CN103555177B - 一种防水耐酸涂料及其制备方法与应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种双组份防水耐酸涂料及其制备方法与应用，由A、B组份组成，其中，所述A组份包括如下重量份的组分：丙烯酸树脂30～40份、疏水型有机硅树脂5～10份、碱性填料5～9份、偶联剂1～3份、防沉剂0.5～1份、消泡剂0.1～0.3份、分散剂0.5～1.0份、着色颜填料15～25份、第一有机溶剂20～25份；B组份包括如下重量份的组分：聚氨酯固化剂20～24份、第二有机溶剂9～11份。上述双组份防水耐酸涂料低温延展性能好，吸水率低，对酸性物质能有效吸收，且将上述涂料用于混凝土的表面具有防止混凝土过快老化失效的作用。

Description

一种防水耐酸涂料及其制备方法与应用

技术领域

本发明涉及涂料领域，特别涉及一种防水耐酸涂料及其制备方法与应用。

背景技术

混凝土是现代社会应用最广且用量最大的一种建筑材料，但混凝土若长时间暴露在自然环境中会因各种因素而老化甚至损坏。目前一些混凝土工程项目主要是通过提高混凝土本身的性能，规范混凝土的施工养护，同时通过施工表面保护涂层来延长混凝土的使用寿命。

表面保护涂层主要有两类材料：一类是有机硅类的硅烷浸渍材料，另一类是有一定涂膜厚度的有机涂料。前一类材料主要应用于海洋水下混凝土的保护，价格较高，施工较难，耐候性较差；后一类材料是多层涂料的复合涂层，每层涂料均有不同的功能，底涂层主要为环氧类或丙烯酸类，主要用来保证与混凝土之间有很好的附着力，中间层通常是云铁等带片状填料的致密涂层，有一定的阻隔水和氯离子等酸性离子功能，但其防水耐酸的效果并不佳，因此需要在中间涂层图上再涂覆一层，形成表面涂层保护。

表面涂层通常是丙烯酸类、氟碳类保护涂料，具有很好的耐候性。但普通的表面涂层没有弹性，底涂层和中间涂层也没有弹性，混凝土在热胀冷缩的过程中涂层会开裂，影响涂层对混凝土的保护，同时由于大气环境中各种因素的影响，普通表面涂层也易渗透一些水分和其它酸性物质，从而加速混凝土的过快老化失效。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种防水耐酸涂料及其制备方法与应用。

本发明的另一目的在于提供一种工艺简单，成本低，易于操作和控制的防水耐酸涂料制备方法。

为了实现上述发明目的，本发明的技术方案如下：

一种双组份防水耐酸涂料，由A、B组份组成，其中，

所述A组份包括如下重量份的成分：

所述B组份包括如下重量份的成分：

聚氨酯固化剂20～24份

第二有机溶剂9～11份。

以及，一种双组份防水耐酸涂料制备方法，包括如下步骤：

按照上述的双组份防水耐酸涂料的配方分别称取A组份与B组份中的各成分；

先将所述丙烯酸树脂、疏水型有机硅树脂与第一有机溶剂混合，在搅拌混合过程中加入所述偶联剂、防沉剂、消泡剂、分散剂进行混合，后再加入所述碱性填料与着色颜填料继续混合，得到所述A组份；

将所述聚氨酯固化剂与第二有机溶剂搅拌混合，得到所述B组份；

将所述A、B组份分别包装，得到所述双组份防水耐酸涂料。

以及，上述双组份防水耐酸涂料或由上述双组份防水耐酸涂料的制备方法获得的双组份防水耐酸涂料在混凝土表面的应用。

上述双组份防水耐酸涂料以丙烯酸树脂为基料，不仅添加疏水型有机硅树脂，防止水分或溶解在水中的有害物质向混凝土内部渗透；而且还选用耐候型良好且在低温下具有很好延伸率的聚氨酯为固化剂，保证涂层在低温下具有优异的延伸率，有效抵抗混凝土细微裂纹；同时本发明还通过添加强碱填料，防止酸性离子渗透进入混凝土。正是由于该双组份防水耐酸涂料具有上述诸多优点，其可以用在混凝土表面，形成表面保护涂层，从而防止混凝土过快老化失效，延长混凝土的使用寿命。

