CN108373863B - 一种绿色防水涂料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种绿色防水涂料及其制备方法，所述绿色防水涂料包括以下质量份数的组分：桐油100份、松香1～8份、纳米氧化锌粉1～5份、气相二氧化硅1～3份、硅烷偶联剂0.1～0.5份、异辛酸钴0.1～1.0份、异辛酸锰0.2～1.0份、硫磺粉0.2～0.8份，产品在制造、使用、再循环利用和废物处理等环节与生态环境的和谐，其防水性能好、使用寿命长，达到绿色环保的目的。
Description
技术领域
本发明涉及防水涂料技术领域，特别涉及一种绿色防水涂料及其制备方法。
背景技术
防水涂料是能涂覆在被涂物件表面并能形成牢固附着的连续薄膜的防水材料，通过固化膜的屏蔽作用，防止雨水、地下水、工业和民用水、腐蚀性液体以及空气中的湿气、蒸气等水性流体侵入基材。在现代城市中，人居建筑物的诸多部位必需防水处理，如卫生间、浴室、厨房、楼地面、阳台、水池的地面和墙面。防水涂料属于精细化工产品，在市面上的种类较多，一般采用基于石油化工的合成物质为基料制得，诸如丙烯酸、聚氨酯、高分子乳液、改性沥青、聚合物水泥基、等类别的防水涂料，这些材料难以降解及处理，对环境造成较大影响，不利于人类的健康生活。
随着绿色发展理念的深入人心，对绿色材料的要求不断提高，要求绿色防水涂料在使用周期必须有利于环境和健康，主要具备以下特点：合理利用资源，少用不可再生资源，提倡废物再生利用；节约能源、少用煤炭和石化能源，保护环境、无三废排放，保护健康、无不利健康的因数，经久耐用、减少更换次数，最终的废料可为环境降解。
依据严格的绿色标准，合成的物质往往难以满足绿色材料的要求，在原料采取、产品制造和使用、再循环利用和废物处理等环节，不能做到与生态环境的完美和谐，应用于人居环境时往往存在不利于人体健康的因数，人们日益增长的美好生活需要，呼唤一种新的符合高标准的绿色防水涂料，应用于建筑物的人居环境。
发明内容
本发明的主要目的是提出一种绿色防水涂料及其制备方法，旨在使涂料达到防水效果的同时提高对生态环境友好性，达到绿色环保的目的。
为实现上述目的，本发明提出的一种绿色防水涂料，包括以下质量份数的组分：
桐油100份、松香1～8份、纳米氧化锌粉1～5份、气相二氧化硅1～3份、硅烷偶联剂0.1～0.5份、异辛酸钴0.1～1.0份、异辛酸锰0.2～1.0份、硫磺粉0.2～0.8份。
优选地，所述桐油的质量等级为一级；和/或，
所述松香的质量等级为一级；和/或，
所述硅烷偶联剂的牌号为A-171。
优选地，所述纳米氧化锌粉的纯度不低于99.90％，平均粒径为40～60nm。
优选地，所述气相二氧化硅的原生粒径为7～40nm，比表面积为250～350m2/g。
优选地，所述异辛酸钴中钴的含量为4％～12％；和/或，
所述异辛酸锰中锰的含量为4％～9％。
优选地，所述硫磺粉的粒度为过筛700～900目。
本发明还提出一种如上所述的绿色防水涂料的制备方法，包括如下步骤：
先后将松香、纳米氧化锌粉与加热至第一温度的桐油混合，继续加热升温至第二温度，保温一段时间后，降温至室温，形成第一混合物；
将气相二氧化硅、硅烷偶联剂、异辛酸钴、异辛酸锰及硫磺粉与第一混合物混合，形成第二混合物；
研磨第二混合物，得到绿色防水涂料。
优选地，所述第一温度为100～130℃；或，
所述第二温度为160～200℃。
优选地，所述先后将松香、纳米氧化锌粉与加热至第一温度的桐油混合，加热升温至第二温度，保温一段时间后，降温至室温，形成第一混合物的步骤中：
所述混合的搅拌速度为50～100r/min，保温时间为50～70min。
优选地，所述将气相二氧化硅、硅烷偶联剂、异辛酸钴、异辛酸锰及硫磺粉与第一混合物混合，形成第二混合物的步骤中：
