CN105837112A - 一种双组份聚合物水泥防水涂料 - Google Patents

一种双组份聚合物水泥防水涂料 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种双组份聚合物水泥防水涂料，由液料与粉料组成，液料和粉料的配比为1:2～2:1；其液料为纯丙烯酸酯乳液，其粉料由以下质量份的组分组成：硅酸盐水泥30～50，重钙15～30，云母粉15～30，石英砂15～30，消泡剂0.1～0.3，分散剂0.1～0.3，减水剂0.3～1，硅烷偶联剂微胶囊1～5。本发明使用水溶性的淀粉和水溶性高分子复配作为壁材，以硅烷偶联剂作为芯材，首先制备水包油乳化液，将乳化液喷雾干燥可制得硅烷偶联剂微胶囊。添加了硅烷偶联剂微胶囊的双组份聚合物水泥防水既有较强的拉伸强度，同时又具有良好的柔韧性和耐水性。

Description

一种双组份聚合物水泥防水涂料
技术领域
本发明涉及一种防水涂料，特别是涉及一种双组份聚合物水泥防水涂料，属于涂料领域。
背景技术
随着改革开放的深化和经济建设的飞速发展，建筑业也取得了长足的发展，但工程质量问题依然突出，尤其在建筑工程防水领域。屋面、厕浴间、外墙墙体以及地下室，即所谓的“四漏”问题已经成为建筑工程的质量通病。聚合物水泥防水涂料是建筑中常用的一种防水材料，其主要由聚合物乳液、水泥、颜填料以及助剂组成，融合了水泥的刚性和聚合物的柔性的优点，可以通过调节聚合物乳液与水泥的比例来适应各种条件下的建筑防水要求。通常聚合物乳液与水泥的比例较高时涂膜的断裂伸长率较好而拉伸强度较差，当聚合物乳液与水泥的比例较低时涂膜的拉伸强度较好而断裂伸长率较差，若建筑工程中对着两相性能要求均较高时则难以调和。
聚合物乳液为有机的高分子材料，水泥以及颜填料为无机材料，若能在防水涂料中添加硅烷偶联剂，增强有机无机材料之前的结合，不仅能克服这一矛盾，在提升防水涂料断裂伸长率的同时增强其拉伸强度，又能使涂膜更加致密，提升其防水能力，满足建筑工程的要求。
硅烷偶联剂是一类分子中同时含有两种不同化学性质基团(有机官能基团和可水解基团)的硅烷，其经典产物可用通式(YR)nSiX4‐n表示(n＝1，2)。式中YR为非水解有机基团，YR包括链烯基(主要为乙烯基)以及末端带有Cl，NH2，SH，OCOMe，CH＝CH2，NCO等官能团的烃基；X为可进行水解反应并生成Si—OH的基团，包括Cl，OMe，OEt，OC2H4OCH3，OSiMe，及OAc等(最常见的是OMe，OEt)，能够与无机材料发生化学反应，或吸附在材料表面，从而提高与无机材料的亲和性。X、Y为两类反应特性不同的活性基团，其中X易与无机物或矿物质如玻璃、硅石、陶土、粘土、滑石、二氧化钛和一些金属如铝、钛、硅、铁、铜、锌等的形成化学键结合。而Y则易与有机物中的树脂、橡胶等产物有良好的结合。正是由于硅烷偶联剂分子中间进存在亲有机和亲无机的两种功能团，可以把两种不同化学结构类型和亲和力相差很大的材料在界面连接起来，增加涂料和无机底层及颜料，填料与树脂基料间的结合。
在防水涂料中添加硅烷偶联剂可以显著提升漆膜的拉伸强度、断裂伸长率和耐水性。但由于硅烷偶联剂为液体且易发生水解反应，如果直接将硅烷偶联剂添加到防水涂料的液料中，随着硅烷偶联剂在水中发生水解以及缩合反应，不仅会影响涂料的储存稳定性，而且会使涂料的性能大大降低；而且现有的技术添加了硅烷偶联剂的防水涂料必须在三天内施工，不能稳定储存。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种能稳定储存，避免硅烷偶联剂水解的含有硅烷偶联剂微胶囊的双组份聚合物水泥防水涂料。
本发明目的通过如下技术方案实现：
一种双组份聚合物水泥防水涂料，由液料与粉料组成，液料和粉料的质量配比为1:2～2:1，其液料为纯丙烯酸酯乳液，其粉料由以下质量份的组分组成：
所述的硅烷偶联剂微胶囊制备方法如下：将20‐30份质量的水溶性淀粉和5‐10份质量的水溶性高分子溶解于40‐60份质量的去离子水中，再加入10‐20份质量的硅烷偶联剂，将混合液用高速分散机分散后喷雾干燥，得到硅烷偶联剂微胶囊；所述的水溶性高分子为聚乙烯醇、聚乙烯基吡咯烷酮和聚丙烯酰胺中的一种或多种的组合。
