CN108178940B - 高性能丙烯酸盐喷膜防水材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高性能丙烯酸盐喷膜防水材料及其制备方法，制备该防水材料的原料包括：丙烯酸盐水溶液40‑95份、含有两个C＝C双键且两个双键之间通过柔性碳链连接的化合物1‑30份、氧化剂0.5‑10份、还原剂0.5‑10份、颜料0‑100份和助溶剂0‑10份。本发明可从分子结构上有效解决丙烯酸盐喷膜防水材料在较低湿度下涂膜开裂的问题，形成可在较长时间内保湿的丙烯酸盐喷膜材料，适用于地铁、城市地下综合管廊、隧道及地下工程等防水工程。

Description

高性能丙烯酸盐喷膜防水材料及其制备方法

技术领域

本发明属于防水材料领域，更具体地，涉及一种高性能丙烯酸盐喷膜防水材料及其制备方法。

背景技术

防水材料作为建筑物的围护结构要防止雨水、雪水和地下水的渗透；要防止空气中的湿气、蒸汽和其他有害气体与液体的侵蚀；作为分隔结构要防止给排水的渗翻。这些防渗透、渗漏和侵蚀的材料统称防水材料。防水材料品种繁多，新型防水材料也层出不穷。

日本专利昭61-19683公开了一种以丙烯酸或其衍生物为成膜组分，同时含有氧化剂、还原剂、骨料性填充组分和辅助组分以及水等为成膜用喷射材料，以专用喷射设备将其喷涂至隧道壁面等需作防渗漏水处理的基面后，使其附着于该基面部位处并发生聚合反应而形成能防止水渗漏的膜层。这开启了人们对丙烯酸盐喷膜防水材料的探索和研究。西南交通大学以及成都嘉洲防水对丙烯酸盐喷膜防水材料进行了重要研究，CN1361225A针对丙烯酸盐喷膜材料在铁路、公路等工程设施中对各种隧道壁面等部分进行防渗漏水施工处理中存在的问题公开了一种易于施工的丙烯酸盐膜层喷射材料，在此基础上，公开号为CN1803948A，CN102936430A，CN101429352、CN104945967A、CN105295468、CN104277516A，CN104959269A、CN204746647U、CN2855543Y、CN204745853、CN104297073A的专利文献针对拉伸强度，存放稳定性，施工性能以及施工、检测设备等问题公开了一系列丙烯酸盐喷膜材料和设备。其中CN1803948A报道了由丙烯酸盐形成的喷膜材料拉伸强度较低，特别是碱性环境下强度降低，不能满足工程需要，因此通过增加300-600目的轻质氧化镁来增强交联程度，从而增加材料强度。但是单纯增加材料强度，虽然能缓解材料容易开裂问题，但是并不能根本上解决材料的脆性问题。

当施工环境的相对湿度低于90％时，丙烯酸喷膜材料在被处理基面处所形成的防水涂膜层的脆性较大，容易因结构变形受到破坏而使防水层失效。CN105315737针对丙烯酸盐喷膜材料在较低湿度下涂膜开裂公开了一种含连续玄武岩纤维的丙烯酸镁喷膜防水材料，但该专利文献并没有根本性的解决材料本身在干燥环境下因失水而导致材料的脆性问题，而且在丙烯酸喷膜材料的液料中添加连续玄武岩纤维，因连续玄武岩纤维粒径长，在液料中无规分布，会在一定程度上容易造成喷涂设备的堵塞而影响施工。丙烯酸盐喷膜材料在较低湿度下放置一段时间，涂膜易开裂的问题，已严重制约了丙烯酸盐喷膜材料的应用和发展。

发明内容

本发明的目的是提供一种高性能丙烯酸盐喷膜防水材料及其制备方法，通过引入含两个双键的化合物与丙烯酸盐进行共聚交联提升强度，同时引入的化合物分子结构中还含有较长的柔性链段，能够提供一定柔性，在材料强度增强的同时，缓解丙烯酸盐喷膜材料在较低湿度下放置一段时间，涂膜易卷曲或开裂的问题。

