CN105567067A - 一种有机无机杂化防水涂料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种有机无机杂化防水涂料及其制备方法。以聚脲、聚氨酯、环氧树脂等常规防水树脂为原料，添加固废、污泥制备的复配微粉，再加入混合改性剂和触变剂，制备成A组分浆料。加入固化剂和增塑剂后，通过喷涂、刷涂、滚涂等方法，涂覆于相应基材，常温固化后获得防水涂层。这种材料具有防水效果好、硬度高、抗渗性能好、耐腐蚀性好、线膨胀系数低、软化温度高、抗氧化、耐老化、阻燃、与基底结合牢等综合优点，可用于新建或既有建筑、泳池、隧道、地下设施等的防水，可现场无湿作业，一次成型，工期短，成本极低，具有极好的市场前景。

Description

一种有机无机杂化防水涂料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种有机无机杂化防水涂料及其制备方法。
背景技术
近年来，随着房地产行业成为各地财政收入占比超50％的行业，房地产得到了蓬勃发展。外墙防水是困扰建筑行业的一个难题，目前解决建筑外墙防水问题比较困难，主要存在以下问题：
(1)外墙外防水保温层施工时，所需材料种类繁多，需多次施工，工艺复杂，造价高昂，成本约80元-110元/㎡。
(2)防水层和其他外墙材料热膨胀系数差异较大，温度交替变化作用下，两层之间的界面层易开裂、剥落，导致受潮，甚至渗水，使得外墙防水效果大幅度下降，且渗漏点不易查找，维修成本高。
(3)受施工工艺的影响，建筑外墙窗台、立柱、横梁等处经常出现不同程度裂缝，在使用过程中，这些裂缝会持续变大，从而导致防水系统的破坏。这也是现有建筑外墙设计、施工时的一个难点。
(4)既有建筑升级改造时，承载重量已经确定，由于不能增加屋面的负荷，需拆除原屋面防水面层，难度大、工期长、扰民多、成本高。
(5)现有的防水材料采用无机材料时，吸水率高，易开裂，易渗水，防水效果差。当使用有机材料时，则易燃烧、易分解、不耐老化。
同时，现有防水涂料用于建筑屋顶、室内的墙角、窗台、卫生间等特殊部位时，防水效果均不理想。隧道、水下或地下设施的防水技术一直是行业内的难点，现有技术方法成本高，效果差。
因此，制备施工简便、效果好、成本低、无污染的防水涂料，具有很好的市场前景。
发明内容
本发明提供一种有机无机杂化防水涂料及其制备方法，具有防水效果好、硬度高、抗渗性能好、耐腐蚀性好、线膨胀系数低、软化温度高、抗氧化、耐老化、阻燃、与基底结合牢等综合优点。
本发明的技术方案为：一种有机无机杂化防水涂料，原料以质量百分比计组成为：基体树脂12-30份，复配微粉9-50份，混合改性剂0.5-10份，触变剂5-10份，增塑剂0.1-1份，固化剂18-45份，且基体树脂和固化剂重量比为2：3；所述的基体树脂端基是硅氧烷基、羟基、羧基、氨基或异氰酸基中的任意一种。
所述的基体树脂包括环氧、聚氨酯、丙烯酸、聚脲树脂或其改性树脂中的任意一种，或任意两种按等重量比混合得到的树脂。
所述的微粉材质包括云母粉、粉煤灰、建筑或工业固废粉末颗粒，或是污泥制成的干粉、粘土粉或高岭土粉末颗粒；所述复配微粉是将100-500目的粗微粉和2000-5000目的细微粉等重量混合均匀得到，为同种微粉或多种微粉混合复配。
