CN108585650A

CN108585650A - 建筑材料及其制备方法

Info

Publication number: CN108585650A
Application number: CN201810703183.1A
Authority: CN
Inventors: 彭代信; 唐波; 曹超
Original assignee: SUZHOU YIKETAI ELECTRONIC MATERIAL CO Ltd
Current assignee: Guangdong Blue Shield Star Technology Co.,Ltd.
Priority date: 2018-06-15
Filing date: 2018-06-15
Publication date: 2018-09-28
Anticipated expiration: 2038-06-15
Also published as: CN108585650B

Abstract

本发明公开了一种建筑材料及其制备方法；首先制备基于富马酸二酯的功能填料，再通过有机无机杂化反应，制备功能改性体系，最后利用有机物之间合理配方结合功能改性体系，在限定原料比例下，得到性能最优的产品。由于产物结构中引入了一定量的含氟苯基，得到的产品耐高温性能和粘接性能优良，尤其是创造性的提出功能填料的制备，结合不同有机组分的采用，更易分散在涂料中，减小了团聚的现象，耐盐水、耐盐雾、耐酸性能都高。

Description

建筑材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种建筑材料及其制备方法。

背景技术

建筑材料可分为结构材料、装饰材料，结构材料包括木材、竹材、石材、水泥、混凝土、金属、砖瓦、陶瓷、玻璃工程塑料、复合材料等。由于建筑材料的广泛应用，各行各业对建筑材料也有更高的要求。在众多防腐技术中，涂层技术是最直接，且相对简单的一种，因此在土木工程领域、装饰装修方面、金属防腐技术得到了广泛的应用。现有建筑材料应对外界复杂环境变化的能力较差，尤其是在盐冻耦合环境下，其成膜后的涂层稳定性受到很大破坏，难以起到抵抗盐冻侵蚀破坏的作用。对于大多数涂层材料来说，抗盐冻性能、抗氯离子渗透性能及抗腐蚀性能较差，只能起到一般的防水作用。

发明内容

本发明提供一种建筑材料及其制备方法，不仅具有出色的防水性能，而且具有优良的防盐冻性能，经盐雾实验证明该复合涂层有超高耐腐蚀性，并解决了现有涂层存在的成膜不平整、不均等缺陷。

为达到本发明所述的发明目的，采用的技术方案如下：

一种建筑材料及其制备方法，制备方法包括如下步骤：

(1)在氮气保护下，混合六氯铱酸铵、水合硝酸镍、硝酸钴、乙醇和丙酸；然后回流搅拌110分钟，然后加入氨水、氯化石蜡；回流反应10分钟；然后除去溶剂得到固体物；将固体物热处理后磨碎、水洗、干燥得到填料；所述热处理为200℃烧结10分钟，然后于500℃煅烧15分钟，然后于750℃煅烧3分钟；

冰水浴条件下，将填料、富马酸二酯、六亚甲基二异氰酸酯、过氧化苯甲酸叔丁酯、2-巯基吡啶、亚磷酸酯混合后，机械搅拌2小时，然后超声处理3小时，得到功能填料；

(2)将二甲基二甲氧基硅烷溶液、正硅酸乙酯加入五氟苯乙烯溶液中，搅拌20分钟后加入草酸钙，搅拌0.5小时后加入功能填料，然后于80℃反应1.5小时，再加入六甲基三亚乙基四胺、三烃基一氯硅烷，继续反应0.5小时，得到功能组分；

(3)将功能组分与六甲基二硅氮烷、异丙醇、邻苯二甲酸二缩水甘油酯混合后，60℃搅拌1小时；再加入六偏磷酸钠、二苯基硅二醇、腰果酚，于90℃搅拌0.5小时，得到防腐体系；

(4)将粉煤灰、水泥、河沙、碎石、水混合搅拌30分钟后加入碳化钙、石灰，继续搅拌20分钟，得到前驱料；将前驱料养护固化，得到建筑基材；

(5)将防腐体系涂覆与建筑基材表面，然后于65℃烘10分钟；再于110℃固化8分钟，得到建筑材料。

一种防腐体系及其制备方法，制备方法包括如下步骤：

(3)将功能组分与六甲基二硅氮烷、异丙醇、邻苯二甲酸二缩水甘油酯混合后，60℃搅拌1小时；再加入六偏磷酸钠、二苯基硅二醇、腰果酚，于90℃搅拌0.5小时，得到防腐体系。

