CN102531464B - 一种砂基防水透气砖 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种砂基防水透气砖，该砂基防水透气砖是通过将砂基疏水颗粒和第一粘结剂混合并成型，将第一粘结剂固化而形成的，该砂基防水透气砖的孔隙率为10-45％。通过将砂基疏水颗粒和粘结剂混合，并在一定压力下成型为孔隙率为10-45％范围内的砂基砖，能够得到具有良好的防水和透气性能，并且该砂基砖具有良好的强度，能够应用于需要较大强度的领域，如人工湖或景观湖等的防渗层、以及建筑物中屋顶等需要防水的部分等。
Description
技术领域
本发明涉及一种砂基防水透气砖。
背景技术
在现有技术中，通常通过铺设防渗材料来实现防渗的功能，但是建造成本高、防渗效果不够好、且时效性短。例如，在建造人工湖或景观湖时，为了保持湖水水量，防止水渗到地下补充地下水，通常都需要在湖底建造防渗层。
现有技术中建造防渗层的方法有：一、利用添加有防水材料的混凝土在湖底形成防渗层的方法。该方法的防水效果好，但是工艺比较复杂，成本较高，并且该方法形成的防渗层不具有透气性，妨碍湖底生物的生长，因此该方法的应用具有很大局限性；二、在湖底铺设一层防水膜的方法，该方法虽然工艺比较简单，但是现有的防水膜大多不具有透气性的塑料膜，铺设到湖底后同样会妨碍湖底的生物生长，仍无法普遍推广。
因此，现有技术中，防渗层往往只能实现防渗的效果，基本上不具有透气性，在各领域应用时会对环境产生一些负面影响，从而使得防渗层的应用具有一定的局限性。
因此，如何获得既能实现防水又能透气的防渗材料仍然是一个亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的在于解决上述问题，提供一种能够同时实现防水和透气功能的砂基防水透气砖。
本发明的发明人通过研究发现，将砂基疏水颗粒和粘结剂混合，并在一定压力下成型为孔隙率在10-45％范围内的砂基砖，能够很好地解决上述问题，实现防水和透气的性能，并且具有良好的强度，能够满足众多领域中对防水和透气性有一定要求的材料的需求。
本发明提供了一种砂基防水透气砖，其特征在于，该砂基防水透气砖是通过将砂基疏水颗粒和第一粘结剂混合并成型，将第一粘结剂固化而形成的，该砂基防水透气砖的孔隙率为10-45％。
本发明通过将砂基疏水颗粒和粘结剂混合，并在一定压力下成型为孔隙率为10-45％范围内的砂基砖，能够得到具有良好的防水和透气性能，并且该砂基砖具有良好的强度，能够应用于需要较大强度的领域，如人工湖或景观湖等的防渗层、以及建筑物中屋顶等需要防水的部分等。
具体实施方式
按照本发明的砂基防水透气砖，其中，该砂基防水透气砖是通过将砂基疏水颗粒和第一粘结剂混合并成型，将第一粘结剂固化而形成的，该砂基防水透气砖的孔隙率可以为10-45％。为了获得更好的防水和透气的效果，所述砂基防水透气砖的孔隙率优选为20-35％。
在本发明中，所述成型的方法可以采用常规的各种成型方法，在优选的情况下，将砂基疏水颗粒和粘结剂混合并采用压制成型的方法压制成砂基防水透气砖预制件，将该预制件干燥。所述压制成型的条件包括压力可以为0.1-10MPa，温度可以为20-300℃，时间可以为10-300s。
本发明对所述第一粘结剂的种类没有特别限定，可以为本领域常用的各种粘结剂。本发明的发明人为了进一步提高所述砂基防水透气砖的防水和透气性能，所述第一粘结剂优选为疏水性树脂胶粘剂。例如，疏水性环氧树脂胶粘剂、疏水性酚醛树脂胶粘剂、疏水性聚氨酯树脂胶粘剂、疏水性不饱和聚酯胶粘剂及疏水性硅树脂胶粘剂中的一种或多种，以实现更好的防水性。
