CN110483708B - 一种地下工程用高分子喷膜防水材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种地下工程用高分子喷膜防水材料及其制备方法，该高分子喷膜防水材料包括A组分和B组分；以重量份数计，所述A组分包括：丙烯酸酯齐聚物50‑80份、烯基单体10‑40份、填料10‑50份、流变助剂0.1‑1份和交联剂0.1‑0.5份；以重量份数计，所述B组分包括：第一引发剂0.1‑10份；A组分与B组分的单位重量份数相同。本发明的喷膜防水材料，具有优良的可施工性、较快的固化时间、较好的力学性能、优良的耐久性能和阻燃性能；并且生产工艺简单易控，绿色环保，贮存稳定性好。

Description

一种地下工程用高分子喷膜防水材料及其制备方法
技术领域
本发明属于建筑防水技术领域，更具体地，涉及一种地下工程用高分子喷膜防水材料及其制备方法。
背景技术
地下工程目前主要采用EVA防水板、HDPE预铺反粘胶膜高分子防水材料，然而在使用功能上由于施工比较复杂，焊缝多使得薄弱环节也较多，且由于防水板不能与混凝土进行粘接会导致窜水的可能，而HDPE自粘胶膜虽然与二衬进行粘接，仍然不能与初支形成连续的整体，况且其施工要求较高，出现渗漏的几率也会增加。
丙烯酸盐喷膜防水材料是一种应用于地铁、城市地下综合管廊、隧道及地下工程中的新型防水材料，该材料质量均匀，具有一次性整体成膜，遇水自愈，环保阻燃等优异的性能，意在解决使用传统防水材料给地下工程带来的渗漏水问题；丙烯酸盐喷膜防水技术是一项由成膜材料、喷膜设备、施工工艺、检测方法构成的系统技术。丙烯酸盐喷膜防水材料由于成膜机理、施工方式等方面的特点，其在喷射基面上所形成的防水层具有与基面粘结紧密、自身无接缝、渗漏环节少等优点。但是丙烯酸盐喷膜防水材料层的防水特性与目前在隧道中大量使用的防水板有很大区别，耐久性会有些问题，而且长期浸水也会出现脱粘的隐患，最终将可能会导致隧道渗漏严重。因此，现有的防水材料还存在许多尚未克服的缺陷。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的缺陷，提供一种地下工程聚合物喷膜快速固化防水材料及其制备方法，以解决防水材料施工带来的问题以及提高防水材料的耐久性。
为了实现上述目的，本发明的一方面提供一种地下工程用高分子喷膜防水材料，该高分子喷膜防水材料包括A组分和B组分；
以重量份数计，所述A组分包括：丙烯酸酯齐聚物50-80份、烯基单体10-40份、填料10-50份、流变助剂0.1-1份和交联剂0.1-0.5份；
以重量份数计，所述B组分包括：第一引发剂0.1-10份；
所述A组分与B组分的单位重量份数相同。
本发明的另一方面提供上述高分子喷膜防水材料的制备方法，该制备方法包括：
将计量的丙烯酸酯齐聚物、烯基单体、填料、流变助剂和交联剂混合均匀，得到A组分；
称取计量的第一引发剂，得到B组分。
本发明的技术方案具有如下有益效果：
(1)本发明采用丙烯酸酯齐聚物，提高其反应活性，缩短后期喷膜材料固化时间，并通过引入反应性烯基单体，引入嵌段技术，进一步优化了喷膜材料的力学性能和阻燃特性。
(2)本发明首次采用特殊的工艺制备了丙烯酸酯齐聚物，作为高分子喷膜防水材料的原料，不仅解决了小分子单体气味对人体的刺激性问题，同时提高了后期喷膜材料的耐久性能和力学性能，并且缩短了喷膜固化时间。
(3)相较于传统的不参与聚合反应的阻燃剂，本发明通过引入烯基单体作为阻燃剂，在保证喷膜防水材料的力学性能和耐久性能的情况下，具有添加量少，阻燃性更好，以及降低喷膜防水材料吸水率的优点。