所述混合的搅拌速度为50～100r/min，混合的搅拌时间为50～70min。
本发明提供的绿色防水涂料，以源于农业的可再生的桐油为基料，其天然资源的属性确保了在产品制造、使用、再循环利用和废物处理等环节与生态环境的和谐，其防水性能好、使用寿命长，达到绿色环保的目的。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅为本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明提供的绿色防水涂料的制备方法的一实施例的流程示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
本发明提出的一种绿色防水涂料，包括以下质量份数的组分：
桐油100份、松香1～8份、纳米氧化锌粉1～5份、气相二氧化硅1～3份、硅烷偶联剂0.1～0.5份、异辛酸钴0.1～1.0份、异辛酸锰0.2～1.0份、硫磺粉0.2～0.8份。
本发明提供的绿色防水涂料，以源于农业的可再生的桐油为基料，其天然资源的属性确保了产品在制造、使用、再循环利用和废物处理等环节与生态环境的和谐，其防水性能好、使用寿命长，达到绿色环保的目的。
桐油为脂肪酸甘油三酯混合物，是通过采摘桐树的果实经过机械压榨，加工提炼制成的工业用植物油，整个加工过程为物理过程，因此，桐油是自然界中产生的，因此，以桐油为基料的防水涂料对生态环境友好。
液体桐油与固体松香的精细配比，产生渗流、平流效果，使涂料在应用时可大部分渗入水泥基材内部，形成表面涂层与深度的永久性整体防水结构，堵塞了渗水通道，实现更好的防水性能、效果和可靠性，以及更长的防水寿命。本发明提供的实施例中，桐油和松香的质量等级均为一级，桐油和松香的纯度较好，有利于获得较优质的所述绿色防水涂料。
所述纳米氧化锌粉在于产品粒子为纳米级，同时具有纳米材料和传统氧化锌的双重特性，氧化锌能使涂料柔韧、牢固、不透水，所述硅烷偶联剂能提高涂料的粘接强度、耐水、耐气候等性能，所述气相二氧化硅能使涂料获得较好的悬浮稳定性、触变性、耐候性、耐洗刷性等特性，本发明提供的实施例中，所述纳米氧化锌粉的纯度不低于99.90％，平均粒径为40～60nm，所述硅烷偶联剂的牌号选择为A-171，所述气相二氧化硅的原生粒径为7～40nm，比表面积为250～350m2/g，采用纳米粉体与硅烷偶联剂，增强涂料配方体系的相容性，并保留优越的触变性，利于产品存放和施工涂覆。
优化的钴锰、高活性纳米锌和超细硫磺粉固化体系，配合反应生成的丰富桐油酸锌，引入了对桐油的高效促进与深度交联机理，可以确保防水涂料的完全固化，从而制得无溶剂防水涂料，并能延长涂料制品的使用寿命。体现了在高效固化干性油方面的显著进步，本发明提供的实施例中，所述异辛酸钴中钴的含量为4％～12％，所述异辛酸锰中锰的含量为4％～9％，所述硫磺粉的粒度为过筛700～900目。
本发明还提出一种如上所述的绿色防水涂料的制备方法，图1为本发明提供的绿色防水涂料的制备方法的一实施例的流程示意图，请参阅图1，所述绿色防水涂料的制备方法包括如下步骤：
步骤S10、先后将松香、纳米氧化锌粉与加热至第一温度的桐油混合，加热升温至第二温度，保温一段时间后，降温至室温，形成第一混合物；
需要说明的是，本发明绿色防水涂料制备工艺简单，没有特殊设备需要，例如，可以采用普通的反应釜即可，具体为，将桐油加入到反应釜中，启动反应釜工作，调整反应釜内的搅拌速度为50～100r/min，对桐油不断加热升温至第一温度，所述第一温度为100～130℃。
在保持上述搅拌参数及第一温度不变的前提下，即所述混合的搅拌速度为50～100r/min，所述第一温度为100～130℃，逐步加入松香、纳米氧化锌粉与桐油混合，待松香完全溶解，混合物均匀后，加热升温至第二温度，所述第二温度为160～200℃，搅拌保温50～70min，降至室温，形成第一混合物。
