CN103805054A

CN103805054A - 一种混凝土外墙防护剂及其制备方法

Info

Publication number: CN103805054A
Application number: CN201410076624.1A
Authority: CN
Inventors: 夏春蕾
Original assignee: Beijing Municipal Engineering Research Institute
Current assignee: BEIJING NO.6 CONSTRUCTION ENGINEERING QUALITY TEST DEPARTMENT CO., LTD.; Beijing Panshi Construction Supervision Co., Ltd.; Beijing Municipal Engineering Research Institute
Priority date: 2014-03-04
Filing date: 2014-03-04
Publication date: 2014-05-21
Anticipated expiration: 2034-03-04
Also published as: CN103805054B

Abstract

本发明公开了一种混凝土外墙防护剂及其制备方法，由以下重量百分比含量的组分制成：去离子水22~28%；丙烯酸聚氨酯乳液25~45%；氟碳乳液20~40%；润湿剂0.1~0.2%；消泡剂0.2~0.3%；防腐剂0.1~0.2%；丙二醇单乙醚4~7%；增稠剂0.3~0.5%；磺酸二苯甲酮衍生物0.3~0.5%；其中，该氟碳乳液是以三氟氯乙烯和乙基乙烯醚通过乳液制备所得；该丙二醇单乙醚用作成膜助剂；该磺酸二苯甲酮衍生物用作紫外线吸收剂。本发明以丙烯酸聚氨酯乳液及氟碳乳液为成膜基料，配以多种功能助剂来提高防护剂的防护性能，具有耐沾污性能突出、耐候性和耐老化性。本发明还提供一种混凝土外墙防护剂的制备方法。

Description

一种混凝土外墙防护剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及混凝土表面防护技术领域，特别是涉及一种混凝土外墙防护剂及其制备方法。

背景技术

为了降低混凝土结构住宅外墙成本，近些年部分企业开始使用彩色混凝土外墙，以代替成本高昂的外墙砖以及其他住宅外立面。由于国内前些年对混凝土耐久性问题认识不足，致使许多工程中由于混凝土材料低耐久性而导致的破坏现象很突出。大量混凝土结构远未达设计寿命就出现破坏，从而给国民经济造成重大损失。混凝土外墙的主要破坏模式有以下几种：

（1）冻融破坏；

（2）碳化和钢筋锈蚀破坏；

（3）碱骨料反应破坏；

（4）开裂和渗漏破坏；

（5）多因素综合破坏；

以上各类破坏因素对混凝土耐久性的损害具有“叠加效应”，会加速和加剧混凝土的劣化。近年来，混凝土耐久性研究已经取得了一定进展，但主要采用的是“单因素法”，如高抗冻、掺阻锈剂等，实际应用效果不甚理想。如何保证结构耐久性满足设计要求，目前主要采用的是“高性能混凝土”的技术路线，但实际施工中高性能混凝土易开裂的特点造成结构耐久性难以保证。国内外实践证明，适时进行混凝土表面防护是提高结构耐久性的一种简便易行经济性好的措施。

目前，市场上混凝土表面防护以养护为主，对混凝土的保护效果只有短期效益，且耐候性和耐沾污性一般，容易发黄变脏，在外力作用下容易破裂，不能适应实际工程对混凝土外墙的美观度及强度等性能的要求。

发明内容

本发明提供一种混凝土外墙防护剂及其制备方法，主要解决的技术问题是克服现有混凝土外墙防护剂存在的上述问题，使其具有较高的耐候性和耐沾污性，同时具有较好的保水性、耐酸碱性及抗氯离子渗透性，在紫外线的长时间照射下不发黄、不变色，大大延长了混凝土外墙的使用年限。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种混凝土外墙防护剂，由以下重量百分比含量的组分制成：去离子水 22~28%；丙烯酸聚氨酯乳液 25~45%；氟碳乳液20~40%；润湿剂 0.1~0.2%；消泡剂 0.2~0.3%；防腐剂 0.1~0.2%；丙二醇单乙醚4~7%；增稠剂 0.3~0.5%；磺酸二苯甲酮衍生物 0.3~0.5%；其中，所述氟碳乳液是以三氟氯乙烯和乙基乙烯醚通过乳液制备所得；所述丙二醇单乙醚用作成膜助剂；所述磺酸二苯甲酮衍生物用作紫外线吸收剂。

