CN107216061B - 一种快速堵漏材料使用的补强抗开裂液及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于无机防水堵漏材料领域，具体提供一种快速堵漏材料使用的补强抗开裂液及其制备方法。该补强抗开裂液的配方按照重量百分比计包含：水性环氧丙烯酸乳液18～25％，水性氨基树脂2～5％，聚乙烯醇0.09～0.4％，纤维素醚0.05～0.15％，淀粉醚0.2～0.45％，硫酸锂0.1～0.24％，氯化钙0.2～0.9％，2‑氨基‑2‑甲基‑1‑丙醇0.04～0.08％，消泡剂1～2％，余量为水。该补强抗开裂液用于快速堵漏材料时，能够大幅度提升快速堵漏材料的抗开裂能力，同时固化时间无延缓；还可以提高快速堵漏材料的粘接强度和内聚强度。

Description

一种快速堵漏材料使用的补强抗开裂液及其制备方法

技术领域

本发明属于无机防水堵漏材料领域，具体涉及一种快速堵漏材料使用的补强抗开裂液及其制备方法。

背景技术

现有的无机防水堵漏材料主要是由快硬水泥、骨料、减水剂、纤维素醚等材料组成，使用时添加一定比例的水，混合均匀后用于快速堵漏。

目前的防水堵漏材料存在以下问题和缺点：(1)堵漏材料在后期固化成型时常会出现裂纹；(2)与基层粘接强度不大；(3)加水量过多时会出现强度减弱明显，且会出现大量裂纹。

专利文献CN104987017A公开了一种复合堵漏剂，其中提及的抗开裂的增韧剂为纤维棉，纤维棉为固体材料，其仅能起到抗开裂的作用，并不能提升堵漏材料与基体的粘接强度和控制堵漏材料本身的强度。

专利文献CN101386663A提供了一种多功能丙烯酸酯乳液，该丙烯酸乳液虽然具有增韧作用，但会严重影响堵漏材料的快速固化性能。

因此，亟需提供一种新的防水堵漏材料使用的补强抗开裂液，不仅可以防止堵漏材料固化时和固化后开裂，同时能够提升堵漏材料与基体的粘接强度。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明的目的是提供一种快速堵漏材料使用的补强抗开裂液及其制备方法。本发明的补强抗开裂液通过多种成分的复配，在保证堵漏材料的快速固化性能的同时还具有增加粘接强度，增韧补强的功能。

根据本发明的第一方面，本发明提供一种快速堵漏材料使用的补强抗开裂液，该补强抗开裂液的配方按照重量百分比计包含：

水性环氧丙烯酸乳液18～25％，水性氨基树脂2～5％，聚乙烯醇0.09～0.4％，纤维素醚0.05～0.15％，淀粉醚0.2～0.45％，硫酸锂0.1～0.24％，氯化钙0.2～0.9％，2-氨基-2-甲基-1-丙醇0.04～0.08％，消泡剂1～2％，余量为水。

根据本发明的第二方面，本发明提供一种所述补强抗开裂液的制备方法，所述制备方法包括：

1)将水性环氧丙烯酸乳液、水性氨基树脂、聚乙烯醇水溶液、占总用量40～60重量％的消泡剂和占总用量40～55重量％的水搅拌混合，得到混合物d；

2)在混合物d中加入硫酸锂水溶液、氯化钙水溶液、2-氨基-2-甲基-1-丙醇水溶液、剩余的消泡剂和占总用量30～40重量％的水，搅拌混合，得到混合物e；

3)将预混合的纤维素醚和淀粉醚，以及剩余的水加入混合物e中，搅拌混合，得到所述补强抗开裂液。

本发明的补强抗开裂液用于快速堵漏材料时，能够大幅度提升快速堵漏材料的抗开裂能力，固化时不会产生裂纹，固化后在冷冻至100℃无开裂现象，同时固化时间无延缓；另外，快速堵漏材料使用本发明的补强抗开裂液，其粘接强度和内聚强度均有较大提升；补强抗开裂液的混配比例宽，便于实际操作。

具体实施方式

为使本发明更加容易理解，下面将结合实施方式来详细说明本发明，这些实施方式仅起说明性作用，并不用于限制本发明。

根据本发明的第一方面，本发明提供一种快速堵漏材料使用的补强抗开裂液，该补强抗开裂液的配方按照重量百分比计包含：

水性环氧丙烯酸乳液18～25％，水性氨基树脂2～5％，聚乙烯醇0.09～0.4％，纤维素醚0.05～0.15％，淀粉醚0.2～0.45％，硫酸锂0.1～0.24％，氯化钙0.2～0.9％，2-氨基-2-甲基-1-丙醇0.04～0.08％，消泡剂1～2％，余量为水。

