CN102702967A - 一种防水涂料 - Google Patents

Abstract

为了解决现有技术中不具有既能防水防渗又能防腐的涂料，本发明提供了一种防水涂料，具有良好的防水防渗性和防腐性能。防水涂料的硅氧烷的聚合物为具有网状高分子结构的硅氧烷的聚合物。还包括混入聚合物的固体粉粒。本发明的防水涂料可以应用于混凝土、隧道、地铁、桥面、化工厂的防水防渗防腐池、沼气池等需要防水、防腐蚀表面。

Description

一种防水涂料

技术领域

本发明涉及一种防水涂料，具体地，本发明涉及一种防水防渗性和防腐性能优异的防水涂料，主要用于建筑领域。

背景技术

建筑涂料具有装饰功能、保护功能和居住性改进功能。各种功能所占的比重因使用目的不同而不尽相同。装饰功能是通过建筑物的美化来提高它的外观价值的功能。主要包括平面色彩、图案及光泽方面的构思设计及立体花纹的构思设计。但要与建筑物本身的造型和基材本身的大小和形状相配合，才能充分的发挥出来。保护功能是指保护建筑物不受环境的影响和破坏的功能。不同种类的被保护体对保护功能要求的内容也各不相同。如室内与室外涂装所要求达到的指标差别就很大。有的建筑物对防霉、防火、保温隔热、耐腐蚀等有特殊要求。居住性改进功能主要是对室内涂装而言，就是有助于改进居住环境的功能，如隔音性、吸音性、防结露性等。

在建筑上所使用的涂料主要分为防水涂料和防腐涂料，分别具有防水防渗和防腐的功能。在实际应用中，往往同时需要涂料层具有防水和防腐的功能，例如酸雨的影响越来越大，建筑上需要外置涂层能够同时防水和耐酸。利用现有技术只能分别涂上防水涂料和防腐涂料形成防水层和防腐层。问题在于暴露于最外层的涂层，无论是防水层或防腐层，在酸雨的作用下都会受到损坏，进而内置的防腐或防水层也会被破坏，使涂层对建筑本体的保护能力降低。

另外，现有的防水涂料有的还对人体和环境有较大的危害，例如溶剂型防水涂料与聚氨酯防水涂料等。现有防水涂料和防腐涂料很多采用石油作为原料进行制备，在石油资源日益紧张得到情况下，不可避免地导致防水涂料和防腐涂料的成本不断攀升。

CN121284970B提供了一种防水涂料，具有良好的防水防渗性和防腐性能。防水涂料的硫的聚合物为具有网状高分子结构的硫的聚合物。还包括混入聚合物的固体粉粒。本发明的防水涂料可以应用于混凝土、隧道、地铁、桥面、化工厂的防水防渗防腐池、沼气池等需要防水、防腐蚀表面。但是采用具有网状高分子结构的硫的聚合物，其以多硫键交联为主。耐高温性能较差，压缩永久变形大，过硫后易出现返原现象，导致性能不稳定，且最终得到的涂料老化性能较差，使用寿命较短。

发明内容

本发明的目的在于提供一种防水涂料，所述涂料具有良好的防水防渗性和防腐性能，同时涂料形成的涂层具有良好的力学性能和耐久性。

为了达到上述目的，本发明采用了如下技术方案：

所述防水涂料，包括具有网状高分子结构的硅氧烷的聚合物。硅氧烷的分子式为(R₂SiO)_x，含Si-O-Si键构成主链结构的聚合物。所述硅氧烷的聚合物占涂料总重量的55%以上，例如56%、58%、60%、62%、64%、66%、68%、70%、72%、74、76%、78%、80%、82%、84%、86%、88%、90%、92%、94%、96%、98%等。

所述涂料中还包括均匀混入的固体粉粒，固体粉粒与所述硅氧烷的聚合物构成组合物。所述固体粉粒选自煤燃烧后的粉煤灰、钢渣、垃圾焚烧后的灰渣、建筑垃圾灰渣、化工厂排出的固体废弃物粉粒、放射性固体废弃物粉粒中的一种或者至少两种的混合物。所述混合物例如煤燃烧后的粉煤灰和钢渣的混合物，垃圾焚烧后的灰渣和建筑垃圾灰渣的混合物，化工厂排出的固体废弃物粉粒和放射性固体废弃物粉粒的混合物，煤燃烧后的粉煤灰、钢渣、垃圾焚烧后的灰渣，建筑垃圾灰渣和化工厂排除的固体废弃物粉粒的混合物，煤燃烧后的粉煤灰和垃圾焚烧后的灰渣的混合物，建筑垃圾灰渣和钢渣的混合物，放射性固体废弃物粉粒、建筑垃圾灰渣、钢渣的混合物。

