CN108863231B - 一种防水透气柔性饰面砖及其制备方法 - Google Patents

一种防水透气柔性饰面砖及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种防水透气柔性饰面砖及其制备方法，该饰面砖由以下重量份的原料组成：乳液10‑80份，纳米SiO2 0.01‑1份，含氟丙烯酸酯单体1‑10份，硅烷偶联剂0.05‑1份，矿粉15‑35份，硅酸盐水泥30‑40份，硅烷基粉末0.01‑0.5，纳米石墨烯0.1‑5份，活性剂0.1‑2份，石英砂15‑30份，无机颜料0.1‑0.5份，水10‑20份。所得饰面砖与水泥基材料相容性好，粘结强度高，并具有优良的耐老化性和防水性能。

Description

一种防水透气柔性饰面砖及其制备方法
技术领域
本发明涉及新型建筑装饰材料技术领域，尤其涉及一种防水透气柔性饰面砖及其制备方法。
背景技术
随着国民经济的飞速发展，人民生活水平的不断提高，美观舒适的居住环境已经济日益成为一种追求，外墙装饰成为不容忽视的话题。马赛克、釉面砖、涂料都曾是外墙的主角。然而，涂料本身存在着巨大的缺陷，易褪色、空鼓、裂缝、脱落，并很容易造成渗水。马赛克、釉面砖也都存在着脱落问题，还有“砸伤人”事件的发生。龟裂、渗水、污垢、脱落等现象不仅给用户带来了不必要的损失，还形成了安全隐患，同时斑驳的墙面严重影响建筑物和城市的景观。为解决众多不足，适应社会发展的需要，一种美观、安全、防水、高效于一身的新型墙面饰物问世，广泛应用于别墅外墙、高层住宅外墙、新农村建设、旧墙改造等领域。
石墨烯是一种由sp2杂化碳原子组成的二维晶体材料，强度高达130GPa，是迄今发现的力学性能最好的材料之一，扬泰007是以中科院最新科技纳米级材料石墨烯和聚合物添加剂加适量粘结材料研制而成，具有很好柔韧性，是一种新型的防水材料，它既有无机材料的耐老化性，又有有机材料的柔韧性。粘结强度高，防水性能好。材料和基层的粘结牢固，拉拔强度达到2.0Mpa以上；抗渗性能达到1.5Mpa以上，而且与水泥材料相容性好，这完全解决了防水材料和粘结砂浆的相容性问题，对防止空鼓起到了一个积极的作用。
柔性饰面砖，又名锦埴(锦:色彩丰富，埴:细润的粘土)。是以彩色改性无机矿物粉料为主要原料，添加少量的水溶性高分子聚合物，经过特定的工艺制成的具有柔韧性的轻质建筑装饰，这方面区别于软瓷，是理想的传统装饰建材瓷质面砖的替代材料，适用于混凝土、砌块等各种新建墙体、外墙外保温系统以及既有建筑的节能与饰面改造。
中国专利201710378800.0发明了一种石墨烯自结晶防水活性母料及制备方法。按总质量计，各组分的质量百分比为：包括1-15wt％石墨烯、55-75wt％钙补偿剂、5-20wt％渗透结晶剂、2-10wt％螯合剂。先将石墨烯加入到水中，超声加机械搅拌1-6小时，在机械搅拌下，依次加入钙补偿剂、渗透剂、螯合剂，混合成为浆状物，通过喷雾干燥而成。石墨烯自结晶防水活性母料用作混凝土添加剂，使混凝土结构更致密、防水，或者作为混凝土结构的修补剂，活性成份渗入混凝土裂隙，产生针状或纤维状的结晶体，阻塞毛细孔道，从而达到防水的效果。但是该方法制备出的混凝土添加剂仅仅只能满足防水效果，不含有透气功能，且当涂覆到混凝土表面时无抗裂性，综合性能差。