上述双组份防水耐酸涂料制备方法只需按照配方将各组份按步骤添加混合均匀即可，也无需特殊的设备，因此，该方法工艺简单，适合工业化生产，节约了能耗，降低了成本。

具体实施方式

为了使本发明要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例提供一种低温延展性好，吸水率低，对酸性物质能有效吸收的防水耐酸涂料。该防水耐酸涂料由A、B组份组成，其中，A组份包括如下重量份的成分：

B组份包括如下重量份的成分：

聚氨酯固化剂20～24份

第二有机溶剂9～11份。

上述A组份以耐候性能优良的丙烯酸树脂为基料，加入辅助基料疏水型有机硅树脂共同成膜。其中，疏水型有机硅的羟基与丙烯酸树脂的活性基团发生共聚，有机硅富集于涂层表面，而丙烯酸树脂更倾向于涂层内。这样，涂层表面的有机硅树脂的疏水链可防止水分或溶解在水中的有害物质向混凝土内部渗透，降低了混凝土的吸水率，从而达到防水的目的。具体地，该疏水型有机硅树脂可选TEGOProtect5001或TEGOProtect5000，但前者与丙烯酸树脂的相容性较好，而后者由于与丙烯酸树脂相容性稍差，因此使用时后者添加量需降低。

优选地，上述丙烯酸树脂的羟基含量在3～4wt%范围。该丙烯酸树脂耐候性能优良，导致其耐人工老化时间长，可达1000小时以上，且其与有机硅树脂有较好的相容性。在具体实施例中，该丙烯酸树脂选自纽佩斯的1196。

上述A组分中通过添加碱性填料，使得涂层具有较强的碱性，能与各种酸根离子进行反应，并有效吸收SO₄ ^2-、CO₂等酸性物质，从而防止酸性离子渗透进入混凝土。

作为优选实施例，上述碱性填料优选为氧化钙、氧化铝、硅灰石中的至少一种。进一步优选地，该碱性填料为细度小于30μm，纯度大于90%的氧化钙，这样，精细的氧化钙可充分吸收酸性物质，进一步提高其耐酸性。其中，上述氧化钙可选自市售产品，在此并不加以限定。

为促进涂料各组分的相容性以及提高涂料的附着力，上述A组分中添加偶联剂。在优选实施例中，该偶联剂优选为含有胺基的硅烷偶联剂，这是因为硅烷偶联剂与溶剂反应生成硅醇基，进而与无机填料产生氢键作用或缩合成—SiO—M，M为无机填料；同时硅烷偶联剂含有的胺基与树脂中的部分羟基反应而结合到一起，形成网状结构。这样，含有胺基的硅烷偶联剂在无机填料和有机树脂的界面之间架起“分子桥”，把这两种相容性较差的材料连接在一起从而提高该涂料的附着力。另外，该硅烷偶联剂和上述有机硅树脂由于都含有柔性链段，因此可起到协同增韧的作用，进一步有助于提高涂料的延伸率。另外，上述含有胺基的硅烷偶联剂来源可以不限定，例如美国联碳公司的A-1100或日本信越的KBM-903。