所述固体粉粒占硅氧烷的聚合物的总重量的重量百分比为2~60%，例如3%、4%、5%、6%、7%、8%、9%、10%、11%、12%、13%、14%、15%、16%、17%、18%、59%、58%、57%、56%、55%、54%、53%、52%、51%，优选5~55%，进一步优选10~50%。

所述固体粉粒的细度为20~500目，例如25目、30目、35目、40目、45目、50目、55目、60目、65目、70目、490目、480目、470目、460目、450目、440目、43目、420目，优选30~450目，进一步优选40~420目。

所述硅氧烷的聚合物采用如下方法制成：

将硅氧烷与改性剂混合进行改性，硅氧烷在改性的过程中发生聚合反应，生成硅氧烷的聚合物，所述改性剂为芳香族碳氢化合物、二烯(属)碳氢化合物、烯烃类碳氢化合物中的一种或者至少两种以上的混合物。所述混合物例如芳香族碳氢化合物和二烯(属)碳氢化合物的混合物，二烯(属)碳氢化合物和烯烃类碳氢化合物的混合物，芳香族碳氢化合物和烯烃类碳氢化合物的混合物，芳香族碳氢化合物、烯烃类碳氢化合物和二烯(属)碳氢化合物的混合物。

所述芳香族碳氢化合物例如有：甲苯、邻二甲苯、对二甲苯、间二甲苯、1,3,5-三甲苯、1,2,4,5-四甲苯、联苯、苯酚、苯胺、硝基苯、苯甲酸、苯乙酸、阿斯匹灵、苦味酸、异丙苯、苯乙烯、二苯乙烯、二氯丁苯、二苯乙烯、1,2,3-三甲苯、1,2,4-三甲苯、硝基苯、氯苯、间硝基甲苯、苯磺酸、苯甲醛、对氯苯酚、对氨基苯磺酸、对羟基苯甲醛、对硝基苯甲酸。

所述烯烃类碳氢化合物例如有乙烯、丙烯、1-丁烯、1-戊烯、1-己烯、1-庚烯、1-壬烯、1-癸烯、2-甲基丙烯、顺-2-丁烯、反-2-丁烯。

所述二烯(属)碳氢化合物例如有丙二烯、1,5-己二烯、1,3-丁二烯、异戊二烯等。

所述改性剂的重量为硅氧烷重量的3~50%，例如4%、5%、6%、7%、8%、9%、10%、11%、12%、49%、48%、47%、46%、45%、44%、43%、42%、41%、40%，优选4~45%，进一步优选5~40%。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

本发明防水涂料的主要成分是硅氧烷的聚合物。硅氧烷本身具有不溶于水的特性，但硅氧烷本身不易成型的特点使其无法满足作为防水涂料的要求，另外，硅氧烷本身的强度和耐腐蚀性能不高，也使得硅氧烷不适合作为防水、防腐涂料。本发明采用网状高分子结构的硅氧烷的聚合物作为防水涂料的主体，硅氧烷经过改性发生聚合反应生成了这种硅氧烷的聚合物。改性之后得到的硅氧烷的聚合物延长了固化时间，稳定性强，具有良好的防水性能，同时可以有效抵御酸盐腐蚀、耐硫酸盐还原细菌等微生物的腐蚀、耐硫化氢的腐蚀。并且，硅氧烷改性后的聚合物克服了硫的聚合物耐高温性能较差，压缩永久变形大，过硫后易出现返原现象，导致性能不稳定，且最终得到的涂料老化性能较差，使用寿命较短的问题。因此，本发明的防水涂料不但具有防水的效能，同时具有防腐的性能，解决了现有技术中的问题。

在硅氧烷的聚合物中加入固体粉粒后，其密度与强度得到了很大的提高，使得使用本发明防水涂料形成的防水、防腐层抵抗损坏的能力强，延长了防水层的使用寿命。许多防腐层防腐效能快速降低的起因在于防腐层本身的破裂导致内部结构被暴露，因此采用本发明防水涂料形成的防水、防腐层抵抗外力损坏能力强对于防腐效果有着重要意义。另外，加入固体粉粒使得防水涂料的成本降低，特别是采用一些可能对环境有害的废弃物粉粒，一方面起到废物利用的效果，另一方面可以解决废弃物的环境污染问题。硅氧烷的聚合物与固体粉粒混合后PH值仍为中性，因此本发明的防水涂料不会造成对环境的污染。

