CN106978028A - 一种具有光催化功能的聚合物水泥基防水涂料及其应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种具有光催化功能的聚合物水泥基防水涂料，是由内层涂料和外层涂料组成的。本发明还公开了该聚合物水泥基防水涂料的制备方法。本发明可大大缩短了施工周期，最终使得表干时间减少1‑3h，实干时间减少2‑4h。纳米TiO2作为紫外线屏蔽剂，利用其粒径和晶型的不同，形成双层材料，内层大粒径金红石型纳米TiO2反射紫外线，外层小粒径锐钛矿型纳米TiO2吸收紫外线，显著提高了涂层的耐老化性能。

Description

一种具有光催化功能的聚合物水泥基防水涂料及其应用
技术领域
本发明涉及防水材料领域，具体涉及一种具有光催化功能的聚合物水泥基防水涂料及其应用。
背景技术
近年来，经常因为地下结构防水、建筑物防水不好，导致漏水事件频发。建筑物漏水不仅给居民生活的居住环境造成不利影响，而且会使混凝土中的钢筋锈蚀，从而破坏了混凝土结构的整体性，进而影响了主体结构的稳定性和使用寿命。因此做好建筑物的防水，不仅会给住户带来一个舒适的生活环境，而且对主体结构的使用寿命也是特别重要。
防水涂料中聚合物水泥基防水涂料是由多种水性聚合物合成的乳液与掺有各种添加剂的优质水泥组成，聚合物的柔性与水泥的刚性结为一体，使得它在抗渗性与稳定性、耐久性等方面都表现优异，而且施工方便、综合造价低、无毒环保。因此，聚合物水泥基防水涂料已经成为防水涂料发展的趋势。
但在实际的应用中，目前所应用的聚合物水泥基防水涂料尽管采用有机-无机得到了刚柔相济的材料，但是易受280-400nm的紫外线（波长范围为190-400，其中190-280nm为短波区，被臭氧阻挡）破坏，耐紫外线老化性能较差，基体本身不具备屏蔽紫外线的能力，且基体拉伸强度和粘接强度低，防水效果不佳。因此，针对目前聚合物水泥基防水涂料的现状，急需一种综合性能好、耐老化的防水涂料。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，提供了一种力学性能、防水性能和屏蔽紫外线性能好，耐老化的具有光催化功能的聚合物水泥基防水涂料。
本发明还提供了该聚合物水泥基防水涂料的应用。
本发明的目的是通过如下技术方案实现的：
一种具有光催化功能的聚合物水泥基防水涂料，是由内层涂料和外层涂料组成的；
所述内层涂料是由以下重量份的原料制得的：乳液45.00-55.00份、快硬硫铝酸盐水泥15.00-20.00份、金红石型纳米TiO21.00-4.00份、二氧化硅12.00-18.00份、氢氧化钙2.00-8.00份、分散剂0.05-0.08份、成膜助剂0.10-0.30份、防腐剂0.05-0.10份、消泡剂0.10-0.50份、水5.00-8.00份；
所述外层涂料是由以下重量份的原料制得的：乳液45.00-55.00份、快硬硫铝酸盐水泥15.00-20.00份、锐钛矿型纳米TiO20.20-2.00份、二氧化硅12.00-18.00份、氢氧化钙2.00-8.00份、分散剂0.05-0.08份、成膜助剂0.10-0.30份、防腐剂0.05-0.10份、消泡剂0.10-0.50份、水5.00-8.00份。
所述的，金红石型纳米TiO2的粒径为100-200nm；所述的，锐钛矿型纳米TiO2的粒径为20-80nm。
所述的，二氧化硅的粒径为28-45μm。
所述的，乳液为聚丙烯酸酯乳液、VAE乳液和苯丙乳液中的一种。
所述的，乳液的固体含量为50-60%。
所述的，分散剂为六偏磷酸钠；所述的，成膜助剂为酯醇类成膜助剂；所述的，防腐剂为苯并咪唑酯类；所述的，消泡剂为有机硅类消泡剂。
一种具有光催化功能的聚合物水泥基防水涂料在建筑外墙上的应用。
所述的，具有光催化功能的聚合物水泥基防水涂料在建筑外墙上的应用，是由以下步骤获得的：
