CN106752628A - 一种poss及硅油改性的含氟丙烯酸酯的建筑防水涂料 - Google Patents
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Abstract
本发明属于高分子精细化工技术领域，公开了一种POSS及硅油改性的含氟丙烯酸酯的建筑工程防水涂料及其制备方法，该制备方法采用POSS、硅油与含氟甲基丙烯酸酯进行共聚，得到含有POSS的硅油改性含氟甲基丙烯酸酯聚合物，所选用的含有烯基的POSS的为含有烯基的多面体聚倍半硅氧烷。本发明的聚合物具有良好的耐候性，对混凝土等建筑材料具有极好的附着力和渗透性，具有良好的防水效果，适用于各类混凝土建筑工程的防水工作。
Description
技术领域
本发明属于高分子精细化工技术领域，具体涉及一种POSS及硅油改性的含氟丙烯酸酯的建筑防水涂料及方法。
背景技术
大量采用钢筋混凝土结构的现代建筑，无论从建筑材料本身,还是建筑物的内外墙面，其防水、抗渗性能的应用研究日益受到科研及施工人员的关注。由于混凝土、陶瓷、砖石等材料中的Ca2+、Mg2+、Al3+等可溶性盐易发生水溶性迁移,从而造成建筑物表面风化，形成盐霜，影响了建筑物的视觉美观,同时会引起墙表裂隙，导致建筑物质地、耐久性受损。此外,由于夹带污物及灰尘等,会使建筑物受污。混凝土渗水的危害巨大，而解决混凝土渗水的最有效的方法之一是通过防水涂料。
含氟聚合物是一类性能优良的防水涂料。含氟聚合物具有极低的表面能，因而具有非常好的防水性能，此外，含氟聚合物耐候性好，耐污性能好，因此含氟聚合物是一种优良的防水材料。含氟聚合物的缺点在于它的附着力较差，由于含氟聚合物的表面能极低，因而，其与极性较大的混凝土表面的作用力弱，因而其比较容易脱落而导致防水效果丧失。解决含氟聚合物的附着力问题将大大利于含氟聚合物在建筑物防水材料上的应用。
发明内容
本发明所要解决的问题是通过含有乙烯基的POSS的交联作用，提供一种POSS及硅油改性的含氟丙烯酸酯的建筑防水涂料及方法，具有高附着力、耐水性、耐候性好的复合防水涂料。含氟材料具有非常低的表面能，具有非常好的疏水性，含氟材料作为防水材料具有明显的优势，但含氟材料由于表面能低，且常用的含氟材料力学性能较低，在需要保护的材料表面附着力低、膜层强度不够成为限制其使用的障碍。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种POSS及硅油改性的含氟丙烯酸酯的建筑防水涂料，该防水涂料是含有烯基的POSS、硅油、丙酸酯类单体、硅烷偶联剂与含氟（甲基）丙烯酸酯在引发剂引发下进行溶液法共聚得到的，所选用的含有烯基的POSS的为含有烯基的多面体聚倍半硅氧烷，其基本结构如下：
其中，R为乙烯基、烯丙基、甲基丙烯酰氧基丙基中的一种；所选用的含有烯基的POSS为上述结构的一种或一种以上的混合物。
一种POSS及硅油改性的含氟丙烯酸酯的建筑防水涂料，所选用的含氟（甲基）丙烯酸酯为甲基丙烯酸六氟丁酯、丙烯酸六氟丁酯、甲基丙烯酸十二氟庚酯、丙烯酸十二氟庚酯中的一种或一种以上的混合物。
一种POSS及硅油改性的含氟丙烯酸酯的建筑防水涂料，所选用的丙烯酸酯单体为甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸中的一种或一种以上的混合物。
一种POSS及硅油改性的含氟丙烯酸酯的建筑防水涂料，所选用的硅烷偶联剂为乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷中的一种或一种以上的混合物。