为提高涂料的稳定性，且保证涂层均匀分散不沉淀，上述A组分加入防沉剂和分散剂协同作用以降低涂料的表面张力，从而制取稳定的分散液。

具体地，上述防沉剂易形成疏松网络触变性结构，能使无机填料颗粒悬浮而不结块，防止颗粒沉降，使涂料保持优良的流平性。作为优选实施例，上述防沉剂为气相二氧化硅、有机膨润土、聚酰胺蜡中的任一种。其中，气相二氧化硅不仅由于其表面带有硅醇基，可与邻近的气相二氧化硅相互作用形成触变型结构，从而提高涂料的稳定性，且其粒度小，比表面积大，能有效减少润湿分散剂的用量。故在具体实施例中，本发明选气相二氧化硅为防沉剂。另外，该气相二氧化硅来源并不限定，例如R-972。

具体地，为改善涂料分散液的相容性，并帮助无机填料充分润湿分散，上述A组分中还加入聚氨酯类分散剂，该类聚氨酯由于具有较大分子量，可提供足够的空间斥力阻止无机填料粒子间的结合，使无机填料粒子更好的润湿和分散，且聚氨酯类分散剂具有亲油基团，能与树脂结合，使成膜树脂稳定分散。其中，上述聚氨酯类分散剂可源自不同产品，例如爱夫卡公司的EFKA4010。

上述防沉剂及分散剂都是为降低涂料的表面张力，从而制取稳定的分散液，但这样有助于泡沫的产生，而气泡易造成涂料不均，表面存在缺陷，且会影响材料的耐候性，因此本发明实施例加入消泡剂。作为优选实施例，消泡剂优选为抑泡性佳、用量少，且与其他助剂的复配副作用小的丙烯酸类消泡剂。当然，上述丙烯酸类消泡剂可使用不同产品，在此不加以限定，如德国BYK公司的BYK052。

为使涂料具有一定的遮盖力，从而改变涂层的光泽，增加美感，使得消费者具有多样的选择，并降低成本，上述A组分还加入着色颜填料，包括如下重量份的成分：

硅灰石3～5份

硫酸钡2～5份

钛白粉10～15份。

当然，上述硅灰石与硫酸钡的细度需小于30μm且纯度大于90%，只要满足此要求，上述硅灰石与硫酸钡的来源不加以限定，为市售产品即可。上述钛白粉要求使用进口的金红石型钛白粉，可以选用R-706。

为充分溶解上述树脂或助剂，以及使无机填料更均匀稳定分散，上述A组分的第一有机溶剂优选如下重量份的成分：

当然，上述具体溶剂可选自不同的生产厂家，主要成份的含量不低于95%。

上述B组分选用耐候型良好的聚氨酯作为基料的固化剂，使丙烯酸的羟基和聚氨酯的异氰酸根反应交联固化成膜。该固化剂不仅具有良好的柔韧性，对表面伸缩和开裂的适应性强，抗拉能力高；且聚氨酯内的聚醚软链段使涂料的韧性增强，从而调高涂料的弹性。同时，聚氨酯类固化剂在低温下具有很好延伸率，能保证涂层在低温下具有优异的延伸率，有效抵抗混凝土细微裂纹。上述聚氨酯固化剂可使用不同产品，在此不加以限定，如旭化成的E405-80T。

为充分溶解上述聚氨酯固化剂，B组分中的第二有机溶剂包括如下重量份的成分：

二甲苯5～7份

正丁酯2～4份。

当然，上述具体溶剂可选自不同的生产厂家，主要成份的含量不低于95%。

上述双组份防水耐酸涂料以丙烯酸树脂为基料，不仅添加疏水型有机硅树脂，防止水分或溶解在水中的有害物质向混凝土内部渗透；且还选用耐候型良好且在低温下具有很好延伸率的聚氨酯为固化剂，保证涂层在低温下具有优异的延伸率，有效抵抗混凝土细微裂纹；同时本发明还通过添加强碱性填料，防止酸性离子渗透进入混凝土。另外，上述涂料还添加其他助剂，如分散剂、偶联剂、消泡剂、防沉剂等协同作用，共同提高涂料的相容性、稳定性以及均匀分散等性能。

