CN103332903A - 一种自结晶型聚合物水泥基防水涂料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明为一种自结晶型聚合物水泥基防水涂料及其制备方法。该材料由液料和粉料按重量比1:2-3组成，其中液料由93-96份聚合物乳液、2-3份防水剂、1-3份塑化剂、1-2份消泡剂组成，粉料由30-45份水硬性胶凝材料、40-55份石英砂、10-20份矿物纤维、3-5份植物活性蛋白、1-2份表面活性剂、0.5-1份交联剂、0.5-1份结晶剂组成。本发明选用高长径比矿物纤维作为防水涂料的网状结构，通过对液料的剪切分散增塑、耐水改性，对粉料的扩散混合得到性能稳定的液料和粉料，分散在网状结构中的结晶剂遇水膨胀达到防水层裂纹自动修复功能。

Description

一种自结晶型聚合物水泥基防水涂料及其制备方法

技术领域

本发明涉及防水材料领域，具体涉及一种具有自结晶功能的聚合物水泥基防水涂料及其制备方法。

背景技术

传统的防水材料主要是以高耗高污染的沥青卷材、丙纶卷材为主要的材料。防水卷材在防水施工中需要根据防水基层的形状而进行量体裁衣，对于外形复杂的基层需多块拼接，防水卷材相互搭接处的粘结难度较大，导致搭接部位成为漏水的隐患。另外，国内目前与卷材相匹配的粘结剂性能较差，卷材自身容易老化等，往往使卷材提前开裂失去防水功能。防水卷材在施工后的保护和漏水后的维修也成为难题，裸露在外的防水层很容易受到外来的机械性损伤，防水卷材与基层的粘结无论是满铺、点铺、条铺、空铺，卷材与基层之间都将是走水层，不管任何部位的贯穿性破损、脱胶、漏胶，与其相连贯层面的防水功能都将全部失效。鉴于防水卷材高能耗、高污染、施工难、易漏水的缺陷，以低碳为主的新型防水涂料逐步出现替代了防水卷材。防水涂料由于其可以形成整体无接缝封闭层，防水完全，可以完全隔绝外界的雨水、潮气。而且防水涂料施工技术容易撑握，施工设备简单，不受基层复杂形状的限制。

防水涂料中聚合物水泥基防水涂料由多种水性聚合物合成的乳液与掺有各种添加剂的优质水泥组成，聚合物的柔性与水泥的刚性结为一体，使得它在抗渗性与稳定性、耐久性等方面都表现优异，而且施工方便、综合造价低、无毒环保。因此，聚合物水泥基防水涂料已经成为防水涂料发展的趋势。

但在实际的应用中，聚合物水泥基防水涂料尽管采用有机-无机得到了刚柔相济的材料，但由于是以水泥为基体，涂层在后期产生的裂纹无法修复。因此技术标准对断裂伸长率要求严格，而决定断裂伸长率的关键材料是聚合物乳液。目前聚合物水泥基防水涂料主要集中在对聚合物的改进和提升。

中国专利公开号为CN101429401A公开了一种高性能水泥基聚合物防水涂料，该涂料采用丙烯酸酯共聚物作为柔性材料，辅以木质纤维、聚丙烯纤维增强，得到韧性优良的涂料。尽管该材料解决了伸长性，但防水层在后期使用中一旦产生裂纹，抗渗透性能变差，无法修复。

中国专利公开号为CN102775103A公开了一种含硅酸钠的聚合物水泥防水涂料及其制备方法。该方法采用硅酸钠水溶液替换一部分聚合物乳液，通过硅酸钠的粘接性提高了聚合物水泥基防水涂料的密实度和抗渗透性。硅酸钠作为一种无机粘接剂，对聚合物水泥基防水涂料的粘接性明显，但对于后期产生的裂纹仍然无法自动修复。

目前国内聚合物水泥基防水涂料应用中，主要通过提高聚合物改性水泥材料的柔性来达到防止开裂的目的，例如通过增加聚合物的用量、改善聚合物的性能等手段解决。这样不但使成本升高，而且随着聚合物的增多，水泥材料的耐水性、耐候性、强度等性能逐渐减弱，未能发挥聚合物水泥基防水涂料刚柔相济的性能，尤其是防水层在后期一但产生裂纹将无法自动修复。