所述混合改性剂以质量份计包括阻燃剂55-85份、抗氧化剂1-10份、抗紫外剂5-15份、流平剂0-10份、表面活性剂0-10份和偶联剂0-10；所述阻燃剂为氮系、硅系、铝镁系、硼砂、硼酸中的一种或多种的混合物；所述抗氧化剂是指芳香胺类抗氧化剂、受阻酚类抗氧化剂中的一种；所述抗紫外剂为邻羟基苯甲酸苯酯、2-(2ˊ-羟基-5ˊ-甲基苯基)苯并三氮唑、2，4-二羟基二苯甲酮、2，4-二羟基二苯甲酮、单苯甲酸间苯二酚酯中的任意一种；所述流平剂是异佛尔酮；所述表面活性剂为聚丙烯酸钠；所述偶联剂为KH550。
所述的触变剂为纳米颗粒或纳米片，包括气相氧化锌、气相氧化铝、气相二氧化硅、气凝胶、石墨烯、气相氧化钛、炭黑、纳米膨润土、纳米高岭土、纳米粘土、纳米纤维素中的任意一种或多种的混合物。
所述的增塑剂是指苯甲酸、对苯二甲酸中的一种或两种的混合物。
所述的固化剂为二四甲苯二异氰酸酯、聚酰胺、酚醛胺、酸酐类、过氧化甲乙酮中的一种或多种的混合物。
制备所述的有机无机杂化防水涂料的方法，包括以下步骤：
(1)微粉复配：将粗微粉和细微粉单独称重，按等重量混合后放入混料机，充分混合后倒入容器；
(2)混合改性剂配制：将阻燃剂、抗氧化剂、抗紫外剂、流平剂、表面活性剂、偶联剂依次称重，并按配比投入配料锅，低速搅拌直至完全均匀；
(3)A组分配制：在盛有复配微粉的容器中，加入基体树脂，在搅拌机上低速充分搅拌，直至完全混合均匀，再加入混合改性剂，分散均匀后，再加入触变剂，调整粘度达到施工要求；
(4)B组分配制：将固化剂和增塑剂按配比称重，投入配料锅，混合均匀后，倒入容器；
(5)浆料配制：按配比，在A组分中添加B组分，高速搅拌使浆料快速混合均匀；
(6)防水涂层制备：室温条件下，将基材表面吹扫干净，采用刷涂、喷涂或滚涂中的任意一种方法，将防水涂料的浆料涂覆于基材表面，1-24h后，即获得所述防水涂层
所述的基材包括水泥基材料、石材、陶瓷、玻璃、聚合物、金属、木材、纸、布中任意一种。
有益效果：
(1)在建筑外墙使用时，防水性能达到甚至超过GB/T19250-2013、GB/T23446-2009、GB/T23445-2009、JC/T2217-2014等现行防水涂料的国家或行业标准。
(2)制备的防水涂料的浆料，可通过刷涂、滚涂、喷涂等多种技术现场作业。作业时，基面只需空气吹扫干净即可，无需粉刷找平，或铲除原有涂层，施工周期短，完全干法施工，零污染。既能满足新建设施的防水施工，也可以简便地应用于既有设施的节能改造。
(3)本发明提出的防水涂料制备时，以常规树脂为基体，可添加大量固废或污泥制成的微粉，显著降低了成本，环保性好。相比于纯树脂，由于复配微粉等无机硬质相的填充，抗渗性能更好，耐腐蚀性更好，线膨胀系数更低，软化温度更高，耐老化性能更好。
(4)本发明提出的防水涂料制备时，利用固化剂的低粘度特征，将增塑剂加入其中，可实现均匀分散。增塑剂的加入，显著提高了涂层的弹性，不易开裂。同时，这种涂料不但能有效填塞建筑物孔缝，形成大面积无缝隙连续防水层，而且可以与墙体实现无空腔粘接，不论其饰面为涂料或面砖，均能有效克服饰面缺陷产生，并大幅提高工程可靠性和寿命。
(5)混合改性剂的使用，使得本发明制备的一体化材料具有优异的耐紫外老化性、抗氧化性和阻燃性。人工老化1000h和自然环境放置多年，膜层外观、颜色均无明显变化，各种酸碱溶液浸泡3天后，仍具有优异的防水性。
(6)加入触变剂，配合高速剪切搅拌，可增稠，防止微粉在浆料中下沉，显著改善复配微粉在基体树脂中的分散性，并防止出现流挂；同时，可有效减少浆料固化时的不均匀放气，防止涂层出现较大孔洞或鼓泡，有利于获得均匀细小的微孔，这对提高涂层的机械性能和绝热性能有积极作用。基本不发泡，虽然牺牲了保温效果，但是有效提高了防水效果。
