CN106928612A - 高分子聚合物乳液及其制备方法和用其制备的防水涂料 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高分子聚合物乳液,其包括以下质量份数的各组份:氯丁胶乳0.1‑2份、丁基胶乳3‑4.3份、丙烯酸乙酯胶乳45‑49份等。一种高分子聚合物乳液的制备方法,包括下列步骤:(1)配料;(2)制备第一乳液;(3)制备防水剂;(4)制备第二乳液;(5)制备助剂溶液;(6)制备成品。一种防水涂料,其包括以下质量份数的各组份:高分子聚合物乳液36‑45份、复合粉料50‑58份和外加剂5‑6份。优点:提供一种延伸率好的高分子聚合物乳液及一种具有防水自愈功能的防水涂料。
Description
技术领域:
本发明涉及涂料技术领域,具体地说涉及一种高分子聚合物乳液及其制备方法和用其制备的防水涂料。
背景技术:
防水材料一般分为柔性防水材料和刚性防水材料,其中,柔性防水材料耐老化、耐候性、耐水性差,不宜作背水面和潮湿基面的防水;刚性防水材料不宜用于工程发生变形、位移部位的防水处理。国内高分子建筑防水材料,主要以丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯、合成树脂为原料。但是这些原料在寒冷的环境下柔韧性、延伸率等方面,都有待提高。传统防水材料有毒,不环保,给生产和施工人员的身体造成极大危害,且对环境造成严重污染,在一些特殊防水工程,如室内防水、厕浴防水、粮库等场所有污染的材料都不能用,室外的屋面、墙体等防水选材国家亦将逐步限制。
近年来,出现了一些聚合物水泥基防水涂料(双组份防水涂料),因其既具有合成高分子聚合物材料弹性高、又有无机材料耐久性好的优点被广泛应用。但是,国内的水泥基防水涂料因高分子聚合物乳液存在着耐老化性能差,拉伸强度和延伸率低、高低温柔性等缺点;特别是用于房屋防水工程、高低温特性都不好,容易引起老化、干裂、变形、折断和腐烂等现象;尤其在北方低温条件下进行施工时,防水材料易在冻结之前发生固化;因此,急需研发一种克服上述难题的防水材料,来弥补防水市场需求的空白。
发明内容:
本发明的第一个目的在于提供一种延伸率好的高分子聚合物乳液;
本发明的第二个目的在于提供一种高分子聚合物乳液的制备方法。
本发明的第三个目的在于提供一种具有防水自愈功能的防水涂料。
本发明的第一个目的由如下技术方案实施:一种高分子聚合物乳液,其包括以下质量份数的各组份:氯丁胶乳0.1-2份、丁基胶乳3-4.3份、丙烯酸乙酯胶乳45-49份、硅氧烷乳液15-17份、邻苯二甲酸二丁酯4-6份、阴离子表面活性剂0.045-5份、聚乙烯醇2-3.4份、聚硅醚18-22份、氢氧化钠19-21份、助剂0.2-1份。
进一步的,助剂为增稠悬浮剂。
本发明的第二个目的由如下技术方案实施:一种高分子聚合物乳液的制备方法,包括下列步骤:(1)配料;(2)制备第一乳液;(3)制备防水剂;(4)制备第二乳液;(5)制备助剂溶液;(6)制备成品;其中,
(1)配料
按以下质量份数称取各组份:氯丁胶乳0.1-2份、丁基胶乳3-4.3份、丙烯酸乙酯胶乳45-49份、硅氧烷乳液15-17份、邻苯二甲酸二丁酯4-6份、阴离子表面活性剂0.045-5份、聚乙烯醇2-3.4份、聚硅醚18-22份、氢氧化钠19-21份、助剂0.2-1份;
(2)制备第一乳液
在反应釜中加入质量份数为0.1-2份的氯丁胶乳、3-4.3份的丁基胶乳、45-49份的丙烯酸乙酯胶乳、15-17份硅氧烷乳液、4-6份邻苯二甲酸二丁酯、0.045-5份阴离子表面活性剂、2-3.4份聚乙烯醇,对反应釜内的混合物进行搅拌使反应釜内的各组分充分反应,同时,将反应釜内的混合物加热至93℃-97℃,直至聚乙烯醇与反应釜内的各组份完全混合溶解为第一乳液;
(3)制备防水剂
在质量份数为18-22份的聚硅醚中加入19-21份氢氧化钠,加热至96℃-104℃,并连续搅拌8-10min,反应生成防水剂;
(4)制备第二乳液