为了实现上述目的，本发明的一方面提供一种高性能丙烯酸盐喷膜防水材料，制备该防水材料的原料包括：丙烯酸盐水溶液40-95份、含有两个C＝C双键且两个双键之间通过柔性碳链连接的化合物1-30份、氧化剂0.5-10份、还原剂0.5-10份、颜料0-100份和助溶剂0-10份。

本发明的另一方面提供一种上述高性能丙烯酸盐喷膜防水材料的制备方法，其特征在于，该制备方法包括：将丙烯酸盐水溶液、含有两个C＝C双键且两个双键之间通过柔性碳链连接的化合物以及任选的颜料和/或助溶剂混合均匀，分成A、B两份，并分别与氧化剂和还原剂混合。

本发明从分子结构上着手，通过引入含两个双键的化合物与丙烯酸盐进行共聚交联提升强度，同时引入的化合物分子结构中还含有较长的柔性链段，能够提供一定柔性，两方面综合能有效缓解丙烯酸盐喷膜防水材料在较低湿度下涂膜易卷曲或开裂的问题，形成可在较长时间内保湿的丙烯酸盐喷膜材料，适用于地铁、城市地下综合管廊、隧道及地下工程等防水工程。

本发明的其它特征和优点将在随后具体实施方式部分予以详细说明。

具体实施方式

下面将更详细地描述本发明的优选实施方式。虽然以下描述了本发明的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本发明更加透彻和完整，并且能够将本发明的范围完整地传达给本领域的技术人员。

本发明的一方面提供一种高性能丙烯酸盐喷膜防水材料，制备该防水材料的原料包括：丙烯酸盐水溶液40-95份、含有两个C＝C双键且两个双键之间通过柔性碳链连接的化合物1-30份、氧化剂0.5-10份、还原剂0.5-10份、颜料0-100份和助溶剂0-10份。

通过在丙烯酸盐喷膜液料中添加含有两个C＝C双键且两个双键之间通过柔性碳链连接的化合物参与丙烯酸盐喷膜材料的共聚反应，不仅增加了丙烯酸盐喷膜材料的强度，同时也在分子结构中引入一定的柔性链段，从而可有效提高丙烯酸盐喷膜涂层在低湿度环境下的柔韧性，从材料本身解决丙烯酸盐喷膜在较低湿度下涂膜开裂的问题。

根据本发明，优选地，所述丙烯酸盐水溶液为丙烯酸钙水溶液、丙烯酸镁水溶液、甲基丙烯酸镁水溶液和甲基丙烯酸钙水溶液中的至少一种；所述丙烯酸盐水溶液的质量浓度为20-60％。

根据本发明，优选地，所述含有两个C＝C双键且两个双键之间通过柔性碳链连接的化合物如式Ⅰ和/或式Ⅱ所示，其中R¹为H或甲基；R²为C₂-C₁₅的直链亚烷基或支链亚烷基，R³为C₂-C₁₅的直链亚烷基或带有一个甲基取代基的支链亚烷基，n为2-16的整数；

作为优选方案，所述含有两个C＝C双键且两个双键之间通过柔性碳链连接的化合物是由二元醇或聚醚多元醇与甲基丙烯酸合成制得。所述二元醇优选为乙二醇和/或1,4丁二醇，所述聚醚多元醇优选为分子量在200-5000之间的聚醚多元醇。

根据本发明，优选地，所述含有两个C＝C双键且两个双键之间通过柔性碳链连接的化合物为二甲基丙烯酸乙二醇酯、二甲基丙烯酸1,4丁二醇酯、聚丙二醇二甲基丙烯酸酯和聚四亚甲基醚二甲基丙烯酸酯中的至少一种。