(4)本发明的喷膜防水材料，具有优良的可施工性、较快的固化时间、较好的力学性能、优良的耐久性能和阻燃性能；并且生产工艺简单易控，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。
本发明的一方面提供一种地下工程用高分子喷膜防水材料，该高分子喷膜防水材料包括A组分和B组分；
以重量份数计，所述A组分包括：丙烯酸酯齐聚物50-80份、烯基单体10-40份、填料10-50份、流变助剂0.1-1份和交联剂0.1-0.5份；
以重量份数计，所述B组分包括：第一引发剂0.1-10份；
所述A组分与B组分的单位重量份数相同。
本发明中，优选地，所述烯基单体优选为10-30份，填料优选为20-50份；第一引发剂优选为0.1-1份。
本发明中，通过采用丙烯酸酯齐聚物和参与反应的烯基单体，能够提高喷膜材料的耐水性和粘接性。
根据本发明，优选地，所述丙烯酸酯齐聚物的重均分子量为1500-2000。
根据本发明，优选地，所述丙烯酸酯齐聚物由如下方法制得：在保护气体和有机溶剂的存在下，将丙烯酸酯、第二引发剂和链转移剂进行聚合反应，得到所述丙烯酸酯齐聚物。
根据本发明，优选地，在保护气体存在下，将丙烯酸酯和第二引发剂混合，然后滴加溶于有机溶剂中的链转移剂的溶液，进行聚合反应，得到所述丙烯酸酯齐聚物。
根据本发明，优选地，相对于100重量份的丙烯酸酯，第二引发剂的用量为1-15重量份，链转移剂的用量为0.1-0.5重量份；
所述聚合反应的温度为70-80℃，反应时间为0.5-2h。
本发明中，控制链转移剂的有机溶液在反应时间内滴加完毕。
根据本发明，优选地，所述丙烯酸酯为丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯和甲基丙烯酸乙酯中的至少一种；
所述第二引发剂为偶氮二异丁腈、过氧化苯甲酰、偶氮二异庚腈和过氧化苯甲酰叔丁酯中的至少一种；
所述链转移剂为2,4-二苯基-4-甲基-1-戊烯、巯基乙醇、巯基丙酸和3-巯基丙酸异辛酯中的至少一种。
根据本发明，优选地，所述烯基单体为烯丙基磷酸酯、烯丙基羟胺、N,N-二烯丙基三聚氰胺和1,2-二溴苯乙烯中的至少一种。
本发明中，通过添加烯基单体来提高防水材料的阻燃性，烯基单体在喷膜过程中参与聚合反应，形成的防水材料具有更好的阻燃性能。
根据本发明，优选地，所述填料为滑石粉、云母粉、高岭土和硅微粉中的至少一种。
根据本发明，优选地，所述流变助剂为碱溶胀增稠剂、白炭黑、有机膨润土和凹凸棒土中的至少一种；
所述交联剂为三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、双丙酮丙烯酰胺、环三羟甲基丙烷甲缩醛丙烯酸酯和三乙二醇二甲基丙烯酸酯中的至少一种；
所述第一引发剂为过硫酸钠、过氧化苯甲酰、过硫酸铵和过硫酸钾中的至少一种。
本发明中，所述碱溶胀增稠剂优选为缔合型聚氨酯增稠剂。
本发明的另一方面提供上述高分子喷膜防水材料的制备方法，该制备方法包括：
将计量的丙烯酸酯齐聚物、烯基单体、填料、流变助剂和交联剂混合均匀，得到A组分；
称取计量的第一引发剂，得到B组分。
本发明的高分子喷膜防水材料在防水应用时，将A、B组分进行喷涂混合，进而发生聚合反应，形成高分子喷膜防水层。
本发明的高分子喷膜防水材料的玻璃化转变温度为-10℃至-50℃。
以下通过实施例进一步说明本发明：
以下各实施例和对比例中，各组分的用量均为重量份数。
以下各实施例和对比例所用缔合型聚氨酯增稠剂购自陶氏化学公司，牌号为RM-8W；有机膨润土购自英国海明斯德谦化学公司，牌号为BENTONE GS。
