CN106967345A - 一种节能环保隔热型防水材料及其制备方法 - Google Patents

一种节能环保隔热型防水材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种节能环保隔热型防水材料及其制备方法，制得纳米硅溶胶改性丙烯酸乳液，并将3‑5份纳米水性助剂、30‑40份超细颜填料40‑60份水性纳米硅溶胶改性丙烯酸乳液和1.5‑2份乙二醇，所述超细颜填料中包括3‑5份纤维型纳米隔热材料，按照所述节能环保隔热型防水材料的制备方法进行制备，得到一种具有优良的防水、隔热的高弹节能环保隔热型防水材料。

Description

一种节能环保隔热型防水材料及其制备方法
技术领域
本发明属于涂料技术领域，具体涉及一种节能环保隔热型防水材料及其制备方法。
背景技术
防水涂料是涂刷在建筑物表面上，经溶剂或水分的挥发或两种组分的化学反应形成一层薄膜，使建筑物表面与水隔绝，从而起到防水、密封的作用。防水涂料有良好的温度适应性，操作简便，易于维修与维护，是室内外装饰的必备材料。
但是现在市场上采用的防水涂料主要是聚氨脂溶剂型防水涂料，这类涂料一般是由聚氨脂与沥青作为原材料制成，在使用这种涂料时，一般需采用含有甲苯、二甲苯等有机溶剂来稀释，挥发出的气体气味难闻，且含有毒性，会对环境造成一定的污染，且这类涂料的柔性较差，断裂延伸性能也略差。另外则是丙烯酸类水性防水涂料，防水涂料多数应用于建筑物屋顶，不仅对涂料的防水性要求较高，还对涂料的弹性以及隔热性能有较高要求，现有的丙烯酸类水性防水涂料大多弹性不能达到较高标准，且必须与隔热材料结合使用，建筑防水维修周期短、且施工工艺复杂。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供一种高弹性、隔热性能好的节能环保隔热型防水材料及其制备方法。
本发明的技术方案为：
一种节能环保隔热型防水材料，包括以下重量份原料：3-5份纳米水性助剂、30-40份超细颜填料、40-60份水性纳米硅溶胶改性丙烯酸乳液以及1.5-2份乙二醇；
所述纳米水性助剂的粒径为0.2-0.5μm，包括：0.4-0.8份乳化硅油、0.3-0.6份烷基苯基聚环氧乙烷、0.2-0.5份羟乙基纤维素、0.1-0.3份异噻唑啉酮类、0.2-0.4份六偏磷酸钠和/或0.2-0.3份聚丙烯酸酯共聚物铵盐、0.5-1.2份聚二甲基硅氧烷，余量为硅烷偶联剂；
所述超细颜填料的粒径小于25μm，所述超细颜填料中包括3-5份纤维型纳米隔热材料；
所述水性纳米硅溶胶改性丙烯酸乳液的乳胶，包括以下重量份的原料制成：6-12份甲基丙烯酸甲酯、10-20份丙烯酸乙酯、10-20份丙烯酸、20-30份丙烯酸丁酯、5-10份硅溶胶、0.06-0.12份引发剂和40-50份水；
所述水性纳米硅溶胶改性丙烯酸乳液的制备方法为：将甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸和丙烯酸丁酯混合均匀，得到混合单体，然后将4.6-16.4份的混合单体、乳化剂和硅溶胶充分乳化后加入0.03-0.08份引发剂，升温至60-70℃引发聚合反应，反应结束后，维持反应温度为80-90℃，在2-3小时内匀速添加剩余混合单体和剩余的引发剂，添加完成后维持温度为92-98℃继续反应30-60分钟，反应结束后温度降至35-45℃，得到水性纳米硅溶胶改性丙烯酸乳液。
所述的节能环保隔热型防水材料，除了具备优异的防水性能以外，还具有优异的隔热和高弹性能，用于建筑屋顶作为节能环保隔热型防水材料，使用寿命长，且可仅作一层施工，维护方便。所述水性纳米硅溶胶改性丙烯酸乳液通过硅溶胶改性，可以使所述节能环保隔热型防水材料的耐候性、防污染性大大提高，所述纤维型纳米隔热纤维与所述水性纳米硅溶胶改性丙烯酸乳液结合在保证所述节能环保隔热型防水材料耐候性以及防污染性提高的同时，也进一步提高了所述节能环保隔热型防水材料的高弹性能；另外，与其它节能环保隔热型防水材料相比，本发明以上原料的结合制得的所述节能环保隔热型防水材料具有优异的隔热性能，能使室内温度降低6-10℃。