中国专利201711108237.1发明了一种防开裂柔性饰面砖。该方法主要采用水泥，干砂，海泡石，包覆正硅酸乙酯微球，乳液，增稠剂，水，硅烷偶联剂，氮化硅晶须，磷脂，聚乙烯醇液等原料制得。得到的防开裂柔性饰面转具有优异的力学性能及柔韧性的特点，能有效的防止柔性饰面砖在受力的情况下开裂。但是该方法制备出的饰面砖防水透气效果不理想，易潮湿，严重时发生渗水现象，吸水率高。
中国专利201610862530.6提出一种透水柔性饰面砖的制备方法，是由以下重量份比的原料制成：粉煤灰水泥20-30份，中砂15-25份，细砂15-25份，石英粉5-10份，铝粉1-5份，硫酸钠1-5份，抑碱剂1-3份，氧化铁颜料2－5份；产品刚度足够，耐磨；耐候性好，使用寿命长；材料简单易得，成本造价不高；产品具有一定孔隙率，能达到很好的透水效果，符合绿色生态环保建筑的要求。但是得到的柔性饰面砖仅仅只能满足透水性，防水性能差，易给用户造成不必要的损失，形成安全隐患。
本发明旨在制备一种防水透气柔性饰面砖，在满足外观装饰作用的同时，保证了材料的防开裂、防水透气性能，该饰面砖还具有以下优点。
①轻型、连体、安全性好：适合大面积施工，解决了勾缝的难题。饰墙操作高效、安全，尤其适合高层建筑的外墙装饰。
②工效高：易搬运、易切割、易粘贴、节省运输成本，产品实行一体化，减少了许多复杂的施工程序。
③环保型：无毒、无害、隔音、自洁、不生苔藓。
④装饰性强：亚光的多彩颜色，提供系列的色彩选样，可配合各种建筑风格，产生不同的美感和质感。
⑤易维护：损坏或需换色的情况下，简单、快捷的任意更换。
发明内容
为了解决现有的建筑装饰材料存在的不足，本发明目的在于提供一种防水透气柔性饰面砖及其制备方法。
本发明的防水透气柔性饰面砖是由以下重量份原料组成：
乳液10-80份，含氟丙烯酸酯单体1-10份，纳米SiO2 0.01-1份，硅烷偶联剂0.05-2份，矿粉15-35份，硅酸盐水泥30-40份，硅烷基粉末0.01-0.5，纳米石墨烯0.1-5份，活性剂0.1-2份，石英砂15-30份，无机颜料0.1-0.5份，水10-20份；
所述的活性剂为多价螯合剂。
制备所述防水透气柔性市面砖包括以下制备步骤：制备SiO2/含氟丙烯酸酯单体粒子，向乳液中加入含氟丙烯酸酯单体、纳米SiO2、硅烷偶联剂，在80℃-90℃下搅拌90min-180min，得到纳米SiO2/含氟丙烯酸酯单体乳液。
本发明选用纳米级SiO2，最大的纤度上降低了该粒子的粒径，同时通过接枝疏水性的含氟单体，在浆料的配置过程中，纳米SiO2/含氟丙烯酸酯单体能够均匀分散在浆料中，而在成型过程中，该粒子上的含氟树脂能够显著的降低软瓷的表面张力，起到防水效果。
进一步优选本发明的防水透气柔性饰面砖是由以下重量份原料组成：乳液30份，含氟丙烯酸酯单体5份，纳米SiO2 0.5份，硅烷偶联剂0.1份，矿粉20份，硅酸盐水泥35份，硅烷基粉末0.1份，纳米石墨烯1份，活性剂0.5份，石英砂20份，无机颜料0.1份，水15份；所述的活性剂为多价螯合剂。
所述的乳液为硅丙乳液，固含量50％，玻璃化转变温度为5-30℃。
所述的含氟丙烯酸酯单体为含氟醇与丙烯酸反应得到含氟丙烯酸酯单体其中含氟丙烯酸酯单体为丙烯酸三氟乙酯、甲基丙烯酸八氟戊酯、甲基丙烯酸十二氟庚酯中的一种或几种。
所述的硅烷偶联剂为γ-甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷和乙烯基三乙氧基硅烷一种或几种。
