CN101555114B - 纳米材料改性ⅰ型聚合物水泥防水涂料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种纳米材料改性I型聚合物水泥防水涂料，由液料组分和粉料组分组成，以重量计，所述液料组分包括：乙烯-醋酸乙烯乳液50～70％；丙烯酸酯乳液20～40％增塑剂5～7％；分散剂0.1～0.3％；有机硅消泡剂0.1～0.4％；防腐剂0.1～0.3％；预分散的纳米二氧化硅溶液，其有效成分含量为0.15～0.45％；预分散的纳米氧化铝溶液，其有效成分含量为0.02～0.06％；余量为水；所述液料组分和粉料组分按重量比计的混合比例为10∶7～10。本发明大大提高了改性I型聚合物水泥防水涂料的耐水耐碱性能和老化性能，取得了显著的效果。
Description
技术领域
本发明涉及一种建筑用聚合物水泥防水涂料，具体涉及一种纳米材料改性I型聚合物水泥防水涂料及其制备方法。
背景技术
聚合物水泥防水涂料是近年来兴起的一款水性环保型双组份防水材料，一般由液料组分和粉料组分组成。根据物理力学性能的不同，相关标准将其分为I型、II型两种。
I型聚合物水泥防水涂料的液料主要成分为乙烯-醋酸乙烯乳液和丙烯酸酯乳液，粉料主要成分为水泥。该产品既有有机高分子材料的柔韧性，又具有无机材料的刚性，施工容易、无接缝、粘接力强、无毒无害，被市场广泛接受，主要应用于屋面、外墙、厨房、卫生间等场合。
然而，在实际应用中发现，上述I型聚合物水泥防水涂料存在如下问题：(1)耐水耐碱性差，特别是以乙烯-醋酸乙烯乳液为原料生产的涂料，涂膜吸水溶胀性强，强度、粘接力急剧下降，易出现起鼓、剥落现象；(2)耐老化性差，涂膜长期光照后，强度、延伸率大大下降，甚至龟裂。
发明内容
本发明的目的是提供一种纳米材料改性I型聚合物水泥防水涂料及其制备方法，以获得优异耐水耐碱性和耐老化性的聚合物水泥防水涂料。
为达到上述发明目的，本发明采用的技术方案是：一种纳米材料改性I型聚合物水泥防水涂料，由液料组分和粉料组分组成，所述粉料组分包括如下组分，以重量计：
水泥 30～50％；
重钙(300目) 41.6～65％；
滑石粉(400目) 4～8％；
减水剂 0.4～0.8％；
以重量计，所述液料组分包括：
乙烯-醋酸乙烯乳液 50～70％；
丙烯酸酯乳液 20～40％；
增塑剂 5～7％；
分散剂 0.1～0.3％
有机硅消泡剂 0.1～0.4％；
防腐剂 0.1～0.3％；
预分散的纳米二氧化硅溶液，其有效成分含量为0.15～0.45％；
预分散的纳米氧化铝溶液，其有效成分含量为0.02～0.06％；
余量为水；
所述液料组分和粉料组分按重量比计的混合比例为10∶7～10。
上文中，在所述液料组分中，所述增塑剂为邻苯二甲酸酯类增塑剂，如邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二辛酯等；所述分散剂为水性分散剂，如AMP-95、DP-518等；所述预分散的纳米二氧化硅溶液和预分散的纳米氧化铝溶液可以采用现有商品，如北京首创纳米科技有限公司生产的纳米二氧化硅胶体和纳米氧化铝抗划伤剂。所述粉料组分是现有技术，其中，所述水泥可以是P.O32.5普通硅酸盐水泥或P.O32.5白水泥；所述减水剂为密胺粉体减水剂；这些都是现有商品。
本发明同时请求保护上述纳米材料改性I型聚合物水泥防水涂料的制备方法，包括如下步骤：
(1)粉料组分的制备：按上述的配比将各组分混合，搅拌均匀即可；
(2)液料组分的制备：按上述的配比将乙烯-醋酸乙烯乳液、丙烯酸酯乳液、增塑剂、分散剂、有机硅消泡剂、防腐剂和水混合并搅拌均匀，然后加入碱液，将体系的pH值调整至7～9，最后加入预分散的纳米二氧化硅溶液和预分散的纳米氧化铝溶液，搅拌均匀即可；
(3)按上述比例将液料组分和粉料组分混合，即得到所述纳米材料改性I型聚合物水泥防水涂料。
上述技术方案中，所述碱液为氢氧化钠或氢氧化钾溶液。