1）将氢氧化钙加入水中，得氢氧化钙溶液；将硫铝酸盐水泥和金红石型纳米TiO2置于球磨机中，以550r/min的速度研磨30min，得粉料；将粉料和氢氧化钙溶液混合搅拌2-3min，依次加入乳液、消泡剂、分散剂、防腐剂和成膜助剂，搅拌2-3min，最后加入二氧化硅搅拌1-2min，静置5min，制得内层涂料；
2）将内层涂料喷涂在建筑外墙上，厚度为0.2-0.6mm；喷涂完2-5h后，二次喷涂内层涂料，至总厚度为0.4-1.2mm；
3) 将氢氧化钙加入水中，得氢氧化钙溶液；将硫铝酸盐水泥和锐钛矿型纳米TiO2置于球磨机中，以550r/min的速度研磨30min，得粉料；将粉料和氢氧化钙溶液混合搅拌2-3min，依次加入乳液、消泡剂、分散剂、防腐剂和成膜助剂，搅拌2-3min，最后加入二氧化硅搅拌1-2min，静置5min，制得外层涂料；
4）待步骤2）的二次喷涂内层涂料完成后4-10h，喷涂外层涂料，喷涂厚度为0.1-0.3mm；待外层涂料喷涂完成后1-2h，二次喷涂外层涂料，至总厚度为0.8-1.8mm，即可。
本发明利用纳米TiO2作为紫外线屏蔽剂和光催化反应剂，根据TiO2的光学属性，将不同粒径和晶型的纳米TiO2分别掺入到内外层涂料中，形成纳米TiO2的梯度材料，然后在纳米TiO2/聚合物的共同作用下，根据硫铝酸盐水泥基复合材料的硬化特征，设计内外层具备不同的厚度。在内层掺入大粒径的金红石型纳米TiO2，其对中波区（280-320nm）、长波区（320-400nm）紫外线有散射、反射作用；在外层中掺入小粒径的锐钛矿型纳米TiO2，其对中波区紫外线的吸收作用，内外层纳米TiO2的掺入显著提高涂层的耐紫外线老化的能力。外层的较高浓度的锐钛矿型纳米TiO2吸收紫外线，发生光催化作用，起到对空气净化的效果，同时内层低浓度的金红石型纳米TiO2对紫外线有一定的反射作用，可有效提高外层锐钛矿型纳米TiO2对紫外线的吸收和利用，改善光催化效率，同时TiO2的加入可以优化内层涂层的力学性能和防水特征。通过控制内外层的喷涂厚度，在保证涂层的力学性能、防水性能和反射紫外线性能的同时，显著提高透光率，进而提高光催化效率。纳米TiO2作为无机颗粒，可抑制聚合物链上分子的移动，同时促进了硫酸酸盐水泥的水化，降低了涂层内部的孔隙率，显著提高涂层的拉伸强度和粘接强度。
本发明的有益效果：
1）纳米TiO2作为紫外线屏蔽剂，利用其粒径和晶型的不同，形成双层材料，内层大粒径金红石型纳米TiO2反射紫外线，外层小粒径锐钛矿型纳米TiO2吸收紫外线，显著提高了涂层的耐老化性能。
2）外层锐钛矿型纳米TiO2具有的吸收紫外线效果，实为光催化功能，可将空气中的挥发性有机化合物、NOX、CO等污染气体转化为CO2、水及可溶性的无机盐，实现对空气的净化。另一方面，内层金红石型纳米TiO2将紫外线反射，然后被外层锐钛矿型纳米TiO2吸收利用，显著提高光催化性能。
3）纳米TiO2的晶核效应，可促进硫酸酸盐水泥的水化，降低涂层内部的孔隙率，同时作为无机纳米颗粒，抑制聚合物链上分子的移动，提高聚合物水泥基防水涂料制备涂层的拉伸强度和粘接强度，最终提高了涂层的防水效果。
4）本发明可大大缩短了施工周期，最终使得表干时间减少1-3h，实干时间减少2-4h。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步的说明。
本发明内层涂料所用的水泥为42.5R快硬硫铝酸盐水泥。
本发明外层涂料所用的水泥为42.5快硬硫铝酸盐水泥。
实施例1
一种具有光催化功能的聚合物水泥基防水涂料，是由内层涂料和外层涂料组成的；
所述内层涂料是由以下重量份的原料制得的：乳液45.00份、快硬硫铝酸盐水泥20.00份、金红石型纳米TiO24.00份、二氧化硅12.00份、氢氧化钙8.00份、分散剂0.05份、成膜助剂0.30份、防腐剂0.10份、消泡剂0.50份、水5.00份；