所述的矿粉为高岭土、硅微粉、滑石粉或钙粉中的一种。
所述的硅酸盐水泥为普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥及复合硅酸盐水泥中的一种。
所述的硅烷基粉末中硅烷活性含量为20％，粒径<500μm，pH呈中性或弱碱性。所述的石英砂，其粒径为50-400目。
本发明所选择的硅烷基粉末和石英砂的粒径较小，因此，制备得到的软瓷材料致密性较好，可以起到较好的防水效果，同时石英砂之间的空隙能够有效的达到透气的效果。
所述的多价螯合剂为乙二胺二邻苯基乙酸盐。
所述的无机颜料为炭黑、钛白、钛黄、氧化铁红、氧化铁黄、铁蓝、镉红、镉黄中的一种或两种。
本发明的防水透气柔性饰面砖的制备方法的具体步骤如下：
(1)按重量份向乳液中加入含氟丙烯酸酯单体、纳米SiO2、硅烷偶联剂，在80℃-90℃下搅拌90min-180min，得到纳米SiO2/含氟丙烯酸酯单体乳液；
(2)按重量份称取矿粉、硅酸盐水泥及石英砂加入到捏合机中，搅拌混合直至得到均匀的混合粉料；按重量份称取乳液、硅烷基粉末、纳米石墨烯、活性剂、无机颜料及水，加入到搅拌釜中，混合均匀后得到混合乳液；
(3)再将混合乳液加入到混合粉料中，继续搅拌，直至混合物彻底混合均匀，得到浆料；
(4)将得到的纳米SiO2/含氟丙烯酸酯单体乳液加入到浆料中混合搅拌均匀后，导入模具中，采用微波及智能渐进温控相结合的成型干燥工艺，干燥后脱模，得到防水透气柔性饰面砖。
本发明的积极效果如下：
1、通过硅烷偶联剂将纳米SiO2通过共价键连接方式引入含氟聚丙烯酸酯分子中，该反应条件温和，纳米SiO2粒子的分散尺寸小，与含氟聚丙烯酸酯的相容性好，分散均匀等特点。使改性含氟聚丙烯酸酯单体具有优异的防水性，且使价格相对较贵的含氟单体的用量减少，降低了成本。
2、纳米SiO2/含氟丙烯酸酯单体具有优异的耐腐蚀性、耐热性及防水性，可有效保护柔性饰面砖，延长其试用期。
3、柔性饰面转中硅烷基粉末提供饰面砖整体防水性，易于分散在水中，在浆料中分散性较好，具有抑制饰面砖泛碱和增强饰面砖抗冻的性能，有利于饰面砖表面保持原有的美观和色泽，耐候性强，抗紫外线，提供饰面砖长久的憎水保护，且不会减弱饰面砖的强度。
4、柔性饰面砖中的纳米石墨烯与水泥、矿粉、石英砂等结合在一起，赋予饰面砖良好的柔韧性，既有无机材料的耐老化性，同时具有有机材料的柔韧性，粘结强度高，防水性能好。
5、采用微波及智能渐进温控干燥系统，可控制水分由内及外的挥发梯度，有效调控了柔性饰面砖的微观空隙结构，实现了透气与防水的有机统一。
6、防水透气饰面砖的制备方法简单，绿色环保，是一种具有防水透气功能的环保内外墙建筑装饰材料。
具体实施方式
下面的实施例是对本发明的进一步描述。
实施例1
一种防水透气柔性饰面砖是由以下重量份组成：硅丙乳液20份，甲基丙烯酸八氟戊酯3份，纳米SiO2 0.01份，γ-甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷0.01份，高岭土15份，普通硅酸盐水泥30份，硅烷基粉末0.01份，纳米石墨烯0.1份，乙二胺二邻苯基乙酸盐0.1份，粒径为200目的石英砂15份，炭黑0.1份，水10份。