本发明的工作原理是：由于I型聚合物水泥防水涂料的液料组分以乙烯-醋酸乙烯乳液为主，由这种乳液成型的涂料强度、延伸率高，很容易达到JC/T894-2001常规性能指标，但是这种乳液若长期泡水泡碱，则发生水解反应，分子链上的醋酸根基团被-H置换，导致涂膜遇水遇碱溶胀，耐水耐碱性能变差；其次，由于乙烯-醋酸乙烯链节上存在不饱和键及醋酸根基团，在长期光照(紫外线)作用下，分子链裂解，表现出涂膜柔韧性下降、耐老化性能差。而本发明用纳米材料来改善这种涂料的缺点：纳米材料的粒径在1～100nm范围，纳米二氧化硅因其表面特征及水化特性，表面分布大量活泼的-OH，液料组分与粉料组分混合后，-OH在强碱性环境下与乙烯-醋酸乙烯和丙烯酸酯链节上亲水点反应，反应后的Si-O键能大，不易水解；纳米氧化铝水解后以生成的Al3+与多条乙烯-醋酸乙烯和丙烯酸酯链节上的亲水点发生架桥链节反应，提高分子交联度；其次，纳米粒子表面效应及量子效应使纳米材料具有特殊的光学效应，本身能够吸收紫外光；从而提高了涂料的耐水耐碱性能、抗老化性能，使涂膜强度高，耐候性优异，坚韧耐久。
由于上述技术方案的采用，与现有技术相比，本发明具有如下优点：
1.本发明在I型聚合物水泥防水涂料的液料组分中添加预分散的纳米二氧化硅溶液和纳米氧化铝溶液，大大提高了涂料的耐水耐碱性能和老化性能，取得了显著的效果；实验证明，本发明的聚合物水泥防水涂料在拉伸强度和断裂伸长率具有明显的提高。
2.本发明采用预分散的纳米二氧化硅溶液和纳米氧化铝溶液，因而在生产中可以直接加入，搅拌分散，解决了纳米材料在生产中难以分散的问题，取得了良好的效果。
3.本发明的制备方法工艺简单，易于操作，且成本较低，适于推广应用。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步描述：
实施例一
一种纳米材料改性I型聚合物水泥防水涂料，由液料组分和粉料组分组成，所述液料组分和粉料组分如下表所示，同时与普通的I型聚合物水泥防水涂料(即未添加纳米材料)进行了比较；液料组分和粉料组分按重量比计的混合比例为10∶7；
| 液料组分 | 普通配方 | 实施例一 |
| 乙烯-醋酸乙烯乳液 | 50 | 50 |
| 丙烯酸酯乳液 | 40 | 40 |
| 邻苯二甲酸酯类增塑剂 | 5 | 5 |
| 分散剂 | 0.1 | 0.1 |
| 有机硅消泡剂 | 0.1 | 0.1 |
| 防腐剂 | 0.1 | 0.1 |
| 碱液 | PH≈8 | |
| 预分散的纳米二氧化硅 | 1.5 | |
| 预分散的纳米氧化铝溶 | 0.3 | |
| 水 | 4.7 | 2.9 |
| 粉料组分 | ||
| 水泥 | 50 | 50 |
| 重钙 | 41.6 | 41.6 |
| 滑石粉 | 8 | 8 |
| 减水剂 | 0.4 | 0.4 |
上表中，所述预分散的纳米二氧化硅溶液中，其有效成分含量为0.45％，预分散的纳米氧化铝溶液中，其有效成分含量为0.06％。
上述纳米材料改性I型聚合物水泥防水涂料的制备方法，包括如下步骤：
(1)粉料组分的制备：按上述的配比将各组分混合，搅拌均匀即可；
(2)液料组分的制备：按上述的配比将乙烯-醋酸乙烯乳液、丙烯酸酯乳液、增塑剂、分散剂、有机硅消泡剂、防腐剂和水混合并搅拌均匀，然后加入碱液，将体系的pH值调整至8，最后加入预分散的纳米二氧化硅溶液和预分散的纳米氧化铝溶液，搅拌均匀即可；
(3)按上述比例将液料组分和粉料组分混合，即得到所述纳米材料改性I型聚合物水泥防水涂料。
然后，按照JC/T894-2001标准测试，考察纳米材料改性I型聚合物水泥防水涂料和普通I型聚合物水泥防水涂料的防水涂料性能，结果如下表所示：
实施例二
一种纳米材料改性I型聚合物水泥防水涂料，由液料组分和粉料组分组成，所述液料组分和粉料组分如下表所示，同时与普通的I型聚合物水泥防水涂料(即未添加纳米材料)进行了比较；液料组分和粉料组分按重量比计的混合比例为10∶8；
| 液料组分 | 普通配方 | 实施例二 |
| 乙烯-醋酸乙烯乳液 | 62 | 62 |
| 丙烯酸酯乳液 | 25 | 25 |
| 邻苯二甲酸酯类增塑剂 | 5.8 | 6 |
| 分散剂 | 0.2 | 0.2 |
| 有机硅消泡剂 | 0.2 | 0.2 |
| 防腐剂 | 0.2 | 0.2 |
| 碱液 | PH≈8 | |
| 纳米二氧化硅溶液 | 1 | |
| 纳米氧化铝溶液 | 0.2 | |
| 水 | 6 | 5.2 |
