm的深度,並隨著時間的積累,產品中的烷氧基會水解縮合形成網狀的膜,從而起到防護作用。在實際套用中由於其膏體狀態更易於噴塗或刷塗施工,同時也是由於膏體形態會增加或延長本品在混凝土結構表面滲透和浸漬反應的時間,從而使得矽烷浸漬過程更深入和更徹底。
《海港工程混凝土防腐蝕技術規範》JTJ275-2000的7.2.1中“矽烷浸漬適用於海港工程浪濺區混凝土結構表面的防腐蝕保護。宜採用異丁烯三乙氧基矽烷單體作為矽烷浸漬材料,其他矽烷浸漬材料經論證也可採用。......”此標準中的“其他矽烷浸漬材料”就包括有“異辛基三乙氧基矽烷DB-H580”。
另外,《鐵路混凝土結構耐久性修補及防護》TB/T3228-2010中的4.5.2.5矽烷塗裝a)明確指出“宜採用異辛基(異丁基)三乙氧基矽烷進行混凝土浸漬處理,......。也就是說國家鐵道行業標準明確指出異辛基三乙氧基矽烷膏體DB-H580可用於鐵路混凝土結構耐久性修補和防護。
六、施工
矽烷浸漬施工的三大基本步驟如下:
一) 砼表面處理
1、對基礎面或基材表面的清理;(包括油污、灰塵、鏽蝕、微生物等。)
2、對基礎面或基材表面的修補;(直徑超過2mm的孔隙用相應的水泥砂漿修補完整。)
3、對基礎面或基材表面的打磨;(以達到砼表面平整、潔淨。)
二) 噴塗施工
矽烷浸漬的噴塗施工工藝參照《海港工程混凝土防腐蝕技術規範》JTJ275-2000附錄E 混凝土矽烷浸漬施工工藝及測試方法E.1 施工工藝,或參照《鐵路混凝土結構耐久性修補及防護》TB/T3228-2010中的4.5.2.5矽烷塗裝。
建議採用無氣噴塗機均勻噴塗,使用量參照設計檔案的要求,噴塗次數參照設計檔案的要求或者根據試驗確定。注意環境要求:當作業環境溫度低於5℃、高於45℃,或是表乾前(約10h)可能下雨、風力大於5級以上(此時產品會加快蒸發,造成較大浪費)時,不得施工。
三) 鑽芯取樣和檢測
養護期後即可鑽芯取樣和檢測。檢測通過,合格驗收。
對於海港工程的混凝土結構的矽烷浸漬質量的驗收應以每500m²浸漬面積為一個浸漬質量的驗收批。浸漬矽烷工作完成後按《海港工程混凝土防腐蝕技術規範》JTJ275-2000附錄E規定的方法各取兩個芯樣進行吸水率、矽烷浸漬深度、氯化物吸收量的降低效果的測試。當任一驗收批矽烷浸漬質量的三項測試結果中任意一項不滿足下列要求時,該驗收批應重新浸漬矽烷:
1、 吸水率平均值不應大於0.01mm/min½;
2、對強度等級不大於C45的混凝土,浸漬深度應達到3~4 mm;對強度等級大於C45的混凝土,浸漬深度應達到2~3 mm。
3、氯化物吸收量的降低效果平均值不小於90%。
對於鐵路混凝土結構的矽烷浸漬可以參照《鐵路混凝土結構耐久性修補及防護》TB/T3228-2010中的E.1矽烷浸漬塗料的技術指標。
以上所有檢測應該委託具有國家規定的相應檢測資質的機構進行,根據實際檢測結果出具相應的檢測報告。
七、附:矽烷膏體噴塗施工圖片。
圖片依次為:刷塗矽烷膏體後的試塊、海南LNG碼頭沉箱矽烷膏體施工前搭設腳手架、海南LNG碼頭矽烷膏體施工、香港青馬大橋矽烷膏體施工。
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