CN107010890A - 一种环保型聚合物水泥墙面防水浆料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种环保型聚合物水泥墙面防水浆料及其制备方法，所述聚合物水泥墙面防水浆料由质量比为1：3‑5的液料和粉料组成，所述的粉料由以下组份重量份数组成：35‑40份水泥、35‑40份石英砂、20‑25份重钙、0.1‑0.3份润滑剂和0.2‑0.5份减水剂，所述的液料由以下组份重量份数组成：0.4‑0.6份分散剂、44‑50份水、0.2‑0.4份消泡剂和45‑55份聚合物乳液，所述聚合物乳液由质量比为1:3~5的纯丙乳液和苯丙乳液组成。本发明所提供的聚合物水泥墙面防水浆料所选用材料，以水为介质，系水性产品，生产工艺绿色、低能耗，不产生三废，对环境无污染，满足绿色环保的要求。

Description

一种环保型聚合物水泥墙面防水浆料及其制备方法

技术领域

本发明属于建筑材料技术领域，具体涉及一种环保型聚合物水泥墙面防水浆料及其制备方法。

背景技术

近年来，随着我国房地产行业的快速发展，工程质量问题尤其是建筑防水工程质量问题日益突出。不少高层建筑存在墙面渗水、漏水的情况，已成为住房投诉的热点问题；外墙渗漏已成为新建建筑的最大通病，水分对墙体的侵蚀，特别是通过裂缝向墙体中渗透，这样就会引起混凝土内部钢筋的锈蚀，加快混凝土碳化，严重时影响到建筑物的使用寿命。据有关部门调查显示：上海地区的高层建筑外墙渗漏率高达30％以上，广东省非商业住宅工程外墙渗漏约占总渗漏量的50％-60％，长三角等沿海地区也出现类似的情况。渗漏问题影响了人们的正常工作、生活、生产秩序，也带来了巨大的经济损失，并产生高额的维修费用，同时还降低了建筑物的使用寿命。

当然出现建筑物墙面渗漏的原因有很多，如管理疏忽、施工质量、设计缺陷、材料不合格等；选择一种适合且高质量的防水材料是其中的关键，聚合物水泥墙面防水浆料作为一种新型的环保型防水材料，是一种由水性聚合物乳液和无机凝胶材料(以水泥为代表)组成的对环境无污染的绿色高分子防水材料，兼具聚合物柔性、防水性以及无机水硬性，材料强度高、易于潮湿基层粘结的的优点，刚柔结合，成膜后具有很好的物理力学性能和耐久性。聚合物水泥墙面防水浆料可以任意选择刷涂、辊涂、喷涂的施工方法。随着环保要求的不断提高，易施工且水性化环保型的聚合物水泥墙面防水浆料是今后建筑外墙墙面防水发展的必然趋势。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种环保型聚合物水泥墙面防水浆料，防水效果优异，同时具有环保、易施工等优点，静置开放时间达90min，产品还保持良好的流动性和均匀性，且物理力学性能稳定。

本发明解决技术问题所采用的技术方案为：

一种环保型聚合物水泥墙面防水浆料，由质量比为1：3-5的液料和粉料组成，所述的粉料由以下组份重量份数组成：35-40份水泥、35-40份石英砂、20-25份重钙，0.1-0.3份润滑剂和0.2-0.5份减水剂，所述的液料由以下组份重量份数组成：0.4-0.6份分散剂、44-50份水、0.2-0.4份消泡剂和45-55份聚合物乳液，所述聚合物乳液由质量比为1:3～5的纯丙乳液和苯丙乳液组成。

丙烯酸类乳液具有低VOC，无APEO、无氨等环保特点，其分子中不含C＝C不饱和键，分子相对稳定，不易受外界热能、紫外线、臭氧干扰而断裂降解造成材料老化，而水泥水化产物也具有优越的抗老化性能。丙烯酸类乳液活性基团少，与水泥的作用点也少，所以可加入更多的水泥等粉料，做成的防水材料成本也较低。

同一类型的乳液，在性能和应用方面也有着不同的特点。其主要性能特点如下：

①玻璃化温度Tg(℃)