将步骤(3)制得的防水剂与步骤(2)制得的第一乳液加入搅拌机中搅拌3-5min,制得固含量为45%-75%的第二乳液;
(5)制备助剂溶液
将质量份为0.2-1份的助剂加入到50℃的水中搅拌溶解得到助剂溶液;
(6)制备成品
将步骤(5)制得的助剂溶液倒入步骤(4)制得的第二乳液中搅拌10-20min,制得一种高分子聚合物乳液成品。
进一步的,在步骤(2)的反应釜中加入质量份为20份的消泡剂。
将本发明所述的高分子聚合物乳液与砂浆和适量水混合后可用作防水涂料涂覆在基面上;在有水存在的条件下,活性化合物质可向砂浆内部渗透并扩散,在基面上的孔隙和裂缝中形成大量不溶于水的晶体,填充和封堵渗水的孔隙与裂缝达到防水自愈的目的。自愈功能在混凝土裂缝小于0.4mm时有自愈效果;基面为水泥基面时,高分子聚合物乳液渗入水泥基面100mm-150mm时可与混凝土发生反应,产生持久的渗透结晶并激发活性反应促使反应物结晶、膨胀、增强混凝土的防潮效果。
本发明的第三个目的由如下技术方案实施:一种防水涂料,其包括以下质量份数的各组份:高分子聚合物乳液36-45份、复合粉料50-58份和外加剂5-6份。
进一步的,高分子聚合物乳液包括以下质量份数的各组份:氯丁胶乳0.1-2份、丁基胶乳3-4.3份、丙烯酸乙酯胶乳45-49份、硅氧烷乳液15-17份、邻苯二甲酸二丁酯4-6份、阴离子表面活性剂0.045-5份、聚乙烯醇2-3.4份、聚硅醚18-22份、氢氧化钠19-21份、助剂0.2-1份。
进一步的,高分子聚合物乳液采用如下方法制备:(1)配料;(2)制备第一乳液;(3)制备防水剂;(4)制备第二乳液;(5)制备助剂溶液;(6)制备成品;其中,
(1)配料
按以下质量份数称取各组份:氯丁胶乳0.1-2份、丁基胶乳3-4.3份、丙烯酸乙酯胶乳45-49份、硅氧烷乳液15-17份、邻苯二甲酸二丁酯4-6份、阴离子表面活性剂0.045-5份、聚乙烯醇2-3.4份、聚硅醚18-22份、氢氧化钠19-21份、助剂0.2-1份;
(2)制备第一乳液
在反应釜中加入质量份数为0.1-2份的氯丁胶乳、3-4.3份的丁基胶乳、45-49份的丙烯酸乙酯胶乳、15-17份硅氧烷乳液、4-6份邻苯二甲酸二丁酯、0.045-5份阴离子表面活性剂、2-3.4份聚乙烯醇,对反应釜内的混合物进行搅拌使反应釜内的各组分充分反应,同时,将反应釜内的混合物加热至93℃-97℃,直至聚乙烯醇与反应釜内的各组份完全混合溶解为第一乳液;
(3)制备防水剂
在质量份数为18-22份的聚硅醚中加入19-21份氢氧化钠,加热至96℃-104℃,并连续搅拌8-10min,反应生成防水剂;
(4)制备第二乳液
将步骤(3)制得的防水剂与步骤(2)制得的第一乳液加入搅拌机中搅拌3-5min,制得固含量为45%-75%的第二乳液;
(5)制备助剂溶液
将质量份为0.2-1份的助剂加入到50℃的水中搅拌溶解得到助剂溶液;
(6)制备成品
将步骤(5)制得的助剂溶液倒入步骤(4)制得的第二乳液中搅拌10-20min,制得一种高分子聚合物乳液成品。
进一步的,助剂为增稠悬浮剂。
进一步的,在步骤(1)的反应釜中加入质量份为20份的消泡剂。
进一步的,复合粉料包括以下质量份数的各组份:纳米碳酸钙18-22份、云母粉12-15份、滑石粉3-5份、石英粉6-9份、硅酸盐矿物质36-49份。
进一步的,外加剂为减水剂、抗冻剂、塑性剂或消泡剂的任意一种。
本发明所述防水涂料的反应原理:
(1)结构反应
高分子聚合物乳液与复合粉料混合后,随着水化吸收水分,失水后的复合粉料的颗粒逐渐聚集形成三维空中连续的网状聚合物膜结构,这种结构中,聚合物网膜结构穿透过水泥石中的气孔、裂隙,减少并穿梭连接,形成一个具有弹性的“铰”的结构,即分散了应力集中,又增加了抵抗变形能力。即使在应力作用下产生裂隙,由于聚合物横跨裂纹而抑制裂纹的发展,因而提高了基面的断裂韧性、变形性和抗裂性。这种结构中聚合物填充、连接了水泥石中的孔洞、裂隙、减少了硬化体中孔隙率,从而提高了硬化体的抗渗性、抗冻性、耐水性、耐温性和耐腐蚀性等。