实施例1
丙烯酸酯齐聚物的制备：采用100份丙烯酸甲酯为单体聚合温度为80℃，通氮气，以900r/min的速度搅拌，同时加入5份的第二引发剂，然后滴加溶于5份四氢呋喃溶剂中的0.5份的巯基丙酸溶液，反应0.5h，控制巯基丙酸溶液在0.5h内滴毕，淬灭停止反应并进行旋转蒸馏；其中，第二引发剂为过氧化苯甲酰；制备的丙烯酸酯齐聚物的重均分子量为1700。
将80份丙烯酸酯齐聚物、10份烯丙基羟胺、30份滑石粉、0.2份的凹凸棒土和0.2份的三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯混合均匀，得到A组分；称取0.1份的过硫酸钠，作为B组分；其中，A组分与B组分的单位份数相同。
实施例2
丙烯酸酯齐聚物的制备：采用100份丙烯酸乙酯为单体聚合温度为70℃，通氮气，以900r/min的速度搅拌，同时加入8份的第二引发剂，然后滴加溶于5份四氢呋喃溶剂中的0.3份的巯基丙酸溶液，反应0.5h，控制巯基丙酸溶液在0.5h内滴毕，淬灭停止反应并进行旋转蒸馏；其中，第二引发剂为偶氮二异丁腈；制备的丙烯酸酯齐聚物的重均分子量为1500。
将75份丙烯酸酯齐聚物、12份烯丙基磷酸酯、28份云母粉、0.5份的白炭黑和0.5份的双丙酮丙烯酰胺混合均匀，得到A组分；称取0.2份的过硫酸铵，作为B组分；其中，A组分与B组分的单位份数相同。
实施例3
丙烯酸酯齐聚物的制备：采用100份丙烯酸丁酯为单体聚合温度为75℃，通氮气，以900r/min的速度搅拌，同时加入10份的第二引发剂，然后滴加溶于5份四氢呋喃溶剂中的0.5份的巯基丙酸溶液，反应0.5h，控制巯基丙酸溶液在0.5h内滴毕，淬灭停止反应并进行旋转蒸馏；其中，第二引发剂为过氧化苯甲酰叔丁酯；制备的丙烯酸酯齐聚物的重均分子量为1900。
将70份丙烯酸酯齐聚物、15份1,2-二溴苯乙烯、35份高岭土、1份的碱溶胀增稠剂和2份的双丙酮丙烯酰胺混合均匀，得到A组分；称取0.1份的过硫酸钾，作为B组分；其中，A组分与B组分的单位份数相同。其中，所述碱溶胀增稠剂为缔合型聚氨酯增稠剂。
实施例4
丙烯酸酯齐聚物的制备：采用100份甲基丙烯酸乙酯为单体聚合温度为80℃，通氮气，以900r/min的速度搅拌，同时加入5份的第二引发剂，然后滴加溶于5份四氢呋喃溶剂中的0.5份的巯基丙酸溶液，反应0.5h，控制巯基丙酸溶液在0.5h内滴毕，淬灭停止反应并进行旋转蒸馏；其中，第二引发剂为偶氮二异庚腈；制备的丙烯酸酯齐聚物的重均分子量为2000。
将60份丙烯酸酯齐聚物、18份N,N-二烯丙基三聚氰胺、40份硅微粉、0.6份的有机膨润土和0.5份的环三羟甲基丙烷甲缩醛丙烯酸酯混合均匀，得到A组分；称取0.3份的过氧化苯甲酰，作为B组分；其中，A组分与B组分的单位份数相同。
实施例5
丙烯酸酯齐聚物的制备：采用100份丙烯酸甲酯为单体聚合温度为78℃，通氮气，以900r/min的速度搅拌，同时加入8份的第二引发剂，然后滴加溶于5份四氢呋喃溶剂中的0.4份的巯基丙酸溶液，反应0.5h，控制巯基丙酸溶液在0.5h内滴毕，淬灭停止反应并进行旋转蒸馏；其中，第二引发剂为过氧化苯甲酰；制备的丙烯酸酯齐聚物的重均分子量为1800。
将80份丙烯酸酯齐聚物、7份烯丙基磷酸酯、30份滑石粉、0.2份的凹凸棒土和0.4份的三乙二醇二甲基丙烯酸酯混合均匀，得到A组分；称取0.1份的过氧化苯甲酰，作为B组分；其中，A组分与B组分的单位份数相同。
实施例6