根据本发明，优选地，所述氧化剂为过硫酸钾、过硫酸铵、过硫酸钠、过氧化甲乙酮和过氧化环己酮中的至少一种。

根据本发明，优选地，所述还原剂为三乙醇胺、二乙醇胺、氯化亚锡、硫代硫酸钠、连二硫酸钠、硫酸亚铁、环烷酸钴和异辛酸铅中的至少一种。

根据本发明，优选地，所述颜料包括气相白炭黑、沉淀白炭黑、轻质碳酸钙、重质碳酸钙、高岭土、滑石粉、铁黑、酞箐蓝和铁黄中的至少一种。

根据本发明，优选地，所述助溶剂包括乙醇、丙二醇和甘油中的至少一种。助溶剂可增加含有两个C＝C双键且两个双键之间通过柔性碳链连接的化合物在丙烯酸盐溶液中的溶解度。

本发明的另一方面提供一种上述高性能丙烯酸盐喷膜防水材料的制备方法，该制备方法包括：将丙烯酸盐水溶液含有两个C＝C双键且两个双键之间通过柔性碳链连接的化合物以及任选的颜料和/或助溶剂混合均匀，分成A、B两份，并分别与氧化剂和还原剂混合。所述“分别与氧化剂和还原剂混合”是指一份与氧化剂混合，另一份与还原剂混合。

根据本发明，A份与B份的比例可根据需要确定，优选地，所述A份与B份的比为0.01:1-1:0.01。

作为优选方案，制备本发明的高性能丙烯酸盐喷膜防水材料的原料均能够通过商购获得。

以下通过实施例进一步说明本发明：

实施例1

以重量份数计，制备本实施例的防水材料的原料为：质量浓度为45％的丙烯酸镁水溶液55份，二甲基丙烯酸辛二醇酯10份，过硫酸钠5份，三乙醇胺5份和轻质碳酸钙30份。

具体制备步骤如下：

将丙烯酸镁水溶液、二甲基丙烯酸辛二醇酯、轻质碳酸钙混合，高速分散，搅拌均匀后，按比例为1:1分成A、B两份，并分别加入过硫酸钠和三乙醇胺。

实施例2

以重量份数计，制备本实施例的防水材料的原料为：质量浓度为45％的丙烯酸镁水溶液50份，聚丙二醇二甲基丙烯酸酯10份，过硫酸铵5份，硫代硫酸钠5份，气相白炭黑2份，重质碳酸钙30份和丙二醇5份。

具体制备步骤如下：

将丙烯酸镁水溶液、聚丙二醇二甲基丙烯酸酯、丙二醇、气相白炭黑、重质碳酸钙混合，高速分散，搅拌均匀后，按比例为1:1分成A、B两份，并分别加入过硫酸铵和硫代硫酸钠。

实施例3

以重量份数计，制备本实施例的防水材料的原料为：质量浓度为35％的丙烯酸镁水溶液50，质量浓度为35％的丙烯酸钙水溶液30份，二甲基丙烯酸1,4丁二醇酯5份，过硫酸铵5份，硫代硫酸钠5份，气相白炭黑2份和轻质碳酸钙30份。

具体制备步骤如下：

将丙烯酸镁水溶液、丙烯酸钙水溶液、二甲基丙烯酸1,4丁二醇酯、气相白炭黑、轻质碳酸钙混合，高速分散，搅拌均匀后，按比例为1:10分成A、B两份，并分别加入过硫酸铵和硫代硫酸钠。

实施例4

以重量份数计，制备本实施例的防水材料的原料为：质量浓度为35％的丙烯酸镁水溶液80份，聚四亚甲基醚二甲基丙烯酸酯10份，过硫酸铵5份，硫代硫酸钠5份，气相白炭黑2份，重质碳酸钙30份和丙二醇5份。

具体制备步骤如下：

将丙烯酸镁水溶液、聚四亚甲基醚二甲基丙烯酸酯、丙二醇、气相白炭黑、重质碳酸钙混合，高速分散，搅拌均匀后，按比例为10:1分成A、B两份，并分别加入过硫酸铵和硫代硫酸钠。