与通常使用的乳液水泥材料不同之处在于,材料在结构形成过程中聚合物和水泥都起到了活性(反应)作用;由于聚合物与水泥界面存在化学键合,大大强化了界面结合,使界面承载能力提高,从而提高了界面韧性和断裂能,造就了优良的物理力学性能。
(2)化学反应
加入了丙烯酸乙酯胶乳和纳米碳酸钙的高分子聚合物乳液可与复合粉料水化生成的Ca(OH)2发生化学反应,生成以离子键结合的大分子网络交织结构,且随着水化龄期的延长,水化程度越高,这种反应生成物的量就越大;反应过程如下:复合粉料与水接触后,即发生剧烈的水化反应,10min化学结合水已达5%左右,化学反应式如下:C3S(C2S)→C-S-H+Ca(OH)2→Ca2++2OH-,OH-促使丙烯酸酯基水解,发生下面的化学反应:RCOOR'+OH-=RCOO-+R'OH,酯基水解后生成的羧酸根离子RCOO-可与Ca2+以离子键结合,在C-S-H凝胶表面或Ca(OH)2晶体表面发生反应:2RCOO-+Ca2+→(RCOO)-Ca2+(00CR)-;这种以Ca2+桥连的离子键结合强化了聚合乳液相和水泥相的界面结合;
高分子聚合物乳液中的聚硅醚与氢氧化钠加热反应生成的防水剂与空气中的酸性物质(CO2、SO2)再次反应生成活性化合物质,在有水存在的条件下,活性化合物向砂浆内部渗透并扩散,在孔隙和裂缝中形成大量不溶于水的晶体,填充和封堵渗水的孔隙与裂缝达到防水自愈。
本发明的优点:本发明所述的高分子聚合物乳液具有柔韧性、延伸率好,易与潮湿基面粘结,又兼具涂膜弹性大、防水性好、环保的优点;
本发明所述的防水涂料具有优良的耐候性及抗低温性能,耐高温可达140℃,耐低温可达-50℃,粘接强度可达0.8MPa以上,每平方米用材料仅需1.5公斤,材料延伸率可达20%;本发明所述的防水涂料在结构形成过程中聚合物和水泥都起到了活性(反应)作用,强化了界面结合,使界面承载能力提高,从而提高了界面韧性和断裂能,造就了优良的物理力学性能;并且,聚硅醚与氢氧化钠加热反应的生成物与空气中的酸性物质再次反应生成的活性化合物质在有水存在的条件下,向砂浆内部渗透并扩散,在孔隙和裂缝中形成大量不溶于水的晶体,填充和封堵渗水的孔隙与裂缝实现防水自愈的功能。
具体实施方式:
实施例1:一种高分子聚合物乳液,其包括以下质量份数的各组份:氯丁胶乳0.1份、丁基胶乳3份、丙烯酸乙酯胶乳45份、硅氧烷乳液15份、邻苯二甲酸二丁酯4份、阴离子表面活性剂0.045份、聚乙烯醇2份、聚硅醚18份、氢氧化钠19份、助剂0.2份;其中,助剂为增稠悬浮剂。
实施例2:一种高分子聚合物乳液的制备方法,包括下列步骤:(1)配料;(2)制备第一乳液;(3)制备防水剂;(4)制备第二乳液;(5)制备助剂溶液;(6)制备成品;其中,
(1)配料
按以下质量份数称取各组份:氯丁胶乳0.1份、丁基胶乳3份、丙烯酸乙酯胶乳45份、硅氧烷乳液15份、邻苯二甲酸二丁酯4份、阴离子表面活性剂0.045份、聚乙烯醇2份、聚硅醚18份、氢氧化钠19份、助剂0.2份;其中,助剂为增稠悬浮剂;
(2)制备第一乳液
在反应釜中加入质量份数为0.1份的氯丁胶乳、3份的丁基胶乳、45份的丙烯酸乙酯胶乳、15份硅氧烷乳液、4份邻苯二甲酸二丁酯、0.045份阴离子表面活性剂、2份聚乙烯醇,对反应釜内的混合物进行搅拌使反应釜内的各组分充分反应,同时,将反应釜内的混合物加热至93℃,直至聚乙烯醇与反应釜内的各组份完全混合溶解为第一乳液;当观察到步骤(2)搅拌过程中有外溢现象发生时,在步骤(2)的反应釜中加入质量份为20份的消泡剂。
(3)制备防水剂
在质量份数为18份的聚硅醚中加入19份氢氧化钠,加热至96℃,并连续搅拌8min,反应生成防水剂;防水剂与空气中的酸性物质(CO2、SO2)再次反应生成活性化合物质;
(4)制备第二乳液
将步骤(3)制得的防水剂与步骤(2)制得的第一乳液加入搅拌机中搅拌3min,制得固含量为45%的第二乳液;
(5)制备助剂溶液
将质量份为0.2份的助剂加入到50℃的水中搅拌溶解得到助剂溶液;助剂为增稠悬浮剂。
(6)制备成品
