CN107446450A - 一种纳米二氧化钛/二氧化硅气凝胶改性聚合物水泥防水涂料及其制备方法 - Google Patents

一种纳米二氧化钛/二氧化硅气凝胶改性聚合物水泥防水涂料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种纳米二氧化钛/二氧化硅气凝胶改性聚合物水泥防水涂料及其制备方法，是由聚丙烯酸酯乳液、硫铝酸盐水泥、造纸污泥灰、竹炭粉、六偏磷酸钠、醇酯十二成膜助剂、流平剂、消泡剂、润湿剂、钛酸丁酯、乙酸、乙醇和纳米SiO2气凝胶制得的。本发明涂料涂层的力学强度，包括粘接强度和拉伸强度显著提高；纳米TiO2改性SiO2气凝胶中，一方面纳米SiO2气凝胶的多孔结构对空气中的污染气体具有很强的吸附能力，为纳米TiO2发挥光催化功能起到捕捉污染物的作用，显著提高光催化效率；另一方面提高涂料涂层的疏水性，润湿角达到160°以上，极大提高涂料涂层的防水性能。

Description

一种纳米二氧化钛/二氧化硅气凝胶改性聚合物水泥防水涂 料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种建筑材料技术领域，具体涉及一种纳米二氧化钛/二氧化硅气凝胶改性聚合物水泥防水涂料及其制备方法。
背景技术
聚合物水泥防水涂料是以聚合物乳液为主的液料和以水泥、石英砂、重钙及添加剂等组成的粉料复合而成的双组份反应挥发型防水涂料。由于其既有水泥基材料的刚性和良好的粘结性，又有聚合物乳液柔韧性和抗开裂性，深受广大设计、尤其是施工者的欢迎和好评。行业标准JC/T864及国家标准GB/T23445《聚合物水泥防水涂料》的制订和实施对保证聚合物水泥防水涂料的质量及推广起了积极的作用。
聚合物水泥防水涂料在我国的推广应用十分成功。据中国建筑材料工业协会的调查，2008年防水涂料占防水工程施工面积的33.6％，而聚合物水泥防水涂料在防水涂料的比例为42.5％。随着我国建筑业的迅速发展，聚合物水泥防水涂料的使用量以每年15-17％的速度增长，在应用范围上，聚合物水泥防水涂料主要适用于厕浴间、阳台的防水施工，少量用于地下室的防水施工。现在人们越来越注重生活环境，所以建筑物装饰也越来越受关注，对建筑物涂覆的涂料涂层的要求越来越高，建筑物的防水防渗问题关系到人们的工作和生活环境，并影响着建筑物的使用寿命；同时，现有光催化涂料对空气中污染气体吸附性能差，导致其光催化效率低。因此，如果制备一种防水性能优异、力学强度好、具有一定光催化效率的聚合物水泥防水涂料成为目前需要解决的技术问题。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，提供了一种防水性能优异、力学强度好、具有一定光催化效率的纳米二氧化钛/二氧化硅气凝胶改性聚合物水泥防水涂料。
本发明还提供了该纳米二氧化钛/二氧化硅气凝胶改性聚合物水泥防水涂料的制备方法。
本发明的目的是通过如下技术方案实现的：
一种纳米二氧化钛/二氧化硅气凝胶改性聚合物水泥防水涂料，是由以下重量份的原料制得的：聚丙烯酸酯乳液45-55份，硫铝酸盐水泥15-20份，造纸污泥灰15-18份，竹炭粉10-13份，六偏磷酸钠0.05-0.08份，醇酯十二成膜助剂0.1-0.3份，流平剂0.05-0.1份，消泡剂0.1-0.5份，润湿剂0.2-0.5份，钛酸丁酯5-8份，乙酸3-5份，乙醇4-8份，纳米SiO2气凝胶0.5-1份。
所述的，聚丙烯酸酯乳液的固体含量为50-60％。
所述的，造纸污泥灰为造纸污泥在500-800℃焚烧所得粉末，200-250目筛筛分，筛余小于10％；所述竹炭粉的粒度为200-300目。
