CN107513323B - 一种聚合物水泥防水涂料 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种聚合物水泥防水涂料，属于建筑涂料技术领域。本发明产品由液料和粉料组成，其中液料包括乳液、稳定剂、增塑剂、成膜剂、分散剂、防腐剂和水，而粉料是由水泥和填料组成；其中稳定剂是由无机盐、壳聚糖降解液、结冷胶液和对苯二甲醛构成；其中填料是由纳米膨胀石墨烯、纳米碳酸钙和石英砂复配而成。本发明技术方案制备的聚合物水泥防水涂料兼具优异的防水性能及储存稳定性，同时起力学性能也显著提高。

Description

一种聚合物水泥防水涂料
技术领域
本发明公开了一种聚合物水泥防水涂料，属于建筑涂料技术领域。
背景技术
聚合物水泥防水涂料，简称JS防水涂料，J指聚合物，S指水泥，故JS就是聚合物水泥防水涂料。聚合物水泥防水涂料是一种以聚丙烯酸酯乳液、乙烯-醋酸乙烯酯共聚乳液等聚合物乳液与各种添加剂组成的有机液体，和水泥、石英砂及各种添加剂、无机填料组成的无机粉料通过合理配比、复合制成的一种双组分、水性建筑防水涂料。其防水机理是通过形成完整的涂膜阻挡水的透过或水分子的渗透。许多高分子材料在干燥后能形成完整连续的膜。固体高分子的分子和分子之间存有一些间隙，其间隙宽度约为几个纳米，按理说单个的水分子是完全可以从这些间隙中通过，但自然界的水通常处于缔合状态，几十个水分子之间由于氢键的作用而形成一个较大的水分子团，这样水分子实际上就很难通过高分子之间的间隙，所以聚合物水泥防水涂料涂膜既具有透气又有防水的功能。
聚合物水泥防水涂料由于施工简单、涂膜强度高、防水效果好，近年来发展较快，被广泛应用于建筑防水行业中。聚合物水泥防水涂料主要以有机聚合物乳液和无机水泥以及颜填料作为主体，这两者之间较差的相容性限制了其综合性能的进一步提升，难以获得拉伸强度和断裂伸长率均较高的涂膜。普通的聚合物水泥防水涂料抗裂性较差，常常因基层收缩变形而被拉开。目前，常规的方法是通过添加硅烷偶联剂来改善聚合物水泥防水涂料的性能。硅烷偶联剂由于其特殊的结构在复合材料领域有着非常广泛的应用，能显著提升复合材料的各项性能，弥补复合材料的一些缺陷。在聚合物水泥防水涂料中添加硅烷偶联剂能有效改善有机材料与无机材料之间的相容性和结合力，提升防水涂料的各项性能。但由于硅烷偶联剂在水性涂料中容易水解，如果直接将硅烷偶联剂添加到聚合物水泥防水涂料的液体组分中，随着硅烷偶联剂的水解不仅会使其失效，同时还会导致涂料体系的不稳定和变质等问题。
因此，改善聚合物水泥防水涂料防水性，储存稳定性及力学性能，成为其推广与使用亟待解决的问题。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是：针对传统聚合物水泥防水涂料力学性能及防水性能不佳，储存时间长导致性能下降的问题，提供了一种聚合物水泥防水涂料。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
一种聚合物水泥防水涂料，由液料和粉料按质量比为1：1～1.5：1组成：
所述液料是由以下重量份数的原料组成：80～100份乳液，20～30份稳定剂，2～4份增塑剂，1～3份分散剂，0.6～0.8份防腐剂，10～15份水；
所述稳定剂是由以下重量份数的原料配置而成：0.06～0.08份无机盐，20～30份壳聚糖降解液，80～100份结冷胶液，0.03～0.04份对苯二甲醛；
所述粉料是由以下重量份数的原料组成：40～50份水泥，30～50份填料。