将步骤(5)制得的助剂溶液倒入步骤(4)制得的第二乳液中搅拌10min,制得一种高分子聚合物乳液成品。
将本实施例所述的高分子聚合物乳液与砂浆和适量水混合后可用作防水涂料涂覆在基面上;在有水存在的条件下,活性化合物质可向砂浆内部渗透并扩散,在基面上的孔隙和裂缝中形成大量不溶于水的晶体,填充和封堵渗水的孔隙与裂缝达到防水自愈的目的。自愈功能在混凝土裂缝小于0.4mm时有自愈效果;基面为水泥基面时,高分子聚合物乳液渗入水泥基面100mm-150mm时可与混凝土发生反应,产生持久的渗透结晶并激发活性反应促使反应物结晶、膨胀、增强混凝土的防潮效果。
实施例3:一种高分子聚合物乳液,其包括以下质量份数的各组份:氯丁胶乳1份、丁基胶乳3.6份、丙烯酸乙酯胶乳47份、硅氧烷乳液16份、邻苯二甲酸二丁酯5份、阴离子表面活性剂2.5份、聚乙烯醇2.7份、聚硅醚20份、氢氧化钠20份、助剂0.6份;其中,助剂为增稠悬浮剂。
实施例4:一种高分子聚合物乳液的制备方法,包括下列步骤:(1)配料;(2)制备第一乳液;(3)制备防水剂;(4)制备第二乳液;(5)制备助剂溶液;(6)制备成品;其中,
(1)配料
氯丁胶乳1份、丁基胶乳3.6份、丙烯酸乙酯胶乳47份、硅氧烷乳液16份、邻苯二甲酸二丁酯5份、聚硅醚20份、阴离子表面活性剂2.5份、聚乙烯醇2.7份、氢氧化钠20份、助剂0.6份;其中,助剂为增稠悬浮剂。
(2)制备第一乳液
在反应釜中加入质量份数为1份的氯丁胶乳、3.6份的丁基胶乳、47份的丙烯酸乙酯胶乳、16份硅氧烷乳液、5份邻苯二甲酸二丁酯、2.5份阴离子表面活性剂、2.7份聚乙烯醇,对反应釜内的混合物进行搅拌使反应釜内的各组分充分反应,同时,将反应釜内的混合物加热至95℃,直至聚乙烯醇与反应釜内的各组份完全混合溶解为第一乳液;当观察到步骤(2)搅拌过程中有外溢现象发生时,在步骤(2)的反应釜中加入质量份为20份的消泡剂。
(3)制备防水剂
在质量份数为20份的聚硅醚中加入20份氢氧化钠,加热至100℃,并连续搅拌9min,反应生成防水剂;防水剂与空气中的酸性物质(CO2、SO2)再次反应生成活性化合物质;
(4)制备第二乳液
将步骤(3)制得的防水剂与步骤(2)制得的第一乳液加入搅拌机中搅拌4min,制得固含量为60%的第二乳液;
(5)制备助剂溶液
将质量份为0.6份的助剂加入到50℃的水中搅拌溶解得到助剂溶液;助剂为增稠悬浮剂;
(6)制备成品
将步骤(5)制得的助剂溶液倒入步骤(4)制得的第二乳液中搅拌15min,制得一种高分子聚合物乳液成品。
将本实施例所述的高分子聚合物乳液与砂浆和适量水混合后可用作防水涂料涂覆在基面上;在有水存在的条件下,活性化合物质可向砂浆内部渗透并扩散,在基面上的孔隙和裂缝中形成大量不溶于水的晶体,填充和封堵渗水的孔隙与裂缝达到防水自愈的目的。自愈功能在混凝土裂缝小于0.4mm时有自愈效果;基面为水泥基面时,高分子聚合物乳液渗入水泥基面100mm-150mm时可与混凝土发生反应,产生持久的渗透结晶并激发活性反应促使反应物结晶、膨胀、增强混凝土的防潮效果。
实施例5:一种高分子聚合物乳液,其包括以下质量份数的各组份:氯丁胶乳2份、丁基胶乳4.3份、丙烯酸乙酯胶乳49份、硅氧烷乳液17份、邻苯二甲酸二丁酯6份、阴离子表面活性剂5份、聚乙烯醇3.4份、聚硅醚22份、氢氧化钠21份、助剂1份;其中,助剂为增稠悬浮剂。
实施例6:一种高分子聚合物乳液的制备方法,包括下列步骤:(1)配料;(2)制备第一乳液;(3)制备防水剂;(4)制备第二乳液;(5)制备助剂溶液;(6)制备成品;其中,
(1)配料
氯丁胶乳2份、丁基胶乳4.3份、丙烯酸乙酯胶乳49份、硅氧烷乳液17份、邻苯二甲酸二丁酯6份、阴离子表面活性剂5份、聚乙烯醇3.4份、聚硅醚22份、氢氧化钠21份、助剂1份;其中,助剂为增稠悬浮剂。
(2)制备第一乳液
