CN108911637A - 一种石墨烯水泥基阻根防水涂料 - Google Patents

一种石墨烯水泥基阻根防水涂料 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种石墨烯水泥基阻根防水涂料，由以下组分和重量份组成：石英砂42‑51份，水泥20‑28份，单层石墨烯8‑15份，阻根剂7‑13份，硅灰石粉8‑15份，纳米纤维素3‑7份，聚乙二醇5‑11份，聚乳酸6‑10份，丙烯酸胶粉1‑3份。本发明防水涂料属于无机材料，在环保性能、防水效果以及耐老化性能等三个方面的因素中更具有优势；同时具有良好的耐根穿刺性、又具有粘结强度在内的良好技术性能指标。

Description

一种石墨烯水泥基阻根防水涂料
技术领域
本发明属于建筑材料技术领域，具体涉及一种石墨烯水泥基阻根防水涂料。
背景技术
在一些强度较低的基层，传统的做法是在其用于地表及地下或砖石砌体的内外浇筑水泥混凝土，然后在水泥混凝土固化后，用水泥沙浆进行找平，再涂上防水涂料，然后再在防水涂料上做保护层，但是传统的水泥基防水涂料粘结强度较低，很容易在这种混凝土的基层与防水层之间易发生开裂脱离，易脱落，碰到硬物品(如：红砖、灰刀、钢铁头等)，也容易开裂、脱落，严重影响使用寿命及防水效果。原来的防水层表面光滑，特别在斜屋面上做防水施工时对工人的安全有很大的隐患，因此出现了抗裂水泥基防水涂料，抗裂水泥基防水涂料是指水泥与不同级配的砂中加入可再分散性胶粉、改性剂等。经固化后，水泥砂浆由完全刚性变成具有一定的柔性，其机理在于材料的分子组成发生了变化，当聚合物微粒加量足够大时，水泥、砂子及其间隙完全被聚合物微粒包裹与填充，随着水分的挥发，聚合物微粒逐渐靠拢，水泥与可再分散性胶粉，水泥、砂之间形成弹性层，表现出水泥基的柔性。
目前花园式屋顶绿化虽然可以让雨水滞留在土壤中，起到截留雨水的作用。但是如若屋顶防水层开裂或防水层老化，植物根系就会从防水层缝隙中穿透防水层，水就会渗透到各个角落，甚至侵蚀钢筋，造成楼体“骨质疏松”，带来安全隐患。
因为一些涂料防水效果较短、造价高、而且施工时会对环境造成污染等诸多方面的问题，因此很多用户开始根据楼面防水材料的环保性能、防水效果以及耐老化性能等三个方面的因素综合考虑选择厂家或市售的涂料。
而水泥基防水涂料所用原材料品质的好坏，直接影响砂浆的技术性能指标，故对砂子的含泥量、砂的品质以及外加剂的技术性能亦有十分严格的要求。现有的水泥基防水涂料与基层的粘结强度较差，容易开裂，与防水的使用寿命有着较大的差异，水泥砂的含量以及胶粉的含量都是抗裂水泥基防水涂料的关键。
本申请人在中国专利文献CN108046687A公开了一种石墨烯改性水泥基防水涂料，其由以下组分和重量份组成：硅酸盐水泥52-60份，石英砂38-48份，木质纤维素1.5-3份，憎水剂3-8份，可再分散性胶粉2-4份，石墨烯纳米片4-8份，减水剂0.1-0.5份，填充料0.1-0.3份。
由于屋顶氯化防水的需要，需要增加耐根穿刺性。但是，申请人发现，并非是简单的增加阻根剂就能解决问题，还需要考虑配方的含量以及其他性能指标的影响。
中国专利文献CN105418008B公开了一种阻根防水混凝土，该阻根防水混凝土是由下列重量百分数的组分组成，水泥12％-26％，砂23.0％-25.0％，水4.0％-5.0％，碎石42.0％-48.0％，减水剂0.034％-0.039％，活性催化剂0.085％-0.104％，纤维4.0％-7.0％，疏水沸石1.0％-3.0％，阻根剂0.34％-0.65％，上述组份合计100％，其中，所述活性催化剂为六偏磷酸钠，硅酸钠和十二水硫酸铝钾，三者的混合质量比为1：2-3：0.5。其增加阻根剂的用量是0.34％-0.65％，而且其主要还增加了活性催化剂、疏水沸石和纤维，其采用这些多元改性组分的配合比优化设计，来达到有效阻止植物根系的穿刺，不渗水、不开裂，理论耐用年限与屋面结构混凝土使用年限接近的效果；其并不考虑粘结强度等其他指标的增强等。
