CN109851275B - 一种复合石膏防水剂及其应用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种复合石膏防水剂，包括如下重量份的组分：烷基硅酸钠1.5‑2.8份、硬脂酸2.0‑3.9份、明矾15.8‑24.2份、钛白粉11.2～88.6份、水泥75.0～100.0份、矿粉150.0～200.0份、端羟基改性超支化聚合物0.5‑1.0份。该防水剂的应用方法步骤如下：(1)将烷基硅酸钠和硬脂酸加入水中，搅拌均匀，得到溶液A；(2)将端羟基改性超支化聚合物与水的按重量比1:1混合，搅拌均匀，得到溶液B；(3)将明矾与钛白粉、水泥、矿粉按一定比例混合均匀，得到粉料C；(4)将粉料C与石膏按重量比1:80混合均匀，然后向粉料C与石膏的混合物中加入溶液A和溶液B，高速搅拌混合均匀。本发明防水剂的能够使石膏制品的吸水率降低，软化系数提高，能使吸水率降低至7％以下，软化系数达到0.95以上。
Description
技术领域
本发明属于建筑材料技术领域，具体涉及一种复合石膏防水剂及其应用方法。
背景技术
石膏是一种在自然界蕴藏丰富的资源，属于气硬性材料，适合做墙体材料，被广泛应用于建筑行业。石膏建材同样具有良好的保温隔声特性、优良的防火性能、质量轻等优异特性。但是，石膏制品由于耐水性差，在吸水后强度损失达70％，并且极易发生翘曲变形，其发展和应用受到了很大的限制。
目前，为解决石膏制品耐水性差的问题，通常采用以下三种措施：一是在石膏制品表面涂覆或涂刷防水材料；二是将水泥、矿渣等无机水硬性材料外加剂掺入石膏中，提高其抗水性；三是在石膏中掺加水乳型防水剂，改善石膏制品的耐水性能。第一种方法简单易行，若能严格操作，可以取得理想的防水效果，但是一旦被涂覆的表面出现缺陷，裸露的石膏就会被水溶蚀，甚至剥落，降低防水性能；第二种方法是活性混合材发生了水化反应，生成了水化硫铝酸钙等水化产物，能够提高石膏制品的耐水性能，但是会对石膏砌块的装饰效果产生影响；第三种方法则既能保持石膏砌块的装饰效果，又能达到防水的目的。
专利CN104829190A公开了一种建筑石膏用有机-无机高效复合防水剂及其应用，其将有机硅防水剂与无机耐水材料结合，提高了普通石膏制品的耐水性能，使软化系数达到0.9以上，而吸水率降低至10％。但是由于掺加了有色的火山灰质材料，致使砌块的白度降低，影响了石膏制品的装饰效果，并且其产品的耐水性能有待进一步提高以满足应用需要。
发明内容
本发明的目的是提供一种耐水性好的复合石膏防水剂。
本发明提供的复合石膏防水剂，复合石膏防水剂包括如下重量份的组分：
烷基硅酸钠1.5-2.8份、硬脂酸2.0-3.9份、明矾15.8-24.2份、钛白粉11.2～22.4份、水泥75.0～100.0份、矿粉150.0～200.0份、端羟基改性超支化聚合物0.5-1.0份。所述烷基硅酸钠为甲基硅酸钠或乙基硅酸钠。所述端羟基改性超支化聚合物是烷基酰氯改性的端羟基超支化聚合物。所述钛白粉为锐钛型，具有稳定晶格，作为白色颜料白度和着色力好，水泥和矿粉对石膏基材成品颜色的影响。所述水泥为硅酸盐或者普通硅酸水泥，强度等级≥42.5。矿粉等级≥S75。
优选的是，所述烷基酰氯为十四酰氯、月桂酸或硬脂酸中的一种。所述端羟基改性超支化聚合物的制备步骤如下：
(1)取等摩尔的二异丙醇胺和丙烯酸甲酯，反应得到AB2单体；
(2)将AB2单体和三乙醇胺反应，即得端羟基超支化聚合物，三乙醇胺与AB2单体的摩尔比为1:9；
(3)将端羟基超支化聚合物和烷基酰氯反应，对端羟基进行改性，得到含长链烷基结构的超支化聚合物，即端羟基改性超支化聚合物。
一种上述的复合石膏防水剂的应用方法，包括如下步骤：
(1)将烷基硅酸钠和硬脂酸加入水中，搅拌均匀，烷基硅酸钠和硬脂酸的总重量与水的重量比为1:60，得到溶液A；
(2)将端羟基改性超支化聚合物与水的按重量比1:1混合，搅拌均匀，得到溶液B；
(3)将明矾与钛白粉、水泥、矿粉混合均匀，得到粉料C；
(4)将粉料C与石膏按重量比1:80混合均匀，然后向C与石膏的混合物中加入溶液A和溶液B，高速搅拌混合均匀，最后成型。
优选的是，所述步骤(1)中还加入乳化剂十二烷基苯磺酸钠或羟基羧酸钠，乳化剂与水的重量比为1:100。步骤(1)具体为：将乳化剂加入到烷基硅酸钠和硬脂酸的混合物中，搅拌30min进行乳化，然后加入水，继续搅拌10min，得到溶液A。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