发明内容

本发明针对目前聚合物水泥基防水涂料延伸性差、强度低、后期裂纹无法修复的缺陷，提供一种自结晶型聚合物水泥基防水涂料，通过高长径比矿物纤维和交联植物活性蛋白构成防水涂料的网状结构，确保了防水涂料良好的延伸性和强度，并利用结晶剂的遇水膨胀功能在纤维结构中形成三维空间的胶体结构。与同类产品相比，自结晶型聚合物水泥基防水涂料具有良好的柔韧性、强度，在后期使用中产生微小裂纹能够及时结晶修复。

本发明进一步的目的是提供一种自结晶型聚合物水泥基防水涂料的制备方法，该方法通过对液料的剪切分散增塑、耐水改性，对矿物纤维与粉料的交织扩散混合得到性能稳定的液料和粉料。

一种自结晶型聚合物水泥基防水涂料，由液料和粉料组成，其特征在于液料与粉料的重量比是液料：粉料=1:2-3；

其中液料是由聚合物乳液、防水剂、塑化剂、消泡剂按照如下重量份组成：

聚合物乳液           93-96份，

防水剂               2-3份，

塑化剂               1-3份，

消泡剂               1-2份，

所述的聚合物乳液为醋酸乙烯酯与乙烯及亚油酸乙烯酯三元共聚胶粉、醋酸乙烯酯与乙烯及硬脂酸乙烯酯三元共聚胶粉、醋酸乙烯酯与乙烯及木质素酸乙烯酯三元共聚胶粉、醋酸乙烯酯与乙烯及亚麻酸乙烯酯三元共聚胶粉中的至少一种分散于水中形成的分散乳液，其固含量为30-40%；

所述的防水剂为甲基硅醇钠、乙基硅醇钠、聚乙基羟基硅氧烷中的至少一种；

所述的塑化剂为常用的外增塑剂邻苯二甲酸酯类；

所述的消泡剂为硅油、柠檬酸三丁酯、聚乙二醇、白油、单甘脂中的至少一种；

其中粉料是由水硬性胶凝材料、石英砂、矿物纤维、植物活性蛋白、表面活性剂、交联剂、结晶剂按照如下重量份组成：

水硬性胶凝材料       30-45份，

石英砂               40-55份，

矿物纤维             10-20份，

植物活性蛋白         3-5份，

表面活性剂           1-2份，

交联剂               0.5-1份，

结晶剂               0.5-1份，

所述的水硬性胶凝材料选用硅酸盐水泥、铝酸盐水泥、硫铝酸盐水泥中的至少一种；

所述的石英砂选用水洗粗砂在涡旋气流细化机中微细化至200目；

所述的矿物纤维为长径比大于50的石膏晶须、水镁石纤维、白云母纤维、海泡石纤维、硅灰石纤维中的至少一种；

所述的植物活性蛋白为谷朊粉，谷朊粉具有粘性、弹性、延伸性、成膜性，是一种高效的绿色增韧剂，通过交联后，遇水可形成坚韧的弹性膜；

所述的表面活性剂为萘系减水剂、木质素减水剂、脂肪族减水剂、密胺减水剂、聚羧酸减水剂中的至少一种，表面活性剂对水具有极强的吸附功能，吸水后与水泥接触，并逐渐使水泥水合化，充分发挥水泥的水凝作用，避免产生絮状包裹，形成致密的涂层；

所述的交联剂为硼砂；

所述的结晶剂为硅酸镁锂、硅酸镁铝、钠基膨润土中的至少一种，该类结晶剂属于纳米微晶结构，晶体结构单元是微小薄片，小片表面布满了可交换的阳离子，当遇水时，水与阳离子接触被吸附到薄片的表面，迅速膨胀从而自结晶形成三维空间的胶体结构。