本发明中，相对于配方中的其它组分，所述聚乙烯醇、硫酸锂、氯化钙、2-氨基-2-甲基-1-丙醇的含量较少，为了便于操作，优选所述聚乙烯醇、硫酸锂、氯化钙、2-氨基-2-甲基-1-丙醇分别以各自水溶液的形式存在。

具体地，聚乙烯醇水溶液的浓度可以为3～8重量％。例如，可以选用3重量％的聚乙烯醇水溶液、5重量％的聚乙烯醇水溶液、8重量％的聚乙烯醇水溶液等。

所述聚乙烯醇水溶液可以根据本领域的常规方法制备得到，优选情况下，可以采用以下方法制得(以3％聚乙烯醇水溶液为例)：将3g聚乙烯醇加入97g水中，于45～55℃下溶胀0.5～2h，再缓慢升温至90～100℃，持续搅拌至聚乙烯醇溶解完毕(例如3～5h)，即得到3％聚乙烯醇水溶液。

硫酸锂水溶液的浓度可以为10～30重量％。可以采用以下方法制备：根据质量浓度及配制的溶液总质量，分别称取硫酸锂和水(如，配制质量浓度为20％的硫酸锂水溶液100g，需分别称取20g硫酸锂和80g水)，将两者混合，在40～50℃的温度下搅拌溶解，即得到硫酸锂水溶液。

氯化钙水溶液的浓度可以为35～55重量％。

2-氨基-2-甲基-1-丙醇水溶液的浓度大于90重量％，其在本发明中作为多功能助剂使用。

本发明中，所述水性环氧丙烯酸乳液的固含量通常为40～50重量％。所述水性环氧丙烯酸乳液可以包含以下组分的反应产物：环氧树脂230～270重量份，丙烯酸类化合物90～120重量份，苯乙烯15～25重量份，过氧化苯甲酰5～15重量份，N,N-二甲基乙醇胺0.3～1.2重量份。

所述丙烯酸类化合物可以选自α-甲基丙烯酸、丙烯酸羟丙酯、丙烯酸丁酯和甲基丙烯酸甲酯中的至少一种。

优选地，所述水性环氧丙烯酸乳液的制备方法包括：

1)将环氧树脂溶于有机溶剂，再加入占总用量20～40重量％的过氧化苯甲酰，制得溶液a；

2)将所述丙烯酸类化合物、苯乙烯和剩余的过氧化苯甲酰溶于有机溶剂，制得溶液b；

3)将溶液b滴加至溶液a中，于100～130℃中反应1～5h，得到溶液c；

4)将溶液c降温至50～70℃，滴加N,N-二甲基乙醇胺的水溶液，再加入水，快速搅拌0.5～2h，得到所述水性环氧丙烯酸乳液。

其中，所述步骤1)和步骤2)中，所述有机溶剂选自正丁醇和/或乙二醇醚类。

步骤1)和步骤2)中采用的有机溶剂的量为本领域的常用量，只要能够实现环氧树脂或丙烯酸类化合物等的溶解即可，通常地，步骤1)可以加入180～200重量份的有机溶剂，步骤2)可以加入40～50重量份的有机溶剂。

所述环氧树脂可以为双酚A型环氧树脂(E型树脂)，例如：E-44、E-51、E-42，优选所述环氧树脂为E-44。

步骤3)中，溶液b和溶液a的反应分两个阶段，第一个阶段是溶液b滴加时的反应过程，第二个阶段是溶液b滴加完毕后的反应过程，通常情况下，第二阶段的反应温度高于第一阶段。

步骤4)中，N,N-二甲基乙醇胺的水溶液的浓度可以为3～10重量％。

根据本发明，所述水性氨基树脂可以选自水溶性脲醛树脂、水溶性三聚氰胺甲醛树脂和水溶性苯胺甲醛树脂中的至少一种。

根据本发明，所述纤维素醚可以选自甲基纤维素醚、羟乙基甲基纤维素醚、羧甲基纤维素醚、乙基纤维素醚、苄基纤维素醚、羟乙基纤维素醚、羟丙基甲基纤维素醚、氰乙基纤维素醚、苄基氰乙基纤维素醚、羧甲基羟乙基纤维素醚和苯基纤维素醚中的至少一种。

