CN109385215A - 一种建筑用防水防裂凝胶材料 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及新型功能材料技术领域，公开了一种建筑用防水防裂凝胶材料，以沥青为基料，合成制备凝胶材料，通过增韧改性剂与沥青高分子搭建化学键，形成牢固的粘附和内锁结构，使沥青分子间作用增强，内聚力提高，成功改善其防水防裂性以及耐温性，克服了现有防水基材由于具有明显的弹性效应，但这种材料对温度的抵抗能力差，使得受温度等环境因素影响发生形变的问题，并且稳定性和粘结性好，对温度的抵抗力提高，显著延长了防水材料的使用寿命，材料的拉伸强度、抗撕裂强度、抗弯强度等力学性能较现有水平有显著提高，并且防水层的外观和物理机械性能得到长时间保障。

Description

一种建筑用防水防裂凝胶材料
技术领域
本发明属于新型功能材料技术领域，具体涉及一种建筑用防水防裂凝胶材料。
背景技术
防水材料是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；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。防止雨水、地下水、工业和民用的给排水、腐蚀性液体以及空气中的湿气、蒸气等侵入建筑物的材料。建筑物需要进行防水处理的部位主要是屋面、墙面、地面和地下室。防水材料品种繁多，按其主要原料分为4类：①沥青类防水材料。以天然沥青、石油沥青和煤沥青为主要原材料，制成的沥青油毡、纸胎沥青油毡、溶剂型和水乳型沥青类或沥青橡胶类涂料、油膏，具有良好的粘结性、塑性、抗水性、防腐性和耐久性。②橡胶塑料类防水材料。以氯丁橡胶、丁基橡胶、三元乙丙橡胶、聚氯乙烯、聚异丁烯和聚氨酯等原材料，可制成弹性无胎防水卷材、防水薄膜、防水涂料、涂膜材料及油膏、胶泥、止水带等密封材料，具有抗拉强度高，弹性和延伸率大，粘结性、抗水性和耐气候性好等特点，可以冷用，使用年限较长。③水泥类防水材料。对水泥有促凝密实作用的外加剂，如防水剂、加气剂和膨胀剂等，可增强水泥砂浆和混凝土的憎水性和抗渗性；以水泥和硅酸钠为基料配置的促凝灰浆，可用于地下工程的堵漏防水。④金属类防水材料。薄钢板、镀锌钢板、压型钢板、涂层钢板等可直接作为屋面板，用以防水。薄钢板用于地下室或地下构筑物的金属防水层。薄铜板、薄铝板、不锈钢板可制成建筑物变形缝的止水带。金属防水层的连接处要焊接，并涂刷防锈保护漆。
现建筑领域常用的防水材料具有明显的弹性效应，但这种材料对温度的抵抗能力差，使得受温度等环境因素影响发生形变，抗裂性能和粘结性下降，防水效果得不到有效保障，使用年限显著下降。
发明内容
本发明的目的是针对现有的问题，提供了一种建筑用防水防裂凝胶材料，保持较高的防水稳定性，兼顾了防水防裂和使用寿命的提升，提高了防水防裂凝胶材料的开发利用。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种建筑用防水防裂凝胶材料，按照重量份计由以下成分制成：沥青170-175份、异辛烷30-34份、季戊四醇酯4.0-5.0份、硫磺3.0-3.5份、莫来石纤维2.8-3.0份、聚偏磷酸2.0-2.2份、三乙醇胺油酸皂1.5-2.0份、增韧改性剂0.85-0.90份、填充料12-14份，所述增韧改性剂的制备方法包括以下步骤：