玻璃化温度是乳液的典型物理特性，当温度高于Tg(℃)时，材料行为类似橡胶，受载时产生弹性变形；当温度低于Tg(℃)时材料行为像玻璃易于产生脆性破坏。主要工程在南方，综合考虑南方的天气特点，玻璃化温度Tg(℃)应为0-5℃。

②最低成膜温度MFT(℃)

聚合物乳液的另一个特征是其最低成膜温度，它是聚合物乳液形成连续膜的最低温度。假如水泥水化温度低于该值，所供给的能量不足以开始成膜，这时聚合物将以中断的颗粒形式存在于防水材料中。只有当水泥水化温度高于聚合物乳液的最低成膜温度，才可以形成均匀膜结构分布于水化产物之间，才能在有应力时起到架桥作用，有效吸收和传递能量，从而抵制裂缝的形成和扩展。用于聚合物水泥墙面防水浆料的聚合物乳液其最低成膜温度应比养护温度低些。再综合天气因素和施工要求，所以最低成膜温度MFT(℃)应为2-5℃。

③聚合物乳液的离子稳定性更高

水泥在水化过程中形成的水化物常含有活泼的Ca²⁺、Al³⁺等离子，聚合物乳液必须具有很高的离子稳定性，否则，聚合物乳液会因破乳而失效。因此聚合物水泥墙面防水浆料用的聚合物乳液的离子稳定性更高。

④粘度mPa.s

聚合物水泥墙面防水浆料中的液料：粉料＝1：3-5，液料的粘度越低相对能容纳或添加的粉料更多，液料与粉料混合后不会太干或太稠，不会涂刷不开，导致施工困难，粘度mPa.s应＜600。

⑤细粒径

平均料径细的聚合物乳液一方面其渗透性更强，能很好的渗透外墙墙面，封闭毛细孔，从而提高防水层的粘结强度；另一方面其对水泥和粉料的粘接能力更强，防水层致密性更好。

⑥固体含量

固体含量也是聚合物乳液的一个重要指标，高固体含量是生产低VOC防水产品的前提，固体含量的高低还跟聚合物乳液在聚合物水泥墙面防水浆料中的用量有关，固体含量应为50+1％以上。

⑦低VOC，不含APEO，不含甲醛、无氨。

综合上面对乳液的品种类型、乳液性能要求和成本方面，我们选用一种低VOC纯丙乳液和一种低VOC苯丙乳液进行复配，经过多种比例的调配发现，当纯丙乳液与苯丙乳液的质量比为1：3～5时，制备的乳液成膜效果最佳，成本也较低。复配乳液主要性能如下：1、玻璃化温度Tg(℃)：2℃，2、最低成膜温度MFT(℃)：5℃，3、粘度mPa.s：150-320，4、粒径：约0.2μm，5、固体含量：54+1﹪

随着水泥用量增加，聚合物水泥墙面防水浆料抗压强度在不断增加，抗折强度和抗渗性在缓慢减小，当水泥的用量为42.5﹪及以上时，压折比＞3，小于42.5﹪压折比＜3；其原因是由于聚合物水泥墙面防水浆料的抗折强度和抗渗性主要是与聚合物乳液的量有关，而水泥的用量对其影响较小；而抗压强度除了与聚合物乳液的量有关之外，还与水泥的用量有很大关系，水泥的用量越多，抗压强度越大，聚合物水泥墙面防水浆料刚性增加，柔性降低。当水泥在粉料中添加量为35-40份时，聚合物水泥墙面防水浆料的综合性能最佳。

作为优选，所述的石英砂与重钙的质量比为1.2-1.5：1。

填料在聚合物水泥墙面防水浆料是用量较大的组份，在聚合物水泥墙面防水浆料中，本发明选用40-80目石英砂和325目重质碳酸钙作填料，石英砂起到骨架的作用，重钙主要起到一种填充料的作用。重钙是一种弱极性物质，在聚合物水泥墙面防水浆料成型时有一定的活性作用，可作为缓冲物质调节PH值，从而调节水泥的水化率以及防水层的成型过程；粉料组分中重钙的加入，由于其细度小，可以对防水层的空隙起来到个很好填充作用，使得防水层变得更加密实，有效地增加了防水层的抗压强度和粘结强度，在防水层成型过程中，抗开裂方面有比较理想的表现；在施工时，料不发干，重复涂刷性更好。