根据本发明，所述淀粉醚可以选自羟丙基淀粉醚、羟甲基淀粉醚和阳离子淀粉醚中的至少一种。

根据本发明，所述消泡剂可选自有机硅消泡剂、聚醚消泡剂、高级醇消泡剂、矿物油消泡剂和植物油消泡剂中的至少一种。

根据本发明的第二方面，本发明提供一种所述补强抗开裂液的制备方法，所述制备方法包括：

1)将水性环氧丙烯酸乳液、水性氨基树脂、聚乙烯醇水溶液、占总用量40～60重量％的消泡剂和占总用量40～55重量％的水搅拌混合，得到混合物d；

2)在混合物d中加入硫酸锂水溶液、氯化钙水溶液、2-氨基-2-甲基-1-丙醇水溶液、剩余的消泡剂和占总用量30～40重量％的水，搅拌混合，得到混合物e；

3)将预混合的纤维素醚和淀粉醚，以及剩余的水加入混合物e中，搅拌混合，得到所述补强抗开裂液。

步骤1)和步骤2)中，搅拌条件各自包括：转速为250～300r/min，时间为3～12min。

步骤3)中，搅拌条件包括：转速为310～360r/min，时间为5～10min。

另外，所述预混合的纤维素醚和淀粉醚，一般是采用少量的水将纤维素醚和淀粉醚进行预混合。

将本发明的补强抗开裂液用于快速堵漏材料时，具有较好的抗开裂和固化性能，同时粘接强度和内聚强度有较大的提升，究其原因主要在于：

1)在水与无机堵漏材料中的快硬水泥水合的过程中，补强抗开裂液中的水性环氧丙烯酸乳液与水性氨基树脂发生化学反应成为弹性交织的网状结构，而且环氧丙烯酸中的活性基团(如羟基、羧基)、醚键和活泼氢键等可以与无机材料水泥形成化学键，从而紧密连接达到抗开裂、提升粘接强度和内聚强度的目的；

2)补强抗开裂液在无机堵漏材料固化时与水泥形成相互交织的海岛结构，进一步提升了抗开裂的能力；

3)聚乙烯醇可以进一步提升堵漏材料的粘接强度；纤维素醚和淀粉醚具有协助提升抗开裂作用；硫酸锂和氯化钙能够促进水泥水合固化，在提升抗开裂、补强的同时不延缓快速堵漏的时间。

本发明的补强抗开裂液在快速堵漏材料中的用量可以根据现有技术的常规用量进行选择，优选情况下，补强抗开裂液的添加量为快速堵漏材料的20～35重量％。

以下通过实施例对本发明进行详细说明。

在以下实施例和对比例中：

水性氨基树脂为水溶性脲醛树脂563，亨通。

纤维素醚为羟乙基甲基纤维素醚，日本信越。

淀粉醚为ELOSET 542，易来泰。

多功能助剂为95重量％的2-氨基-2-甲基-1-丙醇水溶液，陶氏。

消泡剂DC-65，道康宁。

聚乙烯醇水溶液的浓度为3重量％，聚乙烯醇的牌号为PVA1799。

硫酸锂水溶液的浓度为20重量％。

氯化钙水溶液的浓度为45重量％。

性能测定按照GB 23440-2009无机防水堵漏材料标准进行。

制备例1用于说明所述水性环氧丙烯酸乳液的制备方法。

制备例1

制备过程中使用装有温度计、球形冷凝管、搅拌桨、恒压滴液漏斗的四口烧瓶，具体制备步骤包括：

在四口烧瓶中，200g正丁醇(分析纯)预溶250g环氧树脂(E-44)，搅拌升温至110℃，搅拌速率为250r/min，加入3g过氧化苯甲酰；恒压滴液漏斗中装有50g正丁醇溶解的80gα-甲基丙烯酸、20g苯乙烯、20g丙烯酸丁酯和7g过氧化苯甲酰的混合溶液，将混合溶液滴入四口烧瓶中，两个小时内缓慢连续滴加完毕，之后升温至120℃，恒温反应3小时，反应完毕后降温至60℃，再滴加15g的5重量％N,N-二甲基乙醇胺的水溶液，然后再加入200g的去离子水，快速搅拌1小时，制备得到水性环氧丙烯酸乳液。

实施例1

本实施用于说明本发明的快速堵漏材料使用的补强抗开裂液及其制备方法。

补强抗开裂液的制备材料：180g制备例1制得的水性环氧丙烯酸乳液，20g水溶性脲醛树脂，30g聚乙烯醇水溶液，0.5g羟乙基甲基纤维素醚，2g淀粉醚，5g硫酸锂水溶液，5g氯化钙水溶液，0.5g 2-氨基-2-甲基-1-丙醇水溶液，10g消泡剂DC-65，747g水。

