CN109401504B - 一种具有透湿功能的丙烯酸防水涂料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种具有透湿功能的丙烯酸防水涂料及其制备方法。该丙烯酸防水涂料包括以下组分：水5‑20重量份、丙烯酸乳液20‑60重量份、粉料15‑50重量份、改性填料5‑20重量份、助剂0.5‑3重量份。本发明采用特殊乳液合成工艺进行聚合制备出双层核壳乳液粒子，并通过在低温真空抽提过程形成多孔聚合物乳液颗粒，形成具有透湿功能的乳液；首次采用2‑丙烯酸‑2‑羟基‑3‑苯氧基丙酯作为硬段单体合成乳液，提高了与基面的粘接性，采用乙烯基磷酸三丁酯单体和内交联剂提高了乳液的阻燃性和耐水性；透湿防水涂料与外墙砂浆基面粘接性较好，生产工艺简单易控、绿色环保、贮存稳定性好。

Description

一种具有透湿功能的丙烯酸防水涂料及其制备方法
技术领域
本发明属于建筑防水领域，更具体地，涉及一种具有透湿功能的丙烯酸防水涂料及其制备方法。
背景技术
依据JGJ/T235-2011《建筑外墙防水工程技术规程》中提到的应用于外墙的多种高分子防水材料，包括防水砂浆、聚合物水泥防水涂料、聚氨酯防水涂料、防水透气膜及密封材料等，然而并没有明确不同的外墙外保温结构对应不同的防水涂料，且根据GBT 29906-2013《模塑聚苯板薄抹灰外墙外保温系统材料》标准中墙体需要满足水蒸气透过性指标的要求，而上述防水涂料中并没有设置该指标，只有防水透气膜提出了对水蒸气透过量的指标要求。故虽然目前建筑行业所用的防水材料种类虽然丰富，但普遍具有对外墙结构适应性能差、使用寿命短、不安全环保等缺点。从实际外墙外保温服役环境过程中出现的问题进行研究，外墙外保温防水涂料应具有较好的透湿性和高的延伸性，进而来降低水蒸气在保温板的凝露影响以及抵抗保温板拼接缝冷热收缩产生的缝隙变化。
中国专利申请CN104559373A公开了一种外墙防水涂料，采用硅丙乳液和甲基丙烯酸酯树脂以及填料制得，具有极佳的高耐候性、防水性、耐化学腐蚀性、耐水性、耐擦洗性和耐人工老化等优点，然而并没有涉及到透湿性的研究。中国专利申请CN106280802A公开了一种外墙防水涂料，由水、柔性丙烯酸乳液、杀菌剂、消泡剂、增稠剂组成，防水涂料具有无色、透明，涂覆后不会破坏原墙面装饰效果，不会出现变黄、粘尘等现象，然而这种防水涂料是一种清漆很难达到一定的厚度且防水性差。中国专利申请CN106675261A涉及一种防水透气涂料，由环氧树脂、丙烯酸树脂、聚氟乙烯等多种树脂混合，混合物分子聚合，从而预留足够分子空间通过气体，添加金属盐增加涂层的韧性，让涂层可随着无纺布一起弯折。该涂料主要用于无纺布无法达到防水的技术指标。
发明内容
本发明的目的在于解决上述问题，通过对外墙外保温体系实际服役环境研究，以降低外墙外保温系统的安全隐患，提高其寿命，提供一种外墙外保温用透湿防水涂料及其制备方法。
为了实现上述目的，本发明的第一方面提供一种具有透湿功能的丙烯酸防水涂料，该丙烯酸防水涂料包括以下组分：
水5-20重量份、丙烯酸乳液20-60重量份、粉料15-50重量份、改性填料5-20重量份、助剂0.5-3重量份。
作为本发明优选的实施方式，该丙烯酸防水涂料包括以下组分：
水6-17重量份、丙烯酸乳液36-45重量份、粉料18-33重量份、改性填料8-15重量份、助剂0.5-0.9重量份。
作为本发明优选的实施方式，所述粉料选自钛白粉、石英砂、硅微粉、硫酸钡和高岭土中的至少一种。
