CN107337968B - 一种用于铝合金门的防水材料及其制备方法 - Google Patents

一种用于铝合金门的防水材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于铝合金门的防水材料及其制备方法，该防水材料具备组分一和组分二，解决了现有技术中的铝合金门窗防水涂料力学性能差，防水持久性弱，不够环保等技术问题。该防水材料应用在铝合金门上，实现了铝合金门防水的高密闭性，长使用寿命，安全环保等技术效果。

Description

一种用于铝合金门的防水材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及防水材料技术领域，尤其涉及一种用于铝合金门的防水材料及其制备方法。
背景技术
防水处理在整个建筑工程中占有重要的地位，建筑防水涉及到建筑物诸多部位。涂刷在建材表面上，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，这些涂刷的粘稠液体称为防水材料。防水材料经固化后形成的防水薄膜具有一定的延伸性、弹塑性、抗裂性、抗渗性及耐候性，能起到防水、防渗和保护作用。防水材料有良好的温度适应性，操作简便，易于维修与维护。
铝合金门因其轻便，美观，而在建筑领域广为使用。现有技术中铝合金门周边防水为发泡胶填塞主框与墙体间缝隙，然后抹上底灰，涂刷防水材料，以便防水以及隔离噪音。但是在铝合金门使用一段时间后，防水材料力学性能会逐渐降低，防水性能下降，甚至起不到防水作用。因此，防水材料的品质对于提升铝合金门在建筑物的使用效果和使用寿命，具有关键的作用。
现有的建筑防水涂料主要有聚氨酯防水涂料，聚合物水泥防水涂料，沥青类防水涂料和改性乳化沥青类防水涂料，聚合物沥青防水涂料，硅橡胶防水涂料等。聚氨酯防水涂料凭借其优异的性能例如，质量稳定，施工维修方便，易于调节组分，满足了建筑物不同部位的防水要求，受到国内外防水领域的青睐。随着社会的发展和人民生活水平的提高，人们开始更重视环保和身体健康。现如今，市场上的聚氨酯防水涂料大多都含有大量的有机溶剂对人体和环境造成危害，例如甲苯，二甲苯等。聚氨酯中涂料在储存过程中，密度大的填料会缓慢下沉，造成涂料分层，影响其性能。
发明内容
本发明提供了一种用于铝合金门的防水材料及其制备方法，解决了现有技术中的铝合金门窗防水涂料力学性能差，防水持久性弱，不够环保等技术问题。该防水材料应用在铝合金门上，实现了铝合金门防水的高密闭性，长使用寿命，安全环保等技术效果。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种用于铝合金门的防水材料，所述防水材料包括了组分一和组分二，其中，所述组分一包括如下重量份的配料：
改性纳米二氧化硅 20-30份
硅酸乙酯 1-3份
偶氮二异丁腈 5-12份
乙二醇 25-30份
氨水 1-2份
去离子水 10-15份；
所述组分二包括如下重量份的配料：
聚丙烯树脂 24-26份
聚氨基甲酸酯 10-13份
二苯甲酸二聚丙二醇酯 15-18份
羧甲基纤维素钾 2-5份
紫外吸收剂 1-2份
吸声功能材料 3-6份
滑石粉 1-2份
水性氟改性含磷丙烯酸酯乳液 1-2份
抗氧化剂 0.1-1份
成膜助剂 1-3份
增塑剂 2-5份
消泡剂 1-2份
防腐剂 0.5-1.5份
去离子水 35-40份；
其中，所述防水材料在使用时，组分一和组分二的重量配比为1：（1-1.5）。