所述乳液为苯乙烯-丙烯酸丁酯-丙烯酸共聚乳液；所述苯乙烯-丙烯酸丁酯-丙烯酸共聚乳液具体制备过程为：将丙烯酸和水按质量比为1：20～1：30加入反应器，调节pH至中性后，再加入丙烯酸质量0.8～1.2倍的丙烯酸丁酯和丙烯酸质量0.2～0.4倍的苯乙烯，并加入苯乙烯质量0.06～0.08倍的过硫酸钾，恒温搅拌反应4～6h后，保温熟化1～3h，过滤，即得苯乙烯-丙烯酸丁酯-丙烯酸共聚乳液。
所述增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯、己二酸二辛酯或环氧硬脂酸辛酯中的任意一种。
所述分散剂为乳化剂OP-10、吐温-80或十二烷基苯磺酸钠中的任意一种。
所述防腐剂为诺德C15杀菌防腐剂、道维希尔-75或涂料防腐剂N-369中的任意一种。
所述无机盐是由氯化钙和四氯化锆按质量比为3：1～5：1混合而成。
所述壳聚糖降解液制备过程为：将壳聚糖与水按质量比为1：30～1：50搅拌混合后，静置溶胀，再加入壳聚糖质量0.06～0.08倍的壳聚糖酶，恒温搅拌酶解4～6h后，灭酶，浓缩，即得壳聚糖降解液。
所述水泥为普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、粉煤灰质硅酸盐水泥或火山灰质硅酸盐水泥中的任意一种。
所述填料是由以下重量份数的原料组成：10～20份纳米膨胀石墨烯，10～20份纳米碳酸钙，20～40份325～500目石英砂。
本发明的有益效果是：
本发明技术方案通过在体系中添加少量无机盐，无机盐在溶液体系中电离产生金属离子，而降解壳聚糖液的加入，可有效吸附螯合金属离子，形成配合物，从而避免金属离子破坏乳液双电层结构，提高体系的储存稳定性，另外，降解后的壳聚糖中活性的羟基和氨基得以充分暴露，可在对苯二甲醛的作用下发生交联，在体系内形成三维交联网络，且对苯二甲醛分子量较大，形成的交联网络孔隙相对较大，从而有利于使乳液颗粒稳定分散于三维交联网络空隙结构中，在固化过程中，伴随着水分的挥发，乳液颗粒由于彼此的分离状态转变为密集堆积状态，从而结合成膜，在成膜期间，体系内金属离子络合重排，乳液颗粒表面的羧基可与壳聚糖三维网络结构中的金属离子发生螯合，从而形成更为稳定的配位络合物，在基体表面形成更为致密的交联网络，从而使漆膜中大分子量物质成倍增加，使漆膜力学性能和耐水性有效提高。
具体实施方式
按质量比为1：20～1：30将丙烯酸和水加入三口烧瓶，并用质量分数为10～15%碳酸氢钠调节pH至中性，再加入丙烯酸质量0.8～1.2倍的丙烯酸丁酯和丙烯酸质量0.2～0.4倍的苯乙烯，并加入苯乙烯质量0.06～0.08倍的过硫酸钾，再将三口烧瓶移入数显测速恒温磁力搅拌器，于温度为75～80℃，转速为400～600r/min条件下，恒温搅拌反应4～6h后，停止搅拌，于温度为65～70℃条件下，保温熟化1～3h，过滤，得滤液，即为苯乙烯-丙烯酸丁酯-丙烯酸共聚乳液；将壳聚糖与水按质量比为1：30～1：50混合倒入烧杯中，用玻璃棒搅拌混合5～10min后，静置溶胀2～4h，再向烧杯中加入壳聚糖质量0.06～0.08倍的壳聚糖酶，并将烧杯移入数显测速恒温磁力搅拌器，于温度为35～40℃，转速为300～500r/min条件下，恒温搅拌酶解反应4～6h，随后升温至85～90℃，保温灭酶10～15min，得灭酶酶解液，再将所得灭酶酶解液转入旋转蒸发仪，于温度为75～85℃条件下，旋蒸浓缩30～45min，出料，得壳聚糖降解液；按质量比为1：