一种POSS及硅油改性的含氟丙烯酸酯的建筑防水涂料，所选用的硅油为乙烯基硅油，乙烯基含量为0.5%~10%，分子量为0.5-10.0×103。
一种POSS及硅油改性的含氟丙烯酸酯的建筑防水涂料，所选用的溶剂为甲醇、乙醇、异丙醇、丁醇中的一种或一种以上的混合物。
一种POSS及硅油改性的含氟丙烯酸酯的建筑防水涂料，引发剂选自过氧苯甲酰和偶氮二异丁腈中的一种。
一种POSS及硅油改性的含氟丙烯酸酯的建筑防水涂料的制备方法，是将一半的含氟丙烯酸酯单体、一半的常规丙烯酸酯单体和引发剂加入到溶剂中，得到溶液A；将POSS单体、剩余的含氟丙烯酸酯单体和常规丙烯酸酯单体、烯基硅烷偶联剂、乙烯基硅油混合均匀得到溶液B；将A溶液在搅拌下升温到80℃，反应1 h后，在半小时内将溶液B滴加到溶液A中，继续搅拌反应2 h后降温，即得到建筑工程防水涂料；各组分的质量百分数如下：
组分 质量百分数（%）
含有乙烯基的POSS 0.1-5
乙烯基硅油 0.1-10
溶剂 60-85
含氟（甲基）丙烯酸酯 10-30
（甲基）丙烯酸酯 0-30
烯基硅烷偶联剂 0.1-10
引发剂 0.1-1
与现有技术相比，本发明具有以下优越性：
本发明使用含有烯基的POSS与含氟（甲基）丙烯酸酯共聚，制备POSS-含氟（甲基）丙烯酸酯的共聚物，提高聚合物的力学性能，并且共聚物中的硅烷氧基可以和建筑材料的表面的硅羟基反应，生成Si—O—Si键，可以大幅度提高涂层在建筑物材料表面的附着力。此共聚物溶液粘度小并且可控，渗透性强，因而能够比较容易的渗入混凝土建筑的内部。在水蒸气的缓慢作用下，共聚物上的硅烷氧基发生水解并进一步交联，与混凝土的表面的羟基进行键合，从而以化学键的形式附着于混凝土的表面，大大提高了含氟（甲基）丙烯酸酯的附着力，因而，得到的涂料具有渗透性好而且可控、附着力强、防水性能好、耐候性好、使用寿命长等特点，可以广泛应用于混凝土建筑材料的防水工程。本发明得到的建筑工程防水涂料具有渗透性好而且可控、附着力强、防水性能好、耐候性好、使用寿命长等特点，可以广泛应用于混凝土建筑材料的防水工程。
具体实施方式
本发明通过下列非限制的实施实例进一步加以说明，但需要了解所述实施例仅用以本发明，而非用以限制本发明的范围。
一种POSS及硅油改性的含氟丙烯酸酯的建筑防水涂料，采用用含有烯基的POSS与含氟（甲基）丙烯酸酯共聚，制备POSS-含氟（甲基）丙烯酸酯的共聚物，提高聚合物的力学性能，并且共聚物中的硅烷氧基能够和建筑材料的表面的硅羟基反应，生成Si—O—Si键，能够大幅度提高涂层在建筑物材料表面的附着力。此共聚物溶液粘度小并且可控，渗透性强，因而能够比较容易的渗入混凝土建筑的内部。在水蒸气的缓慢作用下，共聚物上的硅烷氧基发生水解并进一步交联，与混凝土的表面的羟基进行键合，从而以化学键的形式附着于混凝土的表面，大大提高了含氟（甲基）丙烯酸酯的附着力，因而，得到的涂料具有渗透性好而且可控、附着力强、防水性能好、耐候性好、使用寿命长等特点，能够广泛应用于混凝土建筑材料的防水工程。
一种POSS及硅油改性的含氟丙烯酸酯的建筑防水涂料制备方法，是通过含有烯基的POSS与含氟（甲基）丙烯酸酯、烯基硅烷偶联剂、常规的丙烯酸酯和乙烯基硅油等共聚得到防水涂料，其制备过程如下：将将一半的含氟丙烯酸酯单体、一半的常规丙烯酸酯单体和引发剂加入到溶剂中，得到溶液A；将POSS单体、剩余的含氟丙烯酸酯单体和常规丙烯酸酯单体、烯基硅烷偶联剂、乙烯基硅油混合均匀得到溶液B；将A溶液在搅拌下升温到80℃，反应1 h后，在半小时内将溶液B滴加到溶液A中，继续搅拌反应2 h后降温，即得到建筑工程防水涂料；各组分的质量百分数如下：