步骤S20、将气相二氧化硅、硅烷偶联剂、异辛酸钴、异辛酸锰及硫磺粉与第一混合物混合，形成第二混合物；
在室温的条件下，保持上述搅拌参数不变，即所述混合的搅拌速度为50～100r/min，将气相二氧化硅、硅烷偶联剂、异辛酸钴、异辛酸锰及硫磺粉与第一混合物混合，形成第二混合物。
步骤S30、研磨第二混合物，得到绿色防水涂料；
利用研磨机对上述第二混合物进行研磨，得到绿色防水涂料。
本发明提供的绿色防水涂料的制备方法，具有工艺简单、易于工业化生产，且制备工艺过程中所需的温度较低，可以达到节能、环保的目的。
以下结合具体实施例对本发明的技术方案作进一步详细说明，应当理解，以下实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
本实施例1采用的优选配方为：一级桐油100份、一级松香4份、纳米氧化锌粉(纯度为99.93％，平均粒径50nm)3份、气相二氧化硅(原生粒径7～40nm，比表面积300m2/g)2份、硅烷偶联剂(牌号为A-171)0.3份、异辛酸钴(钴的含量为8％)0.5份、异辛酸锰(锰的含量为4％)0.5份、硫磺粉(粒度为过筛800目)0.4份。
(1)搅拌速度为80r/min，先后将松香、纳米氧化锌粉与加热升温至120℃的桐油混合，加热升温至180℃，保温60min后，降温至室温，形成第一混合物；
(2)搅拌速度为80r/min，将气相二氧化硅、硅烷偶联剂、异辛酸钴、异辛酸锰及硫磺粉与第一混合物混合，搅拌60min，形成第二混合物；
(3)研磨第二混合物，得到绿色防水涂料。
经检测，所制备的绿色防水涂料的主要指标如下：
1.外观：白综色粘液
2.密度：0.93～0.95g/cm3
3.渗透深度：1～3mm
4.固体含量：≧99.9％
5.干燥时间：≦24h
6.不透水性：0.3MPa、30min不透水
7.耐热度：90℃
本实施例1所制备的绿色防水涂料的实验室试用效果：
在温度25℃的实验室内,用刷子将涂料均匀涂刷于处理好的普通混凝土砂浆试件底材上，涂刷2道。一天内干燥，干固后无气味，涂层表面平整、美观，浇上水即收缩成珠。养护5天后，敲碎观察剖面，发现表面涂层与深度的永久性整体复合结构，测得平均渗透深度2.3～2.7mm。
实施例2
本实施例2采用的优选配方为：一级桐油100份、一级松香4份、纳米氧化锌粉(纯度为99.90％，平均粒径40nm)3份、气相二氧化硅(原生粒径7～40nm，比表面积300m2/g)2份、硅烷偶联剂(牌号为A-171)0.3份、异辛酸钴(钴的含量为4％)0.5份、异辛酸锰(锰的含量为6％)0.5份、硫磺粉(粒度为过筛700目)0.4份。
(1)搅拌速度为80r/min，先后将松香、纳米氧化锌粉与加热升温至120℃的桐油混合，加热升温至180℃，保温60min后，降温至室温，形成第一混合物；
(2)搅拌速度为80r/min，将气相二氧化硅、硅烷偶联剂、异辛酸钴、异辛酸锰及硫磺粉与第一混合物混合，搅拌60min，形成第二混合物；
(3)研磨第二混合物，得到绿色防水涂料。
经检测，所制备的绿色防水涂料的主要指标如下：
1.外观：白综色粘液
2.密度：0.93～0.95g/cm3
3.渗透深度：1～3mm
4.固体含量：≧99.9％
5.干燥时间：≦26h
6.不透水性：0.3MPa、30min不透水
7.耐热度：90℃
本实施例2所制备的绿色防水涂料的实验室试用效果：
在温度25℃的实验室内,用刷子将涂料均匀涂刷于处理好的普通混凝土砂浆试件底材上，涂刷2道。一天内干燥，干固后无气味，涂层表面平整、美观，浇上水即收缩成珠。养护5天后，敲碎观察剖面，发现表面涂层与深度的永久性整体复合结构，测得平均渗透深度2.4～2.8mm。
实施例3