对比例1

以重量份数计，制备本对比例的防水材料的原料为：质量浓度为45％的丙烯酸镁水溶液65份，过硫酸钠5份，三乙醇胺5份和轻质碳酸钙30份。

具体制备步骤如下：

将丙烯酸镁水溶液、轻质碳酸钙混合，高速分散，搅拌均匀后，按比例为1:1分成A、B两份，并分别加入过硫酸钠和三乙醇胺。

测试例

将实施例1-4和对比例1采用专用设备，在柔性基层喷涂成膜，在标准环境(23±2℃，RH50±10)放置不同时间，按照GB/T16777标准进行力学性能检测，并观察涂膜的柔韧性和开裂情况，具体情况见表1和表2。

表1主要力学性能对比表(标准环境下放置7天)

内容	拉伸强度MPa	断裂延伸率％
			实施例1	2.8	310
实施例2	1.7	420
			实施例3	2.4	330
实施例4	1.8	380
			对比例1	1.2	300

表2标准环境下放置的涂膜状况

时间	实施例1	实施例2	实施例3	实施例4	对比例1
						0	柔韧	柔韧	柔韧	柔韧	柔韧
7天	硬化	柔韧	硬化	柔韧	硬化
						30天	硬化	柔韧	硬化	硬化	卷曲
60天	卷曲	硬化	卷曲	硬化	开裂

由表1可知，在标准环境下放置7天的条件下，相较于对比例1，实施例1-4的喷膜材料的拉伸强度更高，可见实施例1-4的喷膜材料具有更好的力学性能；

由表2可知，实施例1-4和对比例1制得的喷膜材料，在标准环境(23±2℃，RH50±10)放置，实施例1-4的喷膜材料的柔韧性好，耐硬化时间更长，保水性更好，能有效解决丙烯酸盐喷膜材料在较低湿度下涂膜在柔性基层易卷曲，在刚性基层易开裂的施工问题。

以上已经描述了本发明的各实施例，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各实施例。在不偏离所说明的各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 (7)

1.一种高性能丙烯酸盐喷膜防水材料，其特征在于，以重量份数计，制备该防水材料的原料由如下组分组成：丙烯酸盐水溶液40-50份、含有两个C＝C双键且两个双键之间通过柔性碳链连接的化合物10-30份、氧化剂0.5-10份、还原剂0.5-10份、颜料0-100份和助溶剂5-10份；

其中，所述含有两个C＝C双键且两个双键之间通过柔性碳链连接的化合物为二甲基丙烯酸辛二醇酯和/或聚四亚甲基醚二甲基丙烯酸酯；

所述助溶剂包括乙醇、丙二醇和甘油中的至少一种。

2.根据权利要求1所述的高性能丙烯酸盐喷膜防水材料，其中，所述丙烯酸盐水溶液为丙烯酸钙水溶液、丙烯酸镁水溶液、甲基丙烯酸镁水溶液和甲基丙烯酸钙水溶液中的至少一种；所述丙烯酸盐水溶液的质量浓度为20-60％。

3.根据权利要求1所述的高性能丙烯酸盐喷膜防水材料，其中，所述氧化剂为过硫酸钾、过硫酸铵、过硫酸钠、过氧化甲乙酮和过氧化环己酮中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的高性能丙烯酸盐喷膜防水材料，其中，所述还原剂为三乙醇胺、二乙醇胺、氯化亚锡、硫代硫酸钠、连二硫酸钠、硫酸亚铁、环烷酸钴和异辛酸铅中的至少一种。

5.根据权利要求1所述的高性能丙烯酸盐喷膜防水材料，其中，所述颜料包括气相白炭黑、沉淀白炭黑、轻质碳酸钙、重质碳酸钙、高岭土、滑石粉、铁黑、酞箐蓝和铁黄中的至少一种。

6.根据权利要求1-5中任意一项所述的高性能丙烯酸盐喷膜防水材料的制备方法，其特征在于，该制备方法包括：将丙烯酸盐水溶液、含有两个C＝C双键且两个双键之间通过柔性碳链连接的化合物、助溶剂以及任选的颜料混合均匀，分成A、B两份，并分别与氧化剂和还原剂混合。

7.根据权利要求6所述的制备方法，其中，所述A份与B份的质量比为0.01:1-1:0.01。