（1）称取14.5-14.8克二水合醋酸锌和5.0-5.2克氧化锆，混合研磨20-30分钟，置于四口烧瓶中，向烧瓶中加入120-130毫升配置得到的质量浓度为26-28%的碳酸钠水溶液作为溶剂，搅拌均匀后向烧瓶中加入2.8-3.0克六次甲基四胺粉末，水浴升温加热至86-88℃，持续搅拌下添加0.05-0.07克氯亚铂酸铵作为催化剂，进行保温反应，反应至30-40分钟后滴加7.5-8.0毫升醋酸溶液，降温至65-70℃，继续保温反应，反应总时间为2.5-3.0小时，反应结束后，过滤并使用去离子水洗涤得到固体反应产物，然后置于80-85℃真空干燥箱中干燥3-4小时得到多金属-有机杂化物；
（2）称取干燥的氯化钙粉末和去离子水制备摩尔浓度为0.35-0.40摩尔/升的氯化钙水溶液，量取330-340毫升新制备的氯化钙水溶液置于反应釜中，加热升温至70-75℃，以280-300转/分钟的速度搅拌，搅拌15-20分钟后滴加氨水调整体系pH值在9.8-10.0之间，并加入步骤（1）制备得到的干燥的多金属-有机杂化物，保温搅拌反应1.5-2.0小时，反应结束后过滤得到白色沉淀，置于干燥箱中以60-65℃的温度真空干燥12-15小时，再放入180-200℃烘箱中高温烘干30-40分钟，研磨得到粉末状产物即为所述增韧改性剂。
作为对上述方案的进一步描述，步骤（1）所述醋酸溶液质量浓度为33-35%。
作为对上述方案的进一步描述，步骤（1）所述制备得到的多金属-有机杂化物粒径大小在0.1-0.8微米之间。
作为对上述方案的进一步描述，步骤（2）所述氨水pH值在11.0-11.2之间。
作为对上述方案的进一步描述，步骤（2）所述制备得到的增韧改性剂粒径大小在10-30微米之间。
作为对上述方案的进一步描述，所述填充料按照重量份计由以下成分制成：重质碳酸钙15-18份、300目的微孔二氧化硅粉末11-13份、石棉粉4-6份。
本发明相比现有技术具有以下优点：为了解决现有常用建筑防水材料存在的问题，本发明提供了一种建筑用防水防裂凝胶材料，以沥青为基料，合成制备凝胶材料，通过增韧改性剂与沥青高分子搭建化学键，形成牢固的粘附和内锁结构，使沥青分子间作用增强，内聚力提高，成功改善其防水防裂性以及耐温性，克服了现有防水基材由于具有明显的弹性效应，但这种材料对温度的抵抗能力差，使得受温度等环境因素影响发生形变的问题，并且稳定性和粘结性好，对温度的抵抗力提高，显著延长了防水材料的使用寿命，材料的拉伸强度、抗撕裂强度、抗弯强度等力学性能较现有水平有显著提高，并且防水层的外观和物理机械性能得到长时间保障，本发明改性处理制备得到的建筑用防水防裂凝胶材料解决了现有现有常用建筑防水材料存在的问题，保持较高的防水稳定性，兼顾了防水防裂和使用寿命的提升，提高了防水防裂凝胶材料的开发利用，能够实现延长防水防裂凝胶材料使用寿命以及扩展其适用领域的现实意义，是一种极为值得推广使用的技术方案。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明所提供的技术方案。
实施例1
一种建筑用防水防裂凝胶材料，按照重量份计由以下成分制成：沥青170份、异辛烷30份、季戊四醇酯4.0份、硫磺3.0份、莫来石纤维2.8份、聚偏磷酸2.0份、三乙醇胺油酸皂1.5份、增韧改性剂0.85份、填充料12份，所述增韧改性剂的制备方法包括以下步骤：