本实施例3采用的优选配方为：一级桐油100份、一级松香4份、纳米氧化锌粉(纯度为99.95％，平均粒径60nm)3份、气相二氧化硅(原生粒径7～40nm，比表面积300m2/g)2份、硅烷偶联剂(牌号为A-171)0.3份、异辛酸钴(钴的含量为12％)0.5份、异辛酸锰(锰的含量为9％)0.5份、硫磺粉(粒度为过筛900目)0.4份。
(1)搅拌速度为80r/min，先后将松香、纳米氧化锌粉与加热升温至120℃的桐油混合，加热升温至180℃，保温60min后，降温至室温，形成第一混合物；
(2)搅拌速度为80r/min，将气相二氧化硅、硅烷偶联剂、异辛酸钴、异辛酸锰及硫磺粉与第一混合物混合，搅拌60min，形成第二混合物；
(3)研磨第二混合物，得到绿色防水涂料。
经检测，所制备的绿色防水涂料的主要指标如下：
1.外观：白综色粘液
2.密度：0.93～0.95g/cm3
3.渗透深度：1～3mm
4.固体含量：≧99.9％
5.干燥时间：≦20h
6.不透水性：0.3MPa、30min不透水
7.耐热度：90℃
本实施例3所制备的绿色防水涂料的实验室试用效果：
在温度25℃的实验室内,用刷子将涂料均匀涂刷于处理好的普通混凝土砂浆试件底材上，涂刷2道。一天内干燥，干固后无气味，涂层表面平整、美观，浇上水即收缩成珠。养护5天后，敲碎观察剖面，发现表面涂层与深度的永久性整体复合结构，测得平均渗透深度2.0～2.4mm。
实施例4
本实施例4采用的优选配方为：一级桐油100份、一级松香1份、纳米氧化锌粉(纯度为99.90％，平均粒径50nm)1份、气相二氧化硅(原生粒径7～40nm，比表面积300m2/g)1份、硅烷偶联剂(牌号为A-171)0.1份、异辛酸钴(钴的含量为8％)0.1份、异辛酸锰(锰的含量为4％)0.2份、硫磺粉(粒度为过筛800目)0.2份。
(1)搅拌速度为50r/min，先后将松香、纳米氧化锌粉与加热升温至100℃的桐油混合，加热升温至160℃，保温50min后，降温至室温，形成第一混合物；
(2)搅拌速度为50r/min，将气相二氧化硅、硅烷偶联剂、异辛酸钴、异辛酸锰及硫磺粉与第一混合物混合，搅拌50min，形成第二混合物；
(3)研磨第二混合物，得到绿色防水涂料。
经检测，所制备的绿色防水涂料的主要指标如下：
1.外观：白综色粘液(偏综色)
2.密度：0.93～0.95g/cm3
3.渗透深度：1～3mm
4.固体含量：≧99.9％
5.干燥时间：≦36h
6.不透水性：0.3MPa、30min不透水
7.耐热度：90℃
本实施例4所制备的绿色防水涂料的实验室试用效果：
在温度25℃的实验室内,用刷子将涂料均匀涂刷于处理好的普通混凝土砂浆试件底材上，涂刷2道。一天内干燥，干固后无气味，涂层表面平整、美观，浇上水即收缩成珠。养护5天后，敲碎观察剖面，发现表面涂层与深度的永久性整体复合结构，测得平均渗透深度2.4～2.8mm。
实施例5
本实施例3采用的优选配方为：一级桐油100份、一级松香8份、纳米氧化锌粉(纯度为99.90％，平均粒径50nm)5份、气相二氧化硅(原生粒径7～40nm，比表面积300m2/g)3份、硅烷偶联剂(牌号为A-171)0.5份、异辛酸钴(钴的含量为8％)1.0份、异辛酸锰(锰的含量为4％)1.0份、硫磺粉(粒度为过筛800目)0.8份。
(1)搅拌速度为100r/min，先后将松香、纳米氧化锌粉与加热升温至130℃的桐油混合，加热升温至200℃，保温70min后，降温至室温，形成第一混合物；
(2)搅拌速度为100r/min，将气相二氧化硅、硅烷偶联剂、异辛酸钴、异辛酸锰及硫磺粉与第一混合物混合，搅拌70min，形成第二混合物；
(3)研磨第二混合物，得到绿色防水涂料。
经检测，所制备的绿色防水涂料的主要指标如下：
1.外观：白综色粘液(偏白色)
2.密度：0.93～0.95g/cm3
3.渗透深度：1～3mm