中国专利文献CN107418322A公开了一种耐根穿刺的水性防水涂料，该水性防水涂料由液料和粉料配制而成；所述液料的配方以重量百分比计包含：VAE乳液85～95％，消泡剂1～3％，防霉剂0～0.3％，水5～15％；所述粉料的配方以重量百分比计包含：白水泥40～60％，硫酸钡20～40％，石英砂10～20％，减水剂1～3％，硫酸铜1～15％，纳米铜粉1～15％，纳米氧化锌1～15％，化学阻根剂0.1～1％。该防水涂料是双组份涂料，是由液料和粉料组成，而且其主要成分是85～95％VAE乳液，因此其整个配方可以认为是属于有机材料，在该有机材料中加入阻根剂0.1～1％，来达到具有阻根性的效果。
中国专利文献CN106630811B公开了一种纳米聚合物水泥防水涂料，其包括液料和粉料，液料和所述粉料的重量比为1:1；液料按重量份数计包括：丙烯酸酯乳液850份～880份，阻根剂5份～8份，水130份～150份；粉料按重量份数计包括：水泥490份～505份，纳米粒子95份～105份，石英砂和石英粉390份～410份；其中，所述阻根剂为2-(4-氯-2-甲基苯氧基)-丙酸聚乙二醇酯，所述纳米粒子为纳米二氧化硅和纳米沸石，所述纳米二氧化硅和所述纳米沸石的重量比为1～1.5:1。该防水涂料是双组份涂料，是由液料和粉料组成，而且其主要成分是850份～880份丙烯酸酯乳液，因此其整个配方可以认为是属于有机材料，在该有机材料中添加阻根剂，使聚合物水泥防水涂料具备了抗根系穿刺能力。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种既具有良好的耐根穿刺性、又具有包括粘结强度在内的良好技术性能指标，又整体属于无机材料的石墨烯水泥基阻根防水涂料。
所采用的技术方案为：
一种石墨烯水泥基阻根防水涂料，其由以下组分和重量份组成：
进一步地，所述水泥为普通硅酸盐42.5R水泥。
进一步地，所述石英砂为30-60目的石英砂。
在本发明技术方案中，水泥的作用是提高凝结的速度，优选普通硅酸盐42.5R水泥进一步增加强度；石英砂优选30-60目的石英砂用来进一步增加强度。
硅灰石粉的化学分子式为CaSiO3，可以作为本防水涂料的填料，能够改进产品的物化性能，包括改进产品的持久性耐候性、增强涂料的扩张能力、减少裂纹，而且还可以增强抗腐能力。
纳米纤维素的抗张强度(又称拉伸强度)高，能够提高涂料的拉伸强度。其也可以作为一种填充料。
聚乳酸本身具有一定的粘结能力，又具有助粘剂的作用，与丙烯酸胶粉具有协同作用，能够增强丙烯酸胶粉的粘结能力。
丙烯酸胶粉具有附着力强、柔性好、防水效果好等特点。
聚乙二醇不仅仅具有消泡剂的作用，可用于加水施工过程中的消泡作用；而且，聚乙二醇是环氧乙烷开环聚合而成的含碳氧的杂链高分子与聚酯类的聚乳酸以及丙烯酸胶粉相容性较好,而含有醇羟基的聚乙二醇又是亲水性的,加入到聚乳酸、丙烯酸胶粉中能够降低聚乳酸、丙烯酸胶粉的表面张力,从而提高与亲水性纳米纤维素的浸润性,增大纳米纤维素和聚乳酸以及丙烯酸胶粉的界面积以及增大单位相界面上的粘结力。聚乙二醇的存在使纳米纤维素、聚乳酸、丙烯酸胶粉之间形成了强烈的氢键作用,改善了纳米纤维素、聚乳酸和丙烯酸胶粉之间的相容性,提高了界面粘结力。而纳米纤维素在聚乳酸、丙烯酸胶粉内均匀分散,并形成网状结构。