本发明的防水透气柔性饰面砖的制备方法的具体步骤如下：按重量份向乳液中加入含氟丙烯酸酯单体、纳米SiO2、硅烷偶联剂，在80℃-90℃下搅拌90min-180min，得到纳米SiO2/含氟丙烯酸酯单体乳液；按重量份称取矿粉、硅酸盐水泥及石英砂加入到捏合机中，搅拌混合直至得到均匀的混合粉料；按重量份称取乳液、硅烷基粉末、纳米石墨烯、活性剂、无机颜料及水，加入到搅拌釜中，混合均匀后得到混合乳液；再将混合乳液加入到混合粉料中，继续搅拌，直至混合物彻底混合均匀，得到浆料；将得到的纳米SiO2/含氟丙烯酸酯单体乳液加入到浆料中混合搅拌均匀后，导入模具中，采用微波及智能渐进温控相结合的成型干燥工艺，干燥后脱模，得到防水透气柔性饰面砖。
实施例2
一种防水透气柔性饰面砖是由以下重量份组成：硅丙乳液30份，丙烯酸三氟乙酯4份，纳米SiO2 0.02份，乙烯基三甲氧基硅烷0.02份，滑石粉20份，矿渣硅酸盐水泥30份，硅烷基粉末0.02份，纳米石墨烯0.2份，乙二胺二邻苯基乙酸盐0.2份，粒径为300目的石英砂20份，钛黄0.2份，水15份。
制备方法同实施例1。
实施例3
一种防水透气柔性饰面砖是由以下重量份组成：硅丙乳液35份，丙烯酸三氟乙酯2份和甲基丙烯酸十二氟庚酯3份，纳米SiO2 0.03份，乙烯基三乙氧基硅烷0.03份，硅微粉25份，复合硅酸盐水泥35份，硅烷基粉末0.03份，纳米石墨烯0.3份，乙二胺二邻苯基乙酸盐0.3份，粒径为400目的石英砂25份，钛白0.3份，水20份。
制备方法同实施例1。
对比例1
一种防水透气柔性饰面砖是由以下重量份组成：
硅丙乳液30份，丙烯酸三氟乙酯4份，纳米SiO2 0.02份，乙烯基三甲氧基硅烷0.02份，滑石粉20份，矿渣硅酸盐水泥30份，硅烷基粉末0.02份，乙二胺二邻苯基乙酸盐0.2份，粒径为300目的石英砂20份，钛黄0.2份，水15份。
制备方法同实施例1。
对比例2
一种透气柔性饰面砖是由以下重量份组成：
硅丙乳液30份，纳米SiO2 0.02份，乙烯基三甲氧基硅烷0.02份，滑石粉20份，矿渣硅酸盐水泥30份，硅烷基粉末0.02份，乙二胺二邻苯基乙酸盐0.2份，粒径为300目的石英砂20份，钛黄0.2份，水15份。
制备方法同实施例1。
性能测试方法：
机械性能测试：采用强度测试设备测试断裂强度。采用密度测试仪测试饰面砖的密度，通过计算得到产品断裂伸长率。
防水性能测试：采用半球法来测试产品与水的接触角，检测饰面砖防水效果。
透气性能测试：采用透气试验设备测试饰面砖透气效果。
表1：接触角润湿情况参照说明
接触角θ(0≤θ≤180°) 润湿情况
θ＝0 完全润湿
0<θ<90° 部分润湿或润湿
θ＝90° 润湿与否的分界线
90°<θ<180° 不润湿
θ＝180° 完全不润湿
表2：饰面砖综合性能指标检测结果
Figure BDA0001744660380000061
Figure BDA0001744660380000071
由上述测试结果得知，本发明方法制备得到的饰面砖具有良好的柔韧性、透气性和一定抗裂强度，加入纳米石墨烯之后材料的断裂强度、断裂伸长率和防水性能均有显著提高。同时，加入过量的纳米石墨烯对材料的机械性能会带来较好影响。

Claims (10)

1.一种防水透气柔性饰面砖，其特征在于：由以下重量份的原料组成：乳液10-80份，含氟丙烯酸酯单体1-10份，纳米SiO2 0.01-1份，硅烷偶联剂0.01-1份，矿粉15-35份，硅酸盐水泥30-40份，硅烷基粉末0.01-0.5，纳米石墨烯0.1-5份，活性剂0.1-2份，石英砂15-30份，无机颜料0.1-0.5份，水10-20份；所述的活性剂为多价螯合剂；