一种建筑结构及其制备方法，制备方法包括如下步骤：

(5)将防腐体系涂覆与建筑基材表面，然后于65℃烘10分钟；再于110℃固化8分钟，得到建筑材料；

(6)将建筑材料通过金属结构件组合安装，得到建筑结构。

防腐体系在制备建筑材料中的应用所述建筑材料包括建筑基材与防腐涂层；所述防腐涂层由防腐体系制备得到；所述防腐体系的制备方法包括如下步骤：

本发明的配方的挥发性溶剂少，大大降低了VOC的排放，是一种很好的环保涂料，成膜物质综合了邻苯二甲酸二缩水甘油酯的高附着力，与二苯基硅二醇、腰果酚配合体现了高强度、低收缩率，以及五氟苯乙烯、二甲基二甲氧基硅烷防水性、六甲基三亚乙基四胺、三烃基一氯硅烷耐油耐老化性能和六甲基二硅氮烷、异丙醇、六偏磷酸钠成膜性能的优点，并且由于2-巯基吡啶、正硅酸乙酯与基体有较好的结合力，还可以起到固化的作用，具有优良的防锈性能，尤其是填料、富马酸二酯的配合使用提高了涂层防腐性。

上述技术方案中，填料的粒径为180～260纳米；采用通风法除去溶剂。纳米粒子的表面效应使得纳米粒子具有很高的表面能，很容易和涂料中的有机组分结合，使涂层的致密性得到很大提高，使涂层的孔洞和缺陷大大减少，而用改性后的功能填料，更易分散在涂料中，减小了团聚的现象，涂料的附着力、防腐性、防水性、流变性，光泽度都比现有技术更加优异。

上述技术方案中，所述六氯铱酸铵、水合硝酸镍、硝酸钴、乙醇、丙酸、氨水、氯化石蜡的质量比为100∶86∶38∶230∶30∶42∶23；所述氨水的质量浓度为22％。丙酸、氨水可以提供良好的混合条件，使得发挥作用的金属元素配合良好，氯化石蜡则在烧结的时候使得固体物热量分散均匀，更关键的是可以得到纳米级产品，并且纳米颗粒表面不平整，提高有机物与填料的附着界面作用面积以及界面作用力。

上述技术方案中，所述填料、富马酸二酯、六亚甲基二异氰酸酯、过氧化苯甲酸叔丁酯、2-巯基吡啶、亚磷酸酯的质量比为28∶5∶8∶11∶18∶15。采用六亚甲基二异氰酸酯、过氧化苯甲酸叔丁酯、2-巯基吡啶、亚磷酸酯改性的纳米粒子为功能填料，有机物单元在纳米粒子表面反应形成一层有机物膜，不但可以与防腐体系的其他有机组分相互反应，还可以阻止纳米粒子之间相互接触，从而可以提高纳米粒子的界面结合力，减少材料内部缺陷。

上述技术方案中，所述二甲基二甲氧基硅烷、正硅酸乙酯、五氟苯乙烯、草酸钙、功能填料、六甲基三亚乙基四胺、三烃基一氯硅烷的质量比为20∶36∶18∶8∶30∶42∶13。本发明的有机化合物比如六亚甲基二异氰酸酯、过氧化苯甲酸叔丁酯、2-巯基吡啶、亚磷酸酯等不仅拥有常规偶联剂分散团聚物的作用，更主要是具有反应效率高、分散效果好，并且能够稳定的存在于颗粒之间，保证了填料分散且与其他组分比如六甲基三亚乙基四胺、邻苯二甲酸二缩水甘油酯、二苯基硅二醇、腰果酚等发生良好反应的优点，还可以改善涂层材料由于表面张力而引起的缩孔问题，能在显著降低体系粘度的同时反应最终参与固化成膜，对体系物性影响较小，草酸钙与混凝土的相容性比较好。