优选地，所述丙烯酸聚氨酯乳液的固含量为55%。

优选地，所述氟碳乳液的固含量为55%。

优选地，所述润湿剂为六偏磷酸钠或偏硅酸钠。

优选地，所述消泡剂为聚硅氧烷或全氟烷基酯。

优选地，所述防腐剂为异噻唑啉酮衍生物或苯并咪唑衍生物。

优选地，所述增稠剂为聚乙烯醇或二氧化硅。

为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是：提供一种上述的混凝土外墙防护剂的制备方法，包括如下步骤：

（1）按配方称取去离子水、丙烯酸聚氨酯乳液、氟碳乳液、润湿剂、消泡剂、丙二醇单乙醚、增稠剂、磺酸二苯甲酮衍生物及防腐剂，将所述去离子水将去离子水加入搅拌釜中，启动搅拌机进行搅拌；

（2）向所述搅拌釜中依次加入所述丙烯酸聚氨酯乳液、所述氟碳乳液、所述润湿剂、所述消泡剂、所述丙二醇单乙醚、所述增稠剂及所述磺酸二苯甲酮衍生物，边加入边搅拌，搅拌时间T₁为30~40min；

（3）向所述搅拌釜中加入所述防腐剂，边加入边搅拌，搅拌时间T₂为10~20min，即得混凝土外墙防护剂。

优选地，在上述步骤（1）中所述搅拌机的转速为200r/min，搅拌时间T优选为40min。

优选地，在上述步骤（3）中搅拌时间T₂优选为10min。

本发明的有益效果是：区别于现有技术的情况，本发明的混凝土外墙防护剂以常见的丙烯酸聚氨酯乳液及氟碳乳液为成膜基料，配以多种功能助剂来提高防护剂的防护性能，具有以下几方面的特点：

（1）耐沾污性能突出，具有一定的自清洁作用，减少混凝土外墙对污染物的吸附；

（2）耐候性和耐老化性优良，在紫外线的长时间照射下不发黄、不变色，具有优异的保光保色性能；

（3）弹性较好，具有较强的拉伸强度，受外力作用下不易破裂；

（4）成膜性良好，具有较低的最低成膜温度，在混凝土外墙上所成的膜具有较好的柔韧性、透气性和防水性，大大减少混凝土表面的裂纹；

另外，本发明的混凝土外墙防护剂还具有制备工艺简单及成本较低等特点，适用于混凝土外墙的超耐久保护层，可大大延长混凝土外墙的使用年限。

具体实施方式

本发明提供一种混凝土外墙防护剂，由以下重量百分比含量的组分制成：去离子水 22~28%；丙烯酸聚氨酯乳液 25~45%；氟碳乳液20~40%；润湿剂 0.1~0.2%；消泡剂 0.2~0.3%；防腐剂 0.1~0.2%；丙二醇单乙醚4~7%；增稠剂 0.3~0.5%；磺酸二苯甲酮衍生物 0.3~0.5%；其中，氟碳乳液是以三氟氯乙烯和乙基乙烯醚通过乳液制备所得；丙二醇单乙醚用作成膜助剂；磺酸二苯甲酮衍生物用作紫外线吸收剂；丙烯酸聚氨酯乳液的固含量为55%。氟碳乳液的固含量为55%；润湿剂为六偏磷酸钠或偏硅酸钠；消泡剂为聚硅氧烷或全氟烷基酯；防腐剂为异噻唑啉酮衍生物苯并咪唑衍生物；增稠剂为聚乙烯醇或二氧化硅。

众所周知，由于氟聚合物分子链结构中存在很多键能很高的氟-碳化学键，氟原子紧密排列在聚合物碳链周围起到了很好的保护作用，所以氟树脂材料具有较高的热稳定性、耐沾污性及耐候性。氟碳乳液是一种具有出色的耐沾污性以及耐久性的乳液，并且具有优异的附着力，但是其价格昂贵，所以使用成本较高，而丙烯酸聚氨酯共聚乳液是一种较为常见的高弹性乳液，同时具有较好的耐沾污性及耐酸碱性，且生产成本较低，价格相对便宜。因此，本发明的混凝土防护剂采用氟碳乳液与丙烯酸聚氨酯乳液按不同比例共混的混合乳液作为成膜基料，具有较高的性价比。MFFT（最低成膜温度）是乳液保护剂施工要求的理论最低温度，一般来讲乳液的MFFT应保证在10℃以下，最好低于5℃，这样在环境温度低的条件下施工才有保障。MFFT过高的乳液尽管会有较高的漆膜硬度，但是低温施工往往会出现成膜不良现象。一般不加成膜助剂的丙烯酸聚氨酯乳液与氟碳乳液的MFFT均在25℃以上，因此本发明根据经验选择丙二醇单乙醚作为成膜助剂来降低混凝土外墙防护剂的MFFT。另外，混凝土外墙防护剂在紫外光的长时间照射下极易引起发黄变色等老化现象，对外墙的美观度造成影响，因此本发明选用磺酸二苯甲酮衍生物作为紫外线吸收剂来提高混凝土外墙防护剂的耐候性。