所述的，消泡剂为有机硅消泡剂，固含量＞99.9％；所述流平剂为聚醚改性聚有机硅氧烷，纯度＞99.5％。
所述的，润湿剂为聚氧乙烯脂肪醇醚。
一种纳米二氧化钛/二氧化硅气凝胶改性聚合物水泥防水涂料的制备方法，是由以下步骤制得的：
1)将乙酸总量的40％、钛酸丁酯和乙醇置于三角瓶，混合均匀，再加入纳米SiO2气凝胶，超声15min，溶液A；取余量的乙酸逐滴加入溶液A中，滴加完毕，移至磁力搅拌器室温下搅拌1-2h，静置陈化24h，得白色凝胶；将白色凝胶100℃下真空干燥5h，转入马弗炉焙烧6-8h，冷却至室温，得纳米TiO2改性SiO2气凝胶；
2)加入聚丙烯酸酯乳液和润湿剂，200r/min条件下搅拌2-3min，再加入醇酯十二成膜助剂、流平剂、消泡剂和六偏磷酸钠，400r/min条件下搅拌5-10min，再加入纳米TiO2改性SiO2气凝胶，800r/min条件下搅拌20-30min，120目纱布过滤出料，得气凝胶/丙烯酸酯复合乳液；
3)将硫铝酸盐水泥与水搅拌1-3min，得水泥净浆，再加入气凝胶/丙烯酸酯复合乳液搅拌2-3min，最后加入混匀均与的造纸污泥灰和竹炭粉，搅拌1-2min，静置5min，得纳米二氧化钛/二氧化硅气凝胶改性聚合物水泥防水涂料。
所述的，硫铝酸盐水泥与水的重量比为1.2-1.8：1。
本发明的有益效果：本发明的纳米二氧化钛/二氧化硅气凝胶改性聚合物水泥防水涂料涂层的力学强度，包括粘接强度和拉伸强度显著提高；纳米TiO2改性SiO2气凝胶中，一方面纳米SiO2气凝胶的多孔结构对空气中的污染气体具有很强的吸附能力，为纳米TiO2发挥光催化功能起到捕捉污染物的作用，显著提高光催化效率；另一方面提高涂料涂层的疏水性，润湿角达到160°以上，极大提高涂料涂层的防水性能。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步说明。
本发明所用硫铝酸盐水泥为快硬早强型硫铝酸盐水泥。
实施例1
一种纳米二氧化钛/二氧化硅气凝胶改性聚合物水泥防水涂料，是由以下重量份的原料制得的：聚丙烯酸酯乳液45份，硫铝酸盐水泥20份，造纸污泥灰18份，竹炭粉10份，六偏磷酸钠0.05份，醇酯十二成膜助剂0.3份，流平剂0.05份，消泡剂0.1份，润湿剂0.5份，钛酸丁酯5份，乙酸3份，乙醇8份，纳米SiO2气凝胶0.5份。
所述的，聚丙烯酸酯乳液的固体含量为60％。
所述的，造纸污泥灰为造纸污泥在500℃焚烧所得粉末，200目筛筛分，筛余小于10％；所述竹炭粉的粒度为300目。
所述的，消泡剂为有机硅消泡剂，固含量＞99.9％；所述流平剂为聚醚改性聚有机硅氧烷，纯度＞99.5％。
所述的，润湿剂为聚氧乙烯脂肪醇醚。
一种纳米二氧化钛/二氧化硅气凝胶改性聚合物水泥防水涂料的制备方法，是由以下步骤制得的：
1)将乙酸总量的40％、钛酸丁酯和乙醇置于三角瓶，混合均匀，再加入纳米SiO2气凝胶，超声15min，溶液A；取余量的乙酸逐滴加入溶液A中，滴加完毕，移至磁力搅拌器室温下搅拌1h，静置陈化24h，得白色凝胶；将白色凝胶100℃下真空干燥5h，转入马弗炉焙烧8h，冷却至室温，得纳米TiO2改性SiO2气凝胶；
2)加入聚丙烯酸酯乳液和润湿剂，200r/min条件下搅拌2min，再加入醇酯十二成膜助剂、流平剂、消泡剂和六偏磷酸钠，400r/min条件下搅拌10min，再加入纳米TiO2改性SiO2气凝胶，800r/min条件下搅拌20min，120目纱布过滤出料，得气凝胶/丙烯酸酯复合乳液；