作为本发明优选的实施方式，所述改性填料选自浸渍二氧化钛、浸渍膨润土、浸渍海泡石、浸渍二氧化硅中的至少一种，所述浸渍二氧化钛、浸渍膨润土、浸渍海泡石和浸渍二氧化硅的制备方法包括：将二氧化钛、膨润土、海泡石、二氧化硅中的至少一种加入至搅拌状态下的硅氧烷浸渍液中分散浸渍0.5-1.5h，然后在100-110℃下烘干，经处理后的浸渍二氧化钛、浸渍膨润土、浸渍海泡石和浸渍二氧化硅具有降低多孔填料吸水率的优点。
作为本发明优选的实施方式，所述粉料和改性填料的粒径均为300-2000目，目的在于。
作为本发明优选的实施方式，所述助剂选自消泡剂、分散剂、防腐剂和增稠剂中的至少一种。
本发明中，所述消泡剂、分散剂、防腐剂及增稠剂可选用本领域技术人员常规采用的消泡剂、分散剂、防腐剂及增稠剂。
作为本发明优选的实施方式，所述消泡剂选自矿物油消泡剂、有机硅消泡剂和聚醚类消泡剂中的至少一种。
作为本发明优选的实施方式，所述分散剂选自聚羧酸钠盐、三聚磷酸钠和脂肪酸聚乙二醇酯中的至少一种。
作为本发明优选的实施方式，所述防腐剂选自苯并咪唑酯类、异噻唑啉酮、苯并异噻唑啉酮中的至少一种。
作为本发明优选的实施方式，所述增稠剂选自聚氨酯增稠剂、碱溶涨增稠剂和纤维素醚中的至少一种。
作为本发明优选的实施方式，所述丙烯酸乳液的制备方法包括：
步骤1-1：将丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、第一内交联剂、第一乳化剂及水混合，乳化得到单体预分散体A；
步骤1-2：将丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸、2-丙烯酸-2-羟基-3-苯氧基丙酯、第二内交联剂、乙烯基磷酸三丁酯、第二乳化剂及水混合，乳化得到单体预分散体B；
步骤1-3：将水及十二烷基磺酸钠加入至反应器中，将反应器温度升至第一温度，同时滴加引发剂的水溶液和单体预分散体A，进行第一滴加聚合，然后滴加单体预分散体B，进行第二滴加聚合，滴加完毕进行保温，再将温度降至第二温度，加入2-氨基-2-甲基-1-丙醇，调节pH至7.5～9.5，真空抽提后得到所述丙烯酸乳液。
作为本发明优选的实施方式，各组分的用量为：
步骤1-1：丙烯酸丁酯10-25重量份、甲基丙烯酸甲酯10-15重量份、第一内交联剂0.1-0.5重量份、第一乳化剂5-10重量份、水0.5-1重量份；
步骤1-2：丙烯酸丁酯10-25重量份、甲基丙烯酸1-5重量份、2-丙烯酸-2-羟基-3-苯氧基丙酯1-5重量份、第二内交联剂0.1-0.5重量份、乙烯基磷酸三丁酯5-15重量份、第二乳化剂5-10重量份、水1-5重量份；
步骤1-3：水50-80重量份、十二烷基磺酸钠0.1-0.5重量份、引发剂的水溶液0.3-0.5重量份、2-氨基-2-甲基-1-丙醇2-5重量份；
所述引发剂的水溶液的质量分数为12-18％，所述2-氨基-2-甲基-1-丙醇的浓度为4-6％。
本发明中，本领域技术人员可根据需要对温度进行调整，作为本发明优选的实施方式，第一温度为78-80℃，第二温度为34-36℃；真空抽提的温度为20-30℃。
作为本发明优选的实施方式，第一滴加聚合和第二滴加聚合的时间均＜1h，保温的时间为1～2h。
作为本发明优选的实施方式，得到的丙烯酸乳液的固含量为50-55％，玻璃化转变温度为-40～35℃。
本发明中，所述内交联剂、引发剂、乳化剂可选用本领域技术人员常规采用的交联剂、引发剂、乳化剂。
作为本发明优选的实施方式，所述第一内交联剂和第二内交联剂各自选自三烯丙基异氰脲酸酯、乙烯基三乙氧基硅烷和双丙酮丙烯酰胺中的至少一种。
作为本发明优选的实施方式，所述引发剂选自偶氮二异丁腈、过硫酸铵、过硫酸钾和过氧化苯甲酰中的至少一种。