所述外层涂料是由以下重量份的原料制得的：乳液45.00份、快硬硫铝酸盐水泥20.00份、锐钛矿型纳米TiO22.00份、二氧化硅12.00份、氢氧化钙8.00份、分散剂0.05份、成膜助剂0.30份、防腐剂0.10份、消泡剂0.50份、水5.00份。
所述的，金红石型纳米TiO2的粒径为100nm；所述的，锐钛矿型纳米TiO2的粒径为80nm。
所述的，二氧化硅的粒径为28μm。
所述的，乳液为聚丙烯酸酯乳液。
所述的，乳液的固体含量为50-60%。
所述的，分散剂为六偏磷酸钠；所述的，成膜助剂为酯醇类成膜助剂；所述的，防腐剂为苯并咪唑酯类；所述的，消泡剂为有机硅类消泡剂。
一种具有光催化功能的聚合物水泥基防水涂料在建筑外墙上的应用。
所述的，具有光催化功能的聚合物水泥基防水涂料在建筑外墙上的应用，是由以下步骤获得的：
1）将氢氧化钙加入水中，得氢氧化钙溶液；将硫铝酸盐水泥和金红石型纳米TiO2置于球磨机中，以550r/min的速度研磨30min，得粉料；将粉料和氢氧化钙溶液混合搅拌2min，依次加入乳液、消泡剂、分散剂、防腐剂和成膜助剂，搅拌3min，最后加入二氧化硅搅拌1min，静置5min，制得内层涂料；
2）将内层涂料喷涂在建筑外墙上，厚度为0.2mm；喷涂完2h后，二次喷涂内层涂料，至总厚度为0.4mm；
3) 将氢氧化钙加入水中，得氢氧化钙溶液；将硫铝酸盐水泥和锐钛矿型纳米TiO2置于球磨机中，以550r/min的速度研磨30min，得粉料；将粉料和氢氧化钙溶液混合搅拌2min，依次加入乳液、消泡剂、分散剂、防腐剂和成膜助剂，搅拌3min，最后加入二氧化硅搅拌1min，静置5min，制得外层涂料；
4）待步骤2）的二次喷涂内层涂料完成后4h，喷涂外层涂料，喷涂厚度为0.1mm；待外层涂料喷涂完成后2h，二次喷涂外层涂料，至总厚度为0.8mm，即可。
实施例2
一种具有光催化功能的聚合物水泥基防水涂料，是由内层涂料和外层涂料组成的；
所述内层涂料是由以下重量份的原料制得的：乳液50.00份、快硬硫铝酸盐水泥18.00份、金红石型纳米TiO23.00份、二氧化硅15.00份、氢氧化钙5.00份、分散剂0.07份、成膜助剂0.2份、防腐剂0.08份、消泡剂0.30份、水6.00份；
所述外层涂料是由以下重量份的原料制得的：乳液50.00份、快硬硫铝酸盐水泥18.00份、锐钛矿型纳米TiO21.00份、二氧化硅16.00份、氢氧化钙5.00份、分散剂0.07份、成膜助剂0.20份、防腐剂0.08份、消泡剂0.30份、水6.00份。
所述的，金红石型纳米TiO2的粒径为150nm；所述的，锐钛矿型纳米TiO2的粒径为50nm。
所述的，二氧化硅的粒径为35μm。
所述的，乳液为VAE乳液。
一种具有光催化功能的聚合物水泥基防水涂料在建筑外墙上的应用。
所述的，具有光催化功能的聚合物水泥基防水涂料在建筑外墙上的应用，是由以下步骤获得的：
1）将氢氧化钙加入水中，得氢氧化钙溶液；将硫铝酸盐水泥和金红石型纳米TiO2置于球磨机中，以550r/min的速度研磨30min，得粉料；将粉料和氢氧化钙溶液混合搅拌3min，依次加入乳液、消泡剂、分散剂、防腐剂和成膜助剂，搅拌2min，最后加入二氧化硅搅拌2min，静置5min，制得内层涂料；
2）将内层涂料喷涂在建筑外墙上，厚度为0.4mm；喷涂完3.5h后，二次喷涂内层涂料，至总厚度为0.8mm；
3) 将氢氧化钙加入水中，得氢氧化钙溶液；将硫铝酸盐水泥和锐钛矿型纳米TiO2置于球磨机中，以550r/min的速度研磨30min，得粉料；将粉料和氢氧化钙溶液混合搅拌3min，依次加入乳液、消泡剂、分散剂、防腐剂和成膜助剂，搅拌2min，最后加入二氧化硅搅拌2min，静置5min，制得外层涂料；
