CN109401582A - 水利工程挡土墙用防水涂料及其制备方法 - Google Patents

水利工程挡土墙用防水涂料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种水利工程挡土墙用防水涂料，按重量份计，包括以下组分制成：30～40份聚氨酯、25～35份双酚A环氧树脂、1.5～2.5份2‑溴芴、2～3份硅酸钠、0.5～2.5份硼酸、3～5份羟乙基纤维素、1～2份纳米氧化硅、2～5份硅烷偶联剂、0.5～1.5份聚砜树脂、2～4份乙烯焦油、1～2份高渗透性树脂、1.5～3份烷基苯磺酸钙、2～3份乙二醇乙醚醋酸酯、1～2份苯丙乳液、1～5份稀释剂、1～2份固化剂、1～2份成膜助剂、1～2份流平剂、1～3份减水剂；本发明还公开了一种水利工程挡土墙用防水涂料的制备方法。本发明具有增强防水涂料渗透性和抗压能力的有益效果。

Description

水利工程挡土墙用防水涂料及其制备方法
技术领域
本发明涉及防水涂料领域。更具体地说，本发明涉及一种水利工程挡土墙用防水涂料及其制备方法。
背景技术
中国地貌广阔，水利工程项目众多，水利工程承担挡水、蓄水和泄水的任务，因而对水工建筑物的稳定、承压、防渗、抗冲、耐磨、抗冻、抗裂等性能都有特殊要求。水利工程一旦渗水，造成的后果非常严重。到目前为止，并没有很好的方法能很好的辅助水利工程的砌体防裂防渗漏现象。我国大部分防水工程均采用传统防水材料，传统防水材料存在易渗漏、变形等缺点。
发明内容
本发明的一个目的是解决至少上述问题，并提供至少后面将说明的优点。
本发明还有一个目的是提供一种水利工程挡土墙用防水涂料，还提供一种水利工程挡土墙用防水涂料的制备方法，具有增强防水涂料的渗透性和抗压能力的效果。
为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种水利工程挡土墙用防水涂料，按重量份计，包括以下组分制成：30～40份聚氨酯、25～35份双酚A环氧树脂、1.5～2.5份2-溴芴、2～3份硅酸钠、0.5～2.5份硼酸、3～5份羟乙基纤维素、1～2份纳米氧化硅、2～5份硅烷偶联剂、0.5～1.5份聚砜树脂、2～4份乙烯焦油、1～2份高渗透性树脂、1.5～3份烷基苯磺酸钙、2～3份乙二醇乙醚醋酸酯、1～2份苯丙乳液、1～5份稀释剂、1～2份固化剂、1～2份成膜助剂、1～2份流平剂、1～3份减水剂。
优选的是，稀释剂包括以下组分：滑石粉、环己酮、异佛二酮，其中，滑石粉、环己酮、异佛二酮的重量比为10:1:2。
优选的是，固化剂的具体制备方法为：将膨润土加入搅拌罐中，加入膨润土2～3倍重量的质量分数为10～20％的氨水搅拌15～30min，再加入甘露醇、脂肪酸甲酯磺酸钠、十二烷基硫酸钠搅拌混合，升温至50～60℃，反应30～60min，形成第一混合物，取烷基酚聚氧乙烯醚、多酚、苄化间苯二甲胺加入乙醇中混合置于60～80℃温度下反应1～2h，形成第二混合物，取第一混合物与第二混合物混合，调pH至中性，过滤取滤液，得固化剂，其中，膨润土、甘露醇、脂肪酸甲酯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、烷基酚聚氧乙烯醚、多酚、苄化间苯二甲胺、乙醇的重量比为20:3:1.5:2:2:1:10。
优选的是，稀释剂、固化剂、成膜助剂的重量比为2:1:1。
优选的是，高渗透性树脂的具体制备方法为：取N,N-二甲基丙烯酰胺和甲基丙烯酰胺加入反应器中，依次加入表面活性剂、马来酸酐改性的聚乙烯，升温至50～60℃搅拌溶解，加入氢氧化钠溶液中和，然后加入过氧化二异丙苯、铝酸脂偶联剂混合，向反应器中充满氮气，加入过硫酸钠在60～80℃聚合3～5h，反应结束后，经造粒、干燥、破碎，得高渗透性树脂，其中，N,N-二甲基丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、表面活性剂、马来酸酐改性的聚乙烯、过氧化二异丙苯、铝酸脂偶联剂的重量比例为30:10:1:5:10:2。