在本发明中，所述第一粘结剂的用量可以在较大范围内变动，以100重量份砂基疏水颗粒为基准，第一粘结剂的量可以为1-20重量份，为了在保证砂基防水透气砖的上述孔隙率的前提下，进一步提高由砂基疏水颗粒构成的成型体的力学性能，以100重量份砂基疏水颗粒为基准，第一粘结剂的量优选为5-15重量份。
在本发明中，为了进一步提高砂基防水透气砖的防水效果，并在保证上述孔隙率的前提下，进一步提高砂基防水透气砖的强度，所述砂基疏水颗粒优选为表面包覆有包覆层的硅砂，所述包覆层为固化的第二粘结剂。
在确保砂基防水透气砖的防水透气性能和力学性能的前提下，从进一步降低成本的角度出发，在所述砂基疏水颗粒中，所述第二粘结剂与硅砂的重量比可以为1∶20-300，优选为1∶25-200。
所述第二粘结剂可以为本领域常用的各种有机胶粘剂。优选地，为了进一步提高砂基防水透气砖的防水效果，所述第二粘结剂优选为疏水性树脂胶粘剂。上述胶粘剂对硅砂具有良好的粘附力，并且具有良好的耐候性，可以使得砂基防水透气砖具有优异的综合性能。
进一步优选地，所述第二粘结剂为与所述第一粘结剂相同。在所述第二粘结剂为与所述第一粘结剂相同时，相同种类的粘结剂之间的相容性更好，可以进一步提高第一粘结剂与硅砂之间的界面强度，进而使得最终的成型体具有更高的强度。
优选情况下，所述疏水性树脂胶粘剂选自疏水性环氧树脂胶粘剂、疏水性酚醛树脂胶粘剂、疏水性聚氨酯树脂胶粘剂、疏水性不饱和聚酯胶粘剂和疏水性硅树脂胶粘剂中的至少两种，任意两种疏水性树脂胶粘剂之间的质量比为1∶0.1-10。按照该优选实施方式，可以进一步提高由表面包覆有包覆层的硅砂成型得到的成形体的防水性和透气性。
在本发明中，所述疏水性环氧树脂胶粘剂是指以疏水性环氧树脂为基料的一种热固性胶粘剂，含有疏水性环氧树脂和环氧树脂固化剂。使用前，所述疏水性环氧树脂与所述环氧树脂固化剂分开存放，使用时将二者混合即可。
在本发明中，所述疏水性环氧树脂可以为常规的各种为疏水性环氧树脂，优选为缩水甘油醚类环氧树脂、缩水甘油酯类环氧树脂、缩水甘油胺类环氧树脂、线型脂肪族类环氧树脂、脂环族类环氧树脂、聚硫橡胶改性环氧树脂、聚酰胺树脂改性环氧树脂、聚乙烯醇叔丁醛改性环氧树脂、丁腈橡胶改性环氧树脂、酚醛树脂改性环氧树脂、聚酯树脂改性环氧树脂、尿醛三聚氰胺树脂改性环氧树脂、糠醛树脂改性环氧树脂、乙烯树脂改性环氧树脂、异氰酸酯改性环氧树脂和硅树脂改性环氧树脂中的一种或多种。所述疏水性环氧树脂可以商购得到，也可以通过常规的制备方法制得。
例如，所述疏水性环氧树脂可以通过如下的方法之一进行改性而获得：
方法一：将环氧树脂，如双酚A型环氧树脂，与油溶性的单体共聚，所述油溶性的单体可以选自丙烯酸烷基酯、甲基丙烯酸烷基酯、乙基丙烯酸、醋酸乙烯酯、乙酸烯丙酯、乙烯基磺酸钠、甲基乙烯基醚、甲基烯丙基醚、甲基丙烯酸二甲氨基乙酯、丙烯酸二甲氨基乙酯、丙烯酸二甲氨基丙酯、丙烯酸二乙氨基丙酯、丙烯酸二甲氨基丁酯、甲基丙烯酸二甲氨基乙酯和甲基丙烯酸二乙氨基乙酯中的任一种。共聚的条件可以为：环氧树脂与油溶性单体的摩尔比可以为1∶0.1-0.5，共聚的温度可以为80-120℃，共聚的时间可以为2-6小时。所述共聚可以在反应介质中进行，反应介质可以为能够溶解所述反应原料并且不与所述反应原料反应的溶剂，如丙酮、四氢呋喃或二氯乙烷中的至少一种，反应介质的量只要满足使所述反应原料完全溶解即可。