优选的，所述改性纳米二氧化硅为直径在10-50nm的颗粒，并采用硅烷偶联剂对其进行疏水改性：将纳米二氧化硅粒子超声分散在硅烷偶联剂的乙醇溶液中，在75-85℃下反应6-10h，纳米二氧化硅粒子的质量(g)与硅烷偶联剂的体积(ml)的比例为2：(1-2)，乙醇为整个反应提供溶剂环境，选用的硅烷偶联剂为KH-550，KH-560或者KH-570，在反应结束之后，离心洗涤后35℃真空干燥20h以上得到所述改性纳米二氧化硅。
优选的，所述吸声功能材料选用矿渣纤维、矿物纤维、玻璃纤维或木质纤维的两种或以上。
优选的，所述的紫外吸收剂为2,2'-二羟基-4,4'-二甲氧基二苯甲酮-5,5'-二磺酸、2-羟基-4-甲氧基-5-磺酸二苯甲酮、4-甲氧基-2-羟基二苯甲酮中一种或多种的混合物。
优选的，所述的抗氧化剂为抗氧化剂245、抗氧化剂1010、抗氧化剂1098。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种制备上述用于铝合金门的防水材料的方法，该方法包括如下步骤：
（1）制备组分一
将改性纳米二氧化硅分散在所述去离子水中，超声分散均匀后形成水相，然后将所述硅酸乙酯、偶氮二异丁腈、乙二醇和氨水混合均匀后形成油相，将水相和油相进行混合后进行高速剪切，再加入到超声分散，得到组分一；
（2）制备组分二
将所述聚丙烯树脂、聚氨基甲酸酯、二苯甲酸二聚丙二醇酯加入到去离子水中，均质搅拌处理30-40min制得预乳化液；
在装有搅拌装置、冷凝装置、氮气保护装置及加料装置的反应釜中加入去离子水，开启搅拌装置，将所述预乳化液、所述滑石粉、吸声功能材料、水性氟改性含磷丙烯酸酯乳液、抗氧化剂倒入反应釜中，升温至75-90℃，搅拌，继续加入所述成膜助剂、增塑剂、消泡剂和防腐剂，搅拌转速为300-500r/min，搅拌时间为5-10min，得到组分二；
（3）将所述组分一和组分二按照重量配比为1：（1-1.5）混合，得到防水材料。
优选的，步骤（1）中高速剪切速度为每分钟6000-8000转，时间为10-15min。
优选的，所述步骤（3）中，具体采用如下工艺混合组分一和组分二：
将组分一加入到搅拌器中，机械搅拌2-5min后，加入组分二，继续搅拌10-15min，搅拌转速控制在200-300r/min；
停止搅拌，将初步混合物放置于超声波分散机中进行分散，超声波功率为100-200W，分散时间为5-10min，分散温度为35℃，得到所述防水材料。
本发明提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：（1）防水性能好、与铝合金门基材结合效果好，能够在铝合金门与建筑接合处的表面形成一层致密牢固的保护膜；（2）防水材料中含有改性纳米二氧化硅颗粒，特殊的微纳米结构能够提升防水效果及机械性能；（3）防水材料中含有的紫外吸收剂，提高了防霉性、抗紫外性，有效抑制了铝合金门的老化速度；（4）防水材料中的吸声功能材料选用矿渣纤维、矿物纤维、玻璃纤维或木质纤维的两种或以上，因为纤维材料内部具有大量的、相互连通的、敞开的微孔，当声波入射到多孔材料时，引起孔隙中的空气振动；由于摩擦和空气的粘滞阻力，使一部分声能转变成热能，从而有效隔离噪音；（5）所采用的配料均具有较低的毒性，优化的制备工艺，减少了排放，因此，产品和方法均环保。
具体实施方式
实施例一
本实施例的防水材料包括了组分一和组分二。其中，所述组分一包括如下重量份的配料：改性纳米二氧化硅20份，硅酸乙酯1份，偶氮二异丁腈5份，乙二醇25份，氨水1份，去离子水10份。