还提供了一种水利工程挡土墙用防水涂料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、按重量份称取聚氨酯、双酚A环氧树脂、2-溴芴、硅酸钠、硼酸加入反应釜中，于80～100℃搅拌反应2～3h，搅拌速度为600～900r/min，降温至50℃，依次加入羟乙基纤维素、纳米氧化硅、硅烷偶联剂、聚砜树脂，保温搅拌反应4～6h，降至室温，得混和反应液Ⅰ；
步骤二、向混和反应液Ⅰ中依次加入乙烯焦油、高渗透性树脂、烷基苯磺酸钙、乙二醇乙醚醋酸酯，搅拌80～120min后停止，得混和反应液Ⅱ；
步骤三、将苯丙乳液、稀释剂、固化剂混合搅拌加热至45～55℃，加入混和反应液Ⅱ中，搅拌45～60min，过滤取滤液，得混和反应液Ⅲ；
步骤四、向混和反应液Ⅲ中依次加入成膜助剂、流平剂、减水剂，搅拌1～2h，搅拌速度为620～650r/min，得防水涂料。
优选的是，步骤二中搅拌转速为1045～1155r/min，步骤三中的搅拌转速为600～700r/min。
本发明至少包括以下有益效果：采用聚氨酯、双酚A环氧树脂混合树脂、高渗透性树脂为树脂基体，同时纳米氧化硅、硅烷偶联剂、聚砜树脂、乙烯焦油为孔隙填充的物质，在苯丙乳液、固化剂和成膜助剂的作用下，形成有机材料和无机材料复合构成的防水涂料，其中聚氨酯和环氧树脂在固化的过程中通过固化剂的作用聚氨酯参与环氧树脂的固化过程，并与其共同成膜，共同成膜同时保存了聚氨酯、环氧树脂的特性，使涂层既具备有机树脂涂层聚氨酯和环氧树脂的综合力学性能，又保存了无机物耐腐蚀等性能，本发明成膜助剂的加入使防水涂料韧性增强，高渗透性树脂的加入增强了防水涂料的渗透性，能更好的防止水渗入挡土墙的混凝土层，固化剂的加入提高防水涂料的抗压能力。
本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
需要说明的是，下述实施方案中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法，所述试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得。
<实施例1>
水利工程挡土墙用防水涂料，按重量份计，包括以下组分制成：30份聚氨酯、25份双酚A环氧树脂、1.5份2-溴芴、2份硅酸钠、0.5份硼酸、3份羟乙基纤维素、1份纳米氧化硅、2份硅烷偶联剂、0.5份聚砜树脂、2份乙烯焦油、1份高渗透性树脂、1.5份烷基苯磺酸钙、2份乙二醇乙醚醋酸酯、1份苯丙乳液、1份稀释剂、1份固化剂、1份成膜助剂、1份流平剂、1份减水剂。
稀释剂包括以下组分：滑石粉、环己酮、异佛二酮，其中，滑石粉、环己酮、异佛二酮的重量比为10:1:2。
固化剂的具体制备方法为：将膨润土加入搅拌罐中，加入膨润土2倍重量的质量分数为10％的氨水搅拌15min，再加入甘露醇、脂肪酸甲酯磺酸钠、十二烷基硫酸钠搅拌混合，升温至50℃，反应30min，形成第一混合物，取烷基酚聚氧乙烯醚、多酚、苄化间苯二甲胺加入乙醇中混合置于60℃温度下反应1h，形成第二混合物，取第一混合物与第二混合物混合，调pH至中性，过滤取滤液，得固化剂，其中，膨润土、甘露醇、脂肪酸甲酯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、烷基酚聚氧乙烯醚、多酚、苄化间苯二甲胺、乙醇的重量比为20:3:1.5:2:2:1:10。
稀释剂、固化剂、成膜助剂的重量比为2:1:1。
高渗透性树脂的具体制备方法为：取N,N-二甲基丙烯酰胺和甲基丙烯酰胺加入反应器中，依次加入表面活性剂、马来酸酐改性的聚乙烯，升温至50℃搅拌溶解，加入氢氧化钠溶液中和，然后加入过氧化二异丙苯、铝酸脂偶联剂混合，向反应器中充满氮气，加入过硫酸钠在60℃聚合3h，反应结束后，经造粒、干燥、破碎，得高渗透性树脂，其中，N,N-二甲基丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、表面活性剂、马来酸酐改性的聚乙烯、过氧化二异丙苯、铝酸脂偶联剂的重量比例为30:10:1:5:10:2。