| 粉料组分 | ||
| 水泥 | 45 | 45 |
| 重钙 | 50.4 | 50.4 |
| 滑石粉 | 4 | 4 |
| 减水剂 | 0.6 | 0.6 |
上表中，所述预分散的纳米二氧化硅溶液中，其有效成分含量为0.3％，预分散的纳米氧化铝溶液中，其有效成分含量为0.04％。
本实施例的制备方法与实施例一相似，最后按10∶8将液料组分和粉料组分混合，即得到所述纳米材料改性I型聚合物水泥防水涂料。
然后，按照JC/T894-2001标准测试，考察纳米材料改性I型聚合物水泥防水涂料和普通I型聚合物水泥防水涂料的防水涂料性能，结果如下表所示：
实施例三
一种纳米材料改性I型聚合物水泥防水涂料，由液料组分和粉料组分组成，所述液料组分和粉料组分如下表所示，同时与普通的I型聚合物水泥防水涂料(即未添加纳米材料)进行了比较；液料组分和粉料组分按重量比计的混合比例为10∶10；
| 液料组分 | 普通配方 | 实施例三 |
| 乙烯-醋酸乙烯乳液 | 70 | 70 |
| 丙烯酸酯乳液 | 20 | 20 |
| 邻苯二甲酸酯类增塑剂 | 7 | 7 |
| 分散剂 | 0.3 | 0.3 |
| 有机硅消泡剂 | 0.4 | 0.4 |
| 防腐剂 | 0.3 | 0.3 |
| 碱液 | PH≈8 | |
| 纳米二氧化硅溶液 | 0.5 | |
| 纳米氧化铝溶液 | 0.1 | |
| 水 | 2 | 1.4 |
| 粉料组分 | ||
| 水泥 | 30 | 30 |
| 重钙 | 60 | 65 |
| 滑石粉 | 9.2 | 4.2 |
| 减水剂 | 0.8 | 0.8 |
上表中，所述预分散的纳米二氧化硅溶液中，其有效成分含量为0.15％，预分散的纳米氧化铝溶液中，其有效成分含量为0.02％。
本实施例的制备方法与实施例一相似，最后按10∶10将液料组分和粉料组分混合，即得到所述纳米材料改性I型聚合物水泥防水涂料。
然后，按照JC/T894-2001标准测试，考察纳米材料改性I型聚合物水泥防水涂料和普通I型聚合物水泥防水涂料的防水涂料性能，结果如下表所示：
从实施例一至三可见，本发明得到的纳米材料改性I型聚合物水泥防水涂料的各项性能均能满足JC/T894-2001标准I型防水涂料的要求；其次，通过对比可以看出，纳米材料对涂料的各项性能均有改进作用，特别是对涂料的加热处理、碱处理、紫外线处理等几项性能的改性更为明显；大大提高了涂料的耐水耐碱性能和老化性能，取得了显著的效果。
Claims (3)
1.一种纳米材料改性I型聚合物水泥防水涂料，由液料组分和粉料组分组成，所述粉料组分包括如下组分，以重量计：
水泥 30～50％；
300目的重钙 41.6～65％；
400目的滑石粉 4～8％；
减水剂 0.4～0.8％；
其特征在于，以重量计，所述液料组分包括：
乙烯-醋酸乙烯乳液 50～70％；
丙烯酸酯乳液 20～40％；
增塑剂 5～7％；
分散剂 0.1～0.3％；
有机硅消泡剂 0.1～0.4％；
防腐剂 0.1～0.3％；
预分散的纳米二氧化硅溶液，其有效成分含量为0.15～0.45％；
预分散的纳米氧化铝溶液，其有效成分含量为0.02～0.06％；
余量为水；
所述液料组分和粉料组分按重量比计的混合比例为10∶7～10。
2.根据权利要求1所述的纳米材料改性I型聚合物水泥防水涂料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)粉料组分的制备：按权利要求1所述的配比将各组分混合，搅拌均匀即可；
(2)液料组分的制备：按权利要求1所述的配比将乙烯-醋酸乙烯乳液、丙烯酸酯乳液、增塑剂、分散剂、有机硅消泡剂、防腐剂和水混合并搅拌均匀，然后加入碱液，将体系的pH值调整至7～9，最后加入预分散的纳米二氧化硅溶液和预分散的纳米氧化铝溶液，搅拌均匀即可；
(3)按权利要求1所述的比例将液料组分和粉料组分混合，即得到所述纳米材料改性I型聚合物水泥防水涂料。
3.根据权利要求2所述的纳米材料改性I型聚合物水泥防水涂料的制备方法，其特征在于：所述碱液为氢氧化钠或氢氧化钾溶液。
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