为进一步实现本发明目的，优选地，所述的水溶性淀粉为麦芽糊精、可溶性淀粉和环糊精中的一种或多种的组合。
优选地，所述的硅烷偶联剂为γ‐(2，3‐环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷、3‐缩水甘油醚基丙基甲基二乙氧基硅烷、γ‐(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷和γ‐巯丙基三甲氧基硅烷中的一种或多种。
优选地，所述的喷雾干燥的参数设置为：进口温度120‐160℃，出口温度70‐110℃，进料速度1‐5kg/h，雾化器转速为20000‐30000r/min。
优选地，所述的混合液用高速分散机分散的转速为2000‐3000r/min。
优选地，所述的混合液用高速分散机分散的时间为5‐10min。
优选地，所述的消泡剂为P803(德国明凌化学‐粉末消泡剂)或道康宁1920。
优选地，所述的分散剂为六偏磷酸钠、三聚磷酸钾或焦磷酸四钾。
优选地，所述的减水剂为西卡325C、巴斯夫F10或五洋BT‐4004。
优选地，所述的重钙为325～800目，所述的云母粉为325～1250目，所述的石英砂为40～200目，所述的硅酸盐水泥为PO42.5或PO32.5普通硅酸盐水泥。
硅烷偶联剂是一类分子中同时含有两种不同化学性质基团(有机官能基团和可水解基团)的硅烷，其经典产物可用通式(YR)nSiX4‐n表示(n＝1，2)。式中YR为非水解有机基团，YR包括链烯基(主要为乙烯基)以及末端带有Cl，NH2，SH，N3，OCOMe，CH＝CH2，NCO等官能团的烃基；X为可进行水解反应并生成Si‐OH的基团，包括Cl，OMe，OEt，OC2H4OCH3，OSiMe，及OAc等。
相对于现有技术，本发明具有如下优点：
1)本发明使用水溶性的淀粉和水溶性高分子作为壁材，将水溶性壁材与油性的芯材(硅烷偶联剂)在高速分散下形成水包油的乳化液，乳化液通过喷雾干燥机的雾化器被雾化为微小的液滴，液滴在高温热空气的作用下表面瞬间干燥成膜，使得表面的水溶性壁材将油性的芯材包裹住，形成了微胶囊结构。该微胶囊在常温干燥的情况下能稳定储存，当该微胶囊遇水后，表面水溶性的壁材溶解后释放出芯材硅烷偶联剂，在防水涂料中起到交联、增强无机材料和有机材料结合、提高涂料附着力的作用。
2)本发明在双组份聚合物水泥防水涂料的粉料中添加了硅烷偶联剂微胶囊，该微胶囊在涂料储存过程中性质稳定，不影响涂料的储存稳定性，在液料和粉料混合后微胶囊能溶于水释放出硅烷偶联剂，有效提升防水涂料的拉伸强度、断裂伸长率和防水性能。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明作进一步的描述，需要说明的是，实施例并不构成对本发明要求保护范围的限制。
以下实施例中使用的纯丙烯酸酯乳液为巴德富RS300S，硅酸盐水泥为PO42.5普或PO32.5通硅酸盐水泥，消泡剂为P803(德国明凌化学‐粉末消泡剂)或道康宁1920，减水剂为西卡325C、巴斯夫F10或五洋BT‐4004，分散剂为六偏磷酸钠、三聚磷酸钾或焦磷酸四钾，重钙为325～800目，云母粉为325～1250目，石英砂为40～200目。
实施例1
一种双组份聚合物水泥防水涂料，由液料与粉料组成，其液料为纯丙烯酸酯乳液，以质量份数计，其粉料由以下组分组成：
硅烷偶联剂微胶囊的制备方法如下：将20份质量的可溶性淀粉和5份质量的聚乙烯吡咯烷酮K30溶解于50份质量的水中，再加入10份质量的γ‐(2，3‐环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷，将混合液用高速分散机在2000r/min下分散5min后喷雾干燥即得到硅烷偶联剂微胶囊；喷雾干燥的参数设置为：进口温度110℃，出口温度为72℃，进料速度2kg/h，雾化器转速为20000r/min。