所述组分二包括如下重量份的配料：聚丙烯树脂24份，聚氨基甲酸酯10份，二苯甲酸二聚丙二醇酯15份，羧甲基纤维素钾2份，紫外吸收剂2,2'-二羟基-4,4'-二甲氧基二苯甲酮-5,5'-二磺酸1份，吸声功能材料矿渣纤维和矿物纤维3份，滑石粉1份，水性氟改性含磷丙烯酸酯乳液1份，抗氧化剂245 0.1份，成膜助剂1份，增塑剂2份，消泡剂1份，防腐剂0.5份，去离子水35份。
其中，所述防水材料在使用时，组分一和组分二的重量配比为1：1。
所述改性纳米二氧化硅为直径在10-50nm的颗粒，并采用硅烷偶联剂对其进行疏水改性：将纳米二氧化硅粒子超声分散在硅烷偶联剂的乙醇溶液中，在75℃下反应6h，纳米二氧化硅粒子的质量(g)与硅烷偶联剂的体积(ml)的比例为2：1，乙醇为整个反应提供溶剂环境，选用的硅烷偶联剂为KH-550，在反应结束之后，离心洗涤后35℃真空干燥20h以上得到所述改性纳米二氧化硅。
将改性纳米二氧化硅分散在所述去离子水中，超声分散均匀后形成水相，然后将所述硅酸乙酯、偶氮二异丁腈、乙二醇和氨水混合均匀后形成油相，将水相和油相进行混合后进行高速剪切，再加入到超声分散，得到组分一。其中，高速剪切速度为每分钟6000转，时间为10min。
将所述聚丙烯树脂、聚氨基甲酸酯、二苯甲酸二聚丙二醇酯加入到去离子水中，均质搅拌处理30min制得预乳化液。
在装有搅拌装置、冷凝装置、氮气保护装置及加料装置的反应釜中加入去离子水，开启搅拌装置，将所述预乳化液、所述滑石粉、吸声功能材料、水性氟改性含磷丙烯酸酯乳液、抗氧化剂倒入反应釜中，升温至75℃，搅拌，继续加入所述成膜助剂、增塑剂、消泡剂和防腐剂，搅拌转速为300r/min，搅拌时间为5min，得到组分二。
将所述组分一和组分二按照重量配比为1：1混合，得到防水材料。具体采用如下工艺混合组分一和组分二：将组分一加入到搅拌器中，机械搅拌2min后，加入组分二，继续搅拌10min，搅拌转速控制在200r/min；停止搅拌，将初步混合物放置于超声波分散机中进行分散，超声波功率为100W，分散时间为5min，分散温度为35℃，得到所述防水材料。
实施例二
本实施例的防水材料包括了组分一和组分二。其中，所述组分一包括如下重量份的配料：改性纳米二氧化硅25份，硅酸乙酯2份，偶氮二异丁腈8份，乙二醇27份，氨水1.6份，去离子水13份。所述组分二包括如下重量份的配料：聚丙烯树脂25份，聚氨基甲酸酯12份，二苯甲酸二聚丙二醇酯16份，羧甲基纤维素钾4份，紫外吸收剂2-羟基-4-甲氧基-5-磺酸二苯甲酮1.5份，吸声功能材料矿物纤维和玻璃纤维4份，滑石粉1.2份，水性氟改性含磷丙烯酸酯乳液 1.5份，抗氧化剂1010 0.5份，成膜助剂2份，增塑剂4份，消泡剂1.2份，防腐剂1份，去离子水36份。
其中，所述防水材料在使用时，组分一和组分二的重量配比为1：1.2。
所述改性纳米二氧化硅为直径在10-50nm的颗粒，并采用硅烷偶联剂对其进行疏水改性：将纳米二氧化硅粒子超声分散在硅烷偶联剂的乙醇溶液中，在80℃下反应8h，纳米二氧化硅粒子的质量(g)与硅烷偶联剂的体积(ml)的比例为2：1.5，乙醇为整个反应提供溶剂环境，选用的硅烷偶联剂为KH-560，在反应结束之后，离心洗涤后35℃真空干燥20h以上得到所述改性纳米二氧化硅。
将改性纳米二氧化硅分散在所述去离子水中，超声分散均匀后形成水相，然后将所述硅酸乙酯、偶氮二异丁腈、乙二醇和氨水混合均匀后形成油相，将水相和油相进行混合后进行高速剪切，再加入到超声分散，得到组分一。其中，高速剪切速度为每分钟7000转，时间为12min。
将所述聚丙烯树脂、聚氨基甲酸酯、二苯甲酸二聚丙二醇酯加入到去离子水中，均质搅拌处理35min制得预乳化液。