4.固体含量：≧99.9％
5.干燥时间：≦18h
6.不透水性：0.3MPa、30min不透水
7.耐热度：90℃
本实施例5所制备的绿色防水涂料的实验室试用效果：
在温度25℃的实验室内,用刷子将涂料均匀涂刷于处理好的普通混凝土砂浆试件底材上，涂刷2道，一天内干燥，干固后无气味，涂层表面平整、美观，浇上水即收缩成珠。养护5天后，敲碎观察剖面，发现表面涂层与深度的永久性整体复合结构，测得平均渗透深度2.1～2.5mm。
对比例
以市售丙烯酸乳液防水涂料作为对比例，其主要异同如下：
1.市售丙烯酸乳液防水涂料通常以丙烯酸乳液为基料，加入颜填料、分散剂、消泡剂、成膜助剂、增稠剂等原料制成，其固体含量约65％；本发明提出的绿色防水涂料源于农业的可再生、可降解的天然高分子，成品的固体含量≧99.9％。二者的干燥时间、不透水性、耐热度等性能均优秀。
2.在温度25℃的实验室内,用刷子将涂料均匀涂刷于处理好的普通混凝土砂浆试件底材上，涂刷2道，干固后丙烯酸乳液防水涂料在基材表面成膜，得到肉眼可见的表面防水层。
本发明提出的绿色防水涂料少数表面成膜，多数渗入试件底材，填塞毛细孔通道，形成1～3mm厚致密的干固桐油-混凝土复合结构。表面防水层容易因磕碰、摩擦而损及其防水性，渗入而成的复合结构能够承受更大的冲击力，经久耐用。
综上所述，本发明提供的绿色防水涂料，不仅制备工艺简单，而且在制造、使用、再循环利用和废物处理等环节与生态环境的和谐，其防水性能好、使用寿命长，达到绿色环保的目的。
以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (7)
1.一种绿色防水涂料，其特征在于，包括以下质量份数的组分：
桐油100份、松香1～8份、纳米氧化锌粉1～5份、气相二氧化硅1～3份、硅烷偶联剂0.1～0.5份、异辛酸钴0.1～1.0份、异辛酸锰0.2～1.0份、硫磺粉0.2～0.8份；
所述纳米氧化锌粉的纯度不低于99.90％，平均粒径为40～60nm；
所述异辛酸钴中钴的含量为4％～12％；
所述异辛酸锰中锰的含量为4％～9％；
所述硫磺粉的粒度为过筛700～900目。
2.如权利要求1所述的绿色防水涂料，其特征在于，所述桐油的质量等级为一级；和/或，
所述松香的质量等级为一级；和/或，
所述硅烷偶联剂的牌号为A-171。
3.如权利要求1所述的绿色防水涂料，其特征在于，所述气相二氧化硅的原生粒径为7～40nm，比表面积为250～350m2/g。
4.一种如权利要求1至3任意一项所述的绿色防水涂料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
先后将松香、纳米氧化锌粉与加热至第一温度的桐油混合，继续加热升温至第二温度，保温一段时间后，降温至室温，形成第一混合物；
将气相二氧化硅、硅烷偶联剂、异辛酸钴、异辛酸锰及硫磺粉与第一混合物混合，形成第二混合物；
研磨第二混合物，得到绿色防水涂料。
5.如权利要求4所述的绿色防水涂料的制备方法，其特征在于，所述第一温度为100～130℃；或，
所述第二温度为160～200℃。
6.如权利要求4所述的绿色防水涂料的制备方法，其特征在于，所述先后将松香、纳米氧化锌粉与加热至第一温度的桐油混合，加热升温至第二温度，保温一段时间后，降温至室温，形成第一混合物的步骤中：
所述混合的搅拌速度为50～100r/min，保温时间为50～70min。
7.如权利要求4所述的绿色防水涂料的制备方法，其特征在于，所述将气相二氧化硅、硅烷偶联剂、异辛酸钴、异辛酸锰及硫磺粉与第一混合物混合，形成第二混合物的步骤中：
所述混合的搅拌速度为50～100r/min，混合的搅拌时间为50～70min。
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