(1)本发明将两种有机防水剂与无机耐水材料复合，能够使石膏制品的吸水率降低、软化系数提高，能使吸水率降低至7％以下，软化系数达到0.95以上。
(2)采用端羟基改性超支化聚合物作为辅助添加剂，端羟基改性引入烷基，使得超支化聚合物具有极性的内核和憎水性的外壳机构，这种两亲性聚合物在空气与固体表面上具有不同分子形态可以改变固体材料表面吸水性质，进而提高防水剂的防水性能。
(3)本发明未掺加有色的火山灰质材料，不会影响石膏制品的装饰效果。
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。
应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。
实施例1
一种复合石膏防水剂，包括以下重量份数的组分：甲基硅酸钠1.5份、硬脂酸3.9份、明矾16.4份、钛白粉13.2份、水泥75.0份、矿粉150.0份、端羟基改性超支化聚合物0.5份。端羟基改性超支化聚合物是采用十四酰氯进行改性的超支化聚合物。将以上复合石膏防水剂用于石膏改性，过程如下：甲基硅酸钠和硬脂酸在与水混合之前，先加入乳化剂羟基羧酸钠搅拌进行乳化，再加入水混合均匀，其中甲基硅酸钠和硬脂酸的总重量与水的重量份数比为1:60，乳化剂与水的重量份数比为1:100，得到溶液A；将端羟基改性超支化聚合物与水的按重量比1:1混合，搅拌均匀，得到溶液B；将明矾与钛白粉、水泥、矿粉混合均匀，得到粉料C；将粉料C与石膏按重量比1:80混合均匀，然后向C与石膏的混合物中加入溶液A和溶液B，高速搅拌混合均匀，成型，养护7d，测试其强度、吸水率及软化系数。测试结果如表1所示。
表1实施例1样品和空白样品各项性能对比
| 样品 | 空白样品 | 实施例1样品 | 对比效果 |
| 湿折强度(MPa) | 2.65 | 4.04 | 提高53％ |
| 干折强度(MPa) | 4.22 | 4.29 | 提高2％ |
| 湿压强度(MPa) | 3.78 | 9.43 | 提高149％ |
| 干压强度(MPa) | 9.89 | 10.25 | 提高4％ |
| 软化系数 | 0.63 | 0.95 | --- |
| 吸水率(％) | 31.5 | 6.9 | --- |
测试结果表明，样品的干折强度和干压强度的提升不是太大，但是湿折强度提高了53％，湿压强度提高了149％，软化系数从0.63提高至0.95，吸水率从31.5％降低至6.9％。因此，本发明的复合石膏防水剂的掺入能够显著改善石膏制品的强度、耐水性能和防潮性。
实施例2
一种复合石膏防水剂，包括以下重量份数的组分：甲基硅酸钠2.0份、硬脂酸3.1份、明矾20份、钛白粉13.2份、水泥90.0份、矿粉175.0份、端羟基改性超支化聚合物0.7份。端羟基改性超支化聚合物是采用月桂酸进行改性的超支化聚合物。乳化剂是羟基羧酸钠。将以上复合石膏防水剂用于石膏改性，操作过程同实施例1。测试结果如表2所示。
表2实施例2样品和空白样品各项性能对比
测试结果表明，样品的干折强度和干压强度的提升不是太大，但是湿折强度提高了57％，湿压强度提高了159％，软化系数从0.63提高至0.95，吸水率从31.5％降低至6.6％。因此，本发明的复合石膏防水剂的掺入能够显著改善石膏制品的强度、耐水性能和防潮性。
实施例3
一种复合石膏防水剂，包括以下重量份数的组分：甲基硅酸钠2.0份、硬脂酸3.1份、明矾20份、钛白粉13.2份、水泥75.0份、矿粉150.0份、端羟基改性超支化聚合物0.8份。端羟基改性超支化聚合物是采用月桂酸进行改性的超支化聚合物。乳化剂是十二烷基苯磺酸钠。将以上复合石膏防水剂用于石膏改性，将以上复合石膏防水剂用于石膏改性，操作过程同实施例1。测试结果如表3所示。
表3实施例3样品和空白样品各项性能对比
| 样品 | 空白样品 | 实施例1样品 | 备注 |
| 湿折强度(MPa) | 2.65 | 4.21 | 提高59％ |
| 干折强度(MPa) | 4.22 | 4.33 | 提高3％ |
| 湿压强度(MPa) | 3.78 | 9.84 | 提高160％ |
| 干压强度(MPa) | 9.89 | 10.42 | 提高5％ |
| 软化系数 | 0.63 | 0.97 | --- |
| 吸水率(％) | 31.5 | 7.1 | --- |