在质量相同条件下，细填料的表面积较大，和基材的接触面积也大，有利于粘结力的提高，但是过多的细填料需要消耗大量的聚合物乳液，又会使得粘结强度降低。粗填料的总表面积小，易产生沉降。因此合理的调节石英砂和重质碳酸钙的比例很重要，粗细及合理的比例对产品的柔韧性、抗压及抗折强度等性能都有影响，经过大量的实验发现石英砂与重钙的质量比为1.2-1.5：1时，聚合物水泥墙面防水浆料的各项性能最优。

作为优选，所述的消泡剂由质量比为3:1的矿物油类消泡剂和硅油类消泡剂组成。

在聚合物水泥墙面防水浆料中使用不同的聚合物乳液，其乳化体系也不同，需要选择合适的消泡剂。这种消泡剂应既具有优异的抑泡性能，同时又具有良好的消泡性能；消泡效果的好坏将影响防水层的密实性，而防水层的致密性将增加其与墙面的接触面积，有利于防水层和墙面之间范德华力的建立，增加相应的粘结强度和抗压强度。在大量实验过程中发现矿物油类和硅油类两种消泡剂复合使用，当加入0.2-0.4份消泡剂，且消泡剂由质量比为3:1的矿物油类消泡剂和硅油类消泡剂组成时，不仅能够明显减少产品中的气泡，与乳液的相容性也很好，而且能够减少消泡剂的用量，节约成本；矿物油类消泡剂为低VOC，硅油类消泡剂为零VOC，也符合环保要求。

作为优选，所述的减水剂为聚羧酸类高效减水剂。聚羧酸类减水剂是近年来研制的高性能减水剂，对水泥适应性强，虽然价格高，但较少的用量即可满足要求，产品性价比较好。在聚合物水泥墙面防水浆料中，减水剂可促使粉料颗粒相互分散，有效地增加粉料的分散性和均匀性，从而提高防水层的密实性。

作为优选，所述的分散剂为环保型钠盐分散剂。分散剂是一种能够提高和改善固体或液体物料分散性能的表面活性剂，能够降低粒子的表面能，阻止颗粒之间的凝聚作用，使产品分散均匀。选用的这种环保型分散剂，超低VOC，不含甲醛，以水为载体。随着分散剂添加量的增加，产品的粘度下降很快，随着量的进一步增加，粘度的变化不明显，因此环保型分散剂的最佳添加量为0.4-0.6份。

作为优选，所述的润滑剂为触变润滑剂。

建筑物外墙墙面的施工均为立面施工，而且为高层，这就要求聚合物水泥墙面防水浆料有优异的抗流挂性、开放时间和一致性，触变润滑剂是采自片层状的硅酸盐矿物材料。在水性系统中，这些片层状硅酸盐矿物材料能够形成一种称为卡屋式的结构，这种机构能够在系统内提高基础黏度，但在外部有剪切力时这种结构会被很容易的破坏。它们能够产生特别的效果，并且可以控制黏度、屈服点、稳定性和施工性能。

触变润滑剂作用主要是针对在水泥基系统中施工性的改善、开放时间和一致性的性能。增加浆料的施工性能和抗流挂性，防止水泥分层。触变润滑剂形成一种称为只有超过最小外力时才能流动的屈服值。在膏状系统中，屈服值主要影响两个方面的因素：抗流挂性和贮存稳定性。当屈服值形成时，抗流挂性会提高。这使得有可能一次性施工而不会产生流挂或滑移现象；在膏状系统中，贮存稳定性跟流挂性一样在屈服值形成后得到很大的提高。在搅拌或施工时，较小的剪切能量都可以超过屈服值，相对黏度也会降低，并提高了系统的施工性。