(7)本发明所述方法制备的防水涂料，与水泥基材料、金属、瓷砖、塑料、木材、布料等软硬基底的粘接强度都很高，即使表面潮湿或-30℃低温时，也可正常施工。
(8)本发明方法所用设备及工艺简单，操作简易和成本低廉，反应条件温和，能耗小，成本低，重复性好，适宜于大规模生产。除建筑外墙，还可应用于屋面、墙角、卫生间、窗台等特殊部位防水，以及隧道、泳池、沟渠等水下或地下设施的防水防潮防霉。
附图说明：
图1为实例1中既有建筑外墙防水涂层脱落的照片。
图2为实例1中既有建筑外墙涂覆有机无机杂化防水涂料后的照片。
图3为实例1中建筑外墙涂覆后的照片。
图4为实例1中建筑外墙处理前内墙渗水开裂的照片。
图5为实例1中建筑外墙处理后内墙的照片。
具体实施方式：
一种有机无机杂化防水涂料及其制备方法，所述一体化材料是以基体树脂、复配微粉、混合改性剂、触变剂和固化剂为原料，经高速机械搅拌混合成浆料，再采用喷涂、滚涂或刷涂等方法制备的材料，所述浆料中，基体树脂的重量百分比为12-30份，复配微粉的含量为9-50份，混合改性剂的含量为0.5-10份，触变剂含量为5-10份，增塑剂含量为0.1-1份，固化剂含量为18-45份，基体树脂和固化剂重量比为2：3。
所述基体树脂可以是环氧、聚氨酯、丙烯酸、聚脲等树脂或其改性树脂中的一种，或两种按等重量配比的混合树脂，端基需是硅氧烷基、羟基、羧基、氨基或异氰酸基等反应性端基中的任意一种。
所述微粉是指云母粉、粉煤灰、建筑或工业固废粉末颗粒，也可以是污泥制成的干粉、粘土粉或高岭土粉末颗粒等，所述复配是指将100-500目的粗微粉和2000-5000目的细微粉等重量混合均匀，既可以是同种微粉复配，也可以是多种微粉混合复配。
所述混合改性剂包括阻燃剂、抗氧化剂、抗紫外剂、流平剂、表面活性剂和偶联剂。所述阻燃剂为氮系、硅系、铝镁系、硼砂、硼酸等阻燃剂中的一种或多种的混合物，含量为55-85份；所述抗氧化剂是指芳香胺类抗氧化剂、受阻酚类抗氧化剂中的一种，含量为1-10份；所述抗紫外剂为邻羟基苯甲酸苯酯、2-(2ˊ-羟基-5ˊ-甲基苯基)苯并三氮唑、2，4-二羟基二苯甲酮、2，4-二羟基二苯甲酮、单苯甲酸间苯二酚酯中的任意一种，含量为5-15份；所述流平剂是异佛尔酮，含量为0-10份；所述表面活性剂为聚丙烯酸钠，含量为0-10份；所述偶联剂为KH550，含量为0-10份。
所述触变剂为纳米颗粒或纳米片，包括气相氧化锌、气相氧化铝、气相二氧化硅、气凝胶、石墨烯、气相氧化钛、炭黑、纳米膨润土、纳米高岭土、纳米粘土、纳米纤维素中的一种或多种的混合物。
所述增塑剂是指苯甲酸、对苯二甲酸中的一种或两种的混合物。
所述固化剂需能引起基体树脂单体活化而产生游离基并进行连锁聚合反应，为二四甲苯二异氰酸酯、聚酰胺、酚醛胺、酸酐类、过氧化甲乙酮等中的一种或多种的混合物。
所述制备方法包括以下步骤：
(1)微粉复配：将粗微粉和细微粉单独称重，按等重量混合后放入混料机，充分混合后倒入容器；
(2)混合改性剂配制：将阻燃剂、抗氧化剂、抗紫外剂、流平剂、表面活性剂、偶联剂依次称重，并按配比投入配料锅，低速搅拌直至完全均匀；
(3)A组分配制：在盛有复配微粉的容器中，加入基体树脂，在搅拌机上低速充分搅拌，直至完全混合均匀，再加入混合改性剂，分散均匀后，再加入触变剂，调整粘度达到施工要求；
(4)B组分配制：将固化剂和增塑剂按配比称重，投入配料锅，混合均匀后，倒入容器；