（1）称取14.5克二水合醋酸锌和5.0克氧化锆，混合研磨20分钟，置于四口烧瓶中，向烧瓶中加入120毫升配置得到的质量浓度为26%的碳酸钠水溶液作为溶剂，搅拌均匀后向烧瓶中加入2.8克六次甲基四胺粉末，水浴升温加热至86℃，持续搅拌下添加0.05克氯亚铂酸铵作为催化剂，进行保温反应，反应至30分钟后滴加7.5毫升醋酸溶液，降温至65℃，继续保温反应，反应总时间为2.5小时，反应结束后，过滤并使用去离子水洗涤得到固体反应产物，然后置于80℃真空干燥箱中干燥3小时得到多金属-有机杂化物；
（2）称取干燥的氯化钙粉末和去离子水制备摩尔浓度为0.35摩尔/升的氯化钙水溶液，量取330毫升新制备的氯化钙水溶液置于反应釜中，加热升温至70℃，以280转/分钟的速度搅拌，搅拌15-20分钟后滴加氨水调整体系pH值在9.8-10.0之间，并加入步骤（1）制备得到的干燥的多金属-有机杂化物，保温搅拌反应1.5小时，反应结束后过滤得到白色沉淀，置于干燥箱中以60℃的温度真空干燥12小时，再放入180℃烘箱中高温烘干30分钟，研磨得到粉末状产物即为所述增韧改性剂。
作为对上述方案的进一步描述，步骤（1）所述醋酸溶液质量浓度为33%。
作为对上述方案的进一步描述，步骤（1）所述制备得到的多金属-有机杂化物粒径大小在0.1-0.8微米之间。
作为对上述方案的进一步描述，步骤（2）所述氨水pH值在11.0-11.2之间。
作为对上述方案的进一步描述，步骤（2）所述制备得到的增韧改性剂粒径大小在10-30微米之间。
作为对上述方案的进一步描述，所述填充料按照重量份计由以下成分制成：重质碳酸钙15份、300目的微孔二氧化硅粉末11份、石棉粉4份。
实施例2
一种建筑用防水防裂凝胶材料，按照重量份计由以下成分制成：沥青172份、异辛烷32份、季戊四醇酯4.5份、硫磺3.2份、莫来石纤维2.9份、聚偏磷酸2.1份、三乙醇胺油酸皂1.8份、增韧改性剂0.88份、填充料13份，所述增韧改性剂的制备方法包括以下步骤：
（1）称取14.6克二水合醋酸锌和5.1克氧化锆，混合研磨25分钟，置于四口烧瓶中，向烧瓶中加入125毫升配置得到的质量浓度为27%的碳酸钠水溶液作为溶剂，搅拌均匀后向烧瓶中加入2.9克六次甲基四胺粉末，水浴升温加热至87℃，持续搅拌下添加0.06克氯亚铂酸铵作为催化剂，进行保温反应，反应至35分钟后滴加7.8毫升醋酸溶液，降温至68℃，继续保温反应，反应总时间为2.8小时，反应结束后，过滤并使用去离子水洗涤得到固体反应产物，然后置于82℃真空干燥箱中干燥3.5小时得到多金属-有机杂化物；
（2）称取干燥的氯化钙粉末和去离子水制备摩尔浓度为0.38摩尔/升的氯化钙水溶液，量取335毫升新制备的氯化钙水溶液置于反应釜中，加热升温至72℃，以290转/分钟的速度搅拌，搅拌18分钟后滴加氨水调整体系pH值在9.8-10.0之间，并加入步骤（1）制备得到的干燥的多金属-有机杂化物，保温搅拌反应1.8小时，反应结束后过滤得到白色沉淀，置于干燥箱中以63℃的温度真空干燥13小时，再放入190℃烘箱中高温烘干35分钟，研磨得到粉末状产物即为所述增韧改性剂。
作为对上述方案的进一步描述，步骤（1）所述醋酸溶液质量浓度为34%。
作为对上述方案的进一步描述，步骤（1）所述制备得到的多金属-有机杂化物粒径大小在0.1-0.8微米之间。
作为对上述方案的进一步描述，步骤（2）所述氨水pH值在11.0-11.2之间。
作为对上述方案的进一步描述，步骤（2）所述制备得到的增韧改性剂粒径大小在10-30微米之间。
作为对上述方案的进一步描述，所述填充料按照重量份计由以下成分制成：重质碳酸钙16份、300目的微孔二氧化硅粉末12份、石棉粉5份。
实施例3