上述技术方案中，粉煤灰、水泥、河沙、碎石、碳化钙、石灰的质量比为11∶100∶26∶22∶10∶15；养护固化的时间为20天。所述五氟苯乙烯溶液中，溶剂为二甲苯；所述二甲基二甲氧基硅烷溶液中，溶剂为甲苯。填料的使用为本发明的一个亮点，从本发明实施的应用效果看，铱可以增强涂层材料的防腐性，与镍钴配合可以延长涂层的使用寿命。

上述技术方案中，所述功能组分、六甲基二硅氮烷、异丙醇、邻苯二甲酸二缩水甘油酯、六偏磷酸钠、二苯基硅二醇、腰果酚的质量比为20∶6∶38∶11∶3∶22∶6。本发明避免了常规树脂，如环氧树脂、氨基树脂、酚醛树脂、丙烯酸树脂等的使用，采用多组有机化合物通过配比限定与制备工艺选择，得到的涂层在固化成膜之后，还能表现出一般树脂不具有的优势，比如具有良好的光泽、防水性及附着性等特点。

现有建筑材料涂层材料一般厚度在200～300μm，而本发明建筑材料表面的涂层材料是一种超薄材料，其厚度范围为40～55微米，可以在基材表面形成一层致密的薄膜，可以阻止水分以及酸、碱等各种溶液透过，从而发挥防腐效能，同时还具有成本低、配方简单、施工方便、耐油耐老化和防锈性能等优点，克服了现有建筑材料普遍存在的性能单一的问题。

具体实施方式

本发明各化合物组合使用，产品表干时间、实干时间非常短，附着力高，吸水率低，光泽好，柔韧性好，涂膜使用寿命长，对大气中的氧、硫化氢、三氧化二硫和氨都比较稳定，同时还具有良好的耐热性，功能填料降低了涂层的导热系数，改善了涂料的耐洗刷性和涂膜表面自洁性，还能增加涂料体系的稳定性；各原料都为市购，符合本领域常规标准。

实施例一

一种防腐体系，制备方法包括如下步骤：

(1)在氮气保护下，混合六氯铱酸铵、水合硝酸镍、硝酸钴、乙醇和丙酸；然后回流搅拌110分钟，然后加入氨水(22wt％)、氯化石蜡；回流反应10分钟；然后通风除去溶剂得到固体物；将固体物热处理后磨碎、水洗、干燥得到填料；所述热处理为200℃烧结10分钟，然后于500℃煅烧15分钟，然后于750℃煅烧3分钟；

冰水浴条件下，将粒径为180～260纳米的填料、富马酸二酯、六亚甲基二异氰酸酯、过氧化苯甲酸叔丁酯、2-巯基吡啶、亚磷酸酯混合后，机械搅拌2小时，然后超声处理3小时，得到功能填料；

(2)将二甲基二甲氧基硅烷甲苯溶液、正硅酸乙酯加入五氟苯乙烯二甲苯溶液中，搅拌20分钟后加入草酸钙，搅拌0.5小时后加入功能填料，然后于80℃反应1.5小时，再加入六甲基三亚乙基四胺、三烃基一氯硅烷，继续反应0.5小时，得到功能组分；

建筑材料制备方法包括如下步骤：

(5)将防腐体系涂覆与建筑基材表面，然后于65℃烘10分钟；再于110℃固化8分钟，得到建筑材料，表面涂层厚度为50微米。

建筑结构制备方法包括如下步骤：

(6)将建筑材料与金属结构件通过螺栓组合，多个建筑材料组合安装，得到建筑结构；金属结构件以及具体组合安装方式为现有技术，比如三角铁，利用三角铁将四根建筑材料组合搭接成一个框架建筑结构。