(5)浆料配制：按配比，在A组分中添加B组分，高速搅拌1-10min，使浆料快速混合均匀；
(6)防水涂层制备：室温条件下，将基材表面吹扫干净，采用刷涂、喷涂或滚涂中的任意一种方法，将防水涂料的浆料涂覆于基材表面，1-24h后，即可获得所述防水涂层，所述基底包括水泥基材料、石材、陶瓷、玻璃、聚合物、金属、木材、纸、布等固体材料中任意一种。
实施例1
将100目云母粉和2000目云母粉单独称重，按等重量混合后放入混料机，充分混合后倒入配料锅。依次将氢氧化铝阻燃剂、对苯二胺抗氧化剂、邻羟基苯甲酸苯酯抗紫外剂、异佛尔酮流平剂、KH550偶联剂，按配比称重，倒入另一个配料锅，低速搅拌直至完全均匀。在盛有复配微粉的容器中，加入聚脲树脂，在搅拌机上低速充分搅拌，直至完全混合均匀，再加入混合改性剂和纳米纤维素触变剂，分散均匀获得A组分浆料。将苯甲酸增塑剂和二四甲苯二异氰酸酯固化剂按配比搅拌均匀获得B组分。最后将A和B组分混合，高速搅拌1min，即可获得有机无机杂化的防水涂料。混合改性剂中，各成分含量为55份阻燃剂、10份抗氧化剂、15份抗紫外剂、10份流平剂、10份偶联剂。涂料中，各成分含量为12份基体树脂、50份复配微粉、10份混合改性剂、9份触变剂和19份固化剂(内含1份增塑剂)。
在渗水严重的既有建筑外墙，如图1所示，直接刷涂该实例制备的防水涂料，固化后的效果如图2所示，整体墙面效果如图3所示。刷涂后，该外墙不再出现渗水现象，原本墙内侧渗水开裂处(图4)，5年后，该处再无渗水发生，效果如图5所示。
实施例2
将500目云母粉和5000目粉煤灰单独称重，按等重量混合后放入混料机，充分混合后倒入配料锅。依次将硼砂和硼酸等重量混合制备的阻燃剂、二芳基仲胺抗氧化剂、2，4-二羟基二苯甲酮抗紫外剂、异佛尔酮流平剂、聚丙烯酸钠表面活性剂，按配比称重，倒入另一个配料锅，低速搅拌直至完全均匀。在盛有复配微粉的容器中，加入环氧树脂，在搅拌机上低速充分搅拌，直至完全混合均匀，再加入混合改性剂和纳米纤维素触变剂，分散均匀获得A组分浆料。将对苯二甲酸增塑剂和二四甲苯二异氰酸酯固化剂按配比搅拌均匀获得B组分。最后将A和B组分混合，高速搅拌10min，即可获得有机无机杂化的防水涂料。混合改性剂中，各成分含量为85份阻燃剂、1份抗氧化剂、5份抗紫外剂、1份流平剂、8份表面活性剂。涂料中，各成分含量为20份基体树脂、44份复配微粉、0.5份混合改性剂、5份触变剂和30.5份固化剂(内含0.5份增塑剂)。
实施例3
将200目污泥干粉和3000目粘土粉单独称重，按等重量混合后放入混料机，充分混合后倒入配料锅。依次将三氧化二锑阻燃剂、对苯二胺抗氧化剂、单苯甲酸间苯二酚酯抗紫外剂、异佛尔酮流平剂、聚丙烯酸钠表面活性剂、KH550偶联剂，按配比称重，倒入另一个配料锅，低速搅拌直至完全均匀。在盛有复配微粉的容器中，加入聚氨酯树脂，在搅拌机上低速充分搅拌，直至完全混合均匀，再加入混合改性剂和纳米纤维素触变剂，分散均匀获得A组分浆料。将对苯二甲酸和苯甲酸等重量混合的增塑剂和过氧化甲乙酮固化剂按配比搅拌均匀获得B组分。最后将A和B组分混合，高速搅拌5min，即可获得有机无机杂化的防水涂料。混合改性剂中，各成分含量为65份阻燃剂、5份抗氧化剂、10份抗紫外剂、6份流平剂、8份表面活性剂、6份偶联剂。涂料中，各成分含量为30份基体树脂、9份复配微粉、5.9份混合改性剂、10份触变剂和45.1份固化剂(内含0.1份增塑剂)。
根据GB/T16777-2008等标准，该实例制备的防水涂料的防水性能测试结果如下表所示。