3)将硫铝酸盐水泥与水搅拌1min，得水泥净浆，再加入气凝胶/丙烯酸酯复合乳液搅拌3min，最后加入混匀均与的造纸污泥灰和竹炭粉，搅拌1min，静置5min，得纳米二氧化钛/二氧化硅气凝胶改性聚合物水泥防水涂料。
所述的，硫铝酸盐水泥与水的重量比为1.8：1。
实施例2
一种纳米二氧化钛/二氧化硅气凝胶改性聚合物水泥防水涂料，是由以下重量份的原料制得的：聚丙烯酸酯乳液50份，硫铝酸盐水泥18份，造纸污泥灰17份，竹炭粉12份，六偏磷酸钠0.07份，醇酯十二成膜助剂0.2份，流平剂0.08份，消泡剂0.3份，润湿剂0.3份，钛酸丁酯7份，乙酸4份，乙醇6份，纳米SiO2气凝胶0.8份。
所述的，聚丙烯酸酯乳液的固体含量为55％。
所述的，造纸污泥灰为造纸污泥在700℃焚烧所得粉末，250目筛筛分，筛余小于10％；所述竹炭粉的粒度为250目。
所述的，消泡剂为有机硅消泡剂，固含量＞99.9％；所述流平剂为聚醚改性聚有机硅氧烷，纯度＞99.5％。
所述的，润湿剂为聚氧乙烯脂肪醇醚。
一种纳米二氧化钛/二氧化硅气凝胶改性聚合物水泥防水涂料的制备方法，是由以下步骤制得的：
1)将乙酸总量的40％、钛酸丁酯和乙醇置于三角瓶，混合均匀，再加入纳米SiO2气凝胶，超声15min，溶液A；取余量的乙酸逐滴加入溶液A中，滴加完毕，移至磁力搅拌器室温下搅拌1.5h，静置陈化24h，得白色凝胶；将白色凝胶100℃下真空干燥5h，转入马弗炉焙烧7h，冷却至室温，得纳米TiO2改性SiO2气凝胶；
2)加入聚丙烯酸酯乳液和润湿剂，200r/min条件下搅拌3min，再加入醇酯十二成膜助剂、流平剂、消泡剂和六偏磷酸钠，400r/min条件下搅拌8min，再加入纳米TiO2改性SiO2气凝胶，800r/min条件下搅拌25min，120目纱布过滤出料，得气凝胶/丙烯酸酯复合乳液；
3)将硫铝酸盐水泥与水搅拌2min，得水泥净浆，再加入气凝胶/丙烯酸酯复合乳液搅拌2min，最后加入混匀均与的造纸污泥灰和竹炭粉，搅拌1.5min，静置5min，得纳米二氧化钛/二氧化硅气凝胶改性聚合物水泥防水涂料。
所述的，硫铝酸盐水泥与水的重量比为1.5：1。
实施例3
一种纳米二氧化钛/二氧化硅气凝胶改性聚合物水泥防水涂料，是由以下重量份的原料制得的：聚丙烯酸酯乳液55份，硫铝酸盐水泥15份，造纸污泥灰15份，竹炭粉13份，六偏磷酸钠0.08份，醇酯十二成膜助剂0.1份，流平剂0.1份，消泡剂0.5份，润湿剂0.2份，钛酸丁酯8份，乙酸5份，乙醇4份，纳米SiO2气凝胶1份。
所述的，聚丙烯酸酯乳液的固体含量为50％。
所述的，造纸污泥灰为造纸污泥在800℃焚烧所得粉末，250目筛筛分，筛余小于10％；所述竹炭粉的粒度为200目。
所述的，消泡剂为有机硅消泡剂，固含量＞99.9％；所述流平剂为聚醚改性聚有机硅氧烷，纯度＞99.5％。
所述的，润湿剂为聚氧乙烯脂肪醇醚。
一种纳米二氧化钛/二氧化硅气凝胶改性聚合物水泥防水涂料的制备方法，是由以下步骤制得的：
1)将乙酸总量的40％、钛酸丁酯和乙醇置于三角瓶，混合均匀，再加入纳米SiO2气凝胶，超声15min，溶液A；取余量的乙酸逐滴加入溶液A中，滴加完毕，移至磁力搅拌器室温下搅拌2h，静置陈化24h，得白色凝胶；将白色凝胶100℃下真空干燥5h，转入马弗炉焙烧6h，冷却至室温，得纳米TiO2改性SiO2气凝胶；
2)加入聚丙烯酸酯乳液和润湿剂，200r/min条件下搅拌3min，再加入醇酯十二成膜助剂、流平剂、消泡剂和六偏磷酸钠，400r/min条件下搅拌5min，再加入纳米TiO2改性SiO2气凝胶，800r/min条件下搅拌30min，120目纱布过滤出料，得气凝胶/丙烯酸酯复合乳液；