方法二：将环氧树脂接枝改性剂，形成接枝聚合物；改性的条件可以包括：温度可以为80-150℃，时间可以为0.5-6小时，改性剂与环氧树脂的用量比为摩尔比可以为0.01-0.1∶1。所述改性剂可以选自硅氧烷、有机硅、聚氨酯或偏氯乙烯等中的至少一种。
方法三：将环氧树脂的亲水性基团(如羟基)与疏水的功能单体发生反应，将疏水的功能单体连接到环氧树脂上；疏水性的功能单体优选为苯甲醛和/或烷基苯甲醛，利用羟基与醛基的反应。所述烷基苯甲醛可以包括一个或多个烷基，每个烷基的碳原子数可以为1-10。
用于所述疏水性环氧树脂的固化剂可以为常规的各种用于疏水性环氧树脂的固化剂，例如，可以选自脂肪胺固化剂、脂环胺固化剂、芳香胺固化剂、聚酰胺固化剂、酸酐固化剂、叔胺固化剂中的一种或多种。
在本发明中，所述疏水性酚醛树脂胶粘剂是由热固性酚醛树脂制成的胶粘剂，所述疏水性酚醛树脂胶粘剂含有疏水性酚醛树脂和酚醛树脂固化剂。使用前，所述疏水性酚醛树脂与所述酚醛树脂固化剂分开存放，使用时将二者混合即可。
所述疏水性酚醛树脂可以为常规的各种疏水性酚醛树脂，优选为二甲苯改性酚醛树脂、环氧树脂改性酚醛树脂和有机硅改性酚醛树脂中的一种或多种。所述疏水性酚醛树脂可以商购得到，也可以通过常规的制备方法制得。
用于所述疏水性酚醛树脂的固化剂可以为常规的各种用于所述疏水性酚醛树脂的固化剂，例如，六次甲基四胺。
在本发明中，所述疏水性聚氨酯胶粘剂可以为常规的各种疏水性聚氨酯胶粘剂，例如，由有机多异氰酸酯及聚醚、聚酯等低聚物中的一种或多种与多元醇制备而得。从方便操作和降低成本的角度出发，本发明优选将有机多异氰酸酯及聚醚、聚酯等低聚物和多元醇分开存放，使用时再将二者混合。所述疏水性聚氨酯树脂可以商购得到，也可以通过常规的制备方法制得。
用于所述疏水性聚氨酯树脂的固化剂可以为常规的各种用于疏水性聚氨酯树脂的固化剂，例如，可以选自甲苯二异氰酸酯(TDI)和三羟甲基丙烷(TMP)的加成物、甲苯二异氰酸酯和含羟基组份的预聚物和甲苯二异氰酸酯的三聚体中的一种或多种。所述含羟基组份可以为二元醇、多元醇、醇胺、芳香族二元胺和二元羧酸(酐、酯)中的一种或多种。
在本发明中，所述疏水性硅树脂胶粘剂可以为常规的各种疏水性硅树脂胶粘剂。例如，由甲基三氯硅烷和/或苯基三氯硅烷交联得到，或者甲基三氯硅烷和/或苯基三氯硅烷与二甲基二氯硅烷、二苯基二氯硅烷、甲基苯基二氯硅烷中的一种或多种交联得到。所述疏水性硅树脂可以商购得到，也可以通过常规的制备方法制得。
用于所述疏水性硅树脂的固化剂可以为常规的各种用于所述疏水性硅树脂的固化剂，例如，可以为二丁基二月桂酸锡和/或N，N，N′，N′-四甲基胍盐。
在本发明中，所述疏水性不饱和聚酯胶粘剂含有疏水性不饱和聚酯和不饱和聚酯固化剂。
所述疏水性不饱和聚酯可以为常规的各种为疏水性不饱和聚酯，例如，可以为双酚A型不饱和聚酯、乙烯基树脂、卤代不饱和聚酯、邻苯型不饱和聚酯以及间苯型不饱和聚酯的一种或多种。所述疏水性不饱和聚脂可以商购得到，也可以通过常规的制备方法制得。
用于所述疏水性不饱和聚酯的固化剂可以为常规的各种用于疏水性不饱和聚酯的固化剂，例如，常温时可以为过氧化酮和环烷酸钴；加热时可以为过氧化苯甲酸叔丁酯、过氧化二碳酸酯、二烷基过氧化物、过氧化辛酸叔己酯和过氧化二碳酸双酯中的一种或几种。
上述用于不同疏水性树脂的固化剂的量可以为其常规含量，优选为所述疏水性树脂的10-40重量％。