为了证明本发明防水涂料混入的有毒物质难以析出，在国家环境分析测试中心进行了毒性的测试，将电池中的碳黑粉约20%掺入到改性后的硅氧烷的聚合物中做成10×10×5cm的试块，在国家环境分析测试中心将其粉碎后放入纯水中浸泡10天之后，使用冷原子吸收分光光度法、二苯碳酰二肼分光光度法、离子选择电极法和异烟酸-吡唑啉光度法进行测试，检测纯水中的溶出物，其测试结果表明纯水中没有物质溶出，水质没有受到污染。

为了证明本发明耐酸耐盐方面的优越性进行了如下实验：根据国家建材行业标准JC/T984-2005，做10×10×10cm实块6块，其中3块在PH1的盐酸里浸泡90天后做抗压强度试验，其数据为78.5MPa；另外3块在3%的NaCI溶液中浸泡90天后做抗压强度试验，其数据为68.4MPa(没有经过腐蚀浸泡的空白实块数据为63.4MPa)，说明其耐酸耐盐效果很好。

还依据国家建材行业标准JC/T984-2005对利用本发明制成的防水、防腐层做了抗渗试验，按6.3cm，6.4cm，6.5cm成型后进行了测试，证明其抗渗压力达到3.2MPa，有着良好的抗渗效果。

依据国家建材行业标准JC/T984-2005对利用本发明制成的防水、防腐层的收缩率进行了试验，收缩率为0.03%。

依据国家建材行业标准JC/T958-2005对利用本发明制成的防水、防腐层进行了耐磨试验，在磨擦200次时，仅损失了0.08g。

依据国家建材行业标准JC/T894-2001对利用本发明制成的防水、防腐层进行了老化试验，做3块10×10×40CM试块，在45度的紫外线照射250小时后测试其抗压强度为65.4MPa(空白实块为45.2MPa)。

依据GBJ82-85国家标准对利用本发明制成的防水、防腐层进行了抗冻融快速循环试验，其质量损失0%、相对弹性模量89.1%。

具体实施方式

为更好地说明本发明，便于理解本发明的技术方案，本发明的典型但非限制性的实施例如下：

本发明的防水涂料加热熔化后成为具有流动性的液体，将该液体喷涂于作业面上形成防水、防腐层。现有防水涂料在喷涂多层涂层时，只能等在先涂层固结后才可以喷涂后续涂层，需要较长的作业周期。本发明的防水涂料在喷涂多层涂层时，喷涂完在先涂层数十秒之后即可喷涂第二遍，节省了时间和工期降低了成本，也避免了室外施工时存在的包括天气在内的不利因素的影响。作业面可以是混凝土、隧道、地铁、桥面、化工厂的防水防渗防腐池、沼气池的需要防水、防腐蚀表面。

下面给出5个实施例说明本发明防水涂料中硅氧烷的聚合物的制备方法及喷涂该防水涂料的工艺。

实施例1

A、将硅氧烷与改性剂反应，生成具有网状高分子结构的硅氧烷的聚合物，具体方法为将硅氧烷加热到150℃熔化后和改性剂混合，并持续加热生成硅氧烷的聚合物。改性后的硅氧烷的高分子聚合物稳定性强，防水防渗耐腐蚀性强，速干性好。所述改性剂为乙烯，其占硅氧烷的质量百分比为3%。

B、将步骤A得到的硅氧烷的聚合物熔化后喷涂到事先经过清洗并干燥的面层上形成防水、防腐层，防水、防腐层的厚度应为0.2mm-0.9mm起到防水防渗防腐作用。

实施例2

A、与实施例1中步骤A不同之处在于改性剂选用苯乙烯，改性剂占硅氧烷的重量为25%，改性过程需要将硅氧烷加热到170℃后与改性剂混合并持续加热得到硅氧烷的聚合物。

B、然后向得到硅氧烷的聚合物中混入固体粉粒，优选粉煤灰，其颗粒均匀、成本低廉，主要目的在于增加本发明的材料的强度与密度，提高耐水性与抗渗性。固固体粉粒的掺入量应为硅氧烷的聚合物的2wt%，无机固体粉粒的为20目。