2～1：4将结冷胶与蔗糖加入烧杯中，用玻璃棒干混搅拌5～10min，得干混料，再将干混料与去离子水按质量比为1：60～1：80混合后，于温度为85～90℃条件下，用搅拌机以800～1200r/min转速高速搅拌剪切30～40min，得结冷胶液；按重量份数计，依次取0.06～0.08份无机盐，20～30份壳聚糖降解液，80～100份结冷胶液，0.03～0.04份对苯二甲醛，用搅拌机以400～600r/min转速搅拌混合45～60min，出料，得稳定剂；按重量份数计，依次取80～100份苯乙烯-丙烯酸丁酯-丙烯酸共聚乳液，20～30份稳定剂，2～4份增塑剂，1～3份分散剂，0.6～0.8份防腐剂，10～15份水，用搅拌机以1400～1600r/min转速高速搅拌1～2h，出料，得液料；按重量份数计，将40～50份水泥和30～50份填料倒入球磨机中，球磨混合4～6h，出料，得粉料；再将所得液料和粉料按质量比为1：1～1.5：1倒入混料机，于温度为45～55℃，转速为500～800r/min条件下，恒温搅拌混合2～4h，出料，即得聚合物水泥防水涂料。所述增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯、己二酸二辛酯或环氧硬脂酸辛酯中的任意一种。所述分散剂为乳化剂OP-10、吐温-80或十二烷基苯磺酸钠中的任意一种。所述防腐剂为诺德C15杀菌防腐剂、道维希尔-75或涂料防腐剂N-369中的任意一种。所述无机盐是由氯化钙和四氯化锆按质量比为3：1～5：1混合而成。所述水泥为普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、粉煤灰质硅酸盐水泥或火山灰质硅酸盐水泥中的任意一种。所述填料是由以下重量份数的原料组成：10～20份纳米膨胀石墨烯，10～20份纳米碳酸钙，20～40份325～500目石英砂。
实例1
按质量比为1：30将丙烯酸和水加入三口烧瓶，并用质量分数为15%碳酸氢钠调节pH至中性，再加入丙烯酸质量1.2倍的丙烯酸丁酯和丙烯酸质量0.4倍的苯乙烯，并加入苯乙烯质量0.08倍的过硫酸钾，再将三口烧瓶移入数显测速恒温磁力搅拌器，于温度为80℃，转速为600r/min条件下，恒温搅拌反应6h后，停止搅拌，于温度为70℃条件下，保温熟化3h，过滤，得滤液，即为苯乙烯-丙烯酸丁酯-丙烯酸共聚乳液；将壳聚糖与水按质量比为1：50混合倒入烧杯中，用玻璃棒搅拌混合10min后，静置溶胀4h，再向烧杯中加入壳聚糖质量0.08倍的壳聚糖酶，并将烧杯移入数显测速恒温磁力搅拌器，于温度为40℃，转速为500r/min条件下，恒温搅拌酶解反应6h，随后升温至90℃，保温灭酶15min，得灭酶酶解液，再将所得灭酶酶解液转入旋转蒸发仪，于温度为85℃条件下，旋蒸浓缩45min，出料，得壳聚糖降解液；按质量比为1：4将结冷胶与蔗糖加入烧杯中，用玻璃棒干混搅拌10min，得干混料，再将干混料与去离子水按质量比为1：80混合后，于温度为90℃条件下，用搅拌机以1200r/min转速高速搅拌剪切40min，得结冷胶液；按重量份数计，依次取0.08份无机盐，30份壳聚糖降解液，100份结冷胶液，0.04份对苯二甲醛，用搅拌机以600r/min转速搅拌混合60min，出料，得稳定剂；按重量份数计，依次取100份苯乙烯-丙烯酸丁酯-丙烯酸共聚乳液，30份稳定剂，4份增塑剂，3份分散剂，0.8份防腐剂，15份水，用搅拌机以1600r/min转速高速搅拌2h，出料，得液料；按重量份数计，将50份水泥和50份填料倒入球磨机中，球磨混合6h，出料，得粉料；再将所得液料和粉料按质量比为1.5：1倒入混料机，于温度为55℃，转速为800r/min条件下，恒温搅拌混合4h，出料，即得聚合物水泥防水涂料。