所述柔性饰面砖的制备方法包括以下步骤如下：
(1)按重量份向乳液中加入含氟丙烯酸酯单体、纳米SiO2、硅烷偶联剂，在80℃-90℃下搅拌90min-180min，得到纳米SiO2/含氟丙烯酸酯单体乳液；
(2)按重量份称取矿粉、硅酸盐水泥及石英砂加入到捏合机中，搅拌混合直至得到均匀的混合粉料；
(3)按重量份称取乳液、硅烷基粉末、纳米石墨烯、活性剂、无机颜料及水，加入到搅拌釜中，混合均匀后得到混合乳液；再将混合乳液加入到混合粉料中，继续搅拌，直至混合物彻底混合均匀，得到浆料；
(4)将得到的纳米SiO2/含氟丙烯酸酯单体乳液加入到浆料中混合搅拌均匀后，导入模具中，采用微波及智能渐进温控相结合的成型干燥工艺，干燥后脱模，得到防水透气柔性饰面砖。
2.一种如权利要求1所述的防水透气柔性饰面砖，其特征在于：所述的乳液为硅丙乳液，固含量50％，玻璃化转变温度为5-30℃。
3.一种如权利要求1所述的防水透气柔性饰面砖，其特征在于：所述的含氟丙烯酸酯单体为含氟醇与丙烯酸反应得到含氟丙烯酸酯单体，含氟丙烯酸酯单体为丙烯酸三氟乙酯、甲基丙烯酸八氟戊酯、甲基丙烯酸十二氟庚酯中的一种或多种。
4.一种如权利要求1所述的防水透气柔性饰面砖，其特征在于：所述的多价螯合剂为乙二胺二邻苯基乙酸盐。
5.一种如权利要求1所述的防水透气柔性饰面砖，其特征在于：所述的硅烷偶联剂为γ-甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷和乙烯基三乙氧基硅烷一种或几种。
6.一种如权利要求1所述的防水透气柔性饰面砖，其特征在于：所述的矿粉为高岭土、硅微粉、滑石粉或钙粉中的一种或多种。
7.如权利要求1所述的防水透气柔性饰面砖，其特征在于：所述的硅酸盐水泥为普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥及复合硅酸盐水泥中的一种。
8.如权利要求1所述的防水透气柔性饰面砖，其特征在于：所述的硅烷基粉末中硅烷活性含量为20％，粒径<500μm，pH呈中性或弱碱性，所述的石英砂，其粒径为50-400目。
9.如权利要求1所述的防水透气柔性饰面砖，其特征在于：所述的无机颜料为炭黑、钛白、钛黄、氧化铁红、氧化铁黄、铁蓝、镉红、镉黄中的一种或两种。
10.一种如权利要求1-9任一项所述的防水透气柔性饰面砖的制备方法，其特征在于：包括以下步骤如下：
(1)按重量份向乳液中加入含氟丙烯酸酯单体、纳米SiO2、硅烷偶联剂，在80℃-90℃下搅拌90min-180min，得到纳米SiO2/含氟丙烯酸酯单体乳液；
(2)按重量份称取矿粉、硅酸盐水泥及石英砂加入到捏合机中，搅拌混合直至得到均匀的混合粉料；
(3)按重量份称取乳液、硅烷基粉末、纳米石墨烯、活性剂、无机颜料及水，加入到搅拌釜中，混合均匀后得到混合乳液；再将混合乳液加入到混合粉料中，继续搅拌，直至混合物彻底混合均匀，得到浆料；
(4)将得到的纳米SiO2/含氟丙烯酸酯单体乳液加入到浆料中混合搅拌均匀后，导入模具中，采用微波及智能渐进温控相结合的成型干燥工艺，干燥后脱模，得到防水透气柔性饰面砖。
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