将液料和粉料按1:2质量比配比，使用搅拌器混合均匀，按照GBT16777‐2008《建筑防水涂料试验方法》进行涂膜以及拉伸强度、断裂伸长率的测试和不透水性测试，吸水率测定方法:将上述制备的涂膜去25mm×125mm的方块，称重为m0，将方块在25℃下去离子水中浸泡7天后取出，用滤纸吸干表面的水分，称重为m1。吸水率＝(m1‐m0)/m0×100％。测定结果见表1，其中对照组未添加硅烷偶联剂微胶囊，而实验组添加了硅烷偶联剂微胶囊。由实验结果可以看出硅烷偶联剂微胶囊可以显著提升防水涂料的拉伸强度、断裂伸长率和耐水性。
实施例2
本实施例的双组份聚合物水泥防水涂料由液料与粉料组成，其液料为纯丙烯酸酯乳液，以质量份数计，其粉料由以下组分组成：
硅烷偶联剂微胶囊的制备方法如下：将30份质量的麦芽糊精和10份质量的聚乙烯醇1788溶解于60份质量的水中，再加入20份质量的3‐缩水甘油醚基丙基甲基二乙氧基硅烷，将混合液用高速分散机在3000r/min下分散10min后喷雾干燥即得到硅烷偶联剂微胶囊；喷雾干燥的参数设置为：进口温度160℃，出口温度108℃，进料速度1kg/h，雾化器转速为30000r/min。
将液料和粉料按2:1质量比配比，使用搅拌器混合均匀，涂膜及性能测试方法同实施例1。测定结果见表1，其中对照组未添加硅烷偶联剂微胶囊，而实验组添加了硅烷偶联剂微胶囊。由实验结果可以看出硅烷偶联剂微胶囊可以显著提升防水涂料的拉伸强度、断裂伸长率和耐水性。
实施例3
本实施例的双组份聚合物水泥防水涂料由液料与粉料组成，其液料为纯丙烯酸酯乳液，以质量份数计，其粉料由以下的组分组成：
硅烷偶联剂微胶囊的制备方法如下：将30份质量的环糊精和10份质量的聚乙烯醇1788溶解于60份质量的水中，再加入10份质量的γ‐(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷和10份质量的乙烯基三甲氧基硅烷，将混合液用高速分散机在3000r/min下分散10min后喷雾干燥即得到硅烷偶联剂微胶囊；喷雾干燥的参数设置为：进口温度160℃，出口温度108℃，进料速度1kg/h，雾化器转速为30000r/min。
将液料和粉料按1:1.5质量比配比，使用搅拌器混合均匀，涂膜及性能测试方法同实施例1。测定结果见表1，其中对照组未添加硅烷偶联剂微胶囊，而实验组添加了硅烷偶联剂微胶囊。由实验结果可以看出硅烷偶联剂微胶囊可以显著提升防水涂料的拉伸强度、断裂伸长率和耐水性。
实施例4
本实施例的双组份聚合物水泥防水涂料由液料与粉料组成，其液料为纯丙烯酸酯乳液，以质量份数计，其粉料由以下组分组成：
硅烷偶联剂微胶囊的制备方法如下：将10份质量的可溶性淀粉、10份质量的麦芽糊精和6份质量的聚丙烯酰胺溶解于40份质量的水中，再加入15份质量的γ‐巯丙基三甲氧基硅烷中的一种，将混合液用高速分散机在2300r/min下分散6min后喷雾干燥即得到硅烷偶联剂微胶囊；喷雾干燥的参数设置为：进口温度140℃，出口温度96℃，进料速度2kg/h，雾化器转速为27000r/min。
将液料和粉料按1:1.2配比，使用搅拌器混合均匀，涂膜及性能测试方法同实施例1。测定结果见表1，其中对照组未添加硅烷偶联剂微胶囊，而实验组添加了硅烷偶联剂微胶囊。由实验结果可以看出硅烷偶联剂微胶囊可以显著提升防水涂料的拉伸强度、断裂伸长率和耐水性。
实施例5
本实施例的双组份聚合物水泥防水涂料由液料与粉料组成，其液料为纯丙烯酸酯乳液，以质量份数计，其粉料由以下组分组成：
硅烷偶联剂微胶囊的制备方法如下：将30份质量的可溶性淀粉和8份质量的聚乙烯吡咯烷酮K30溶解于50份质量的水中，再加入20份质量的3‐缩水甘油醚基丙基甲基二乙氧基硅烷，将混合液用高速分散机在2500r/min下分散8min后喷雾干燥即得到硅烷偶联剂微胶囊；喷雾干燥的参数设置为：进口温度130℃，出口温度90℃，进料速度3kg/h，雾化器转速为25000r/min。
将液料和粉料按1.5:1质量比配比，使用搅拌器混合均匀，涂膜及性能测试方法同实施例1。测定结果见表1，其中对照组未添加硅烷偶联剂微胶囊，而实验组添加了硅烷偶联剂微胶囊，储存组为将实验组的涂料在25℃下放置3个月后在配制防水涂料。由实验结果可以看出硅烷偶联剂微胶囊可以显著提升防水涂料的拉伸强度、断裂伸长率和耐水性。而常温储存3个月并未对防水涂料的性能造成显著影响，因此其储存稳定性较好。