具体的制备步骤：将374g的水、水性环氧丙烯酸乳液、水性氨基树脂、聚乙烯醇水溶液和5g消泡剂加入搅拌缸中，于260r/min的搅拌转速下搅拌5分钟后，加入硫酸锂水溶液、氯化钙水溶液、多功能助剂、5g消泡剂和280g水，再搅拌10分钟，然后，加入预混合的纤维素醚和淀粉醚，以及剩余的93g水，提高转速至340r/min，搅拌8分钟，出料包装，得到补强抗开裂液。

实施例2

本实施用于说明本发明的快速堵漏材料使用的补强抗开裂液及其制备方法。

补强抗开裂液的制备材料：220g制备例1制得的水性环氧丙烯酸乳液，35g水溶性脲醛树脂，45g聚乙烯醇水溶液，1g羟乙基甲基纤维素醚，3.5g淀粉醚，10g硫酸锂水溶液，10g氯化钙水溶液，0.6g 2-氨基-2-甲基-1-丙醇水溶液，13g消泡剂DC-65，661.9g水。

具体的制备步骤：将330g的水、水性环氧丙烯酸乳液、水性氨基树脂、聚乙烯醇水溶液和6g消泡剂加入搅拌缸中，于260r/min的搅拌转速下搅拌5分钟后，加入硫酸锂水溶液、氯化钙水溶液、多功能助剂、7g消泡剂和248g水，再搅拌10分钟，然后，加入预混合的纤维素醚和淀粉醚，以及剩余的83.9g水，提高转速至340r/min，搅拌8分钟，出料包装，得到补强抗开裂液。

实施例3

本实施用于说明本发明的快速堵漏材料使用的补强抗开裂液及其制备方法。

补强抗开裂液的制备材料：250g制备例1制得的水性环氧丙烯酸乳液，50g水溶性脲醛树脂，50g聚乙烯醇水溶液，1.5g羟乙基甲基纤维素醚，4.5g淀粉醚，12g硫酸锂水溶液，20g氯化钙水溶液，0.8g 2-氨基-2-甲基-1-丙醇水溶液，20g消泡剂DC-65，591.2g水。

具体的制备步骤：将280g的水、水性环氧丙烯酸乳液、水性氨基树脂、聚乙烯醇水溶液和10g消泡剂加入搅拌缸中，于260r/min的搅拌转速下搅拌5分钟后，加入硫酸锂水溶液、氯化钙水溶液、多功能助剂、10g消泡剂和233g水，再搅拌10分钟，然后，加入预混合的纤维素醚和淀粉醚，以及剩余的78.2g水，提高转速至340r/min，搅拌8分钟，出料包装，得到补强抗开裂液。

应用实施例1

将实施例1制得的补强抗开裂液用于无机堵漏材料，无机堵漏材料的具体组成为：硫铝酸盐水泥460g，石英粉180g，氯化钙13.7g，氯化锂1.5g，滑石粉6g，硬脂酸锌5.7g，减水剂5g，硅灰石粉4.5g。

补强抗开裂液的添加量为无机堵漏材料的30重量％，取适量的补强开裂液和无机堵漏材料在25秒钟内搅拌均匀，进行性能测试。结果如表1所示。

应用实施例2

具体操作同应用实施例1，不同之处在于，采用实施例2制得的补强抗开裂液。结果如表1所示。

应用实施例3

具体操作同应用实施例1，不同之处在于，采用实施例3制得的补强抗开裂液。结果如表1所示。

应用对比例1

在与应用实施例1组成相同的无机堵漏材料中加入添加量为无机堵漏材料的30重量％的水，进行性能测试。结果如表1所示。

应用对比例2

在与应用实施例1组成相同的无机堵漏材料中加入添加量为无机堵漏材料的30重量％的丙烯酸乳液增韧剂(牌号Acronal 7015，购自巴斯夫)，进行性能测试。结果如表1所示。

表1

由表1的数据可知，实施例1-3的补强抗开裂液用于无机堵漏材料时，较添加水或普通丙烯酸乳液的无机堵漏材料，具有更高的抗折强度、抗压强度和粘结强度，以及较好的抗渗性能，而且固化时间并未延缓，添加实施例1-3补强抗开裂液的无机堵漏材料满足的GB23440-2009无机防水堵漏材料标准，应用对比例1试样的耐热性不合格，应用对比例2试样的检测初终凝时间不合格，抗折强度和抗压强度也不合格。