将步骤A得到的溶化的硅氧烷的聚合物与步骤B得到的固体粉粒混合后喷涂到需要防水防渗防腐的面层上，形成防水防渗防腐层。其厚度应为1~6mm。

实施例3

与实施例2中步骤A不同之处改性剂为硝基苯，其占硅氧烷的的重量为50%硅氧烷加热熔化温度为160℃；与固体粉粒重量为硅氧烷的聚合物重量60wt%混合，固体粉粒优选钢渣，其粒度为500目，在热搅拌混合均匀后喷涂在面层，其目的为提高面层的耐磨性。

实施例4

与实施例3中步骤A不同之处改性剂为1,3-丁二烯，其占硅氧烷的重量为35%，硅氧烷加热熔化温度为180℃，固体粉粒重量为硅氧烷的聚合物重量的20％-30％，其固体粉粒优选建筑垃圾磨细颗粒，其粒度为250目。在热搅拌混合均匀后喷涂在面层，其目的在于提高涂膜的耐老化、抗冻融性。

对比例

A、将天然硫磺与改性剂反应，生成具有网状高分子结构的硅氧烷的聚合物，具体方法为将天然硫磺加热到150℃熔化后和改性剂混合，并持续加热生成硫的聚合物。改性后的硫的高分子聚合物稳定性强，防水防渗耐腐蚀性强，速干性好。所述改性剂为乙烯，其占硅氧烷的质量百分比为3%。

B、然后向得到硫的聚合物中混入固体粉粒，优选粉煤灰，其颗粒均匀、成本低廉，主要目的在于增加材料的强度与密度，提高耐水性与抗渗性。固固体粉粒的掺入量应为硅氧烷的聚合物的2wt%，无机固体粉粒的为20目。

将步骤A得到的溶化的硫的聚合物与步骤B得到的固体粉粒混合后喷涂到需要防水防渗防腐的面层上，形成防水防渗防腐层。其厚度应为1~6mm。

根据Materials Studio软件对实施例1-4和对比例所述防水涂料进行寿命预测，得知，本发明实施例所述防水涂料的寿命均在20年以上，而对比例所述防水涂料的寿命为12年，明显低于本发明所述实施例。与现有技术相比，本发明具有非常显著的效果。

应该注意到并理解，在不脱离后附的权利要求所要求的本发明的精神和范围的情况下，能够对上述详细描述的本发明做出各种修改和改进。因此，要求保护的技术方案的范围不受所给出的任何特定示范教导的限制。

申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细方法，但本发明并不局限于上述详细方法，即不意味着本发明必须依赖上述详细方法才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (7)

1.一种防水涂料，其特征在于，所述防水涂料包括具有网状高分子结构的硅氧烷的聚合物；所述硅氧烷的聚合物占涂料总重量的55%以上。

2.如权利要求1所述的防水涂料，其特征在于，所述涂料中还包括均匀混入的固体粉粒，固体粉粒与所述硅氧烷的聚合物构成组合物。

3.如权利要求1或2所述的防水涂料，其特征在于，所述固体粉粒占硅氧烷的聚合物的总重量的重量百分比为2~60%，优选5~55%，进一步优选10~50%。

4.如权利要求1-3之一所述的防水涂料，其特征在于，所述固体粉粒的细度为20~500目，优选30~450目，进一步优选40~420目。

5.如权利要求1-4之一所述的防水涂料，其特征在于，所述硅氧烷的聚合物采用如下方法制成：

将硅氧烷与改性剂混合进行改性，硅氧烷在改性的过程中发生聚合反应，生成硅氧烷的聚合物，所述改性剂为芳香族碳氢化合物、二烯(属)碳氢化合物、烯烃类碳氢化合物中的一种或者至少两种以上的混合物。

6.如权利要求1-5之一所述的防水涂料，其特征在于，所述改性剂的重量为硅氧烷重量的3~50%，优选4~45%，进一步优选5~40%。

7.如权利要求1-6之一所述的防水涂料，其特征在于，所述固体粉粒选自煤燃烧后的粉煤灰、钢渣、垃圾焚烧后的灰渣、建筑垃圾灰渣、化工厂排出的固体废弃物粉粒、放射性固体废弃物粉粒中的一种或者至少两种的混合物。