在反应釜中加入质量份数为2份的氯丁胶乳、4.3份的丁基胶乳、49份的丙烯酸乙酯胶乳、17份硅氧烷乳液、6份邻苯二甲酸二丁酯、5份阴离子表面活性剂、3.4份聚乙烯醇,对反应釜内的混合物进行搅拌使反应釜内的各组分充分反应,同时,将反应釜内的混合物加热至97℃,直至聚乙烯醇与反应釜内的各组份完全混合溶解为第一乳液;当观察到步骤(2)搅拌过程中有外溢现象发生时,在步骤(2)的反应釜中加入质量份为20份的消泡剂。
(3)制备防水剂
在质量份数为22份的聚硅醚中加入21份氢氧化钠,加热至104℃,并连续搅拌10min,反应生成防水剂;防水剂与空气中的酸性物质(CO2、SO2)再次反应生成活性化合物质;
(4)制备第二乳液
将步骤(3)制得的防水剂与步骤(2)制得的第一乳液加入搅拌机中搅拌5min,制得固含量为75%的第二乳液;
(5)制备助剂溶液
将质量份为1份的助剂加入到50℃的水中搅拌溶解得到助剂溶液;助剂为增稠悬浮剂;
(6)制备成品
将步骤(5)制得的助剂溶液倒入步骤(4)制得的第二乳液中搅拌20min,制得一种高分子聚合物乳液成品。
将本实施例所述的高分子聚合物乳液与砂浆和适量水混合后可用作防水涂料涂覆在基面上;在有水存在的条件下,活性化合物质可向砂浆内部渗透并扩散,在基面上的孔隙和裂缝中形成大量不溶于水的晶体,填充和封堵渗水的孔隙与裂缝达到防水自愈的目的。在混凝土裂缝小于0.4mm时有自愈效果;基面为水泥基面时,高分子聚合物乳液渗入水泥基面100mm-150mm时可与混凝土发生反应,产生持久的渗透结晶并激发活性反应促使反应物结晶、膨胀、增强混凝土的防潮效果。
实施例7:一种防水涂料,其包括以下质量份数的各组份:高分子聚合物乳液36份、复合粉料50份和外加剂5份;
其中,高分子聚合物乳液的实施例1所述的高分子聚合物乳液,且采用实施例2所述方法制备;复合粉料包括以下质量份数的各组份:纳米碳酸钙18份、云母粉12份、滑石粉3份、石英粉6份、硅酸盐矿物质36份;外加剂为减水剂;将高分子聚合物乳液、复合粉料、外加剂按上述配比进行混合即可;其中,纳米碳酸钙在防水涂料成型时有一定的活性作用,它可以调节水泥的水化速度及防水涂膜的成型过程,可使成型的防水涂膜硬度、拉伸强度大幅提高。
将本发明所述的防水涂料与市场同类产品及JC/T864-2008聚合物乳液建筑防水涂料行业标准进行各项性能和耐水性比较,对比数据如表1所示。
表1-实施例7与市场同类产品的性能检测结果
查看表1可以发现本实施例所述防水涂料符合行业标准,在各项性能指标上优于市场产品,体现在耐老化程度和抗严寒柔性从而加大建筑物的使用寿命。
本发明所述防水涂料的反应原理:
(1)结构反应
高分子聚合物乳液与复合粉料混合后,随着水化吸收水分,失水后的复合粉料的颗粒逐渐聚集形成三维空中连续的网状聚合物膜结构,这种结构中,聚合物网膜结构穿透过水泥石中的气孔、裂隙,减少并穿梭连接,形成一个具有弹性的“铰”的结构,即分散了应力集中,又增加了抵抗变形能力。即使在应力作用下产生裂隙,由于聚合物横跨裂纹而抑制裂纹的发展,因而提高了基面的断裂韧性、变形性和抗裂性。这种结构中聚合物填充、连接了水泥石中的孔洞、裂隙、减少了硬化体中孔隙率,从而提高了硬化体的抗渗性、抗冻性、耐水性、耐温性和耐腐蚀性等。
与通常使用的乳液水泥材料不同之处在于,材料在结构形成过程中聚合物和水泥都起到了活性(反应)作用;由于聚合物与水泥界面存在化学键合,大大强化了界面结合,使界面承载能力提高,从而提高了界面韧性和断裂能,造就了优良的物理力学性能。
(2)化学反应
加入了丙烯酸乙酯胶乳和纳米碳酸钙的高分子聚合物乳液可与复合粉料水化生成的Ca(OH)2发生化学反应,生成以离子键结合的大分子网络交织结构,且随着水化龄期的延长,水化程度越高,这种反应生成物的量就越大;反应过程如下:复合粉料与水接触后,即发生剧烈的水化反应,10min化学结合水已达5%左右,化学反应式如下:C3S(C2S)→C-S-H+Ca(OH)2→Ca2++2OH-,OH-促使丙烯酸酯基水解,发生下面的化学反应:RCOOR'+OH-=RCOO-+R'OH,酯基水解后生成的羧酸根离子RCOO-可与Ca2+以离子键结合,在C-S-H凝胶表面或Ca(OH)2晶体表面发生反应:2RCOO-+Ca2+→(RCOO)-Ca2+(00CR)-;这种以Ca2+桥连的离子键结合强化了聚合乳液相和水泥相的界面结合;