所述增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯。所述分散剂为乳化剂OP-10。所述防腐剂为诺德C15杀菌防腐剂。所述无机盐是由氯化钙和四氯化锆按质量比为5：1混合而成。所述水泥为普通硅酸盐水泥。所述填料是由以下重量份数的原料组成：20份纳米膨胀石墨烯，20份纳米碳酸钙，40份500目石英砂。
实例2
按质量比为1：30将丙烯酸和水加入三口烧瓶，并用质量分数为15%碳酸氢钠调节pH至中性，再加入丙烯酸质量1.2倍的丙烯酸丁酯和丙烯酸质量0.4倍的苯乙烯，并加入苯乙烯质量0.08倍的过硫酸钾，再将三口烧瓶移入数显测速恒温磁力搅拌器，于温度为80℃，转速为600r/min条件下，恒温搅拌反应6h后，停止搅拌，于温度为70℃条件下，保温熟化3h，过滤，得滤液，即为苯乙烯-丙烯酸丁酯-丙烯酸共聚乳液；将壳聚糖与水按质量比为1：50混合倒入烧杯中，用玻璃棒搅拌混合10min后，静置溶胀4h，再向烧杯中加入壳聚糖质量0.08倍的壳聚糖酶，并将烧杯移入数显测速恒温磁力搅拌器，于温度为40℃，转速为500r/min条件下，恒温搅拌酶解反应6h，随后升温至90℃，保温灭酶15min，得灭酶酶解液，再将所得灭酶酶解液转入旋转蒸发仪，于温度为85℃条件下，旋蒸浓缩45min，出料，得壳聚糖降解液；按质量比为1：4将结冷胶与蔗糖加入烧杯中，用玻璃棒干混搅拌10min，得干混料，再将干混料与去离子水按质量比为1：80混合后，于温度为90℃条件下，用搅拌机以1200r/min转速高速搅拌剪切40min，得结冷胶液；按重量份数计，依次取30份壳聚糖降解液，100份结冷胶液，0.04份对苯二甲醛，用搅拌机以600r/min转速搅拌混合60min，出料，得稳定剂；按重量份数计，依次取100份苯乙烯-丙烯酸丁酯-丙烯酸共聚乳液，30份稳定剂，4份增塑剂，3份分散剂，0.8份防腐剂，15份水，用搅拌机以1600r/min转速高速搅拌2h，出料，得液料；按重量份数计，将50份水泥和50份填料倒入球磨机中，球磨混合6h，出料，得粉料；再将所得液料和粉料按质量比为1.5：1倒入混料机，于温度为55℃，转速为800r/min条件下，恒温搅拌混合4h，出料，即得聚合物水泥防水涂料。所述增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯。所述分散剂为乳化剂OP-10。所述防腐剂为诺德C15杀菌防腐剂。所述水泥为普通硅酸盐水泥。所述填料是由以下重量份数的原料组成：20份纳米膨胀石墨烯，20份纳米碳酸钙，40份500目石英砂。
实例3
按质量比为1：30将丙烯酸和水加入三口烧瓶，并用质量分数为15%碳酸氢钠调节pH至中性，再加入丙烯酸质量1.2倍的丙烯酸丁酯和丙烯酸质量0.4倍的苯乙烯，并加入苯乙烯质量0.08倍的过硫酸钾，再将三口烧瓶移入数显测速恒温磁力搅拌器，于温度为80℃，转速为600r/min条件下，恒温搅拌反应6h后，停止搅拌，于温度为70℃条件下，保温熟化3h，过滤，得滤液，即为苯乙烯-丙烯酸丁酯-丙烯酸共聚乳液；将壳聚糖与水按质量比为1：50混合倒入烧杯中，用玻璃棒搅拌混合10min后，静置溶胀4h，再向烧杯中加入壳聚糖质量0.08倍的壳聚糖酶，并将