丙烯酸酯齐聚物的制备：采用100份丙烯酸丁酯为单体聚合温度为80℃，通氮气，以900r/min的速度搅拌，同时加入6份的第二引发剂，然后滴加溶于5份四氢呋喃溶剂中的0.4份的巯基丙酸溶液，反应0.5h，控制巯基丙酸溶液在0.5h内滴毕，淬灭停止反应并进行旋转蒸馏；其中，第二引发剂为偶氮二异丁腈；制备的丙烯酸酯齐聚物的重均分子量为1900。
将50份丙烯酸酯齐聚物、20份N,N-二烯丙基三聚氰胺、40份硅微粉、1份的凹凸棒土和0.3份的三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯混合均匀，得到A组分；称取0.1份的过硫酸钠，作为B组分；其中，A组分与B组分的单位份数相同。
实施例7
丙烯酸酯齐聚物的制备：采用100份丙烯酸乙酯为单体聚合温度为75℃，通氮气，以900r/min的速度搅拌，同时加入7份的第二引发剂，然后滴加溶于5份四氢呋喃溶剂中的0.5份的巯基丙酸溶液，反应0.5h，控制巯基丙酸溶液在0.5h内滴毕，淬灭停止反应并进行旋转蒸馏；其中，第二引发剂为偶氮二异庚腈；制备的丙烯酸酯齐聚物的重均分子量为2000。
将60份丙烯酸酯齐聚物、10份1,2-二溴苯乙烯、45份高岭土、0.5份的有机膨润土和0.2份的双丙酮丙烯酰胺混合均匀，得到A组分；称取0.1份的过硫酸铵，作为B组分；其中，A组分与B组分的单位份数相同。
实施例8
丙烯酸酯齐聚物的制备：采用100份甲基丙烯酸乙酯为单体聚合温度为80℃，通氮气，以900r/min的速度搅拌，同时加入10份的第二引发剂，然后滴加溶于5份四氢呋喃溶剂中的0.5份的巯基丙酸溶液，反应0.5h，控制巯基丙酸溶液在0.5h内滴毕，淬灭停止反应并进行旋转蒸馏；其中，第二引发剂为过氧化苯甲酰；制备的丙烯酸酯齐聚物的重均分子量为1800。
将80份丙烯酸酯齐聚物、15份烯丙基羟胺、30份硅微粉、1份的白炭黑和0.5份的三乙二醇二甲基丙烯酸酯混合均匀，得到A组分；称取0.1份的过硫酸钾，作为B组分；其中，A组分与B组分的单位份数相同。
对比例1
本对比例与实施例7的区别为：将10份1,2-二溴苯乙烯替换为10份的十溴联苯醚，其他组分及用量和制备方法均与实施例7相同。
对比例2
本对比例与实施例7的区别为：将60份丙烯酸乙酯齐聚物替换为60份的丙烯酸乙酯，其他组分及用量和制备方法均与实施例7相同。
测试例1
参考GB/T16777-2008《建筑防水涂料试验方法》标准，对各实施例和对比例制备的喷膜防水材料进行综合性能测试，具体测试结果见表1。
表1 综合性能测试数据
Figure BDA0002163606710000091
测试例2
对本发明的高分子喷膜实施例1-8和对比例进行了施工性能检测，测试高分子喷膜厚度均为1.5mm，具体测试结果如表2所示。其中，参照GB/T16777-2008《建筑防水涂料试验方法》进行固化时间的测试，参照GB T9264-2012《色漆和清漆抗流挂性评定》进行抗流挂性测试，以及参照JG/T375-2012《金屋屋面丙烯酸高弹防水涂料》进行剥离粘接性的测试。
表2 施工性性能试验数据
样品编号 固化时间/h 剥离粘接性/N/mm 抗流挂性 气味
实施例1 2.3 3.5 不流淌 无气味
实施例2 3.3 3.3 不流淌 无气味
实施例3 3.2 3.5 不流淌 轻微
实施例4 2.4 3.2 不流淌 无气味
实施例5 2.2 3.2 不流淌 无气味
实施例6 2.3 3.3 不流淌 无气味
实施例7 3.3 3.3 不流淌 轻微
实施例8 2.3 3.4 不流淌 无气味
对比例1 3.8 2.1 不流淌 轻微