在装有搅拌装置、冷凝装置、氮气保护装置及加料装置的反应釜中加入去离子水，开启搅拌装置，将所述预乳化液、所述滑石粉、吸声功能材料、水性氟改性含磷丙烯酸酯乳液、抗氧化剂倒入反应釜中，升温至80℃，搅拌，继续加入所述成膜助剂、增塑剂、消泡剂和防腐剂，搅拌转速为400r/min，搅拌时间为6min，得到组分二。
将所述组分一和组分二按照重量配比为1：1.2混合，得到防水材料。具体采用如下工艺混合组分一和组分二：将组分一加入到搅拌器中，机械搅拌3min后，加入组分二，继续搅拌12min，搅拌转速控制在250r/min；停止搅拌，将初步混合物放置于超声波分散机中进行分散，超声波功率为180W，分散时间为8min，分散温度为35℃，得到所述防水材料。
实施例三
本实施例的防水材料包括了组分一和组分二。其中，所述组分一包括如下重量份的配料：改性纳米二氧化硅 30份，硅酸乙酯 3份，偶氮二异丁腈12份，乙二醇30份，氨水2份，去离子水15份。所述组分二包括如下重量份的配料：聚丙烯树脂26份，聚氨基甲酸酯13份，二苯甲酸二聚丙二醇酯18份，羧甲基纤维素钾5份，紫外吸收剂4-甲氧基-2-羟基二苯甲酮2份，吸声功能材料玻璃纤维和木质纤维6份，滑石粉2份，水性氟改性含磷丙烯酸酯乳液2份，抗氧化剂1098 1份，成膜助剂3份，增塑剂5份，消泡剂2份，防腐剂1.5份，去离子水40份。
其中，所述防水材料在使用时，组分一和组分二的重量配比为1：1.5。
所述改性纳米二氧化硅为直径在10-50nm的颗粒，并采用硅烷偶联剂对其进行疏水改性：将纳米二氧化硅粒子超声分散在硅烷偶联剂的乙醇溶液中，在-85℃下反应10h，纳米二氧化硅粒子的质量(g)与硅烷偶联剂的体积(ml)的比例为2：2，乙醇为整个反应提供溶剂环境，选用的硅烷偶联剂为KH-570，在反应结束之后，离心洗涤后35℃真空干燥20h以上得到所述改性纳米二氧化硅。
将改性纳米二氧化硅分散在所述去离子水中，超声分散均匀后形成水相，然后将所述硅酸乙酯、偶氮二异丁腈、乙二醇和氨水混合均匀后形成油相，将水相和油相进行混合后进行高速剪切，再加入到超声分散，得到组分一。其中，高速剪切速度为每分钟8000转，时间为15min。
将所述聚丙烯树脂、聚氨基甲酸酯、二苯甲酸二聚丙二醇酯加入到去离子水中，均质搅拌处理40min制得预乳化液。
在装有搅拌装置、冷凝装置、氮气保护装置及加料装置的反应釜中加入去离子水，开启搅拌装置，将所述预乳化液、所述滑石粉、吸声功能材料、水性氟改性含磷丙烯酸酯乳液、抗氧化剂倒入反应釜中，升温至90℃，搅拌，继续加入所述成膜助剂、增塑剂、消泡剂和防腐剂，搅拌转速为500r/min，搅拌时间为10min，得到组分二。
将所述组分一和组分二按照重量配比为1：1.5混合，得到防水材料。具体采用如下工艺混合组分一和组分二：将组分一加入到搅拌器中，机械搅拌5min后，加入组分二，继续搅拌15min，搅拌转速控制在300r/min；停止搅拌，将初步混合物放置于超声波分散机中进行分散，超声波功率为200W，分散时间为10min，分散温度为35℃，得到所述防水材料。
经测试，本发明各实例中的防水材料形成5mm的涂膜后的各技术指标如下：
技术指标 标准要求 实施例一测试结果 实施例二测试结果 实施例三测试结果
拉伸强度（浸水后） ≥1.5/1.2/1.0MPa 2.51MPa 2.55MPa 2.47MPa
断裂延伸率（浸水后） ≥300％/200％/100％ 275% 2269% 281%
粘结强度（浸水后） ≥1.0/0.8/0.6 MPa 1.3MPa 1.5MPa 1.6MPa
不透水性（水压0.3Mpa，30min） 不透水 不透水 不透水 不透水
健康性 -- 无毒无害 无毒无害 无毒无害