高分子聚合物乳液中的聚硅醚与氢氧化钠加热反应生成的防水剂与空气中的酸性物质(CO2、SO2)再次反应生成活性化合物质,在有水存在的条件下,活性化合物向砂浆内部渗透并扩散,在孔隙和裂缝中形成大量不溶于水的晶体,填充和封堵渗水的孔隙与裂缝达到防水自愈。
实施例8:一种防水涂料,其包括以下质量份数的各组份:高分子聚合物乳液40份、复合粉料54份和外加剂5.5份;
其中,高分子聚合物乳液为实施例3所述的高分子聚合物乳液,并采用实施例4所述方法制备;复合粉料包括以下质量份数的各组份:纳米碳酸钙20份、云母粉13.5份、滑石粉4份、石英粉7.5份、硅酸盐矿物质42份;外加剂为抗冻剂;将高分子聚合物乳液、复合粉料、外加剂按上述配比进行混合即可;其中,纳米碳酸钙在防水涂料成型时有一定的活性作用,它可以调节水泥的水化速度及防水涂膜的成型过程,可使成型的防水涂膜硬度、拉伸强度大幅提高。
将本发明所述的防水涂料与市场同类产品及JC/T864-2008聚合物乳液建筑防水涂料行业标准进行各项性能和耐水性比较,对比数据如表1所示。
表2-实施例8与市场同类产品的性能检测结果
查看表2可以发现本实施例所述防水涂料符合行业标准,在多项性能指标上优于市场产品,体现在耐老化程度和抗严寒柔性从而加大建筑物的使用寿命。
本发明所述防水涂料的反应原理:
(1)结构反应
高分子聚合物乳液与复合粉料混合后,随着水化吸收水分,失水后的复合粉料的颗粒逐渐聚集形成三维空中连续的网状聚合物膜结构,这种结构中,聚合物网膜结构穿透过水泥石中的气孔、裂隙,减少并穿梭连接,形成一个具有弹性的“铰”的结构,即分散了应力集中,又增加了抵抗变形能力。即使在应力作用下产生裂隙,由于聚合物横跨裂纹而抑制裂纹的发展,因而提高了基面的断裂韧性、变形性和抗裂性。这种结构中聚合物填充、连接了水泥石中的孔洞、裂隙、减少了硬化体中孔隙率,从而提高了硬化体的抗渗性、抗冻性、耐水性、耐温性和耐腐蚀性等。
与通常使用的乳液水泥材料不同之处在于,材料在结构形成过程中聚合物和水泥都起到了活性(反应)作用;由于聚合物与水泥界面存在化学键合,大大强化了界面结合,使界面承载能力提高,从而提高了界面韧性和断裂能,造就了优良的物理力学性能。
(2)化学反应
加入了丙烯酸乙酯胶乳和纳米碳酸钙的高分子聚合物乳液可与复合粉料水化生成的Ca(OH)2发生化学反应,生成以离子键结合的大分子网络交织结构,且随着水化龄期的延长,水化程度越高,这种反应生成物的量就越大;反应过程如下:复合粉料与水接触后,即发生剧烈的水化反应,10min化学结合水已达5%左右,化学反应式如下:C3S(C2S)→C-S-H+Ca(OH)2→Ca2++2OH-,OH-促使丙烯酸酯基水解,发生下面的化学反应:RCOOR'+OH-=RCOO-+R'OH,酯基水解后生成的羧酸根离子RCOO-可与Ca2+以离子键结合,在C-S-H凝胶表面或Ca(OH)2晶体表面发生反应:2RCOO-+Ca2+→(RCOO)-Ca2+(00CR)-;这种以Ca2+桥连的离子键结合强化了聚合乳液相和水泥相的界面结合;
高分子聚合物乳液中的聚硅醚与氢氧化钠加热反应生成的防水剂与空气中的酸性物质(CO2、SO2)再次反应生成活性化合物质,在有水存在的条件下,活性化合物向砂浆内部渗透并扩散,在孔隙和裂缝中形成大量不溶于水的晶体,填充和封堵渗水的孔隙与裂缝达到防水自愈。
实施例9:一种防水涂料,其包括以下质量份数的各组份:高分子聚合物乳液45份、复合粉料58份和外加剂6份;
其中,高分子聚合物乳液为实施例5所述的高分子聚合物乳液,并采用实施例6所述方法制备;纳米碳酸钙22份、云母粉15份、滑石粉5份、石英粉9份、硅酸盐矿物质49份;外加剂为抗冻剂;将高分子聚合物乳液、复合粉料、外加剂按上述配比进行混合即可;其中,纳米碳酸钙在防水涂料成型时有一定的活性作用,它可以调节水泥的水化速度及防水涂膜的成型过程,可使成型的防水涂膜硬度、拉伸强度大幅提高。