进一步地，为了提高所述的节能环保隔热型防水材料的施工厚度，降低生产成本，满足对所述节能环保隔热型防水材料的颜色及隔热等性能要求，所述超细颜填料还包括8-15份超细硅酸铝、8-12份超细滑石粉、余量为着色颜料。
进一步地，为了得到可制备高弹、隔热性能好的节能环保隔热型防水材料，所述水性纳米硅溶胶改性丙烯酸乳液中硅溶胶的固含量为35-40％。
进一步地，所述的节能环保隔热型防水材料，所述水性纳米硅溶胶改性丙烯酸乳液的固含量为41-45％。
为了得到性能优良的水性纳米硅溶胶改性丙烯酸乳液，进一步优化，所述引发剂为过硫酸铵和/或过硫酸钾。
为进一步优化所述的节能环保隔热型防水材料的防水、高弹等性能，所述水性纳米硅溶胶改性丙烯酸乳液中的乳胶粒子的粒径为0.3-0.5μm。
为使所述的节能环保隔热型防水材料长期稳定保证良好的使用性能，进一步地，所述节能环保隔热型防水材料的pH为7.5-8.5。
所述的节能环保隔热型防水材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将乳化硅油、六偏磷酸钠和/或聚丙烯酸酯共聚物铵盐以及0.3-0.7份聚二甲基硅氧烷加入至18-25份去离子水中进行高速剪切分散5-10分钟，得到纳米水性助剂溶液；
(2)将所述超细颜填料加入至所述纳米水性助剂溶液中，进行高速剪切分散30-60分钟，得到第一超细颜填料分散溶液；
(3)将所述第一超细颜填料分散溶液进行研磨1-2次，每次10-30分钟，得到第二超细颜填料分散溶液；
(4)将所述纳米硅溶胶改性丙烯酸乳液、烷基苯基聚环氧乙烷、以及硅烷偶联剂加入至第二超细颜填料分散溶液中，高速剪切分散10-15分钟；
(5)将羟乙基纤维素、异噻唑啉酮类防霉剂以及余量聚二甲基硅氧烷加入至步骤(4)得到的溶液中，高速剪切分散10-15分钟，完成所述节能环保隔热型防水材料的制备。
所述的节能环保隔热型防水材料的制备方法，其中所述纳米硅溶胶改性丙烯酸乳液与其它各原料、各工艺步骤及工艺参数相互配合，制备出防水、隔热性能优良的高弹节能环保隔热型防水材料。
进一步地，为使所述节能环保隔热型防水材料分散混合均匀，涂料颗粒粉体更为细小，根据所述的节能环保隔热型防水材料的制备方法中每步骤中的添加原料种类的差异，步骤(1)高速剪切的转速为800-1000r/min，步骤(2)高速剪切的转速为3000-5000r/min，步骤(4)高速剪切的转速为1000-1500r/min，步骤(5)高速剪切的转速为600-800r/min。
为了达到更好的分散、混合效果，提高分散效率，进一步地，所述的节能环保隔热型防水材料的制备方法中，进行所述高速剪切分散的真空度为0.06-0.08MPa。
本发明的有益效果为：
本发明提供一种节能环保隔热型防水材料及其制备方法，制得纳米硅溶胶改性丙烯酸乳液并与纳米水性助剂、超细颜填料和乙二醇，按照制备工艺进行高制备，得到一种具有优良的防水、隔热的高弹节能环保隔热型防水材料。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。
以下实施例中均以1份为1kg。
实施例1
一种节能环保隔热型防水材料，其特征在于，包括以下重量份原料：3份纳米水性助剂、30份超细颜填料、60份水性纳米硅溶胶改性丙烯酸乳液以及1.5份乙二醇；
所述纳米水性助剂的粒径为0.2-0.5μm，包括：0.4份乳化硅油、0.6份烷基苯基聚环氧乙烷、0.2份羟乙基纤维素、0.3份异噻唑啉酮类、0.2份聚丙烯酸酯共聚物铵盐、0.2份六偏磷酸钠、0.5份聚二甲基硅氧烷和0.6份硅烷偶联剂。
所述超细颜填料的粒径小于25μm，所述超细颜填料中包括3份纤维型纳米隔热材料、8份超细硅酸铝、8份超细滑石粉，11份着色颜料；
所述水性纳米硅溶胶改性丙烯酸乳液的乳胶，包括以下重量份的原料制成：6份甲基丙烯酸甲酯、20份丙烯酸乙酯、10份丙烯酸、30份丙烯酸丁酯、5份硅溶胶、0.12份过硫酸铵和40份水；所述硅溶胶的固含量为35％，所述水性纳米硅溶胶改性丙烯酸乳液中的乳胶粒子的粒径为0.3-0.5μm，固含量为41％