通常聚合物乳液与水泥的比例较高时涂膜的断裂伸长率较好而拉伸强度较差，当聚合物乳液与水泥的比例较低时涂膜的拉伸强度较好而断裂伸长率较差，若建筑工程中对着两相性能要求均较高时则难以调和。而本发明成功实现了水泥涂料拉伸强度和断裂伸长率均有提升，克服了这两个指标一个上升另一个就会下降的难题。由以上实施例可以看出，添加了硅烷偶联剂微胶囊的对防水涂料的拉伸强度、断裂伸长率和耐水性均有一定程度的提升，拉伸强度平均提升27.1％，断裂伸长率平均提升20.1％，吸水率平均降低20.5％。添加了硅烷偶联剂微胶囊后的防水涂料均通过不透水性测试，而且同时具有较大的拉伸强度和断裂伸长率，能满足各种施工条件的要求。
本发明使用水溶性的淀粉和水溶性高分子作为壁材，将水溶性壁材与油性的芯材(硅烷偶联剂)在高速分散下形成水包油的乳化液，乳化液通过喷雾干燥机的雾化器被雾化为微小的液滴，液滴在高温热空气的作用下表面瞬间干燥成膜，使得表面的水溶性壁材将油性的芯材包裹住，形成了微胶囊结构。该微胶囊在常温干燥的情况下能稳定储存，当该微胶囊遇水后，表面水溶性的壁材溶解后释放出芯材硅烷偶联剂，在防水涂料中起到交联、增强无机材料和有机材料结合、提高涂料附着力的作用。本发明水泥防水涂料储存组相比实验组变化不大，说明本发明水泥涂料储存稳定。
表1各实施例性能测定结果

Claims (10)

1.一种双组份聚合物水泥防水涂料，由液料与粉料组成，其特征在于，液料和粉料的质量配比为1:2～2:1，其液料为纯丙烯酸酯乳液，其粉料由以下质量份的组分组成：
所述的硅烷偶联剂微胶囊制备方法如下：将20‐30份质量的水溶性淀粉和5‐10份质量的水溶性高分子溶解于40‐60份质量的去离子水中，再加入10‐20份质量的硅烷偶联剂，将混合液用高速分散机分散后喷雾干燥，得到硅烷偶联剂微胶囊；所述的水溶性高分子为聚乙烯醇、聚乙烯基吡咯烷酮和聚丙烯酰胺中的一种或多种的组合。
2.根据权利要求1所述的双组份聚合物水泥防水涂料，其特征在于，所述的水溶性淀粉为麦芽糊精、可溶性淀粉和环糊精中的一种或多种的组合。
3.根据权利要求1所述的双组份聚合物水泥防水涂料，其特征在于，所述的硅烷偶联剂为γ‐(2，3‐环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷、3‐缩水甘油醚基丙基甲基二乙氧基硅烷、γ‐(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷和γ‐巯丙基三甲氧基硅烷中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的双组份聚合物水泥防水涂料，其特征在于，所述的喷雾干燥的参数设置为：进口温度120‐160℃，出口温度70‐110℃，进料速度1‐5kg/h，雾化器转速为20000‐30000r/min。
5.根据权利要求1所述的双组份聚合物水泥防水涂料，其特征在于，所述的混合液用高速分散机分散的转速为2000‐3000r/min。
6.根据权利要求5所述的双组份聚合物水泥防水涂料，其特征在于，所述的混合液用高速分散机分散的时间为5‐10min。
7.根据权利要求1所述的双组份聚合物水泥防水涂料，其特征在于，所述的消泡剂为P803或道康宁1920。
8.根据权利要求1所述的双组份聚合物水泥防水涂料，其特征在于，所述的分散剂为六偏磷酸钠、三聚磷酸钾或焦磷酸四钾。
9.根据权利要求1所述的双组份聚合物水泥防水涂料，其特征在于，所述的减水剂为西卡325C、巴斯夫F10或五洋BT‐4004。
10.根据权利要求1所述的双组份聚合物水泥防水涂料，其特征在于，所述的重钙为325～800目，所述的云母粉为325～1250目，所述的石英砂为40～200目，所述的硅酸盐水泥为PO42.5或PO32.5普通硅酸盐水泥。
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