一种建筑用防水防裂凝胶材料，按照重量份计由以下成分制成：沥青175份、异辛烷34份、季戊四醇酯5.0份、硫磺3.5份、莫来石纤维3.0份、聚偏磷酸2.2份、三乙醇胺油酸皂2.0份、增韧改性剂0.90份、填充料14份，所述增韧改性剂的制备方法包括以下步骤：
（1）称取14.8克二水合醋酸锌和5.2克氧化锆，混合研磨30分钟，置于四口烧瓶中，向烧瓶中加入130毫升配置得到的质量浓度为28%的碳酸钠水溶液作为溶剂，搅拌均匀后向烧瓶中加入3.0克六次甲基四胺粉末，水浴升温加热至88℃，持续搅拌下添加0.07克氯亚铂酸铵作为催化剂，进行保温反应，反应至40分钟后滴加8.0毫升醋酸溶液，降温至70℃，继续保温反应，反应总时间为3.0小时，反应结束后，过滤并使用去离子水洗涤得到固体反应产物，然后置于85℃真空干燥箱中干燥4小时得到多金属-有机杂化物；
（2）称取干燥的氯化钙粉末和去离子水制备摩尔浓度为0.40摩尔/升的氯化钙水溶液，量取340毫升新制备的氯化钙水溶液置于反应釜中，加热升温至75℃，以300转/分钟的速度搅拌，搅拌20分钟后滴加氨水调整体系pH值在9.8-10.0之间，并加入步骤（1）制备得到的干燥的多金属-有机杂化物，保温搅拌反应2.0小时，反应结束后过滤得到白色沉淀，置于干燥箱中以65℃的温度真空干燥15小时，再放入200℃烘箱中高温烘干40分钟，研磨得到粉末状产物即为所述增韧改性剂。
作为对上述方案的进一步描述，步骤（1）所述醋酸溶液质量浓度为35%。
作为对上述方案的进一步描述，步骤（1）所述制备得到的多金属-有机杂化物粒径大小在0.1-0.8微米之间。
作为对上述方案的进一步描述，步骤（2）所述氨水pH值在11.0-11.2之间。
作为对上述方案的进一步描述，步骤（2）所述制备得到的增韧改性剂粒径大小在10-30微米之间。
作为对上述方案的进一步描述，所述填充料按照重量份计由以下成分制成：重质碳酸钙18份、300目的微孔二氧化硅粉末13份、石棉粉6份。
对比例1
与实施例1的区别仅在于，防水防裂凝胶材料制备中，省略所述增韧改性剂的添加，其余保持一致。
对比例2
与实施例2的区别仅在于，防水防裂凝胶材料制备中，省略所述莫来石纤维、聚偏磷酸的添加，其余保持一致。
对比例3
与实施例3的区别仅在于，所述增韧改性剂的制备中，省略步骤（1）中多金属-有机杂化物的制备，其余保持一致。
对比例4
与实施例3的区别仅在于，所述增韧改性剂的制备中，步骤（1）中反应总时间为1.5小时，其余保持一致。
对比例5
与实施例3的区别仅在于，所述增韧改性剂的制备中，步骤（2）所述反应时间为60分钟，其余保持一致。
对比实验
分别使用实施例1-3和对比例1-5的方法制备建筑用防水防裂凝胶材料，以专利公开号为CN105238269A公开的一种非固化橡胶沥青防水涂料制备得到的沥青防水材料作为对照组，按照各组方法加工制备防水材料，进行性能检测，对制备得到的防水材料进行耐温度变化性能以及力学性能比较，力学性能测试中，将各组样品加热熔化搅拌均匀后涂覆在水泥板试样，冷却后，在室温条件下养护72小时，然后进行力学性能试验，保持试验中无关变量一致，统计有效平均值，结果如下表所示：
项目 拉伸强度（MPa） 断裂伸长率（%） 低温柔性（℃） 耐热度（℃）
实施例1 19.4 695 -30 94
实施例2 19.6 700 -33 97
实施例3 19.5 698 -31 95
对比例1 13.8 546 -10 76
对比例2 16.5 623 -21 85