相应地，本发明实施例还提供上述双组份防水耐酸涂料的制备方法，包括如下步骤：

S01.按照上述双组份防水耐酸涂料的配方分别称取A组份与B组份中的各成分；

S02.先将上述丙烯酸树脂、疏水型有机硅树脂与第一有机溶剂混合，在搅拌混合过程中加入上述偶联剂、防沉剂、消泡剂、分散剂进行混合，后再加入碱性填料与着色颜填料继续混合，得到上述A组份；

S03.将上述聚氨酯固化剂与第二有机溶剂搅拌混合，得到上述B组份；

S04.将A、B组份分别包装，得到双组份防水耐酸涂料。

在上述制备A组份的步骤中，应先使基料与辅助基料充分溶于第一有机溶剂，后在搅拌过程中加入各有机成分进行分散，即加入偶联剂、防沉剂、消泡剂、分散剂搅拌混合，其目的在于使A组份的有机相充分混合均匀，并预先为下一步无机填料的加入提供一个润湿分散以及稳定的环境。后加入无机填料，即硅灰石、钛白粉、硫酸钡以及氧化钙继续混合直至无机填料各组分与有机组分充分分散均匀。最后，在搅拌中加入稀释剂及水继续混合继续搅拌分散，得到A组份。

优选地，为使涂料的各组分相容性好且黏度适中，在上述防水耐酸涂料的A组分及B组分的重量比优选为1：1～0.3。当然，A组份与B组份的比例可根据A组份中树脂的具体含量，按适当的配比进行调整。上述制备方法中步骤S02与S03并无先后顺序的限定，只要能分别制备A组份与B组份即可。在使用中，为保证涂料的黏度适中，A组份与B组份在混合时需加入一定量的稀释剂。具体地，A组份：B组份：稀释剂的重量比为3：1：1～1.5。其中，该稀释剂为可调整粘度的溶剂。上述搅拌混合所采用的分散机器在此不加限定，只要能够调节其分散线速度以及设置分散时间即可，且分散线速度在此也不加以限定，只要能使各组分充分混合分散均匀即可。

上述双组份防水耐酸涂料制备方法只需按照配方将各组份按步骤添加且混合均匀即可得到低温延展性好，吸水率低，对酸性物质能有效吸收的上述双组份防水耐酸涂料，也无需特殊的设备，因此，该方法工艺简单，适合工业化生产，节约了能耗，降低了成本。

相应地，上述双组份防水耐酸涂料或按照双组份防水耐酸涂料制备方法获得的双组份防水耐酸涂料制备方法可用于混凝土表面，形成表面涂层，从而防止混凝土过快老化失效，延长混凝土的使用寿命。

现以具体的双组份防水耐酸涂料及其制备方法为例，对本发明进行进一步详细说明。

实施例1～2

实施例1～2中各双组份防水耐酸涂料按重量份的具体组分见下表1，其中实施例1～2中各双组份防水耐酸涂料的制备方法相同，均包括以下步骤：

S01.按照下述表1中实施例1与2的各双组份防水耐酸涂料的配方分别称取A组份与B组份的各成分；

S02.先加入称取的丙烯酸树脂、疏水型有机硅树脂、第一有机溶剂中速搅拌混合，在搅拌过程中加入偶联剂、防沉剂、消泡剂、分散剂分散均匀，分散时间约为十分钟；再加入硅灰石、硫酸钡、钛白粉及氧化钙，高速分散二十分钟左右，分散线速度1400m/min；后降低分散线速度至500m/min左右，并加入部分洗机水和调整粘度的溶剂，再分散五分钟左右，得到A组份；