所述水性纳米硅溶胶改性丙烯酸乳液的制备方法为：将甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸和丙烯酸丁酯混合均匀，得到混合单体，然后将4.6份的混合单体、乳化剂和硅溶胶充分乳化后加入0.08份过硫酸铵，升温至70℃引发聚合反应，反应结束后，维持反应温度为90℃，在2小时内匀速添加剩余混合单体和剩余的过硫酸铵，添加完成后维持温度为92℃继续反应60分钟，反应结束后温度降至45℃，得到水性纳米硅溶胶改性丙烯酸乳液。
所述节能环保隔热型防水材料的pH为7.5。
所述的节能环保隔热型防水材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将乳化硅油、六偏磷酸钠和聚丙烯酸酯共聚物铵盐以及0.3份聚二甲基硅氧烷加入至18份去离子水中进行高速剪切分散5分钟，剪切的转速为800r/min，真空度为0.06MPa，得到纳米水性助剂溶液；
(2)将所述超细颜填料加入至所述纳米水性助剂溶液中，进行高速剪切分散30分钟，剪切的转速为3000r/min，真空度为0.08MPa，得到第一超细颜填料分散溶液；
(3)将所述第一超细颜填料分散溶液进行研磨1次，30分钟，得到第二超细颜填料分散溶液；
(4)将所述纳米硅溶胶改性丙烯酸乳液、烷基苯基聚环氧乙烷、以及硅烷偶联剂加入至第二超细颜填料分散溶液中，高速剪切分散10分钟，剪切的转速为1000r/min，真空度为0.06MPa；
(5)将羟乙基纤维素、异噻唑啉酮类防霉剂以及余量聚二甲基硅氧烷加入至步骤(4)得到的溶液中，高速剪切分散10分钟，剪切的转速为800r/min，真空度为0.07MPa，完成所述节能环保隔热型防水材料的制备。
实施例2
一种节能环保隔热型防水材料，其特征在于，包括以下重量份原料：5份纳米水性助剂、40份超细颜填料、40份水性纳米硅溶胶改性丙烯酸乳液以及2份乙二醇；
所述纳米水性助剂的粒径为0.2-0.5μm，包括：0.8份乳化硅油、0.3份烷基苯基聚环氧乙烷、0.5份羟乙基纤维素、0.1份异噻唑啉酮类、0.3份聚丙烯酸酯共聚物铵盐、0.4份六偏磷酸钠、1.2份聚二甲基硅氧烷和1.4份硅烷偶联剂。
所述超细颜填料的粒径小于25μm，所述超细颜填料中包括5份纤维型纳米隔热材料、15份超细硅酸铝、12份超细滑石粉，8份着色颜料；
所述水性纳米硅溶胶改性丙烯酸乳液的乳胶，包括以下重量份的原料制成：12份甲基丙烯酸甲酯、10份丙烯酸乙酯、20份丙烯酸、20份丙烯酸丁酯、10份硅溶胶、0.06份过硫酸钾和50份水；所述硅溶胶的固含量为40％，所述水性纳米硅溶胶改性丙烯酸乳液中的乳胶粒子的粒径为0.3-0.5μm，固含量为45％
所述水性纳米硅溶胶改性丙烯酸乳液的制备方法为：将甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸和丙烯酸丁酯混合均匀，得到混合单体，然后将16.4份的混合单体、乳化剂和硅溶胶充分乳化后加入0.03份过硫酸钾，升温至60℃引发聚合反应，反应结束后，维持反应温度为80℃，在3小时内匀速添加剩余混合单体和剩余的过硫酸钾，添加完成后维持温度为98℃继续反应30分钟，反应结束后温度降至35℃，得到水性纳米硅溶胶改性丙烯酸乳液。
所述节能环保隔热型防水材料的pH为8.5。
所述的节能环保隔热型防水材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将乳化硅油、六偏磷酸钠和聚丙烯酸酯共聚物铵盐以及0.7份聚二甲基硅氧烷加入至25份去离子水中进行高速剪切分散10分钟，剪切的转速为1000r/min，真空度为0.06MPa，得到纳米水性助剂溶液；
(2)将所述超细颜填料加入至所述纳米水性助剂溶液中，进行高速剪切分散30分钟，剪切的转速为5000r/min，真空度为0.06MPa，得到第一超细颜填料分散溶液；