作为本发明优选的实施方式，所述第一乳化剂和第二乳化剂各自选自月桂酸单甘油酯、氢化松香甘油酯、丙二醇脂肪酸酯和环己烷中的至少一种。
本发明的第二方面提供上述的丙烯酸防水涂料的制备方法，该制备方法包括：向水中加入丙烯酸乳液、粉料、助剂，搅拌均匀成浆状，再加入改性填料混合均匀。
与现有技术相比，本发明有以下优点：
1、本发明采用特殊乳液合成工艺进行聚合制备出双层核壳乳液粒子，并通过在低温真空抽提过程形成多孔聚合物乳液颗粒，形成具有透湿功能的乳液，该乳液具有优良的透湿性，且具有可调性。
2、本发明首次采用2-丙烯酸-2-羟基-3-苯氧基丙酯作为硬段单体合成乳液，代替了用丙烯酰胺类单体进而降低了氨含量，提高了与基面的粘接性，采用乙烯基磷酸三丁酯单体和内交联剂提高了乳液的阻燃性和耐水性。
3、本发明的透湿防水涂料与外墙砂浆基面粘接性较好，生产工艺简单易控、绿色环保、贮存稳定性好。
本发明的其它特征和优点将在随后具体实施方式部分予以详细说明。
具体实施方式
下面将更详细地描述本发明的优选实施方式。虽然以下描述了本发明的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本发明更加透彻和完整，并且能够将本发明的范围完整地传达给本领域的技术人员。
本发明实施例中，采用的丙烯酸乳液的制备方法包括：
取24份丙烯酸丁酯，15份甲基丙烯酸甲酯，并加入0.1份三烯丙基异氰脲酸酯，3份月桂酸单甘油酯和2份环己烷及0.5份去离子水，乳化得到单体预分散体A；
取24份丙烯酸丁酯，0.1份三烯丙基异氰脲酸酯，10份乙烯基磷酸三丁酯，并加入5份月桂酸单甘油酯及1份去离子水中，乳化得到单体预分散体B；
然后将60份水及0.2份十二烷基磺酸钠加入反应器温度升至80℃，滴加0.3份质量分数15％的引发剂水溶液，同时滴加预分散体A，并于1小时内滴加聚合，然后滴加预分散体B，并于1小时内滴加聚合，滴加完毕保温1～2小时，将温度降至35℃，加入浓度为5％的2份2-氨基-2-甲基-1-丙醇，调节pH至7.5～9.5，然后进行低温真空抽提得到固含量为55％的丙烯酸乳液。
本发明实施例中，所述消泡剂选自矿物油消泡剂、有机硅消泡剂和聚醚类消泡剂中的至少一种；所述防腐剂选自苯并咪唑酯类、异噻唑啉酮、苯并异噻唑啉酮中的至少一种；所述分散剂选自聚羧酸钠盐、三聚磷酸钠和脂肪酸聚乙二醇酯中的至少一种；所述增稠剂选自聚氨酯增稠剂、碱溶涨增稠剂和纤维素醚中的至少一种。
本发明实施例中，所述浸渍二氧化钛、浸渍海泡石和浸渍二氧化硅的制备方法包括：将二氧化钛、海泡石、二氧化硅中的至少一种加入至搅拌状态下的硅氧烷浸渍液中分散浸渍1h，然后在105℃下烘干。浸渍二氧化钛、浸渍海泡石和浸渍二氧化硅的粒径为300-2000目。
本发明实施例中，采用的粉料的粒径为300-2000目。
实施例1
本实施例提供一种具有透湿功能的丙烯酸防水涂料。
将10份底水加入反应釜，在搅拌的状态下分别加入40丙烯酸乳液、0.2份消泡剂、0.1份防腐剂、0.2份分散剂，搅拌均匀后加入20份硫酸钡、10份高岭土，加快搅拌速度直至粉料均匀成浆状。降低搅拌速度，再分别依次加入12份浸渍二氧化钛、0.5份增稠剂搅拌均匀即可。
实施例2
本实施例提供一种具有透湿功能的丙烯酸防水涂料。
将17份底水加入反应釜，在搅拌的状态下分别加入38丙烯酸乳液、0.3份消泡剂、0.1份防腐剂、0.5份分散剂，搅拌均匀后加入8份钛白粉、20份石英砂，加快搅拌速度直至粉料均匀成浆状。降低搅拌速度，再分别依次加入10份浸渍膨润土、0.6份增稠剂搅拌均匀即可。
实施例3
本实施例提供一种具有透湿功能的丙烯酸防水涂料。