将本发明所述的防水涂料与市场同类产品及JC/T864-2008聚合物乳液建筑防水涂料行业标准进行各项性能和耐水性比较,对比数据如表3所示。
表3-实施例9与市场同类产品的性能检测结果
查看表3可以发现本实施例所述防水涂料符合行业标准,且在多项性能指标上优于市场产品,体现在耐老化程度和抗严寒柔性从而加大建筑物的使用寿命。
本发明所述防水涂料的反应原理:
(1)结构反应
高分子聚合物乳液与复合粉料混合后,随着水化吸收水分,失水后的复合粉料的颗粒逐渐聚集形成三维空中连续的网状聚合物膜结构,这种结构中,聚合物网膜结构穿透过水泥石中的气孔、裂隙,减少并穿梭连接,形成一个具有弹性的“铰”的结构,即分散了应力集中,又增加了抵抗变形能力。即使在应力作用下产生裂隙,由于聚合物横跨裂纹而抑制裂纹的发展,因而提高了基面的断裂韧性、变形性和抗裂性。这种结构中聚合物填充、连接了水泥石中的孔洞、裂隙、减少了硬化体中孔隙率,从而提高了硬化体的抗渗性、抗冻性、耐水性、耐温性和耐腐蚀性等。
与通常使用的乳液水泥材料不同之处在于,材料在结构形成过程中聚合物和水泥都起到了活性(反应)作用;由于聚合物与水泥界面存在化学键合,大大强化了界面结合,使界面承载能力提高,从而提高了界面韧性和断裂能,造就了优良的物理力学性能。
(2)化学反应
加入了丙烯酸乙酯胶乳和纳米碳酸钙的高分子聚合物乳液可与复合粉料水化生成的Ca(OH)2发生化学反应,生成以离子键结合的大分子网络交织结构,且随着水化龄期的延长,水化程度越高,这种反应生成物的量就越大;反应过程如下:复合粉料与水接触后,即发生剧烈的水化反应,10min化学结合水已达5%左右,化学反应式如下:C3S(C2S)→C-S-H+Ca(OH)2→Ca2++2OH-,OH-促使丙烯酸酯基水解,发生下面的化学反应:RCOOR'+OH-=RCOO-+R'OH,酯基水解后生成的羧酸根离子RCOO-可与Ca2+以离子键结合,在C-S-H凝胶表面或Ca(OH)2晶体表面发生反应:2RCOO-+Ca2+→(RCOO)-Ca2+(00CR)-;这种以Ca2+桥连的离子键结合强化了聚合乳液相和水泥相的界面结合;
高分子聚合物乳液中的聚硅醚与氢氧化钠加热反应生成的防水剂与空气中的酸性物质(CO2、SO2)再次反应生成活性化合物质,在有水存在的条件下,活性化合物向砂浆内部渗透并扩散,在孔隙和裂缝中形成大量不溶于水的晶体,填充和封堵渗水的孔隙与裂缝达到防水自愈。
本发明丙烯酸乙酯在共聚乳液中的含有量与纳米无机复合粉料中的Ca(OH)2发生化学反应形成的防水膜柔韧性达到零下50℃的环境下与常温相同。当水溶性高分子聚合物加入刚性无机硅纳米材料后共同构成耐一定水压的柔性膜,该膜具有防渗漏和渗漏自愈能力。在选材方面改变了只选憎水物质不用亲水物质的习惯。
以上所述仅为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、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (12)
1.一种高分子聚合物乳液,其特征在于,其包括以下质量份数的各组份:氯丁胶乳0.1-2份、丁基胶乳3-4.3份、丙烯酸乙酯胶乳45-49份、硅氧烷乳液15-17份、邻苯二甲酸二丁酯4-6份、阴离子表面活性剂0.045-5份、聚乙烯醇2-3.4份、聚硅醚18-22份、氢氧化钠19-21份、助剂0.2-1份。
2.根据权利要求1所述的一种高分子聚合物乳液,其特征在于,助剂为增稠悬浮剂。
3.一种高分子聚合物乳液的制备方法,其特征在于,包括下列步骤:(1)配料;(2)制备第一乳液;(3)制备防水剂;(4)制备第二乳液;(5)制备助剂溶液;(6)制备成品;其中,
(1)配料
按以下质量份数称取各组份:氯丁胶乳0.1-2份、丁基胶乳3-4.3份、丙烯酸乙酯胶乳45-49份、硅氧烷乳液15-17份、邻苯二甲酸二丁酯4-6份、阴离子表面活性剂0.045-5份、聚乙烯醇2-3.4份、聚硅醚18-22份、氢氧化钠19-21份、助剂0.2-1份;
(2)制备第一乳液