3)将硫铝酸盐水泥与水搅拌3min，得水泥净浆，再加入气凝胶/丙烯酸酯复合乳液搅拌3min，最后加入混匀均与的造纸污泥灰和竹炭粉，搅拌2min，静置5min，得纳米二氧化钛/二氧化硅气凝胶改性聚合物水泥防水涂料。
所述的，硫铝酸盐水泥与水的重量比为1.2：1。
对比例1
一种聚合物水泥防水涂料，是由以下重量份的原料制得的：聚丙烯酸酯乳液50份，硫铝酸盐水泥18份，造纸污泥灰17份，竹炭粉12份，六偏磷酸钠0.07份，醇酯十二成膜助剂0.2份，流平剂0.08份，消泡剂0.3份，润湿剂0.3份，乙醇6份，纳米SiO2气凝胶0.8份。
所述的，聚丙烯酸酯乳液的固体含量为55％。
所述的，造纸污泥灰为造纸污泥在700℃焚烧所得粉末，250目筛筛分，筛余小于10％；所述竹炭粉的粒度为250目。
所述的，消泡剂为有机硅消泡剂，固含量＞99.9％；所述流平剂为聚醚改性聚有机硅氧烷，纯度＞99.5％。
所述的，润湿剂为聚氧乙烯脂肪醇醚。
一种聚合物水泥防水涂料的制备方法，是由以下步骤制得的：
1)加入聚丙烯酸酯乳液和润湿剂，200r/min条件下搅拌3min，再加入醇酯十二成膜助剂、流平剂、消泡剂和六偏磷酸钠，400r/min条件下搅拌8min，再加入纳米SiO2气凝胶，800r/min条件下搅拌25min，120目纱布过滤出料，得气凝胶/丙烯酸酯复合乳液；
3)将硫铝酸盐水泥与水搅拌2min，得水泥净浆，再加入气凝胶/丙烯酸酯复合乳液搅拌2min，最后加入混匀均与的造纸污泥灰和竹炭粉，搅拌1.5min，静置5min，得聚合物水泥防水涂料。
所述的，硫铝酸盐水泥与水的重量比为1.5：1。
对比例2
一种聚合物水泥防水涂料，是由以下重量份的原料制得的：聚丙烯酸酯乳液50份，硫铝酸盐水泥18份，造纸污泥灰17份，竹炭粉12份，六偏磷酸钠0.07份，醇酯十二成膜助剂0.2份，流平剂0.08份，消泡剂0.3份，润湿剂0.3份，钛酸丁酯7份，乙酸4份，乙醇6份。
所述的，聚丙烯酸酯乳液的固体含量为55％。
所述的，造纸污泥灰为造纸污泥在700℃焚烧所得粉末，250目筛筛分，筛余小于10％；所述竹炭粉的粒度为250目。
所述的，消泡剂为有机硅消泡剂，固含量＞99.9％；所述流平剂为聚醚改性聚有机硅氧烷，纯度＞99.5％。
所述的，润湿剂为聚氧乙烯脂肪醇醚。
一种聚合物水泥防水涂料的制备方法，是由以下步骤制得的：
1)将乙酸总量的40％、钛酸丁酯和乙醇置于三角瓶，混合均匀，超声15min，溶液A；取余量的乙酸逐滴加入溶液A中，滴加完毕，移至磁力搅拌器室温下搅拌1.5h，静置陈化24h，得纳米TiO2白色凝胶；
2)加入聚丙烯酸酯乳液和润湿剂，200r/min条件下搅拌3min，再加入醇酯十二成膜助剂、流平剂、消泡剂和六偏磷酸钠，400r/min条件下搅拌8min，再加入纳米TiO2白色凝胶，800r/min条件下搅拌25min，120目纱布过滤出料，得复合乳液；
3)将硫铝酸盐水泥与水搅拌2min，得水泥净浆，再加入复合乳液搅拌2min，最后加入混匀均与的造纸污泥灰和竹炭粉，搅拌1.5min，静置5min，得聚合物水泥防水涂料。
所述的，硫铝酸盐水泥与水的重量比为1.5：1。
对比例3
一种聚合物水泥防水涂料，是由以下重量份的原料制得的：聚丙烯酸酯乳液50份、硫铝酸盐水泥18份、二氧化硅15份、碳酸钙5份、流平剂0.08份、消泡剂0.3份、润湿剂0.3份；
所述的，聚丙烯酸酯乳液的固体含量为55％。
所述的，二氧化硅过45μm筛的筛余物≤0.1％，比表面积为200m2/g。
所述的，消泡剂为有机硅消泡剂，固含量＞99.9％；所述流平剂为聚醚改性聚有机硅氧烷，纯度＞99.5％。
所述的，润湿剂为聚氧乙烯脂肪醇醚。