对比例2 7.5 2.9 不流淌 刺激性气味
测试例3
参考GBT9154-1988《建筑涂料涂层耐冻融循环性测定法》中的冻融循环方法及GBT23446-2009《喷涂聚脲防水涂料》标准中碱处理和盐处理所述的方法和耐冲击性方法，对本发明的高分子喷膜实施例1-8和对比例进行了耐久性能检测，测试高分子喷膜厚度均为1.5mm,，具体测试结果如表3所示。
表3 耐久性能测试数据
Figure BDA0002163606710000101
Figure BDA0002163606710000111
以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。

Claims (9)

1.一种地下工程用高分子喷膜防水材料，其特征在于，该高分子喷膜防水材料包括A组分和B组分；
以重量份数计，所述A组分包括：丙烯酸酯齐聚物50-80份、烯基单体10-40份、填料10-50份、流变助剂0.1-1份和交联剂0.1-0.5份；
以重量份数计，所述B组分包括：第一引发剂0.1-10份；
所述A组分与B组分的单位重量份数相同；
其中，所述烯基单体为烯丙基磷酸酯、烯丙基羟胺、N,N-二烯丙基三聚氰胺和1,2-二溴苯乙烯中的至少一种。
2.根据权利要求1所述的高分子喷膜防水材料，其中，所述丙烯酸酯齐聚物的重均分子量为1500-2000。
3.根据权利要求1所述的高分子喷膜防水材料，其中，所述丙烯酸酯齐聚物由如下方法制得：在保护气体和有机溶剂的存在下，将丙烯酸酯、第二引发剂和链转移剂进行聚合反应，得到所述丙烯酸酯齐聚物。
4.根据权利要求1所述的高分子喷膜防水材料，其中，在保护气体存在下，将丙烯酸酯和第二引发剂混合，然后滴加溶于有机溶剂中的链转移剂的溶液，进行聚合反应，得到所述丙烯酸酯齐聚物。
5.根据权利要求3或4所述的高分子喷膜防水材料，其中，相对于100重量份的丙烯酸酯，第二引发剂的用量为1-15重量份，链转移剂的用量为0.1-0.5重量份；
所述聚合反应的温度为70-80℃，反应时间为0.5-2h。
6.根据权利要求3或4所述的高分子喷膜防水材料，其中，所述丙烯酸酯为丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯和甲基丙烯酸乙酯中的至少一种；
所述第二引发剂为偶氮二异丁腈、过氧化苯甲酰、偶氮二异庚腈和过氧化苯甲酰叔丁酯中的至少一种；
所述链转移剂为2,4-二苯基-4-甲基-1-戊烯、巯基乙醇、巯基丙酸和3-巯基丙酸异辛酯中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的高分子喷膜防水材料，其中，所述填料为滑石粉、云母粉、高岭土和硅微粉中的至少一种。
8.根据权利要求1所述的高分子喷膜防水材料，其中，所述流变助剂为碱溶胀增稠剂、白炭黑、有机膨润土和凹凸棒土中的至少一种；
所述交联剂为三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、双丙酮丙烯酰胺、环三羟甲基丙烷甲缩醛丙烯酸酯和三乙二醇二甲基丙烯酸酯中的至少一种；
所述第一引发剂为过硫酸钠、过氧化苯甲酰、过硫酸铵和过硫酸钾中的至少一种。
9.权利要求1-8中任意一项所述的高分子喷膜防水材料的制备方法，其特征在于，该制备方法包括：
将计量的丙烯酸酯齐聚物、烯基单体、填料、流变助剂和交联剂混合均匀，得到A组分；
称取计量的第一引发剂，得到B组分。
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