(3)将所述第一超细颜填料分散溶液进行研磨2次，每次10分钟，得到第二超细颜填料分散溶液；
(4)将所述纳米硅溶胶改性丙烯酸乳液、烷基苯基聚环氧乙烷、以及硅烷偶联剂加入至第二超细颜填料分散溶液中，高速剪切分散15分钟，剪切的转速为1500r/min，真空度为0.06MPa；
(5)将羟乙基纤维素、异噻唑啉酮类防霉剂以及余量聚二甲基硅氧烷加入至步骤(4)得到的溶液中，高速剪切分散15分钟，剪切的转速为600r/min，真空度为0.08MPa，完成所述节能环保隔热型防水材料的制备。
实施例3
一种节能环保隔热型防水材料，其特征在于，包括以下重量份原料：3.4份纳米水性助剂、35份超细颜填料、50份水性纳米硅溶胶改性丙烯酸乳液以及1.8份乙二醇；
所述纳米水性助剂的粒径为0.2-0.5μm，包括：0.6份乳化硅油、0.5份烷基苯基聚环氧乙烷、0.3份羟乙基纤维素、0.2份异噻唑啉酮类、0.3份六偏磷酸钠、0.8份聚二甲基硅氧烷和0.7份硅烷偶联剂。
所述超细颜填料的粒径小于25μm，所述超细颜填料中包括4份纤维型纳米隔热材料、10份超细硅酸铝、10份超细滑石粉，11份着色颜料；
所述水性纳米硅溶胶改性丙烯酸乳液的乳胶，包括以下重量份的原料制成：8份甲基丙烯酸甲酯、15份丙烯酸乙酯、12份丙烯酸、24份丙烯酸丁酯、7份硅溶胶、0.04份过硫酸铵、0.05份过硫酸钾和45份水；所述硅溶胶的固含量为38％，所述水性纳米硅溶胶改性丙烯酸乳液中的乳胶粒子的粒径为0.3-0.5μm，固含量为43％
所述水性纳米硅溶胶改性丙烯酸乳液的制备方法为：将甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸和丙烯酸丁酯混合均匀，得到混合单体，然后将4.6份的混合单体、乳化剂和硅溶胶充分乳化后加入0.02份过硫酸铵和0.02份过硫酸钾，升温至65℃引发聚合反应，反应结束后，维持反应温度为85℃，在2小时内匀速添加剩余混合单体和剩余的过硫酸铵和过硫酸钾，添加完成后维持温度为95℃继续反应40分钟，反应结束后温度降至40℃，得到水性纳米硅溶胶改性丙烯酸乳液。
所述节能环保隔热型防水材料的pH为8。
所述的节能环保隔热型防水材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将乳化硅油、六偏磷酸钠和聚丙烯酸酯共聚物铵盐以及0.5份聚二甲基硅氧烷加入至20份去离子水中进行高速剪切分散8分钟，剪切的转速为850r/min，真空度为0.07MPa，得到纳米水性助剂溶液；
(2)将所述超细颜填料加入至所述纳米水性助剂溶液中，进行高速剪切分散40分钟，剪切的转速为4000r/min，真空度为0.08MPa，得到第一超细颜填料分散溶液；
(3)将所述第一超细颜填料分散溶液进行研磨2次，每次20分钟，得到第二超细颜填料分散溶液；
(4)将所述纳米硅溶胶改性丙烯酸乳液、烷基苯基聚环氧乙烷、以及硅烷偶联剂加入至第二超细颜填料分散溶液中，高速剪切分散13分钟，剪切的转速为1200r/min，真空度为0.06MPa；
(5)将羟乙基纤维素、异噻唑啉酮类防霉剂以及余量聚二甲基硅氧烷加入至步骤(4)得到的溶液中，高速剪切分散12分钟，剪切的转速为750r/min，真空度为0.07MPa，完成所述节能环保隔热型防水材料的制备。
实验例
对实施例3得到的节能环保隔热型防水材料进行性能测试，结果如表1所示：
表1
测试项目
不透水性(0.3MPa，30min) 不透水
拉伸强度，MPa≥ 3.3
断裂伸长率，％≥ 482
太阳反射比(白色) 0.89
半球发射率 0.89
由表1可看出，所述的节能环保隔热型防水材料的防水效果好，另外根据GBT25261-2010建筑用反射隔热涂料标准测试其太阳反射比和半球发射率可以看出，所述的节能环保隔热型防水材料有着优异的隔热性能，拉伸强度和断裂伸长率表明所述的节能环保隔热型防水材料弹性好，适用于建筑屋顶涂料施工。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种节能环保隔热型防水材料，其特征在于，包括以下重量份原料：3-5份纳米水性助剂、30-40份超细颜填料、40-60份水性纳米硅溶胶改性丙烯酸乳液以及1.5-2份乙二醇；