本发明同时提供了一种环保型聚合物水泥墙面防水浆料的制备方法，包括如下步骤：

(1)液料的制备：为了能充分地将助剂、聚合物乳液分散均匀且有良好的储存稳定性。首先按配料将所需的水、分散剂加入搅拌锅中，开启机器转速为150-200r/min进行分散，再加入总消泡剂量的2/3的消泡剂，分散均匀后，再加入聚合物乳液，然后将转速调为400-600r/min进行分散，加入PH值调节剂将物料的PH值调到9.5-10的范围内，30分钟后，将分散速度调为150-200r/min，再加入剩余消泡剂，搅拌15分钟后，停止搅拌，静置过滤得液料；

(2)粉料的制备：先按配料将所需的水泥、石英砂、重钙依次加入粉料搅拌锅中，开启搅拌10-15分钟，关停搅拌，再依次加入润滑剂和减水剂，再继续搅拌大约1小时，停止搅拌，得粉料。

本发明的有益效果为：

1、本发明所提供的聚合物水泥墙面防水浆料所选用材料，以水为介质，系水性产品，生产工艺绿色、低能耗，不产生三废，对环境无污染，满足绿色环保的要求。

2、本发明所提供的聚合物水泥墙面防水浆料的各项性能指标都远远高于JC/T2090-2011标准所规定的技术指标，施工性能也非常优异，静置开放时间达90min，产品还保持良好的流动性和均匀性，且物理力学性能稳定。

3、将低VOC的矿物油类消泡剂和零VOC的硅油类消泡剂复合使用，消泡和抑泡效果非常优异，不仅能够明显减少产品中的气泡，同时与聚合物乳液的相容性也很好。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明作进一步详细说明。

本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

实施例1

(1)液料的制备：首先将所需的490g水、5g环保型钠盐分散剂加入搅拌锅中，开启机器转速为180r/min，再加入总消泡剂量的2/3的消泡剂，分散均匀后，再加入500g聚合物乳液，然后将转速调为500r/min进行分散，加入pH值调节剂将物料的PH值调到9.5的范围内，30分钟后，将分散速度调为180r/min，再加入剩余消泡剂，搅拌15分钟后，停止搅拌，静置过滤得液料,所述的消泡剂由质量比为3:1的矿物油类消泡剂和硅油类消泡剂组成,所述聚合物乳液由质量比为1:4的纯丙乳液和苯丙乳液组成；

(2)粉料的制备：先将380g水泥、380g石英砂、230g重钙依次加入粉料搅拌锅中，开启搅拌12分钟，关停搅拌，再依次加入2g触变润滑剂和3g聚羧酸类高效减水剂，再继续搅拌大约1小时，停止搅拌，得粉料。

实施例2

(1)液料的制备：首先将所需的550g水、6g环保型钠盐分散剂加入搅拌锅中，开启机器转速为150r/min，再加入总消泡剂量的2/3的消泡剂，分散均匀后，再加入450g聚合物乳液，然后将转速调为400r/min进行分散，加入pH值调节剂将物料的PH值调到10的范围内，30分钟后，将分散速度调为150r/min，再加入剩余消泡剂，搅拌15分钟后，停止搅拌，静置过滤得液料,所述的消泡剂由质量比为3:1的矿物油类消泡剂和硅油类消泡剂组成,所述聚合物乳液由质量比为1:3的纯丙乳液和苯丙乳液组成；

(2)粉料的制备：先将400g水泥、350g石英砂、250g重钙依次加入粉料搅拌锅中，开启搅拌12分钟，关停搅拌，再依次加入1g触变润滑剂和5g聚羧酸类高效减水剂，再继续搅拌大约1小时，停止搅拌，得粉料。

实施例3

(1)液料的制备：首先将所需的450g水、4g环保型钠盐分散剂加入搅拌锅中，开启机器转速为200r/min，再加入总消泡剂量的2/3的消泡剂，分散均匀后，再加入550g聚合物乳液，然后将转速调为600r/min进行分散，加入pH值调节剂将物料的PH值调到9.5的范围内，30分钟后，将分散速度调为200r/min，再加入剩余消泡剂，搅拌15分钟后，停止搅拌，静置过滤得液料,所述的消泡剂由质量比为3:1的矿物油类消泡剂和硅油类消泡剂组成,所述聚合物乳液由质量比为1:5的纯丙乳液和苯丙乳液组成；