烧杯移入数显测速恒温磁力搅拌器，于温度为40℃，转速为500r/min条件下，恒温搅拌酶解反应6h，随后升温至90℃，保温灭酶15min，得灭酶酶解液，再将所得灭酶酶解液转入旋转蒸发仪，于温度为85℃条件下，旋蒸浓缩45min，出料，得壳聚糖降解液；按重量份数计，依次取0.08份无机盐，30份壳聚糖降解液，0.04份对苯二甲醛，用搅拌机以600r/min转速搅拌混合60min，出料，得稳定剂；按重量份数计，依次取100份苯乙烯-丙烯酸丁酯-丙烯酸共聚乳液，30份稳定剂，4份增塑剂，3份分散剂，0.8份防腐剂，15份水，用搅拌机以1600r/min转速高速搅拌2h，出料，得液料；按重量份数计，将50份水泥和50份填料倒入球磨机中，球磨混合6h，出料，得粉料；再将所得液料和粉料按质量比为1.5：1倒入混料机，于温度为55℃，转速为800r/min条件下，恒温搅拌混合4h，出料，即得聚合物水泥防水涂料。所述增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯。所述分散剂为乳化剂OP-10。所述防腐剂为诺德C15杀菌防腐剂。所述无机盐是由氯化钙和四氯化锆按质量比为5：1混合而成。所述水泥为普通硅酸盐水泥。所述填料是由以下重量份数的原料组成：20份纳米膨胀石墨烯，20份纳米碳酸钙，40份500目石英砂。
实例4
按质量比为1：30将丙烯酸和水加入三口烧瓶，并用质量分数为15%碳酸氢钠调节pH至中性，再加入丙烯酸质量1.2倍的丙烯酸丁酯和丙烯酸质量0.4倍的苯乙烯，并加入苯乙烯质量0.08倍的过硫酸钾，再将三口烧瓶移入数显测速恒温磁力搅拌器，于温度为80℃，转速为600r/min条件下，恒温搅拌反应6h后，停止搅拌，于温度为70℃条件下，保温熟化3h，过滤，得滤液，即为苯乙烯-丙烯酸丁酯-丙烯酸共聚乳液；将壳聚糖与水按质量比为1：50混合倒入烧杯中，用玻璃棒搅拌混合10min后，静置溶胀4h，再向烧杯中加入壳聚糖质量0.08倍的壳聚糖酶，并将烧杯移入数显测速恒温磁力搅拌器，于温度为40℃，转速为500r/min条件下，恒温搅拌酶解反应6h，随后升温至90℃，保温灭酶15min，得灭酶酶解液，再将所得灭酶酶解液转入旋转蒸发仪，于温度为85℃条件下，旋蒸浓缩45min，出料，得壳聚糖降解液；按质量比为1：4将结冷胶与蔗糖加入烧杯中，用玻璃棒干混搅拌10min，得干混料，再将干混料与去离子水按质量比为1：80混合后，于温度为90℃条件下，用搅拌机以1200r/min转速高速搅拌剪切40min，得结冷胶液；按重量份数计，依次取0.08份无机盐，30份壳聚糖降解液，100份结冷胶液，0.04份对苯二甲醛，用搅拌机以600r/min转速搅拌混合60min，出料，得稳定剂；按重量份数计，依次取100份苯乙烯-丙烯酸丁酯-丙烯酸共聚乳液，30份稳定剂，4份增塑剂，3份分散剂，0.8份防腐剂，15份水，用搅拌机以1600r/min转速高速搅拌2h，出料，得液料；按重量份数计，将50份水泥和50份填料倒入球磨机中，球磨混合6h，出料，得粉料；再将所得液料和粉料按质量比为1.5：1倒入混料机，于温度为55℃，转速为800r/min条件下，恒温搅拌混合4h，出料，即得聚合物水泥防水涂料。所述增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯。所述分散剂为乳化剂OP-10。所述防腐剂为诺德C15杀菌防腐剂。所述无机盐是由氯化钙和四氯化锆按质量比为5：1混合而成。所述水泥为普通硅酸盐水泥。所述填料是由以下重量份数的原料组成：20份纳米碳酸钙和40份500目石英砂。