本发明一种自结晶型聚合物水泥基防水涂料的具体制备步骤如下：

1) 将93-96重量份的聚合物乳液、1-3重量份的塑化剂、2-3重量份的防水剂加入高速分散机，搅拌速度9000-1500转/分，分散5-10分钟，然后加入1-2重量份的消泡剂搅拌均匀，放料、包装即得到液料；

2）将30-45重量份的水硬性胶凝材料、40-55重量份200目的石英砂、3-5重量份的植物活性蛋白、1-2重量份的表面活性剂、0.5-1重量份交联剂加入翻转式双轴桨叶混合机，浆叶转速200-500转/分，翻转速度5-10转/分，混合10-20分钟；

3）将10-20重量份的矿物纤维、0.5-1重量份结晶剂加入步骤2）继续搅拌3-5分钟，放料、包装得到粉料；

4）使用时液料与粉料按照重量比的1:2-3称量，先将液料注入料桶中，然后将粉料缓慢倒入相应的液料中，用电动搅拌器搅拌3-5分钟，直至搅拌成均匀细腻的胶浆，可直接涂刷。

在上述一种自结晶型聚合物水泥基防水涂料的制备方法中，其中步骤1）所述的高速分散机为爪式结构高剪切混合机，其结构由定子和转子组成，由于转子高速旋转所产生的高切线速度使物料在定、转子狭窄的间隙中受到强烈的液体机械力剪切，从而使聚合物乳液与增塑剂、防水剂反应，得到稳定的增塑聚合物乳液。

在上述一种自结晶型聚合物水泥基防水涂料的制备方法中，其中步骤2）所述的翻转式双轴桨叶混合机为锥形容器，物料在双轴桨叶的搅拌下、在容器翻转下呈复合运动状态，形成强力的旋转涡流，使矿物纤维与粉料交织充分扩散混合。

本发明一种自结晶型聚合物水泥基防水涂料，由液料和粉料组成的双组份防水涂料，使柔性的聚合物膜层与无机硬化体相互贯穿形成一个坚固而有弹性的防水层，使水泥砂浆和混凝土等基层的抗渗压力增强。液料选用三元共聚聚合物乳液，通过防水剂、增塑剂改进得到的液料延伸率高、耐水性优良。粉料选用矿物纤维、植物活性蛋白作为防水涂料的网状结构，确保了防水涂料良好的延伸性和强度，并利用结晶剂在矿物纤维网状结构中遇水自结晶形成三维空间的胶体结构，防水涂层后期使用中产生的微裂纹可以及时自结晶修复，从而杜绝缝隙渗漏。

本发明突出的特点在于：

1、本发明选用矿物纤维、植物活性蛋白作为防水涂料的网状结构，确保了防水涂料良好的延伸性和强度，可减少聚合物乳液的用量，充分发挥聚合物水泥基防水涂料刚柔相济的功能。

2、本发明通过矿物纤维中分散的结晶剂，在防水涂层后期产生微裂纹时，结晶剂在矿物纤维网状结构中遇水自结晶形成三维空间的胶体结构，具有良好的自结晶修复功能，从而杜绝缝隙渗漏。

3、本发明自结晶型聚合物水泥基防水涂料能与建筑面形成紧密牢固的永久性结合，使防水

层与结构体形成整体防水体系，不但初期防水效果优异，而且后期防水层持续的堵塞裂缝功能使防水具有永久性防水效能。可用于室内外建筑的墙体、地面、屋面、卫生间、厨房、地下室、车库，以及长期浸水环境的泳池、饮用水工程等。

具体实施方式

以下通过具体实施方式对本发明作进一步的详细说明，但不应将此理解为本发明的范围仅限于以下的实例。在不脱离本发明上述方法思想的情况下,根据本领域普通技术知识和惯用手段做出的各种替换或变更,均应包含在本发明的范围内。

 

实施例1

1) 将93重量份的醋酸乙烯酯与乙烯及硬脂酸乙烯酯三元共聚胶粉分散液、2重量份的塑化剂、3重量份的聚乙基羟基硅氧烷加入高速分散机，搅拌速度1500转/分，分散10分钟，然后加入2重量份的白油搅拌均匀，放料、包装即得到液料；