在反应釜中加入质量份数为0.1-2份的氯丁胶乳、3-4.3份的丁基胶乳、45-49份的丙烯酸乙酯胶乳、15-17份硅氧烷乳液、4-6份邻苯二甲酸二丁酯、0.045-5份阴离子表面活性剂、2-3.4份聚乙烯醇,对反应釜内的混合物进行搅拌使反应釜内的各组分充分反应,同时,将反应釜内的混合物加热至93℃-97℃,直至聚乙烯醇与反应釜内的各组份完全混合溶解为第一乳液;
(3)制备防水剂
在质量份数为18-22份的聚硅醚中加入19-21份氢氧化钠,加热至96℃-104℃,并连续搅拌8-10min,反应生成防水剂;
(4)制备第二乳液
将步骤(3)制得的防水剂与步骤(2)制得的第一乳液加入搅拌机中搅拌3-5min,制得固含量为45%-75%的第二乳液;
(5)制备助剂溶液
将质量份为0.2-1份的助剂加入到50℃的水中搅拌溶解得到助剂溶液;
(6)制备成品
将步骤(5)制得的助剂溶液倒入步骤(4)制得的第二乳液中搅拌10-20min,制得一种高分子聚合物乳液成品。
4.根据权利要求3所述的一种高分子聚合物乳液的制备方法,其特征在于,助剂为增稠悬浮剂。
5.根据权利要求3所述的体橡胶渗透结晶胶乳的制备方法,其特征在于,在步骤(2)的反应釜中加入质量份为20份的消泡剂。
6.一种防水涂料,其特征在于,其包括以下质量份数的各组份:高分子聚合物乳液36-45份、复合粉料50-58份和外加剂5-6份。
7.根据权利要求6所述的一种防水涂料,其特征在于,高分子聚合物乳液包括以下质量份数的各组份:氯丁胶乳0.1-2份、丁基胶乳3-4.3份、丙烯酸乙酯胶乳45-49份、硅氧烷乳液15-17份、邻苯二甲酸二丁酯4-6份、阴离子表面活性剂0.045-5份、聚乙烯醇2-3.4份、聚硅醚18-22份、氢氧化钠19-21份、助剂0.2-1份。
8.根据权利要求7所述的一种防水涂料,其特征在于,高分子聚合物乳液采用如下方法制备:(1)配料;(2)制备第一乳液;(3)制备防水剂;(4)制备第二乳液;(5)制备助剂溶液;(6)制备成品;其中,
(1)配料
按以下质量份数称取各组份:氯丁胶乳0.1-2份、丁基胶乳3-4.3份、丙烯酸乙酯胶乳45-49份、硅氧烷乳液15-17份、邻苯二甲酸二丁酯4-6份、阴离子表面活性剂0.045-5份、聚乙烯醇2-3.4份、聚硅醚18-22份、氢氧化钠19-21份、助剂0.2-1份;
(2)制备第一乳液
在反应釜中加入质量份数为0.1-2份的氯丁胶乳、3-4.3份的丁基胶乳、45-49份的丙烯酸乙酯胶乳、15-17份硅氧烷乳液、4-6份邻苯二甲酸二丁酯、0.045-5份阴离子表面活性剂、2-3.4份聚乙烯醇,对反应釜内的混合物进行搅拌使反应釜内的各组分充分反应,同时,将反应釜内的混合物加热至93℃-97℃,直至聚乙烯醇与反应釜内的各组份完全混合溶解为第一乳液;
(3)制备防水剂
在质量份数为18-22份的聚硅醚中加入19-21份氢氧化钠,加热至96℃-104℃,并连续搅拌8-10min,反应生成防水剂;
(4)制备第二乳液
将步骤(3)制得的防水剂与步骤(2)制得的第一乳液加入搅拌机中搅拌3-5min,制得固含量为45%-75%的第二乳液;
(5)制备助剂溶液
将质量份为0.2-1份的助剂加入到50℃的水中搅拌溶解得到助剂溶液;
(6)制备成品
将步骤(5)制得的助剂溶液倒入步骤(4)制得的第二乳液中搅拌10-20min,制得一种高分子聚合物乳液成品。
9.根据权利要求7或8所述的一种防水涂料,其特征在于,助剂为增稠悬浮剂。
10.根据权利要求8所述的一种防水涂料,其特征在于,在步骤(2)的反应釜中加入质量份为20份的消泡剂。
11.根据权利要求6所述的一种防水涂料,其特征在于,复合粉料包括以下质量份数的各组份:纳米碳酸钙18-22份、云母粉12-15份、滑石粉3-5份、石英粉6-9份、硅酸盐矿物质36-49份。
12.根据权利要求6所述的一种防水涂料,其特征在于,外加剂为减水剂、抗冻剂、塑性剂或消泡剂的任意一种。
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