S03.将称取的聚氨酯固化剂与第二有机溶剂中速分散均匀，分散时间约为10分钟，得到B组份；

S04.将A组份与B组份分别包装，得到双组份防水耐酸涂料。

对比例1

对比例1中的弹性混凝土涂料按重量份的具体组分见下表1。该弹性混凝土涂料由A、B组份组成，其中，A组份包括如下重量份的成分：

B组份包括如下重量份的成分：

聚氨酯固化剂23份

第二有机溶剂9份。

相应地，上述对比例1中弹性混凝土涂料的制备方法包括以下步骤：

D01.按照下述表1中对比例1涂料的配方分别称取A组份与B组份的各成分；

D02.先加入称取的丙烯酸树脂、第一有机溶剂中速搅拌混合，在搅拌过程中加入偶联剂、防沉剂、消泡剂、分散剂分散均匀，分散时间约为十分钟；再加入硅灰石、硫酸钡及钛白粉，高速分散二十分钟左右，分散线速度1400m/min；后降低分散线速度至500m/min左右，并加入部分洗机水和调整粘度的溶剂，再分散五分钟左右，得到A组份；

D03.将称取的聚氨酯固化剂与第二有机溶剂中速分散均匀，分散时间约为10分钟，得到B组份；

D04.将A组份与B组份分别包装，得到弹性混凝土涂料。

表1

性能测试：

将本实施例1～2制备的双组份防水耐酸涂料以及对比例1获得的弹性混凝土涂料分别进行性能测试，测试结果如表2所述：

表2

综合表2中数据可知，上述实施例1～2制备的双组份防水耐酸涂料在低温及常温下均具有优异的延伸率，使得涂层不易收缩断裂，从而保证了涂层有更好的防水渗透性能；而对比例1制备的弹性混凝土涂料在低温下延伸率为0%，表明其没有弹性，易导致混凝土在热胀冷缩的过程中涂层开裂，影响涂层对混凝土的保护。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种双组份防水耐酸涂料，由A、B组份组成，其中，

所述A组份包括如下重量份的成分：

所述B组份包括如下重量份的成分：

聚氨酯固化剂20～24份

第二有机溶剂9～11份。

2.根据权利要求1所述的双组份防水耐酸涂料，其特征在于，所述丙烯酸树脂中含有的羟基的重量百分含量为3～4wt％。

3.根据权利要求1所述的双组份防水耐酸涂料，其特征在于，所述碱性填料为氧化钙、硅灰石、氧化铝中的至少一种。

4.根据权利要求1～3任一项所述的双组份防水耐酸涂料，其特征在于，所述偶联剂为含有胺基的硅烷偶联剂。

5.根据权利要求1～3任一项所述的双组份防水耐酸涂料，其特征在于，所述防沉剂为气相二氧化硅、有机膨润土、聚酰胺蜡中的任一种。

6.根据权利要求1～3任一项所述的双组份防水耐酸涂料，其特征在于，所述消泡剂为丙烯酸酯类消泡剂，所述分散剂为聚氨酯类分散剂。

7.根据权利要求1～3任一项所述的双组份防水耐酸涂料，其特征在于，所述着色颜填料包括如下重量份的成分

硅灰石3～5份

硫酸钡2～5份

钛白粉10～15份。

8.根据权利要求1～3任一项所述的双组份防水耐酸涂料，其特征在于，所述第一有机溶剂包括如下重量份的成分：

9.一种双组份防水耐酸涂料的制备方法，包括如下步骤：

按照权利要求1～8任一项所述的双组份防水耐酸涂料的配方分别称取A组份与B组份中的各成分；

先将所述丙烯酸树脂、疏水型有机硅树脂与第一有机溶剂混合，在搅拌混合过程中加入所述偶联剂、防沉剂、消泡剂、分散剂进行混合，后再加入所述碱性填料与着色颜填料继续混合，得到所述A组份；

将所述聚氨酯固化剂与第二有机溶剂搅拌混合，得到所述B组份；

将所述A、B组份分别包装，得到所述双组份防水耐酸涂料。

10.权利要求1～8任一项所述的双组份防水耐酸涂料或按照权利要求9所述的一种双组份防水耐酸涂料的制备方法获得的双组份防水耐酸涂料在混凝土表面保护中的应用。