六氯铱酸铵、水合硝酸镍、硝酸钴、乙醇、丙酸、氨水、氯化石蜡的质量比为100∶86∶38∶230∶30∶42∶23；二甲基二甲氧基硅烷、正硅酸乙酯、五氟苯乙烯、草酸钙、功能填料、六甲基三亚乙基四胺、三烃基一氯硅烷的质量比为20∶36∶18∶8∶30∶42∶13；填料、富马酸二酯、六亚甲基二异氰酸酯、过氧化苯甲酸叔丁酯、2-巯基吡啶、亚磷酸酯的质量比为28∶5∶8∶11∶18∶15；功能组分、六甲基二硅氮烷、异丙醇、邻苯二甲酸二缩水甘油酯、六偏磷酸钠、二苯基硅二醇、腰果酚的质量比为20∶6∶38∶11∶3∶22∶6；粉煤灰、水泥、河沙、碎石、碳化钙、石灰的质量比为11∶100∶26∶22∶10∶15，水的加入量根据实际需求添加，为常规技术；养护固化的时间为20天。

对比例一

在实施例一的基础上，将填料替换为纳米二氧化硅，其余不变。

对比例二

在实施例一的基础上，将富马酸二酯、六亚甲基二异氰酸酯、过氧化苯甲酸叔丁酯、2-巯基吡啶、亚磷酸酯替换为填料质量1.5％的KH550，其余不变。

对比例三

在实施例一的基础上，不加入六甲基三亚乙基四胺、三烃基一氯硅烷，其余不变。

对比例四

在实施例一的基础上，不加入二甲基二甲氧基硅烷、正硅酸乙酯、五氟苯乙烯，其余不变。

对比例五

在实施例一的基础上，不加入六偏磷酸钠、二苯基硅二醇、腰果酚，其余不变。

根据现有方法进行性能测试，涂层结果如下表。

依据GB/T 10125-1997进行中性盐雾试验，试验温度恒定，保持在35℃左右，pH值为6.5～7.2，周期控制为7s，喷雾压力0.8kg/cm，NaCl的浓度为5％。经耐盐酸腐蚀试验测试，实施例一建筑材料腐蚀液浸泡28天无变化，29天后才出现轻微的起皮、起泡现象，而带有普通聚合物水泥涂层的混凝土(现有产品)在第8天出现轻微的起皮、起泡现象，第13天就出现较为严重的起泡、褪色现象；浓硫酸浸泡实施例建筑基材，5天无变化。

Claims

1.一种建筑材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.一种防腐体系的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

3.一种建筑结构的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

(6)将建筑材料通过金属结构件组合安装，得到建筑结构。

4.根据权利要求1、2或者3所述的制备方法，其特征在于，填料的粒径为180～260纳米；采用通风法除去溶剂；所述氨水的质量浓度为22％；所述六氯铱酸铵、水合硝酸镍、硝酸钴、乙醇、丙酸、氨水、氯化石蜡的质量比为100∶86∶38∶230∶30∶42∶23；所述二甲基二甲氧基硅烷、正硅酸乙酯、五氟苯乙烯、草酸钙、功能填料、六甲基三亚乙基四胺、三烃基一氯硅烷的质量比为20∶36∶18∶8∶30∶42∶13；所述填料、富马酸二酯、六亚甲基二异氰酸酯、过氧化苯甲酸叔丁酯、2-巯基吡啶、亚磷酸酯的质量比为28∶5∶8∶11∶18∶15；所述功能组分、六甲基二硅氮烷、异丙醇、邻苯二甲酸二缩水甘油酯、六偏磷酸钠、二苯基硅二醇、腰果酚的质量比为20∶6∶38∶11∶3∶22∶6；所述五氟苯乙烯溶液中，溶剂为二甲苯；所述二甲基二甲氧基硅烷溶液中，溶剂为甲苯。

5.根据权利要求1或者3所述的制备方法，其特征在于，粉煤灰、水泥、河沙、碎石、碳化钙、石灰的质量比为11∶100∶26∶22∶10∶15；养护固化的时间为20天。

6.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，建筑材料与金属结构件通过螺栓组合。

7.根据权利要求3所述建筑结构的制备方法制备的建筑结构。

8.根据权利要求2所述防腐体系的制备方法制备的防腐体系。

9.根据权利要求1所述建筑材料的制备制备的建筑材料。

10.权利要求8所述防腐体系在制备权利要求9所述建筑材料或者权利要求7所述建筑结构中的应用。