水利工程挡土墙用防水涂料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、按重量份称取聚氨酯、双酚A环氧树脂、2-溴芴、硅酸钠、硼酸加入反应釜中，于80℃搅拌反应2h，搅拌速度为600r/min，降温至50℃，依次加入羟乙基纤维素、纳米氧化硅、硅烷偶联剂、聚砜树脂，保温搅拌反应4h，降至室温，得混和反应液Ⅰ；
步骤二、向混和反应液Ⅰ中依次加入乙烯焦油、高渗透性树脂、烷基苯磺酸钙、乙二醇乙醚醋酸酯，搅拌80min后停止，搅拌转速为1045r/min，得混和反应液Ⅱ；
步骤三、将苯丙乳液、稀释剂、固化剂混合搅拌加热至45℃，加入混和反应液Ⅱ中，搅拌45min，搅拌转速为600r/min，过滤取滤液，得混和反应液Ⅲ；
步骤四、向混和反应液Ⅲ中依次加入成膜助剂、流平剂、减水剂，搅拌1h，搅拌速度为620r/min，得防水涂料。
<实施例2>
水利工程挡土墙用防水涂料，按重量份计，包括以下组分制成：40份聚氨酯、35份双酚A环氧树脂、2.5份2-溴芴、3份硅酸钠、2.5份硼酸、5份羟乙基纤维素、2份纳米氧化硅、5份硅烷偶联剂、1.5份聚砜树脂、4份乙烯焦油、2份高渗透性树脂、3份烷基苯磺酸钙、3份乙二醇乙醚醋酸酯、2份苯丙乳液、5份稀释剂、2份固化剂、2份成膜助剂、2份流平剂、3份减水剂。
稀释剂包括以下组分：滑石粉、环己酮、异佛二酮，其中，滑石粉、环己酮、异佛二酮的重量比为10:1:2。
固化剂的具体制备方法为：将膨润土加入搅拌罐中，加入膨润土3倍重量的质量分数为20％的氨水搅拌30min，再加入甘露醇、脂肪酸甲酯磺酸钠、十二烷基硫酸钠搅拌混合，升温至60℃，反应60min，形成第一混合物，取烷基酚聚氧乙烯醚、多酚、苄化间苯二甲胺加入乙醇中混合置于80℃温度下反应2h，形成第二混合物，取第一混合物与第二混合物混合，调pH至中性，过滤取滤液，得固化剂，其中，膨润土、甘露醇、脂肪酸甲酯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、烷基酚聚氧乙烯醚、多酚、苄化间苯二甲胺、乙醇的重量比为20:3:1.5:2:2:1:10。
稀释剂、固化剂、成膜助剂的重量比为2:1:1。
高渗透性树脂的具体制备方法为：取N,N-二甲基丙烯酰胺和甲基丙烯酰胺加入反应器中，依次加入表面活性剂、马来酸酐改性的聚乙烯，升温至60℃搅拌溶解，加入氢氧化钠溶液中和，然后加入过氧化二异丙苯、铝酸脂偶联剂混合，向反应器中充满氮气，加入过硫酸钠在80℃聚合5h，反应结束后，经造粒、干燥、破碎，得高渗透性树脂，其中，N,N-二甲基丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、表面活性剂、马来酸酐改性的聚乙烯、过氧化二异丙苯、铝酸脂偶联剂的重量比例为30:10:1:5:10:2。
水利工程挡土墙用防水涂料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、按重量份称取聚氨酯、双酚A环氧树脂、2-溴芴、硅酸钠、硼酸加入反应釜中，于100℃搅拌反应3h，搅拌速度为900r/min，降温至50℃，依次加入羟乙基纤维素、纳米氧化硅、硅烷偶联剂、聚砜树脂，保温搅拌反应6h，降至室温，得混和反应液Ⅰ；
步骤二、向混和反应液Ⅰ中依次加入乙烯焦油、高渗透性树脂、烷基苯磺酸钙、乙二醇乙醚醋酸酯，搅拌120min后停止，搅拌转速为1155r/min，得混和反应液Ⅱ；
步骤三、将苯丙乳液、稀释剂、固化剂混合搅拌加热至55℃，加入混和反应液Ⅱ中，搅拌60min，搅拌转速为700r/min，过滤取滤液，得混和反应液Ⅲ；
步骤四、向混和反应液Ⅲ中依次加入成膜助剂、流平剂、减水剂，搅拌2h，搅拌速度为650r/min，得防水涂料。
<实施例3>