另外，将各应用实施例及应用对比例的试样放置室外一年，应用实施例1-3未见开裂现象，应用对比例1的试样放置1个月出现裂纹，应用对比例2放置7个月出现裂纹。

以上已经描述了本发明的实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的实施例。在不偏离所说明实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。

Claims (8)

1.一种快速堵漏材料使用的补强抗开裂液，其特征在于，该补强抗开裂液的配方按照重量百分比计包含：

水性环氧丙烯酸乳液18～25％，水性氨基树脂2～5％，聚乙烯醇0.09～0.4％，纤维素醚0.05～0.15％，淀粉醚0.2～0.45％，硫酸锂0.1～0.24％，氯化钙0.2～0.9％，2-氨基-2-甲基-1-丙醇0.04～0.08％，消泡剂1～2％，余量为水；

所述聚乙烯醇、硫酸锂、氯化钙、2-氨基-2-甲基-1-丙醇分别以各自水溶液的形式存在；聚乙烯醇水溶液的浓度为3～8重量％，硫酸锂水溶液的浓度为10～30重量％，氯化钙水溶液的浓度为35～55重量％，2-氨基-2-甲基-1-丙醇水溶液的浓度大于90重量％。

2.根据权利要求1所述的补强抗开裂液，其中，所述水性环氧丙烯酸乳液包含以下组分的反应产物：环氧树脂230～270重量份，丙烯酸类化合物90～120重量份，苯乙烯15～25重量份，过氧化苯甲酰5～15重量份，N,N-二甲基乙醇胺0.3～1.2重量份；

所述丙烯酸类化合物选自α-甲基丙烯酸、丙烯酸羟丙酯、丙烯酸丁酯和甲基丙烯酸甲酯中的至少一种；

且所述水性环氧丙烯酸乳液的固含量为40～50重量％。

3.根据权利要求2所述的补强抗开裂液，其中，所述水性环氧丙烯酸乳液的制备方法包括：

1)将环氧树脂溶于有机溶剂，再加入占总用量20～40重量％的过氧化苯甲酰，制得溶液a；

2)将所述丙烯酸类化合物、苯乙烯和剩余的过氧化苯甲酰溶于有机溶剂，制得溶液b；

3)将溶液b滴加至溶液a中，于100～130℃中反应1～5h，得到溶液c；

4)将溶液c降温至50～70℃，滴加N,N-二甲基乙醇胺的水溶液，再加入水，快速搅拌0.5～2h，得到所述水性环氧丙烯酸乳液；

步骤1)和步骤2)中，所述有机溶剂选自正丁醇和/或乙二醇醚类。

4.根据权利要求1所述的补强抗开裂液，其中，所述水性氨基树脂选自水溶性脲醛树脂、水溶性三聚氰胺甲醛树脂和水溶性苯胺甲醛树脂中的至少一种。

5.根据权利要求1所述的补强抗开裂液，其中，所述纤维素醚选自甲基纤维素醚、羟乙基甲基纤维素醚、羧甲基纤维素醚、乙基纤维素醚、苄基纤维素醚、羟乙基纤维素醚、羟丙基甲基纤维素醚、氰乙基纤维素醚、苄基氰乙基纤维素醚、羧甲基羟乙基纤维素醚和苯基纤维素醚中的至少一种。

6.根据权利要求1所述的补强抗开裂液，其中，所述淀粉醚选自羟丙基淀粉醚、羟甲基淀粉醚和阳离子淀粉醚中的至少一种。

7.根据权利要求1所述的补强抗开裂液，其中，所述消泡剂选自有机硅消泡剂、聚醚消泡剂、高级醇消泡剂、矿物油消泡剂和植物油消泡剂中的至少一种。

8.一种权利要求1～7中任意一项所述的补强抗开裂液的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：

1)将水性环氧丙烯酸乳液、水性氨基树脂、聚乙烯醇水溶液、占总用量40～60重量％的消泡剂和占总用量40～55重量％的水搅拌混合，得到混合物d；

2)在混合物d中加入硫酸锂水溶液、氯化钙水溶液、2-氨基-2-甲基-1-丙醇水溶液、剩余的消泡剂和占总用量30～40重量％的水，搅拌混合，得到混合物e；

3)将预混合的纤维素醚和淀粉醚，以及剩余的水加入混合物e中，搅拌混合，得到所述补强抗开裂液。