Claims (9)

1.一种有机无机杂化防水涂料，其特征在于，原料以质量百分比计组成为：基体树脂12-30份，复配微粉9-50份，混合改性剂0.5-10份，触变剂5-10份，增塑剂0.1-1份，固化剂18-45份，且基体树脂和固化剂重量比为2：3；所述的基体树脂端基是硅氧烷基、羟基、羧基、氨基或异氰酸基中的任意一种。
2.根据权利要求1所述的有机无机杂化防水涂料，其特征在于，所述的基体树脂包括环氧、聚氨酯、丙烯酸、聚脲树脂或其改性树脂中的任意一种，或任意两种按等重量比混合得到的树脂。
3.根据权利要求1所述的有机无机杂化防水涂料，其特征在于，所述的微粉材质包括云母粉、粉煤灰、建筑或工业固废粉末颗粒，或是污泥制成的干粉、粘土粉或高岭土粉末颗粒；所述复配微粉是将100-500目的粗微粉和2000-5000目的细微粉等重量混合均匀得到，为同种微粉或多种微粉混合复配。
4.根据权利要求1所述的有机无机杂化防水涂料，其特征在于，所述混合改性剂以质量份计包括阻燃剂55-85份、抗氧化剂1-10份、抗紫外剂5-15份、流平剂0-10份、表面活性剂0-10份和偶联剂0-10份；所述阻燃剂为氮系、硅系、铝镁系、硼砂、硼酸中的一种或多种的混合物；所述抗氧化剂是指芳香胺类抗氧化剂、受阻酚类抗氧化剂中的一种；所述抗紫外剂为邻羟基苯甲酸苯酯、2-(2ˊ-羟基-5ˊ-甲基苯基)苯并三氮唑、2，4-二羟基二苯甲酮、2，4-二羟基二苯甲酮、单苯甲酸间苯二酚酯中的任意一种；所述流平剂是异佛尔酮；所述表面活性剂为聚丙烯酸钠；所述偶联剂为KH550。
5.根据权利要求1所述的有机无机杂化防水涂料，其特征在于，所述的触变剂为纳米颗粒或纳米片，包括气相氧化锌、气相氧化铝、气相二氧化硅、气凝胶、石墨烯、气相氧化钛、炭黑、纳米膨润土、纳米高岭土、纳米粘土、纳米纤维素中的任意一种或多种的混合物。
6.根据权利要求1所述的有机无机杂化防水涂料，其特征在于，所述的增塑剂是指苯甲酸、对苯二甲酸中的一种或两种的混合物。
7.根据权利要求1所述的有机无机杂化防水涂料，其特征在于，所述的固化剂为二四甲苯二异氰酸酯、聚酰胺、酚醛胺、酸酐类、过氧化甲乙酮中的一种或多种的混合物。
8.制备权利要求1-7任一所述的有机无机杂化防水涂料的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)微粉复配：将粗微粉和细微粉单独称重，按等重量混合后放入混料机，充分混合后倒入容器；
(2)混合改性剂配制：将阻燃剂、抗氧化剂、抗紫外剂、流平剂、表面活性剂、偶联剂依次称重，并按配比投入配料锅，低速搅拌直至完全均匀；
(3)A组分配制：在盛有复配微粉的容器中，加入基体树脂，在搅拌机上低速充分搅拌，直至完全混合均匀，再加入混合改性剂，分散均匀后，再加入触变剂，调整粘度达到施工要求；
(4)B组分配制：将固化剂和增塑剂按配比称重，投入配料锅，混合均匀后，倒入容器；
(5)浆料配制：按配比，在A组分中添加B组分，高速搅拌使浆料快速混合均匀；
(6)防水涂层制备：室温条件下，将基材表面吹扫干净，采用刷涂、喷涂或滚涂中的任意一种方法，将防水涂料的浆料涂覆于基材表面，1-24h后，即获得所述防水涂层。
9.根据权利要求8所述的制备有机无机杂化防水涂料的方法，其特征在于，所述的基材包括水泥基材料、石材、陶瓷、玻璃、聚合物、金属、木材、纸、布中任意一种。
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