(2)粉料的制备：先将350g水泥、400g石英砂、200g重钙依次加入粉料搅拌锅中，开启搅拌12分钟，关停搅拌，再依次加入3g触变润滑剂和2g聚羧酸类高效减水剂，再继续搅拌大约1小时，停止搅拌，得粉料。

比较例1

采用与实施例1相同的操作和配方，不同的是聚合物乳液的添加量为400g。

比较例2

采用与实施例1相同的操作和配方，不同的是聚合物乳液的添加量为600g。

比较例3

采用与实施例1相同的操作和配方，不同的是水泥的添加量为300g。

比较例4

采用与实施例1相同的操作和配方，不同的是水泥的添加量为450g。

实施例4

以JC/T2090-2011为检测依据，检测实施例1-3所得聚合物水泥墙面防水浆料的性能，检测结果见表1：

表1：

从表1中可以看出，搅拌初始与放置90min后的产品性能都能达到标准，大部分指标已远远超过标准要求。90min后与搅拌初始状态相比，物理力学性能无明显衰减，这表明产品不但有很好的物理力学高性能，而且有优异的施工性能。

实施例5

检测实施例1-3和比较例1-4所得聚合物水泥墙面防水浆料的力学性能，检测结果见表2：

表2：

从表2中可以看出，水泥用量大于40份时，聚合物水泥墙面防水浆料抗压强度在不断增加，抗折强度和抗渗性却在减小；水泥用量低于35份时，聚合物水泥墙面防水浆料的抗压强度过低。聚合物乳液的用量低于45份时，聚合物水泥墙面防水浆料的防水性不佳，抗折强度较差；聚合物乳液的用量大于55份时，抗折强度增加、抗压强度减小。

以上所述仅为本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、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种环保型聚合物水泥墙面防水浆料，其特征在于，所述的防水浆料由质量比为1：3-5的液料和粉料组成，所述的粉料由以下组份重量份数组成：35-40份水泥、35-40份石英砂、20-25份重钙、0.1-0.3份润滑剂和0.2-0.5份减水剂，所述的液料由以下组份重量份数组成：0.4-0.6份分散剂、44-50份水、0.2-0.4份消泡剂和45-55份聚合物乳液，所述聚合物乳液由质量比为1:3~5的纯丙乳液和苯丙乳液组成。

2.如权利要求1所述的聚合物水泥墙面防水浆料，其特征在于，所述的石英砂与重钙的质量比为1.2-1.5：1。

3.如权利要求1所述的聚合物水泥墙面防水浆料，其特征在于，所述的消泡剂由质量比为3:1的矿物油类消泡剂和硅油类消泡剂组成。

4.如权利要求1所述的聚合物水泥墙面防水浆料，其特征在于，所述的减水剂为聚羧酸类高效减水剂。

5.如权利要求1所述的聚合物水泥墙面防水浆料，其特征在于，所述的分散剂为环保型钠盐分散剂。

6.如权利要求1所述的聚合物水泥墙面防水浆料，其特征在于，所述的润滑剂为触变润滑剂。

7.一种环保型聚合物水泥墙面防水浆料的制备方法，其特征在于，所述的制备方法包括如下步骤：

(1) 液料的制备：首先按配料将所需的水、分散剂加入搅拌锅中，开启机器转速为150-200r/min，再加入总消泡剂量的2/3的消泡剂，分散均匀后，再加入聚合物乳液，然后将转速调为400-600r/min进行分散，加入pH值调节剂将物料的pH值调到9.5-10的范围内，30分钟后，将分散速度调为150-200r/min，再加入剩余消泡剂，搅拌15分钟后，停止搅拌，静置过滤得液料；

(2) 粉料的制备：先按配料将所需的水泥、石英砂、重钙依次加入粉料搅拌锅中，开启搅拌10-15分钟，关停搅拌，再依次加入润滑剂和减水剂，再继续搅拌大约1小时，停止搅拌，得粉料。