4）待步骤2）的二次喷涂内层涂料完成后7h，喷涂外层涂料，喷涂厚度为0.2mm；待外层涂料喷涂完成后1h，二次喷涂外层涂料，至总厚度为1.3mm，即可。
其余同实施例1。
实施例3
一种具有光催化功能的聚合物水泥基防水涂料，是由内层涂料和外层涂料组成的；
所述内层涂料是由以下重量份的原料制得的：乳液55.00份、快硬硫铝酸盐水泥15.00份、金红石型纳米TiO21.00份、二氧化硅18.00份、氢氧化钙2.00份、分散剂0.08份、成膜助剂0.10份、防腐剂0.05份、消泡剂0.10份、水8.00份；
所述外层涂料是由以下重量份的原料制得的：乳液55.00份、快硬硫铝酸盐水泥15.00份、锐钛矿型纳米TiO20.20份、二氧化硅18.00份、氢氧化钙2.00份、分散剂0.08份、成膜助剂0.10份、防腐剂0.05份、消泡剂0.10份、水8.00份。
所述的，金红石型纳米TiO2的粒径为200nm；所述的，锐钛矿型纳米TiO2的粒径为20nm。
所述的，二氧化硅的粒径为45μm。
所述的，乳液为苯丙乳液。
一种具有光催化功能的聚合物水泥基防水涂料在建筑外墙上的应用。
所述的，具有光催化功能的聚合物水泥基防水涂料在建筑外墙上的应用，是由以下步骤获得的：
1）将氢氧化钙加入水中，得氢氧化钙溶液；将硫铝酸盐水泥和金红石型纳米TiO2置于球磨机中，以550r/min的速度研磨30min，得粉料；将粉料和氢氧化钙溶液混合搅拌2min，依次加入乳液、消泡剂、分散剂、防腐剂和成膜助剂，搅拌3min，最后加入二氧化硅搅拌2min，静置5min，制得内层涂料；
2）将内层涂料喷涂在建筑外墙上，厚度为0.6mm；喷涂完5h后，二次喷涂内层涂料，至总厚度为1.2mm；
3) 将氢氧化钙加入水中，得氢氧化钙溶液；将硫铝酸盐水泥和锐钛矿型纳米TiO2置于球磨机中，以550r/min的速度研磨30min，得粉料；将粉料和氢氧化钙溶液混合搅拌2min，依次加入乳液、消泡剂、分散剂、防腐剂和成膜助剂，搅拌3min，最后加入二氧化硅搅拌1min，静置5min，制得外层涂料；
4）待步骤2）的二次喷涂内层涂料完成后10h，喷涂外层涂料，喷涂厚度为0.3mm；待外层涂料喷涂完成后2h，二次喷涂外层涂料，至总厚度为1.8mm，即可。
其余同实施例1。
对比例
一种聚合物水泥基防水涂料，是由内层涂料和外层涂料组成的；
所述内层涂料是由以下重量份的原料制得的：乳液50.00份、快硬硫铝酸盐水泥18.00份、二氧化硅15.00份、氢氧化钙5.00份、分散剂0.07份、成膜助剂0.2份、防腐剂0.08份、消泡剂0.30份、水6.00份；
所述外层涂料是由以下重量份的原料制得的：乳液50.00份、快硬硫铝酸盐水泥18.00份、二氧化硅16.00份、氢氧化钙5.00份、分散剂0.07份、成膜助剂0.20份、防腐剂0.08份、消泡剂0.30份、水6.00份。
所述的，二氧化硅的粒径为35μm。
所述的，乳液为VAE乳液。
一种具有光催化功能的聚合物水泥基防水涂料在建筑外墙上的应用。
所述的，具有光催化功能的聚合物水泥基防水涂料在建筑外墙上的应用，是由以下步骤获得的：
1）将氢氧化钙加入水中，得氢氧化钙溶液；将硫铝酸盐水泥置于球磨机中，以550r/min的速度研磨30min，得粉料；将粉料和氢氧化钙溶液混合搅拌3min，依次加入乳液、消泡剂、分散剂、防腐剂和成膜助剂，搅拌2min，最后加入二氧化硅搅拌2min，静置5min，制得内层涂料；
2）将内层涂料喷涂在建筑外墙上，厚度为0.4mm；喷涂完3.5h后，二次喷涂内层涂料，至总厚度为0.8mm；
3) 将氢氧化钙加入水中，得氢氧化钙溶液；将硫铝酸盐水泥置于球磨机中，以550r/min的速度研磨30min，得粉料；将粉料和氢氧化钙溶液混合搅拌3min，依次加入乳液、消泡剂、分散剂、防腐剂和成膜助剂，搅拌2min，最后加入二氧化硅搅拌2min，静置5min，制得外层涂料；