单层石墨烯是由一层以苯环结构(即六角形蜂巢结构)周期性紧密堆积的碳原子构成的一种二维碳材料，碳原子之间的连接很柔韧，当施加外力于石墨烯时，碳原子面会弯曲变形，使得碳原子不必重新排列来适应外力，因此，单层石墨烯的结构具有较好的稳定性。加入单层石墨烯，单层石墨烯以范德华力与聚乳酸、丙烯酸胶粉的聚合物分子相连接，可以使聚乳酸、丙烯酸胶粉的聚合物分子的交联度增加，聚乳酸、丙烯酸胶粉的聚合物分子之间的作用力增强，从而增加了整个网状结构的强度，即可以显著提高聚乳酸、丙烯酸胶粉的拉伸强度。从而单层石墨烯与聚乳酸、丙烯酸胶粉能够发挥协同作用，协同提高产品整体的拉伸强度。
阻根剂可以使本产品具有耐根穿刺性，能够有效防止植物根系穿透防水涂料层。阻根剂与聚乙二醇、单层石墨烯均具有良好的相容性。
由于无机组分石英砂、水泥、单层石墨烯和硅灰石粉在配方中占据了较大的含量，整体上，本配方的防水涂料仍属于一种无机材料，整体上为无机材料(无机组分含量占多数)比整体上为有机材料(有机组分含量占多数)更加环保、使用寿命相对更长。因为无机材料理论耐用年限与屋面结构混凝土使用年限具有同寿命的效果，从而具有耐老化的效果，防水性能不会被破坏，一直保持现状，也一直保持耐根穿刺性。而有机材料理论耐用年限是有限的，要小于屋面结构混凝土使用年限。一旦超过有限的耐用年限，就无法阻止植物根系的穿刺，防水性能就会被破坏。从而无机材料在环保性能、防水效果以及耐老化性能等三个方面的因素中更具有优势。
制备时，由于本石墨烯水泥基阻根防水涂料的组分均为固体，例如颗粒状的聚乳酸、棒状的纳米纤维素、粉状的硅灰石粉等，将各组分混合后，搅拌均匀即可制得。
综上，本发明的有益效果在于：
本发明石墨烯水泥基阻根防水涂料整体上属于无机材料，在环保性能、防水效果以及耐老化性能等三个方面的因素中更具有优势；同时具有良好的耐根穿刺性、又具有包括粘结强度在内的良好技术性能指标。
具体实施方式
下面结合实施例进一步描述本发明的技术方案，但只是从申请人众多实验中例举的部分实施例，本发明要求的保护范围并不局限于此。
以下实施例的制备方法参照发明内容部分记载的制备方法，也即各组分混合后，搅拌均匀即可制得。在实施例不再赘述。
实施例1
本实施例的石墨烯水泥基阻根防水涂料，其由以下组分和重量份组成：
实施例2
本实施例的石墨烯水泥基阻根防水涂料，其由以下组分和重量份组成：
实施例3
本实施例的石墨烯水泥基阻根防水涂料，其由以下组分和重量份组成：
实施例4
本实施例的石墨烯水泥基阻根防水涂料，其由以下组分和重量份组成：
实施例5
本实施例的石墨烯水泥基阻根防水涂料，其由以下组分和重量份组成：
对比例1
本申请人在中国专利文献CN108046687A记载了一种石墨烯改性水泥基防水涂料，其由以下组分和重量份组成：
将以上各个实施例制得的石墨烯水泥基阻根防水涂料，对其进行性能检测，得下表1：
表1
从上表1可知，本发明的石墨烯水泥基阻根防水涂料具有良好的耐根穿刺性，同时在粘结强度、抗渗强度、抗压强度和抗折强度的各个低限值上均有所提高，各个技术指标进一步得到提高，取到了预料不到的技术效果。

Claims (3)

1.一种石墨烯水泥基阻根防水涂料，其特征在于，其由以下组分和重量份组成：
2.根据权利要求1所述的石墨烯水泥基阻根防水涂料，其特征在于，所述水泥为普通硅酸盐42.5R水泥。
3.根据权利要求1所述的石墨烯水泥基阻根防水涂料，其特征在于，所述石英砂为30-60目的石英砂。
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