组分 质量百分数（%）
含有乙烯基的POSS 0.1-5
乙烯基硅油 0.1-10
溶剂 60-85
含氟（甲基）丙烯酸酯 10-30
（甲基）丙烯酸酯 0-30
烯基硅烷偶联剂 0.1-10
引发剂 0.1-1
其中含有乙烯基的POSS为含有烯基的多面体聚倍半硅氧烷，其基本结构如下：
其中，R为乙烯基、烯丙基、甲基丙烯酰氧基丙基中的一种。
所选用的含有烯基的POSS为上述结构的一种或一种以上的混合物。
含氟（甲基）丙烯酸酯为甲基丙烯酸六氟丁酯、丙烯酸六氟丁酯、甲基丙烯酸十二氟庚酯、丙烯酸十二氟庚酯中的一种或一种以上的混合物。所选用的常规丙烯酸酯类单体为丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸中的一种或一种以上的混合物。所选用的烯基硅烷偶联剂为乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷中的一种。所选用的硅油为乙烯基硅油，乙烯基含量为0.5%~10%，分子量为0.5-10.0×103。溶剂为甲醇、乙醇、异丙醇中的一种或一种以上的混合物。引发剂选自过氧苯甲酰和偶氮二异丁腈中的一种。
实施例1
将5质量份甲基丙烯酸六氟丁酯和0.1质量分过氧苯甲酰加入85质量分乙醇中，得到溶液A；将2 质量分的烯丙基POSS、5质量份甲基丙烯酸六氟丁酯、0.1质量份分子量约为0.5*103端乙烯基硅油（乙烯基含量约为10%）、2.8质量份乙烯基三乙氧基硅烷混合均匀得到溶液B；将A溶液在搅拌下升温到80℃，反应1 h后，在半小时内将溶液B滴加到溶液A中，继续搅拌反应2 h后降温，即得到建筑工程防水涂料。
实施例2
将10质量分丙烯酸六氟丁酯、3质量分甲基丙烯酸丁酯和1质量分偶氮二异丁腈加入60质量分乙醇中，得到溶液A；将5质量分的乙烯基POSS、10质量分丙烯酸六氟丁酯、3质量分甲基丙烯酸丁酯、3质量分的乙烯基三乙氧基硅烷和5质量份分子量为1.0*103端乙烯基硅油混合均匀得到溶液B；将A溶液在搅拌下升温到80℃，反应1 h后，在半小时内将溶液B滴加到溶液A中，继续搅拌反应2 h后降温，即得到建筑工程防水涂料。
实施例3
将14.5质量分丙烯酸十二氟庚酯和0.5质量分偶氮二异丁腈加入65质量分丁醇中，得到溶液A；将4 质量分甲基丙烯酰氧基丙基POSS、14.5质量分丙烯酸十二氟庚酯、0.5质量分甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷和1质量份分子量为1.0*104端乙烯基硅油（乙烯基含量约为0.5%）混合均匀得到溶液B；将A溶液在搅拌下升温到80℃，反应1 h后，在半小时内将溶液B滴加到溶液A中，继续搅拌反应2 h后降温，即得到建筑工程防水涂料。
实施例4
将2.5质量分丙烯酸十二氟庚酯、2.5质量分甲基丙烯酸十二氟庚酯、5质量分丙烯酸丁酯和1质量分过氧苯甲酰加入到35质量分乙醇和31.9质量分的丁醇中，得到溶液A；将5质量分的甲基丙烯酰氧基丙基POSS、2.5质量分丙烯酸十二氟庚酯、2.5质量分甲基丙烯酸十二氟庚酯、5质量分丙烯酸丁酯、0.1质量分甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷和7质量份分子量为5.0*103乙烯基硅油（乙烯基含量约为4%）混合均匀得到溶液B；将A溶液在搅拌下升温到80℃，反应1 h后，在半小时内将溶液B滴加到溶液A中，继续搅拌反应2 h后降温，即得到建筑工程防水涂料。