依据GBJ 88-1985《驻波管法吸声系数和声阻抗率测量规范》标准测试吸声系数 -- 0.42 0.45 0.46
由上表可知，本发明的防水材料强度高、机械性能优越，还具有隔音、环保等特点，适合推广应用。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (7)

1.一种用于铝合金门的防水材料，所述防水材料包括了组分一和组分二，其中，所述组分一包括如下重量份的配料：
Figure FDA0002212644530000011
所述组分二包括如下重量份的配料：
Figure FDA0002212644530000012
其中，所述防水材料在使用时，组分一和组分二的重量配比为1：(1-1.5)；
其特征在于，所述改性纳米二氧化硅为直径在10-50nm的颗粒，并采用硅烷偶联剂对其进行疏水改性：将纳米二氧化硅粒子超声分散在硅烷偶联剂的乙醇溶液中，在75-85℃下反应6-10h，纳米二氧化硅粒子的质量(g)与硅烷偶联剂的体积(ml)的比例为2：(1-2)，乙醇为整个反应提供溶剂环境，选用的硅烷偶联剂为KH-550，KH-560或者KH-570，在反应结束之后，离心洗涤后35℃真空干燥20h以上得到所述改性纳米二氧化硅。
2.如权利要求1所述的防水材料，其特征在于，所述吸声功能材料选用矿渣纤维、矿物纤维、玻璃纤维或木质纤维的两种或以上。
3.如权利要求1所述的防水材料，其特征在于，所述的紫外吸收剂为2,2'-二羟基-4,4'-二甲氧基二苯甲酮-5,5'-二磺酸、2-羟基-4-甲氧基-5-磺酸二苯甲酮、4-甲氧基-2-羟基二苯甲酮中一种或多种的混合物。
4.如权利要求1所述的防水材料，其特征在于，所述的抗氧化剂为抗氧化剂245、抗氧化剂1010、抗氧化剂1098。
5.一种制备上述权利要求1-4任一所述的用于铝合金门的防水材料的方法，该方法包括如下步骤：
(1)制备组分一
将改性纳米二氧化硅分散在所述去离子水中，超声分散均匀后形成水相，然后将所述硅酸乙酯、偶氮二异丁腈、乙二醇和氨水混合均匀后形成油相，将水相和油相进行混合后进行高速剪切，再超声分散，得到组分一；
(2)制备组分二
将所述聚丙烯树脂、聚氨基甲酸酯、二苯甲酸二聚丙二醇酯加入到去离子水中，均质搅拌处理30-40min制得预乳化液；
在装有搅拌装置、冷凝装置、氮气保护装置及加料装置的反应釜中加入去离子水，开启搅拌装置，将所述预乳化液、所述滑石粉、吸声功能材料、水性氟改性含磷丙烯酸酯乳液、抗氧化剂倒入反应釜中，升温至75-90℃，搅拌，继续加入所述成膜助剂、增塑剂、消泡剂和防腐剂，搅拌转速为300-500r/min，搅拌时间为5-10min，得到组分二；
(3)将所述组分一和组分二按照重量配比为1：(1-1.5)混合，得到防水材料。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，步骤(1)中高速剪切速度为每分钟6000-8000转，时间为10-15min。
7.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述步骤(3)中，具体采用如下工艺混合组分一和组分二：
将组分一加入到搅拌器中，机械搅拌2-5min后，加入组分二，继续搅拌10-15min，搅拌转速控制在200-300r/min；
停止搅拌，将初步混合物放置于超声波分散机中进行分散，超声波功率为100-200W，分散时间为5-10min，分散温度为35℃，得到所述防水材料。
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