水利工程挡土墙用防水涂料，按重量份计，包括以下组分制成：35份聚氨酯、30份双酚A环氧树脂、2份2-溴芴、2.5份硅酸钠、1.5份硼酸、4份羟乙基纤维素、1.5份纳米氧化硅、3份硅烷偶联剂、1份聚砜树脂、3乙烯焦油、1.5份高渗透性树脂、2份烷基苯磺酸钙、2.5份乙二醇乙醚醋酸酯、1.5份苯丙乳液、3份稀释剂、1.5份固化剂、1.5份成膜助剂、1.5份流平剂、2份减水剂。
稀释剂包括以下组分：滑石粉、环己酮、异佛二酮，其中，滑石粉、环己酮、异佛二酮的重量比为10:1:2。
固化剂的具体制备方法为：将膨润土加入搅拌罐中，加入膨润土2.5倍重量的质量分数为15％的氨水搅拌20min，再加入甘露醇、脂肪酸甲酯磺酸钠、十二烷基硫酸钠搅拌混合，升温至55℃，反应40min，形成第一混合物，取烷基酚聚氧乙烯醚、多酚、苄化间苯二甲胺加入乙醇中混合置于70℃温度下反应1.5h，形成第二混合物，取第一混合物与第二混合物混合，调pH至中性，过滤取滤液，得固化剂，其中，膨润土、甘露醇、脂肪酸甲酯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、烷基酚聚氧乙烯醚、多酚、苄化间苯二甲胺、乙醇的重量比为20:3:1.5:2:2:1:10。
稀释剂、固化剂、成膜助剂的重量比为2:1:1。
高渗透性树脂的具体制备方法为：取N,N-二甲基丙烯酰胺和甲基丙烯酰胺加入反应器中，依次加入表面活性剂、马来酸酐改性的聚乙烯，升温至55℃搅拌溶解，加入氢氧化钠溶液中和，然后加入过氧化二异丙苯、铝酸脂偶联剂混合，向反应器中充满氮气，加入过硫酸钠在70℃聚合3～5h，反应结束后，经造粒、干燥、破碎，得高渗透性树脂，其中，N,N-二甲基丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、表面活性剂、马来酸酐改性的聚乙烯、过氧化二异丙苯、铝酸脂偶联剂的重量比例为30:10:1:5:10:2。
水利工程挡土墙用防水涂料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、按重量份称取聚氨酯、双酚A环氧树脂、2-溴芴、硅酸钠、硼酸加入反应釜中，于90℃搅拌反应2.5h，搅拌速度为700r/min，降温至50℃，依次加入羟乙基纤维素、纳米氧化硅、硅烷偶联剂、聚砜树脂，保温搅拌反应5h，降至室温，得混和反应液Ⅰ；
步骤二、向混和反应液Ⅰ中依次加入乙烯焦油、高渗透性树脂、烷基苯磺酸钙、乙二醇乙醚醋酸酯，搅拌100min后停止，搅拌转速为1050r/min，得混和反应液Ⅱ；
步骤三、将苯丙乳液、稀释剂、填料、固化剂混合搅拌加热至50℃，加入混和反应液Ⅱ中，搅拌50min，搅拌转速为650r/min，过滤取滤液，得混和反应液Ⅲ；
步骤四、向混和反应液Ⅲ中依次加入成膜助剂、流平剂、减水剂，搅拌1.5h，搅拌速度为640r/min，得防水涂料。
<对比例1>
水利工程挡土墙用防水涂料的制备方法同实施例3，其中，不同的是，固化剂为膨润土。
<对比例2>
水利工程挡土墙用防水涂料的制备方法同实施例3，其中，不同的是，原料中未加入高渗透性树脂。
<水利工程挡土墙用防水涂料抗压能力评价>
以实施例1～3和对比例1中的水利工程挡土墙用防水涂料作为评价对象，测试实施例1～3和对比例1中的防水涂料的抗压能力，将实施例1～3和对比例1制备的防水涂料刷涂在标准C50的水泥试块上，按照GB/T 50081-2002规定的测定方法在压力机上进行测试，记录抗压强度的测试数据，数据结果如表1所示。
表1
实施例1 实施例2 实施例3 对比例1
压力/MPa 65 64 62 50
由表1可知，实施例1～3的防水涂料抗压性能更好，承压能力更强。
<水利工程挡土墙用防水涂料渗透性评价>
以实施例1～3和对比例2中的水利工程挡土墙用防水涂料作为评价对象，将实施例1～3和对比例2中的防水涂料刷涂在标准C50的水泥试块上，在0.5MPa的压力下放置15天，记录其渗透深度，数据结果如表2所示。
表2
实施例1 实施例2 实施例3 对比例2
深度/mm 3 3 3 2