测试结果表明，样品的干折强度和干压强度的提升不是太大，但是湿折强度提高了59％，湿压强度提高了160％，软化系数从0.63提高至0.97，吸水率从31.5％降低至6.8％。因此，本发明的复合石膏防水剂的掺入能够显著改善石膏制品的强度、耐水性能和防潮性。
实施例4
一种复合石膏防水剂，包括以下重量份数的组分：甲基硅酸钠2.0份、硬脂酸3.1份、明矾20份、钛白粉13.2份、水泥75.0份、矿粉150.0份、端羟基改性超支化聚合物0.9份。端羟基改性超支化聚合物是采用硬脂酸进行改性的超支化聚合物。乳化剂是十二烷基苯磺酸钠。将以上复合石膏防水剂用于石膏改性，将以上复合石膏防水剂用于石膏改性，操作过程同实施例1。测试结果表明，样品的干折强度和干压强度的提升不是太大，但是湿折强度提高了55％，湿压强度提高了153％，软化系数从0.63提高至0.96，吸水率从31.5％降低至6.9％。因此，本发明的复合石膏防水剂的掺入能够显著改善石膏制品的强度、耐水性能和防潮性。
实施例5
一种复合石膏防水剂，包括以下重量份数的组分：甲基硅酸钠2.2份、硬脂酸2.9份、明矾23.4份、钛白粉13.2份、水泥75.0份、矿粉150.0份、端羟基改性超支化聚合物1.0份。端羟基改性超支化聚合物是采用硬脂酸进行改性的超支化聚合物。乳化剂是十二烷基苯磺酸钠。将以上复合石膏防水剂用于石膏改性，将以上复合石膏防水剂用于石膏改性，操作过程同实施例1。测试结果表明，样品的干折强度和干压强度的提升不是太大，但是湿折强度提高了52％，湿压强度提高了154％，软化系数从0.63提高至0.97，吸水率从31.5％降低至6.3％。因此，本发明的复合石膏防水剂的掺入能够显著改善石膏制品的强度、耐水性能和防潮性。
综上所述，本发明的复合石膏防水剂能够使石膏制品的吸水率降低、软化系数提高，能使吸水率降低至7％以下，软化系数达到0.95以上；并且，由于本发明通过掺加钛白粉可解决有色火山灰质材料对石膏基材成品颜色的影响，不影响石膏制品的装饰效果。
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。
Claims (7)
1.一种复合石膏防水剂，其特征在于，包括如下重量份的组分：
烷基硅酸钠1.5-2.8份、硬脂酸2.0-3.9份、明矾15.8-24.2份、钛白粉11.2~22.4份、水泥75.0~100.0份、矿粉150.0~200.0份、端羟基改性超支化聚合物0.5-1.0份；
所述端羟基改性超支化聚合物是烷基改性的端羟基超支化聚合物；其中，改性剂为十四酰氯、月桂酸或硬脂酸中的一种；所述端羟基改性超支化聚合物的制备步骤如下：
（1）取等摩尔的二异丙醇胺和丙烯酸甲酯，反应得到AB2单体；
（2）将AB2单体和三乙醇胺反应，即得端羟基超支化聚合物，三乙醇胺与AB2单体的摩尔比为1:9；
（3）将端羟基超支化聚合物和改性剂反应，对端羟基进行改性，得到含长链烷基结构的超支化聚合物，即端羟基改性超支化聚合物。
2.如权利要求1所述的复合石膏防水剂，其特征在于，所述烷基硅酸钠为甲基硅酸钠或乙基硅酸钠。
3.如权利要求2所述的复合石膏防水剂，其特征在于，所述钛白粉为锐钛型。
4.如权利要求2所述的复合石膏防水剂，其特征在于，所述矿粉等级≥S75。
5.如权利要求3所述的复合石膏防水剂，其特征在于，所述水泥为硅酸盐水泥或者普通硅酸盐水泥，强度等级≥42.5。
6.一种如权利要求1-5任意一项所述复合石膏防水剂的应用方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）将烷基硅酸钠和硬脂酸加入水中，搅拌均匀，烷基硅酸钠和硬脂酸的总重量与水的重量比为1:60，得到溶液A；
（2）将端羟基改性超支化聚合物与水的按重量比1:1混合，搅拌均匀，得到溶液B；
（3）将明矾与钛白粉、水泥、矿粉混合均匀，得到粉料C；
（4）将粉料C与石膏按重量比1:80混合均匀，然后向C与石膏的混合物中加入溶液A和溶液B，高速搅拌混合均匀，最后成型。
7.如权利要求6所述复合石膏防水剂的应用方法，其特征在于，所述步骤（1）中还加入乳化剂十二烷基苯磺酸钠或羟基羧酸钠，乳化剂与水的重量比为1:100；步骤（1）具体为：将乳化剂加入到烷基硅酸钠和硬脂酸的混合物中，搅拌乳化后再加入水，搅拌均匀，得到溶液A。
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