2）将30重量份的硫铝酸盐水泥、48.5重量份200目的石英砂、3重量份的谷朊粉、0.5重量份硼砂、2重量份的密胺减水剂加入翻转式双轴桨叶混合机，浆叶转速200转/分，翻转速度5转/分，混合20分钟；

3）将15重量份的硅灰石纤维、1重量份硅酸镁铝加入步骤2）继续搅拌3分钟，放料、包装得到粉料；

4）使用时液料与粉料按照重量比的1:2称量，先将液料注入料桶中，然后将粉料缓慢倒入相应的液料中，用电动搅拌器搅拌5分钟，搅拌成均匀细腻的胶浆。

依据GB/T23445-2009 《聚合物水泥防水涂料》的I型指标进行测试，通过测试显示，此防水涂料延伸性、强度、耐水性能良好。

实施例2

1) 将96重量份的醋酸乙烯酯与乙烯及亚油酸乙烯酯三元共聚胶粉分散液、1重量份的塑化剂、2重量份的乙基硅醇钠加入高速分散机，搅拌速度1000转/分，分散10分钟，然后加入1重量份的聚乙二醇搅拌均匀，放料、包装即得到液料；

2）将40重量份的42.5R硅酸盐水泥、43.5重量份200目的石英砂、4重量份的谷朊粉、0.5重量份硼砂、1重量份的脂肪族减水剂减水剂加入翻转式双轴桨叶混合机，浆叶转速300转/分，翻转速度5转/分，混合20分钟；

3）将10重量份的海泡石纤维、1重量份硅酸镁锂加入步骤2）继续搅拌3分钟，放料、包装得到粉料；

4）使用时液料与粉料按照重量比的1:3称量，先将液料注入料桶中，然后将粉料缓慢倒入相应的液料中，用电动搅拌器搅拌5分钟，搅拌成均匀细腻的胶浆。

通过对防水涂层的抗渗性测试，当养护28d后抗渗压力为1.8Mpa，56d后的抗渗压力为2.0MPa，这表明防水层在后期抗渗性能优异。

实施例3

1) 将95重量份的醋酸乙烯酯与乙烯及硬脂酸乙烯酯三元共聚胶粉分散液、3重量份的塑化剂、1重量份的甲基硅醇钠加入高速分散机，搅拌速度1000转/分，分散10分钟，然后加入1重量份的单甘脂搅拌均匀，放料、包装即得到液料；

2）将40重量份的铝酸盐水泥、44重量份200目的石英砂、3重量份的谷朊粉、1重量份硼砂、1重量份的脂肪族减水剂减水剂加入翻转式双轴桨叶混合机，浆叶转速500转/分，翻转速度5转/分，混合10分钟；

3）将10重量份的云母纤维、1重量份硅酸镁锂加入步骤2）继续搅拌3分钟，放料、包装得到粉料；

4）使用时液料与粉料按照重量比的1:2.5称量，先将液料注入料桶中，然后将粉料缓慢倒入相应的液料中，用电动搅拌器搅拌3分钟，搅拌成均匀细腻的胶浆。

依据GB/T23445-2009 《聚合物水泥防水涂料》的I型指标进行测试，通过测试显示，此防水涂料延伸性、强度、后期抗渗性能良好。

 

通过对防水涂层的抗渗性测试，当养护28d后抗渗压力为1.6Mpa，56d后的抗渗压力为1.8MPa，通过一定的机械力振动和拉伸，112天后抗渗压力仍保持为1.9Mpa，这表明防水层在后期具有良好的自结晶修复功能，抗渗性能优异。

Claims (8)