高渗透性防水涂料，即指能渗入微米级的岩土空隙与裂缝，能在混凝土表面通过毛细管毛细管道及微孔隙和肉眼看不见的裂纹渗入混凝土2mm以内，填补混凝土的空隙和裂缝，从而防止其它物质渗入混凝土层，避免挡土墙的损坏，由表2可知，实施例1～3的防水涂料有更好的渗透性，能更好的防止江河中的水渗入混凝土层。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的实施例。

Claims (7)

1.水利工程挡土墙用防水涂料，其特征在于，按重量份计，包括以下组分制成：30～40份聚氨酯、25～35份双酚A环氧树脂、1.5～2.5份2-溴芴、2～3份硅酸钠、0.5～2.5份硼酸、3～5份羟乙基纤维素、1～2份纳米氧化硅、2～5份硅烷偶联剂、0.5～1.5份聚砜树脂、2～4份乙烯焦油、1～2份高渗透性树脂、1.5～3份烷基苯磺酸钙、2～3份乙二醇乙醚醋酸酯、1～2份苯丙乳液、1～5份稀释剂、1～2份固化剂、1～2份成膜助剂、1～2份流平剂、1～3份减水剂。
2.如权利要求1所述的水利工程挡土墙用防水涂料，其特征在于，稀释剂包括以下组分：滑石粉、环己酮、异佛二酮，其中，滑石粉、环己酮、异佛二酮的重量比为10:1:2。
3.如权利要求1所述的水利工程挡土墙用防水涂料，其特征在于，固化剂的具体制备方法为：将膨润土加入搅拌罐中，加入膨润土2～3倍重量的质量分数为10～20％的氨水搅拌15～30min，再加入甘露醇、脂肪酸甲酯磺酸钠、十二烷基硫酸钠搅拌混合，升温至50～60℃，反应30～60min，形成第一混合物，取烷基酚聚氧乙烯醚、多酚、苄化间苯二甲胺加入乙醇中混合置于60～80℃温度下反应1～2h，形成第二混合物，取第一混合物与第二混合物混合，调pH至中性，过滤取滤液，得固化剂，其中，膨润土、甘露醇、脂肪酸甲酯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、烷基酚聚氧乙烯醚、多酚、苄化间苯二甲胺、乙醇的重量比为20:3:1.5:2:2:1:10。
4.如权利要求1所述的水利工程挡土墙用防水涂料，其特征在于，稀释剂、固化剂、成膜助剂的重量比为2:1:1。
5.如权利要求1所述的水利工程挡土墙用防水涂料，其特征在于，高渗透性树脂的具体制备方法为：取N,N-二甲基丙烯酰胺和甲基丙烯酰胺加入反应器中，依次加入表面活性剂、马来酸酐改性的聚乙烯，升温至50～60℃搅拌溶解，加入氢氧化钠溶液中和，然后加入过氧化二异丙苯、铝酸脂偶联剂混合，向反应器中充满氮气，加入过硫酸钠在60～80℃聚合3～5h，反应结束后，经造粒、干燥、破碎，得高渗透性树脂，其中，N,N-二甲基丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、表面活性剂、马来酸酐改性的聚乙烯、过氧化二异丙苯、铝酸脂偶联剂的重量比例为30:10:1:5:10:2。
6.如权利要求1所述的水利工程挡土墙用防水涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、按重量份称取聚氨酯、双酚A环氧树脂、2-溴芴、硅酸钠、硼酸加入反应釜中，于80～100℃搅拌反应2～3h，搅拌速度为600～900r/min，降温至50℃，依次加入羟乙基纤维素、纳米氧化硅、硅烷偶联剂、聚砜树脂，保温搅拌反应4～6h，降至室温，得混和反应液Ⅰ；
步骤二、向混和反应液Ⅰ中依次加入乙烯焦油、高渗透性树脂、烷基苯磺酸钙、乙二醇乙醚醋酸酯，搅拌80～120min后停止，得混和反应液Ⅱ；
步骤三、将苯丙乳液、稀释剂、固化剂混合搅拌加热至45～55℃，加入混和反应液Ⅱ中，搅拌45～60min，过滤取滤液，得混和反应液Ⅲ；
步骤四、向混和反应液Ⅲ中依次加入成膜助剂、流平剂、减水剂，搅拌1～2h，搅拌速度为620～650r/min，得防水涂料。
7.如权利要求1所述的水利工程挡土墙用防水涂料的制备方法，其特征在于，步骤二中搅拌转速为1045～1155r/min，步骤三中的搅拌转速为600～700r/min。
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