本发明还提供了上述混凝土外墙防护剂的制备方法，包括如下步骤：

（1）按配方称取去离子水、丙烯酸聚氨酯乳液、氟碳乳液、润湿剂、消泡剂、丙二醇单乙醚、增稠剂、磺酸二苯甲酮衍生物及防腐剂，将去离子水将去离子水加入搅拌釜中，启动搅拌机进行搅拌；

（2）向搅拌釜中依次加入丙烯酸聚氨酯乳液、氟碳乳液、润湿剂、消泡剂、丙二醇单乙醚、增稠剂及磺酸二苯甲酮衍生物，边加入边搅拌，搅拌时间T₁为30~40min；其中，搅拌机的转速为200r/min，搅拌时间T₁优选为40min；

（3）向搅拌釜中加入防腐剂，边加入边搅拌，搅拌时间T₂为10~20min，即得混凝土外墙防护剂；其中，搅拌时间T₂优选为10min。

下列通过给出的本发明的具体实施例及对比例将进一步清楚地了解本发明，但它们不是对本发明的限定。在本发明实施例中，选用天津外星涂料化工有限公司生产的丙烯酸聚氨酯乳液，选用北京润博恒通科技有限公司生产的氟碳乳液；选用台湾永光化学工业有限公司生产的磺酸二苯甲酮衍生物作为紫外线吸收剂，其他润湿剂、消泡剂、防腐剂、丙二醇单乙醚等均选用市场常见厂商的产品。在本发明中，附着力及耐酸碱性的测试方法采用《混凝土结构防护用成膜型涂料》（JG/T335-2011）所规定的标准；耐沾污性的测试方法采用《合成树脂乳液外墙涂料》（GB/T9755-2001）所规定的标准。最低成膜温度的测试方法采用《乳胶漆用乳液最低成膜温度测定法》（B9267-1988）所规定的标准。耐候性的评定方法参考《色漆和清漆-涂层老化的评级方法》（GB/1766-2008）。

实施例1：

一种混凝土外墙防护剂，由以下重量百分比含量的组分制成：

去离子水 28%

丙烯酸聚氨酯乳液 45%

氟碳乳液 20%

六偏磷酸钠 0.1%

聚硅氧烷 0.2%

异噻唑啉酮衍生物 0.1%

丙二醇单乙醚 6%

聚乙烯醇 0.3%

磺酸二苯甲酮衍生物 0.3%

上述混凝土外墙防护剂的制备方法，包括如下步骤：

（1）按上述配方称取去离子水、丙烯酸聚氨酯乳液、氟碳乳液、六偏磷酸钠、聚硅氧烷、丙二醇单乙醚、聚乙烯醇、磺酸二苯甲酮衍生物及异噻唑啉酮衍生物，将去离子水将去离子水加入搅拌釜中，启动搅拌机进行搅拌；

（2）向搅拌釜中依次加入丙烯酸聚氨酯乳液、氟碳乳液、六偏磷酸钠、聚硅氧烷、丙二醇单乙醚、聚乙烯醇及磺酸二苯甲酮衍生物，边加入边搅拌，搅拌时间T₁为40min；其中，搅拌机的转速为200r/min；

（3）向搅拌釜中加入异噻唑啉酮衍生物，边加入边搅拌，搅拌时间T₂为10min，即得混凝土外墙防护剂。

所得混凝土外墙防护剂的具体性能技术指标检测结果如表1所示：

表1

实施例2：

去离子水 25.4%

丙烯酸聚氨酯乳液 35%

氟碳乳液 33%

偏硅酸钠 0.2%

全氟烷基酯 0.3%

苯并咪唑衍生物 0.2%

丙二醇单乙醚 5%

聚乙烯醇 0.5%

磺酸二苯甲酮衍生物 0.4%

上述混凝土外墙防护剂的制备方法，包括如下步骤：

（1）按上述配方称取去离子水、丙烯酸聚氨酯乳液、氟碳乳液、偏硅酸钠、全氟烷基酯、丙二醇单乙醚、聚乙烯醇、磺酸二苯甲酮衍生物及苯并咪唑衍生物，将去离子水将去离子水加入搅拌釜中，启动搅拌机进行搅拌；