4）待步骤2）的二次喷涂内层涂料完成后7h，喷涂外层涂料，喷涂厚度为0.2mm；待外层涂料喷涂完成后1h，二次喷涂外层涂料，至总厚度为1.3mm，即可。
其余同实施例1。
性能测试
对实施例1-3和对比例的聚合物水泥基防水涂料依据GB/T23445-2009《聚合物水泥防水涂料》进行各项性能测试，结果如表1所示。
表1聚合物水泥基防水涂料性能
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节。

Claims (8)

1.一种具有光催化功能的聚合物水泥基防水涂料，其特征在于，是由内层涂料和外层涂料组成的；
所述内层涂料是由以下重量份的原料制得的：乳液45.00-55.00份、快硬硫铝酸盐水泥15.00-20.00份、金红石型纳米TiO21.00-4.00份、二氧化硅12.00-18.00份、氢氧化钙2.00-8.00份、分散剂0.05-0.08份、成膜助剂0.10-0.30份、防腐剂0.05-0.10份、消泡剂0.10-0.50份、水5.00-8.00份；
所述外层涂料是由以下重量份的原料制得的：乳液45.00-55.00份、快硬硫铝酸盐水泥15.00-20.00份、锐钛矿型纳米TiO20.20-2.00份、二氧化硅12.00-18.00份、氢氧化钙2.00-8.00份、分散剂0.05-0.08份、成膜助剂0.10-0.30份、防腐剂0.05-0.10份、消泡剂0.10-0.50份、水5.00-8.00份。
2.根据权利要求1所述的聚合物水泥基防水涂料，其特征在于，所述金红石型纳米TiO2的粒径为100-200nm；所述锐钛矿型纳米TiO2的粒径为20-80nm。
3.根据权利要求1所述的聚合物水泥基防水涂料，其特征在于，所述二氧化硅的粒径为28-45μm。
4.根据权利要求1所述的聚合物水泥基防水涂料，其特征在于，所述乳液为聚丙烯酸酯乳液、VAE乳液和苯丙乳液中的一种。
5.根据权利要求4所述的聚合物水泥基防水涂料，其特征在于，所述乳液的固体含量为50-60%。
6.根据权利要求1所述的聚合物水泥基防水涂料，其特征在于，所述分散剂为六偏磷酸钠；所用成膜助剂为酯醇类成膜助剂；所述防腐剂为苯并咪唑酯类；所用消泡剂为有机硅类消泡剂。
7.一种权利要求1或2所述具有光催化功能的聚合物水泥基防水涂料的应用，其特征在于，所述具有光催化功能的聚合物水泥基防水涂料在建筑外墙上的应用。
8.根据权利要求7所述的应用，其特征在于，是由以下步骤获得的：
1）将氢氧化钙加入水中，得氢氧化钙溶液；将硫铝酸盐水泥和金红石型纳米TiO2置于球磨机中，以550r/min的速度研磨30min，得粉料；将粉料和氢氧化钙溶液混合搅拌2-3min，依次加入乳液、消泡剂、分散剂、防腐剂和成膜助剂，搅拌2-3min，最后加入二氧化硅搅拌1-2min，静置5min，制得内层涂料；
2）将内层涂料喷涂在建筑外墙上，厚度为0.2-0.6mm；喷涂完2-5h后，二次喷涂内层涂料，至总厚度为0.4-1.2mm；
3) 将氢氧化钙加入水中，得氢氧化钙溶液；将硫铝酸盐水泥和锐钛矿型纳米TiO2置于球磨机中，以550r/min的速度研磨30min，得粉料；将粉料和氢氧化钙溶液混合搅拌2-3min，依次加入乳液、消泡剂、分散剂、防腐剂和成膜助剂，搅拌2-3min，最后加入二氧化硅搅拌1-2min，静置5min，制得外层涂料；
4）待步骤2）的二次喷涂内层涂料完成后4-10h，喷涂外层涂料，喷涂厚度为0.1-0.3mm；待外层涂料喷涂完成后1-2h，二次喷涂外层涂料，至总厚度为0.8-1.8mm，即可。
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