将11份底水加入反应釜，在搅拌的状态下分别加入36丙烯酸乳液、0.1份消泡剂、0.1份防腐剂、0.3份分散剂，搅拌均匀后加入5份钛白粉、15份硅微粉，5份硫酸钡，加快搅拌速度直至粉料均匀成浆状。降低搅拌速度，再分别依次加入13份浸渍二氧化硅、1.0份增稠剂搅拌均匀即可。
实施例4
本实施例提供一种具有透湿功能的丙烯酸防水涂料。
将9份底水加入反应釜，在搅拌的状态下分别加入40丙烯酸乳液、0.2份消泡剂、0.2份防腐剂、0.2份分散剂，搅拌均匀后加入9份钛白粉、13份石英砂，加快搅拌速度直至粉料均匀成浆状。降低搅拌速度，再分别依次加入15份浸渍海泡石、0.8份增稠剂搅拌均匀即可。
实施例5
本实施例提供一种具有透湿功能的丙烯酸防水涂料。
将7份底水加入反应釜，在搅拌的状态下分别加入38丙烯酸乳液、0.2份消泡剂、0.1份防腐剂、0.2份分散剂，搅拌均匀后加入10份钛白粉、8份硅微粉，加快搅拌速度直至粉料均匀成浆状。降低搅拌速度，再分别依次加入15份浸渍二氧化硅、0.6份增稠剂搅拌均匀即可。
实施例6
本实施例提供一种具有透湿功能的丙烯酸防水涂料。
将6份底水加入反应釜，在搅拌的状态下分别加入45丙烯酸乳液、0.2份消泡剂、0.2份防腐剂、0.2份分散剂，搅拌均匀后加入8份钛白粉、25份高岭土，加快搅拌速度直至粉料均匀成浆状。降低搅拌速度，再分别依次加入8份浸渍二氧化钛、0.3份增稠剂搅拌均匀即可。
应用测试评价：
参考JC/T 864-2008《聚合物乳液建筑防水涂料》中II型产品所述的防水性能测试方法和JGT 309-2011《外墙涂料水蒸气透过率的测定及分级》中水蒸气透过率进行测定，对实施例1-6的防水涂料进行性能检测。
1.防水涂料透湿性效果评价如表1所示
表1透湿性试验数据
Figure BDA0001830996780000081
2.防水涂料阻燃性及耐水性评价
对本发明实施例1-6的涂料进行了阻燃性和耐水性能检测，测试涂料厚度均为1.0mm，结果如表2所示。
表2耐水性及阻燃性能试验数据
Figure BDA0001830996780000082
Figure BDA0001830996780000091
3.防水涂料防水性评价
依据JC/T 864-2008《聚合物乳液建筑防水涂料》中II型产品所述的测试方法，选取发明的实施例2制备的涂料，涂料厚度按照标准规范的1.5mm进行了全面的性能检测，结果如表3所示。
表3实施例2全项检测数据
Figure BDA0001830996780000092
Figure BDA0001830996780000101
以上实施例及测试只为进一步说明本发明的应用和具体实现满足防水标准要求以及特殊性能要求，但不对本发明的保护范围产生任何特定限制。本领域技术人员在理解本发明实质的基础上所进行的变更、替换等均属于本发明的保护范围，本发明保护范围涵盖于其权利要求及其等同变换。

Claims (8)

1.一种具有透湿功能的丙烯酸防水涂料，其特征在于，该丙烯酸防水涂料由以下组分组成：
水5-20重量份、丙烯酸乳液20-60重量份、粉料15-50重量份、改性填料5-20重量份、助剂0.5-3重量份；
所述粉料选自钛白粉、石英砂、硅微粉、硫酸钡和高岭土中的至少一种；
所述改性填料选自浸渍二氧化钛、浸渍膨润土、浸渍海泡石、浸渍二氧化硅中的至少一种，所述浸渍二氧化钛、浸渍膨润土、浸渍海泡石和浸渍二氧化硅的制备方法包括：将二氧化钛、膨润土、海泡石、二氧化硅中的至少一种加入至搅拌状态下的硅氧烷浸渍液中分散浸渍0.5-1.5h，然后在100-110℃下烘干；
所述粉料和改性填料的粒径均为300-2000目；
所述助剂选自消泡剂、分散剂、防腐剂和增稠剂中的至少一种；