（2）向搅拌釜中依次加入丙烯酸聚氨酯乳液、氟碳乳液、偏硅酸钠、全氟烷基酯、丙二醇单乙醚、聚乙烯醇及磺酸二苯甲酮衍生物，边加入边搅拌，搅拌时间T₁为40min；其中，搅拌机的转速为200r/min；

（3）向搅拌釜中加入苯并咪唑衍生物，边加入边搅拌，搅拌时间T₂为10min，即得混凝土外墙防护剂。

所得混凝土外墙防护剂的具体性能技术指标的检测结果如表2所示：

表2

Figure 2014100766241100002DEST_PATH_IMAGE002

实施例3：

去离子水 27.5%

丙烯酸聚氨酯乳液 27%

氟碳乳液 40%

偏硅酸钠 0.1%

聚硅氧烷 0.2%

异噻唑啉酮衍生物 0.2%

丙二醇单乙醚 4%

二氧化硅 0.5%

磺酸二苯甲酮衍生物 0.5%

上述混凝土外墙防护剂的制备方法，包括如下步骤：

（1）按上述配方称取去离子水、丙烯酸聚氨酯乳液、氟碳乳液、偏硅酸钠、聚硅氧烷、丙二醇单乙醚、二氧化硅、磺酸二苯甲酮衍生物及异噻唑啉酮衍生物，将去离子水将去离子水加入搅拌釜中，启动搅拌机进行搅拌；

（2）向搅拌釜中依次加入丙烯酸聚氨酯乳液、氟碳乳液、偏硅酸钠、聚硅氧烷、丙二醇单乙醚、二氧化硅及磺酸二苯甲酮衍生物，边加入边搅拌，搅拌时间T₁为40min；其中，搅拌机的转速为200r/min；

所得混凝土外墙防护剂的具体性能技术指标的检测结果如表3所示：

表3

请一并参阅表1、表2及表3，在本发明实施例中，混凝土外墙防护剂的耐沾污性由试验后反射系数下降率表示，下降率越高，耐沾污性越差。由表1、表2及表3中可以看出，所得混凝土外墙防护剂的耐沾污性随着氟碳乳液所占质量比的减少而变差。在实施例3中，丙烯酸聚氨酯乳液与氟碳乳液质量比为27:40的时候，耐沾污性为11，远优于《合成树脂乳液外墙涂料》（GB/T9755-2001）对外墙涂料优等品（15）的要求；在实施例2中，丙烯酸聚氨酯乳液与氟碳乳液质量比为35:33的时候，耐沾污性为13，优于《合成树脂乳液外墙涂料》（GB/T9755-2001）对外墙涂料优等品及一等品（15）的要求；在实施例1中，丙烯酸聚氨酯乳液与氟碳乳液质量比为9:4的时候，耐沾污性为15，完全符合合成树脂乳液外墙涂料》（GB/T9755-2001）对外墙涂料优等品及一等品（15）的要求。具体实施时可根据实际要求，选择丙烯酸聚氨酯乳液与氟碳乳液合适的比例以控制成本和性能。

请继续参阅表1、表2及表3，所得混凝土外墙防护剂的附着力随着氟碳乳液所占质量比的较少而下降。在实施例3中，丙烯酸聚氨酯乳液与氟碳乳液质量比为27:40的时候，附着力为1.8MPa，远优于《混凝土结构防护用成膜型涂料》（JG/T 335-2011）对混凝土外墙防护涂料附着力所规定的标准（≥1.5MPa）；在实施例2中，丙烯酸聚氨酯乳液与氟碳乳液质量比为35:33的时候，附着力为1.7MPa，优于《混凝土结构防护用成膜型涂料》（JG/T 335-2011）对外墙涂料附着力所规定的标准（≥1.5MPa）；在实施例1中，丙烯酸聚氨酯乳液与氟碳乳液质量比为9:4的时候，附着力下降至1.6MPa，下降较为明显，但是仍然满足《混凝土结构防护用成膜型涂料》（JG/T 335-2011）对外墙涂料附着力所规定的标准（≥1.5MPa）。

由表1、表2及表3可知，成膜助剂丙二醇单乙醚的添加对混凝土外墙防护剂的MFFT（最低成膜温度）的降低具有明显效果。在实施例3中，当成膜助剂丙二醇单乙醚的添加量在4%的时候，混凝土外墙防护剂的MFFT已经降至5℃，满足乳胶漆低温施工的一般成膜要求。而在实施例1和实施例2中，当成膜助剂丙二醇单乙醚的添加量继续增加至5%及6%时，MFFT的降低非常小。