在本发明中，所述硅砂可以为各种硅砂，例如，可以为选自风积沙、人造砂、再生砂、河沙、海砂和山砂中的一种或多种。所述硅砂的粒径可以根据具体的使用要求而定。优选情况下，所述硅砂的颗粒直径可以为45-850微米，更优选为100-500微米。硅砂的圆球度越好，越能够保证硅砂直径的孔隙较小、且均匀，从而进一步提高均匀透气的效果。因此，所述硅砂的圆球度可以为0.5-0.95，优选为0.6-0.95。其中，“圆球度”指颗粒棱角的相对锐度或曲率的量度，也可以指颗粒接近球形的程度；圆球度的测定方法为本领域技术人员所公知，例如，可采用图版法进行测定。为了达到本发明所要求的圆球度要求，可以采用对硅砂进行球磨等本领域技术人员所公知的控制方法来满足硅砂圆球度的需要。
在本发明中，在优选的情况下，所述成型和将第一粘结剂固化同时进行，成型和固化的方法包括将砂基疏水颗粒和第一粘结剂混合并压制，压制的条件包括压力为0.1-10MPa，温度为20-300℃，时间为10-300s。
优选情况下，在将砂基疏水颗粒与粘结剂混合之前，还可以先用油性物质浸泡所述砂基疏水颗粒，使浸泡后的颗粒具有更好的疏水效果，且更易于与疏水性树脂发生反应，所述油性物质可以选自己烷、120#溶剂油、菜子油、花生油、葵花子油、大豆油和色拉油中的至少一种。
在本发明中，对于硅砂、粘结剂以及固化剂的种类和用量同上述，在此不再赘述。
下面将通过具体实施例对本发明进行进一步的详细描述。
在下述制备实施例中，采用压汞法测定得到的砂基防水透气砖的孔隙率。
在以下实施例中，石英砂购自永登蓝天石英砂有限公司。
疏水性树脂及固化剂的厂家和牌号如下：
液体聚乙烯醇叔丁醛改性环氧树脂：山东圣泉化工股份有限公司，PF5415
聚酰胺树脂改性环氧树脂：福清王牌精细化工有限公司，Kingcure400
二甲苯改性酚醛树脂：山东圣泉化工股份有限公司，EXP0351
有机硅树脂：道康宁(美国)，EE1100
聚氨酯树脂：山东圣泉化工股份有限公司，EXP0329
环氧树脂改性酚醛树脂：山东圣泉化工股份有限公司，EXP0295
缩水甘油醚类环氧树脂：山东圣泉化工股份有限公司，PF5405
乙烯树脂改性环氧树脂：山东圣泉化工股份有限公司，PF5312
异氰酸酯改性环氧树脂：山东圣泉化工股份有限公司，PF5308
脂环族环氧树脂：山东圣泉化工股份有限公司，PF5311
聚酰胺固化剂：福清王牌精细化工有限公司，Kingcure540W60
脂环胺：江阴天星保温材料有限公司，TX-8100
六次甲基四胺固化剂：江阴天星保温材料有限公司
二丁基二月桂酸锡：上海元吉化工有限公司
TDI三聚体：顺德市勒流镇博高涂料厂，BG350TB
芳香胺：天津润升化工商贸有限公司，AncamineDL-50
制备例1
本制备例用于说明本发明中的砂基疏水颗粒的制备。
将100重量份风积砂颗粒(平均粒径为325微米，圆球度为0.55)加热至50℃，之后，加入液体聚乙烯醇叔丁醛改性环氧树脂6重量份，充分搅拌，再加入聚酰胺固化剂1重量份，搅拌均匀，使得环氧树脂在石英砂颗粒表面覆膜；然而，冷却至室温，破碎、筛分后得到砂基疏水颗粒A1。
制备例2-8
本制备例用于说明中的砂基疏水颗粒的制备。
按照实施例1的方法，并利用如表1所示的原料，分别制得砂基疏水颗粒A2-A8。
表1
实施例1
本实施例用于说明本发明提供的砂基防水透气砖及其制备方法。
将100重量份由制备例1制得的砂基疏水颗粒与10重量份聚氨酯树脂和2重量份的TDI三聚体混合的混合物置于模具中，在30℃、5MPa下压制60s成型得到砂基防水透气砖预制件。将该预制件放置在室外48h，得到砂基防水透气砖(100*100*10mm)。该砂基防水透气砖的孔隙率25％。
实施例2-8
本实施例用于说明本发明提供的砂基防水透气砖及其制备方法。