对比例3 14.6 605 -16 80
对比例4 16.9 648 -23 87
对比例5 17.4 665 -27 90
对照组 13.7 532 -8 71
（耐热度的测试是将各组样品分别加热熔化搅拌均匀，涂覆在干净的铝片上，涂覆厚度为0.1毫米，涂覆3次，每次间隔6小时，涂覆完成后将各组样品置于干燥箱中，在45℃下干燥8小时，然后将试样置于电热鼓风干燥箱内的金属试样架上，升温加热，观察记录试样的流淌和滑动距离，以不大于15毫米为耐热度）
本发明改性处理制备得到的建筑用防水防裂凝胶材料解决了现有现有常用建筑防水材料存在的问题，保持较高的防水稳定性，兼顾了防水防裂和使用寿命的提升，提高了防水防裂凝胶材料的开发利用，能够实现延长防水防裂凝胶材料使用寿命以及扩展其适用领域的现实意义，是一种极为值得推广使用的技术方案。

Claims (6)

1.一种建筑用防水防裂凝胶材料，其特征在于，按照重量份计由以下成分制成：沥青170-175份、异辛烷30-34份、季戊四醇酯4.0-5.0份、硫磺3.0-3.5份、莫来石纤维2.8-3.0份、聚偏磷酸2.0-2.2份、三乙醇胺油酸皂1.5-2.0份、增韧改性剂0.85-0.90份、填充料12-14份，所述增韧改性剂的制备方法包括以下步骤：
（1）称取14.5-14.8克二水合醋酸锌和5.0-5.2克氧化锆，混合研磨20-30分钟，置于四口烧瓶中，向烧瓶中加入120-130毫升配置得到的质量浓度为26-28%的碳酸钠水溶液作为溶剂，搅拌均匀后向烧瓶中加入2.8-3.0克六次甲基四胺粉末，水浴升温加热至86-88℃，持续搅拌下添加0.05-0.07克氯亚铂酸铵作为催化剂，进行保温反应，反应至30-40分钟后滴加7.5-8.0毫升醋酸溶液，降温至65-70℃，继续保温反应，反应总时间为2.5-3.0小时，反应结束后，过滤并使用去离子水洗涤得到固体反应产物，然后置于80-85℃真空干燥箱中干燥3-4小时得到多金属-有机杂化物；
（2）称取干燥的氯化钙粉末和去离子水制备摩尔浓度为0.35-0.40摩尔/升的氯化钙水溶液，量取330-340毫升新制备的氯化钙水溶液置于反应釜中，加热升温至70-75℃，以280-300转/分钟的速度搅拌，搅拌15-20分钟后滴加氨水调整体系pH值在9.8-10.0之间，并加入步骤（1）制备得到的干燥的多金属-有机杂化物，保温搅拌反应1.5-2.0小时，反应结束后过滤得到白色沉淀，置于干燥箱中以60-65℃的温度真空干燥12-15小时，再放入180-200℃烘箱中高温烘干30-40分钟，研磨得到粉末状产物即为所述增韧改性剂。
2.如权利要求1所述一种建筑用防水防裂凝胶材料，其特征在于，步骤（1）所述醋酸溶液质量浓度为33-35%。
3.如权利要求1所述一种建筑用防水防裂凝胶材料，其特征在于，步骤（1）所述制备得到的多金属-有机杂化物粒径大小在0.1-0.8微米之间。
4.如权利要求1所述一种建筑用防水防裂凝胶材料，其特征在于，步骤（2）所述氨水pH值在11.0-11.2之间。
5.如权利要求1所述一种建筑用防水防裂凝胶材料，其特征在于，步骤（2）所述制备得到的增韧改性剂粒径大小在10-30微米之间。
6.如权利要求1所述一种建筑用防水防裂凝胶材料，其特征在于，所述填充料按照重量份计由以下成分制成：重质碳酸钙15-18份、300目的微孔二氧化硅粉末11-13份、石棉粉4-6份。
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