所述纳米水性助剂的粒径为0.2-0.5μm，包括：0.4-0.8份乳化硅油、0.3-0.6份烷基苯基聚环氧乙烷、0.2-0.5份羟乙基纤维素、0.1-0.3份异噻唑啉酮类、0.2-0.4份六偏磷酸钠和/或0.2-0.3份聚丙烯酸酯共聚物铵盐、0.5-1.2份聚二甲基硅氧烷，余量为硅烷偶联剂；
所述超细颜填料的粒径小于25μm，所述超细颜填料中包括3-5份纤维型纳米隔热材料；
所述水性纳米硅溶胶改性丙烯酸乳液的乳胶，包括以下重量份的原料制成：6-12份甲基丙烯酸甲酯、10-20份丙烯酸乙酯、10-20份丙烯酸、20-30份丙烯酸丁酯、5-10份硅溶胶、0.06-0.12份引发剂和40-50份水；
所述水性纳米硅溶胶改性丙烯酸乳液的制备方法为：将甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸和丙烯酸丁酯混合均匀，得到混合单体，然后将4.6-16.4份的混合单体、乳化剂和硅溶胶充分乳化后加入0.03-0.08份引发剂，升温至60-70℃引发聚合反应，反应结束后，维持反应温度为80-90℃，在2-3小时内匀速添加剩余混合单体和剩余的引发剂，添加完成后维持温度为92-98℃继续反应30-60分钟，反应结束后温度降至35-45℃，得到水性纳米硅溶胶改性丙烯酸乳液。
2.根据权利要求1所述的节能环保隔热型防水材料，其特征在于，所述超细颜填料还包括8-15份超细硅酸铝、8-12份超细滑石粉，余量为着色颜料。
3.根据权利要求1所述的节能环保隔热型防水材料，其特征在于，所述硅溶胶的固含量为35-40％。
4.根据权利要求1所述的节能环保隔热型防水材料，其特征在于，所述水性纳米硅溶胶改性丙烯酸乳液的固含量为41-45％。
5.根据权利要求1所述的节能环保隔热型防水材料，其特征在于，所述引发剂为过硫酸铵和/或过硫酸钾。
6.根据权利要求1所述的节能环保隔热型防水材料，其特征在于，所述水性纳米硅溶胶改性丙烯酸乳液中的乳胶粒子的粒径为0.3-0.5μm。
7.根据权利要求1所述的节能环保隔热型防水材料，其特征在于，所述节能环保隔热型防水材料的pH为7.5-8.5。
8.权利要求1-7任一所述的节能环保隔热型防水材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将乳化硅油、六偏磷酸钠和/或聚丙烯酸酯共聚物铵盐以及0.3-0.7份聚二甲基硅氧烷加入至18-25份去离子水中进行高速剪切分散5-10分钟，得到纳米水性助剂溶液；
(2)将所述超细颜填料加入至所述纳米水性助剂溶液中，进行高速剪切分散30-60分钟，得到第一超细颜填料分散溶液；
(3)将所述第一超细颜填料分散溶液进行研磨1-2次，每次10-30分钟，得到第二超细颜填料分散溶液；
(4)将所述纳米硅溶胶改性丙烯酸乳液、烷基苯基聚环氧乙烷、以及硅烷偶联剂加入至第二超细颜填料分散溶液中，高速剪切分散10-15分钟；
(5)将羟乙基纤维素、异噻唑啉酮类防霉剂以及余量聚二甲基硅氧烷加入至步骤(4)得到的溶液中，高速剪切分散10-15分钟，完成所述节能环保隔热型防水材料的制备。
9.根据权利要求8所述的节能环保隔热型防水材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)高速剪切的转速为800-1000r/min，步骤(2)高速剪切的转速为3000-5000r/min，步骤(4)高速剪切的转速为1000-1500r/min，步骤(5)高速剪切的转速为600-800r/min。
10.根据权利要求8所述的节能环保隔热型防水材料的制备方法，其特征在于，进行所述高速剪切分散的真空度为0.06-0.08MPa。
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