按照实施例1的方法制备砂基防水透气砖，不同的是，分别采用制备例2-8所得的砂基疏水颗粒，并采用不同用量和种类的粘结剂以及固化剂，在不同条件下制备砂基防水透气砖。所述参数如表2所示。
表2
通过以下方法对实施例1-8所得的砂基防水透气砖的抗压性能及防水性能进行测定：
采用JC/T 945-2005测试实施例1-8制得的砂基防水透气砖的抗压强度，测定结果如表3所示。
防水性检测：分别在实施例1-8制得的砂基防水透气砖上竖直放置一根直径为5cm、长度为120cm的有机玻璃管，并将有机玻璃管与沙基防水透气砖的接触部分密封，然后向管内注水，形成高度为100cm的水柱，测定24小时后水柱下降高度，将测得的水柱下降高度记为防水高度。测定结果如表3所示。
表3
| 实施例 | 抗压强度(MPa) | 防水高度(cm) |
| 实施例1 | 35.0 | 0.5 |
| 实施例2 | 34.6 | 1.0 |
| 实施例3 | 34.3 | 0.8 |
| 实施例4 | 35.2 | 1.1 |
| 实施例5 | 36.4 | 0.4 |
| 实施例6 | 35.6 | 0.8 |
| 实施例7 | 37.4 | 1.3 |
| 实施例8 | 36.2 | 0.6 |
从表2和3所示的数据可以看出，本发明提供的砂基防水透气砖能够得到具有良好的防水和透气性能，并且该砂基砖具有良好的强度，能够应用于需要较大强度的领域，如人工湖或景观湖等的防渗层、以及建筑物中屋顶等需要防水的部分等。
Claims (1)
1.一种砂基防水透气砖，其特征在于，该砂基防水透气砖是通过将砂基疏水颗粒和第一粘结剂混合并成型，将第一粘结剂固化而形成的，该砂基防水透气砖的孔隙率为20-35％；
以100重量份砂基疏水颗粒为基准，所述第一粘结剂的量为1-20重量份；
所述砂基疏水颗粒为表面包覆有包覆层的硅砂，所述包覆层为固化的第二粘结剂；
所述第二粘结剂与硅砂的重量比为1∶20-300；
所述第一粘结剂和第二粘结剂不同；
所述第一粘结剂和第二粘结剂均选自疏水性环氧树脂胶粘剂、疏水性酚醛树脂胶粘剂、疏水性聚氨酯树脂胶粘剂和疏水性硅树脂胶粘剂中的一种或多种；
所述硅砂的颗粒直径为45-850微米，圆球度为0.5-0.95；
所述成型和将第一粘结剂固化同时进行，成型和固化的方法包括将砂基疏水颗粒和第一粘结剂混合并压制，压制的条件包括压力为0.1-10MPa，温度为20-300℃，时间为10-300s。
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Address after: 246600, No. 1, general road, Yuexi Economic Development Zone, Anqing, Anhui Patentee after: Renchuang ecological environmental protection Polytron Technologies Inc Address before: 246600, No. 1, general road, Yuexi Economic Development Zone, Anqing, Anhui Patentee before: Anhui Renchuang ecological environmental Polytron Technologies Inc |
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