Figure 2014100766241100002DEST_PATH_IMAGE004

表4是在不添加磺酸二苯甲酮衍生物作为紫外线吸收剂以及实施例1、2、3中添加紫外线吸收剂的情况下，混凝土外墙防护剂在1000h人工老化试验后的变色和粉化情况。从表4可以看出紫外线吸收剂的添加对提高防护剂的耐候性具有明显效果，满足《色漆和清漆-涂层老化的评级方法》（GB/1766-2008）所规定的标准。在不添加紫外线吸收剂的时候，防护剂的变色等级为1，变色程度为很轻微变色。在实施例1中，添加0.3%的紫外线吸收剂之后防护剂的变色等级变为0，变色程度为无变色，达到标准要求的最高等级。在实施例2及实施例3中，当紫外线吸收剂的添加量继续增大至0.4%及0.5%时，防护剂的变色等级仍为0，且不论紫外光吸收剂添加与否，防护剂均无粉化现象出现。

表5是在不添加磺酸二苯甲酮衍生物作为紫外线吸收剂以及实施例1、2、3中添加紫外线吸收剂的情况下，混凝土外墙防护剂在2000h人工老化试验后的变色和粉化情况。从表5可以看出，在人工老化时间增加后，防护剂的变色程度有所增加。在不添加紫外线吸收剂的时候，防护剂的变色等级为2，变色程度为轻微变色。在实施例1中，添加0.3%的紫外线吸收剂之后防护剂的变色等级变为0，变色程度为无变色，达到标准要求的最高等级。同样，不论添加紫外光吸收剂与否，防护剂均无粉化现象出现。

在本发明实施例中，将涂有混凝土外墙防护剂的试件分别泡入酸性和碱性溶液中，30天后观察发现表面是否有气泡、剥落及粉化等现象。由表1、表2及表3可知，试件均无气泡、剥落及粉化现象，说明在不添加耐酸碱助剂的情况下，防护剂的耐酸碱性达标，完全满足《混凝土结构防护用成膜型涂料》（JG/T 335-2011）对混凝土外墙防护涂料耐酸性及耐碱性的要求。

本发明的混凝土外墙防护剂以丙烯酸聚氨酯乳液及氟碳乳液为成膜基料，配以多种功能助剂来提高防护剂的防护性能，具有耐沾污性能突出、耐候性和耐老化性优良、优异的保光保色性能、较强的弹性及拉伸强度、良好的成膜性、较低的最低成膜温度、较好的柔韧性、透气性和防水性，大大减少混凝土表面的裂纹。另外，本发明的混凝土外墙防护剂还具有制备工艺简单及成本较低等特点，适用于混凝土外墙的超耐久保护层，可大大延长混凝土外墙的使用年限。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims

1.一种混凝土外墙防护剂，其特征在于，由以下重量百分比含量的组分制成：

去离子水 22~28%；

丙烯酸聚氨酯乳液 25~45%；

氟碳乳液20~40%；

润湿剂 0.1~0.2%；

消泡剂 0.2~0.3%；

防腐剂 0.1~0.2%；

丙二醇单乙醚 4~7%；

增稠剂 0.3~0.5%；

磺酸二苯甲酮衍生物 0.3~0.5%；

其中，所述氟碳乳液是以三氟氯乙烯和乙基乙烯醚通过乳液制备所得；所述丙二醇单乙醚用作成膜助剂；所述磺酸二苯甲酮衍生物用作紫外线吸收剂。

2.根据权利要求1所述的混凝土外墙防护剂，其特征在于，所述丙烯酸聚氨酯乳液的固含量为55%。

3.根据权利要求1所述的混凝土外墙防护剂，其特征在于，所述氟碳乳液的固含量为55%。

4.根据权利要求1所述的混凝土外墙防护剂，其特征在于，所述润湿剂为六偏磷酸钠或偏硅酸钠。

5.根据权利要求1所述的混凝土外墙防护剂，其特征在于，所述消泡剂为聚硅氧烷或全氟烷基酯。

6.根据权利要求1所述的混凝土外墙防护剂，其特征在于，所述防腐剂为异噻唑啉酮衍生物或苯并咪唑衍生物。

7.根据权利要求1所述的混凝土外墙防护剂，其特征在于，所述增稠剂为聚乙烯醇或二氧化硅。

8.一种如权利要求1-7任意一项所述的混凝土外墙防护剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

（3）向所述搅拌釜中加入所述防腐剂，边加入边搅拌，其中，搅拌时间T₂为10~20min，即得混凝土外墙防护剂。

9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，在上述步骤（1）中所述搅拌机的转速为200r/min，搅拌时间T₁优选为40min。

10.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，在上述步骤（3）中搅拌时间T₂优选为10min。