所述丙烯酸乳液的制备方法包括：
步骤1-1：将丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、第一内交联剂、第一乳化剂及水混合，乳化得到单体预分散体A；
步骤1-2：将丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸、2-丙烯酸-2-羟基-3-苯氧基丙酯、第二内交联剂、乙烯基磷酸三丁酯、第二乳化剂及水混合，乳化得到单体预分散体B；
步骤1-3：将水及十二烷基磺酸钠加入至反应器中，将反应器温度升至第一温度，同时滴加引发剂的水溶液和单体预分散体A，进行第一滴加聚合，然后滴加单体预分散体B，进行第二滴加聚合，滴加完毕进行保温，再将温度降至第二温度，加入2-氨基-2-甲基-1-丙醇，调节pH至7.5～9.5，真空抽提后得到所述丙烯酸乳液；
所述第一内交联剂和第二内交联剂各自选自三烯丙基异氰脲酸酯、乙烯基三乙氧基硅烷和双丙酮丙烯酰胺中的至少一种。
2.根据权利要求1所述的具有透湿功能的丙烯酸防水涂料，其中，该丙烯酸防水涂料由以下组分组成：
水6-17重量份、丙烯酸乳液36-45重量份、粉料18-33重量份、改性填料8-15重量份、助剂0.5-0.9重量份。
3.根据权利要求1所述的具有透湿功能的丙烯酸防水涂料，其中，
所述消泡剂选自矿物油消泡剂、有机硅消泡剂和聚醚类消泡剂中的至少一种；
所述分散剂选自聚羧酸钠盐、三聚磷酸钠和脂肪酸聚乙二醇酯中的至少一种；
所述防腐剂选自苯并咪唑酯类、异噻唑啉酮、苯并异噻唑啉酮中的至少一种；
所述增稠剂选自聚氨酯增稠剂、碱溶胀 增稠剂和纤维素醚中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的具有透湿功能的丙烯酸防水涂料，其中，所述丙烯酸乳液中各组分的用量为：
步骤1-1：丙烯酸丁酯10-25重量份、甲基丙烯酸甲酯10-15重量份、第一内交联剂0.1-0.5重量份、第一乳化剂5-10重量份、水0.5-1重量份；
步骤1-2：丙烯酸丁酯10-25重量份、甲基丙烯酸1-5重量份、2-丙烯酸-2-羟基-3-苯氧基丙酯1-5重量份、第二内交联剂0.1-0.5重量份、乙烯基磷酸三丁酯5-15重量份、第二乳化剂5-10重量份、水1-5重量份；
步骤1-3：水50-80重量份、十二烷基磺酸钠0.1-0.5重量份、引发剂的水溶液0.3-0.5重量份、2-氨基-2-甲基-1-丙醇2-5重量份；
所述引发剂的水溶液的质量分数为12-18％，所述2-氨基-2-甲基-1-丙醇的浓度为4-6％。
5.根据权利要求1所述的具有透湿功能的丙烯酸防水涂料，其中，
第一温度为78-80℃，第二温度为34-36℃；真空抽提的温度为20-30℃；
第一滴加聚合和第二滴加聚合的时间均＜1h，保温的时间为1～2h。
6.根据权利要求1所述的具有透湿功能的丙烯酸防水涂料，其中，
得到的丙烯酸乳液的固含量为50-55％，玻璃化转变温度为-40～35℃。
7.根据权利要求1所述的具有透湿功能的丙烯酸防水涂料，其中，
所述引发剂选自偶氮二异丁腈、过硫酸铵、过硫酸钾和过氧化苯甲酰中的至少一种；
所述第一乳化剂和第二乳化剂各自选自月桂酸单甘油酯、氢化松香甘油酯、丙二醇脂肪酸酯和环己烷中的至少一种。
8.权利要求1-7中任意一项所述的具有透湿功能的丙烯酸防水涂料的制备方法，其特征在于，该制备方法包括：
向水中加入丙烯酸乳液、粉料、助剂，搅拌均匀成浆状，再加入改性填料混合均匀。
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