实施例5
将1.25质量分丙烯酸十二氟庚酯、0.25质量份丙烯酸、9.75质量份丙烯酸丁酯和0.5质量分过氧苯甲酰加入65质量分异丙醇中，得到溶液A；将1质量分的乙烯基POSS、1.25质量分丙烯酸十二氟庚酯、0.25质量份丙烯酸、9.75质量份丙烯酸丁酯、1质量份乙烯基三甲氧基硅烷和10质量份分子量为3.0*103端乙烯基硅油混合均匀得到溶液B；将A溶液在搅拌下升温到80℃，反应1 h后，在半小时内将溶液B滴加到溶液A中，继续搅拌反应2 h后降温，即得到建筑工程防水涂料。
Claims (8)
1.一种POSS及硅油改性的含氟丙烯酸酯的建筑防水涂料，其特征在于：该防水涂料是含有烯基的POSS、硅油、丙酸酯类单体、硅烷偶联剂与含氟（甲基）丙烯酸酯在引发剂引发下进行溶液法共聚得到，所选用的含有烯基的POSS的为含有烯基的多面体聚倍半硅氧烷，其基本结构如下：
其中，R为乙烯基、烯丙基、甲基丙烯酰氧基丙基中的一种；所选用的含有烯基的POSS为上述结构的一种或一种以上的混合物。
2.根据权利要求书1所述POSS及硅油改性的含氟丙烯酸酯的建筑防水涂料，其特征在于：所选用的含氟（甲基）丙烯酸酯为甲基丙烯酸六氟丁酯、丙烯酸六氟丁酯、甲基丙烯酸十二氟庚酯、丙烯酸十二氟庚酯中的一种或一种以上的混合物。
3.根据权利要求书1所述POSS及硅油改性的含氟丙烯酸酯的建筑防水涂料，其特征在于：所选用的丙烯酸酯单体为甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸中的一种或一种以上的混合物。
4.根据权利要求书1所述POSS及硅油改性的含氟丙烯酸酯的建筑防水涂料，其特征在于：所选用的硅烷偶联剂为乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷中的一种或一种以上的混合物。
5.根据权利要求书1所述POSS及硅油改性的含氟丙烯酸酯的建筑防水涂料，其特征在于：所选用的硅油为乙烯基硅油，乙烯基含量为0.5%~10%，分子量为0.5-10.0×103。
6.根据权利要求书1所述POSS及硅油改性的含氟丙烯酸酯的建筑防水涂料，其特征在于：所选用的溶剂为甲醇、乙醇、异丙醇、丁醇中的一种或一种以上的混合物。
7.根据权利要求书1所述POSS及硅油改性的含氟丙烯酸酯的建筑防水涂料，其特征在于：引发剂选自过氧苯甲酰和偶氮二异丁腈中的一种。
8.一种POSS及硅油改性的含氟丙烯酸酯的建筑防水涂料的制备方法，其特征在于：是将一半的含氟丙烯酸酯单体、一半的常规丙烯酸酯单体和引发剂加入到溶剂中，得到溶液A；将POSS单体、剩余的含氟丙烯酸酯单体和常规丙烯酸酯单体、烯基硅烷偶联剂、乙烯基硅油混合均匀得到溶液B；将A溶液在搅拌下升温到80℃，反应1 h后，在半小时内将溶液B滴加到溶液A中，继续搅拌反应2 h后降温，即得到建筑工程防水涂料；各组分的质量百分数如下：
组分 质量百分数（%）
含有乙烯基的POSS 0.1-5
乙烯基硅油 0.1-10
溶剂 60-85
含氟（甲基）丙烯酸酯 10-30
（甲基）丙烯酸酯 0-30
烯基硅烷偶联剂 0.1-10
引发剂 0.1-1。
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