对比例：山东某防水涂料有限公司生产的聚合物水泥防水涂料。
将实例1至4所得的聚合物水泥防水涂料及对比例产品进行性能检测，具体检测方法如下：
1.力学性能：拉伸性能按照GB/T16777中的规定进行，拉伸速度为200mm/min；
2.防水性能：分别冲切成80mm×40mm大小，称重为M1，再浸入（23±2）℃的去离子水中，浸泡（168±1）h后用滤纸吸干表面水分再称重为M2。吸水率WA的计算如下式：
WA=（M2-M1）·M1 -1·100%
3.储存稳定性：将试件分别置于50℃的烘箱中进行加速储存试验，测定25周后所得涂膜的拉伸强度和断裂伸长率。
具体检测结果如表1所示：
表1
由表1检测结果可知，本发明技术方案制备的聚合物水泥防水涂料兼具优异的防水性能及储存稳定性，同时起力学性能也显著提高的特点，能够促进其推广运用于多技术领域。

Claims (6)

1.一种聚合物水泥防水涂料，由液料和粉料按质量比为1：1～1.5：1组成，其特征在于：
所述液料是由以下重量份数的原料组成：80～100份乳液，20～30份稳定剂，2～4份增塑剂，1～3份分散剂，0.6～0.8份防腐剂，10～15份水；所述乳液为苯乙烯-丙烯酸丁酯-丙烯酸共聚乳液；所述苯乙烯-丙烯酸丁酯-丙烯酸共聚乳液具体制备过程为：将丙烯酸和水按质量比为1：20～1：30加入反应器，调节pH至中性后，再加入丙烯酸质量0.8～1.2倍的丙烯酸丁酯和丙烯酸质量0.2～0.4倍的苯乙烯，并加入苯乙烯质量0.06～0.08倍的过硫酸钾，恒温搅拌反应4～6h后，保温熟化1～3h，过滤，即得苯乙烯-丙烯酸丁酯-丙烯酸共聚乳液；
所述稳定剂是由以下重量份数的原料配置而成：0.06～0.08份无机盐，20～30份壳聚糖降解液，80～100份结冷胶液，0.03～0.04份对苯二甲醛；所述无机盐是由氯化钙和四氯化锆按质量比为3：1～5：1混合而成；所述壳聚糖降解液制备过程为：将壳聚糖与水按质量比为1：30～1：50搅拌混合后，静置溶胀，再加入壳聚糖质量0.06～0.08倍的壳聚糖酶，恒温搅拌酶解4～6h后，灭酶，浓缩，即得壳聚糖降解液；
所述粉料是由以下重量份数的原料组成：40～50份水泥，30～50份填料。
2.根据权利要求1所述的一种聚合物水泥防水涂料，其特征在于：所述增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯、己二酸二辛酯或环氧硬脂酸辛酯中的任意一种。
3.根据权利要求1所述的一种聚合物水泥防水涂料，其特征在于：所述分散剂为乳化剂OP-10、吐温-80或十二烷基苯磺酸钠中的任意一种。
4.根据权利要求1所述的一种聚合物水泥防水涂料，其特征在于：所述防腐剂为诺德C15杀菌防腐剂、道维希尔-75或涂料防腐剂N-369中的任意一种。
5.根据权利要求1所述的一种聚合物水泥防水涂料，其特征在于：所述水泥为普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、粉煤灰质硅酸盐水泥或火山灰质硅酸盐水泥中的任意一种。
6.根据权利要求1所述的一种聚合物水泥防水涂料，其特征在于：所述填料是由以下重量份数的原料组成：10～20份纳米膨胀石墨烯，10～20份纳米碳酸钙，20～40份325～500目石英砂。
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