一种聚合物水泥防水涂料，是由以下步骤制得的：将硫铝酸盐水泥与水搅拌2min，得水泥净浆，再加入聚丙烯酸酯乳液和润湿剂，200r/min条件下搅拌2min，再加入流平剂和消泡剂，400r/min条件下搅拌8min，最后加入混匀的二氧化硅和碳酸钙，搅拌1.5min，静置5min，得聚合物水泥防水涂料。所述的，硫铝酸盐水泥与水的重量比为1.5：1。
性能测试
对实施例1-3和对比例1-3制备的聚合物水泥防水涂料依据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聚合物水泥防水涂料性能测试结果
以上对本发明的具体实施方式进行了描述，但本发明并不限于以上描述。对于本领域的技术人员而言，任何对一种水饺包子专用缓释盐及其制备方法进行的同等修改和替代都是在本发明的范围之中。因此，在不脱离本发明的精神和范围下所做出的均等变换和修改，都应涵盖在本发明的范围内。

Claims (7)

1.一种纳米二氧化钛/二氧化硅气凝胶改性聚合物水泥防水涂料，其特征在于，是由以下重量份的原料制得的：聚丙烯酸酯乳液45-55份，硫铝酸盐水泥15-20份，造纸污泥灰15-18份，竹炭粉10-13份，六偏磷酸钠0.05-0.08份，醇酯十二成膜助剂0.1-0.3份，流平剂0.05-0.1份，消泡剂0.1-0.5份，润湿剂0.2-0.5份，钛酸丁酯5-8份，乙酸3-5份，乙醇4-8份，纳米SiO2气凝胶0.5-1份。
2.根据权利要求1所述纳米二氧化钛/二氧化硅气凝胶改性聚合物水泥防水涂料，其特征在于，所述聚丙烯酸酯乳液的固体含量为50-60％。
3.根据权利要求1所述纳米二氧化钛/二氧化硅气凝胶改性聚合物水泥防水涂料，其特征在于，所述造纸污泥灰为造纸污泥在500-800℃焚烧所得粉末，200-250目筛筛分，筛余小于10％；所述竹炭粉的粒度为200-300目。
4.根据权利要求1所述纳米二氧化钛/二氧化硅气凝胶改性聚合物水泥防水涂料，其特征在于，所述消泡剂为有机硅消泡剂，固含量＞99.9％；所述流平剂为聚醚改性聚有机硅氧烷，纯度＞99.5％。
5.根据权利要求1所述纳米二氧化钛/二氧化硅气凝胶改性聚合物水泥防水涂料，其特征在于，所述润湿剂为聚氧乙烯脂肪醇醚。
6.一种权利要求1-5中任一项所述纳米二氧化钛/二氧化硅气凝胶改性聚合物水泥防水涂料的制备方法，其特征在于，是由以下步骤制得的：
1)将乙酸总量的40％、钛酸丁酯和乙醇置于三角瓶，混合均匀，再加入纳米SiO2气凝胶，超声15min，溶液A；取余量的乙酸逐滴加入溶液A中，滴加完毕，移至磁力搅拌器室温下搅拌1-2h，静置陈化24h，得白色凝胶；将白色凝胶100℃下真空干燥5h，转入马弗炉焙烧6-8h，冷却至室温，得纳米TiO2改性SiO2气凝胶；
2)加入聚丙烯酸酯乳液和润湿剂，200r/min条件下搅拌2-3min，再加入醇酯十二成膜助剂、流平剂、消泡剂和六偏磷酸钠，400r/min条件下搅拌5-10min，再加入纳米TiO2改性SiO2气凝胶，800r/min条件下搅拌20-30min，120目纱布过滤出料，得气凝胶/丙烯酸酯复合乳液；
3)将硫铝酸盐水泥与水搅拌1-3min，得水泥净浆，再加入气凝胶/丙烯酸酯复合乳液搅拌2-3min，最后加入混匀均与的造纸污泥灰和竹炭粉，搅拌1-2min，静置5min，得纳米二氧化钛/二氧化硅气凝胶改性聚合物水泥防水涂料。
7.根据权利要求6所述纳米二氧化钛/二氧化硅气凝胶改性聚合物水泥防水涂料的制备方法，其特征在于，所述硫铝酸盐水泥与水的重量比为1.2-1.8：1。
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