1.一种自结晶型聚合物水泥基防水涂料，由液料和粉料组成，其特征在于液料与粉料的重量比是液料：粉料=1:2-3；

其中液料是由如下重量份组成：

聚合物乳液           93-96份，

防水剂               2-3份，

塑化剂               1-3份，

消泡剂               1-2份，

所述的聚合物乳液为可再分散乳胶粉分散于水中形成的分散乳液，其固含量为30-40%；

所述的防水剂为甲基硅醇钠、乙基硅醇钠、聚乙基羟基硅氧烷中的至少一种；

所述的消泡剂为柠檬酸三丁酯、聚乙二醇、白油、单甘脂中的至少一种；

其中粉料是由如下重量份组成：

水硬性胶凝材料       30-45份，

石英砂               40-55份，

矿物纤维             10-20份，

植物活性蛋白         3-5份，

表面活性剂           1-2份，

交联剂               0.5-1份，

结晶剂               0.5-1份，

所述的水硬性胶凝材料选用硅酸盐水泥、铝酸盐水泥、硫铝酸盐水泥中的至少一种；

所述的石英砂选用水洗粗石英砂在涡旋气流细化机中微细化至200目；

所述的表面活性剂为萘系减水剂、木质素减水剂、脂肪族减水剂、密胺减水剂、聚羧酸减水剂中的至少一种；

所述的交联剂为硼砂。

2.根据权利要求1所述的一种自结晶型聚合物水泥基防水涂料，其特征在于所述的聚合物乳液为醋酸乙烯酯与乙烯及亚油酸乙烯酯三元共聚胶粉、醋酸乙烯酯与乙烯及硬脂酸乙烯酯三元共聚胶粉、醋酸乙烯酯与乙烯及木质素酸乙烯酯三元共聚胶粉、醋酸乙烯酯与乙烯及亚麻酸乙烯酯三元共聚胶粉中的至少一种分散于水中形成的分散乳液。

3.根据权利要求1所述的一种自结晶型聚合物水泥基防水涂料，其特征在于所述的矿物纤维为长径比大于50的石膏晶须、水镁石纤维、白云母纤维、海泡石纤维、硅灰石纤维中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的一种自结晶型聚合物水泥基防水涂料，其特征在于所述的植物活性蛋白为谷朊粉。

5.根据权利要求1所述的一种自结晶型聚合物水泥基防水涂料，其特征在于所述的结晶剂为硅酸镁锂、硅酸镁铝、钠基膨润土中的至少一种，该类结晶剂属于纳米微晶结构，晶体结构单元是微小薄片，小片表面布满了可交换的阳离子，当与水混合时，水与阳离子接触被吸附到薄片的表面，迅速膨胀从而自结晶形成三维空间的胶体结构。

6.权利要求1至5中任一项所述的自结晶型聚合物水泥基防水涂料，特征是具体制备步骤如下：

1) 将93-96重量份的聚合物乳液、1-3重量份的塑化剂、2-3重量份的防水剂加入高速分散机，搅拌速度9000-1500转/分，分散5-10分钟，然后加入1-2重量份的消泡剂搅拌均匀，放料、包装即得到液料；

2）将30-45重量份的水硬性胶凝材料、40-55重量份200目的石英砂、3-5重量份的植物活性蛋白、1-2重量份的表面活性剂、0.5-1重量份交联剂加入翻转式双轴桨叶混合机，浆叶转速200-500转/分，翻转速度5-10转/分，混合10-20分钟；

3）将10-20重量份的矿物纤维、0.5-1重量份结晶剂加入步骤2）继续搅拌3-5分钟，放料、包装得到粉料；

4）使用时液料与粉料按照重量比的1:2-3称量，先将液料注入料桶中，然后将粉料缓慢倒入相应的液料中，用电动搅拌器搅拌3-5分钟，直至搅拌成均匀细腻的胶浆，可直接涂刷。

7.根据权利要求6所述的自结晶型聚合物水泥基防水涂料，其特征在于制备方法中步骤1）所述的高速分散机为爪式结构高剪切混合机，其结构由定子和转子组成，由于转子高速旋转所产生的高切线速度使物料在定、转子狭窄的间隙中受到强烈的液体机械力剪切，从而使聚合物乳液与增塑剂、防水剂反应，得到稳定的增塑聚合物乳液。

8.根据权利要求6所述的自结晶型聚合物水泥基防水涂料，其特征在于制备方法中步骤2）所述的翻转式双轴桨叶混合机为锥形容器，物料在双轴桨叶的搅拌下、在容器翻转下呈复合运动状态，形成强力的旋转涡流，使矿物纤维与粉料交织充分扩散混合。