CN110484038A - 一种地下工程聚合物喷膜防水材料及其制备方法 - Google Patents

一种地下工程聚合物喷膜防水材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种地下工程聚合物喷膜防水材料及其制备方法,该制备方法包括:将改性橡胶粉、含有碳碳双键的单体、填料、渗透结晶化合物、流变助剂和引发剂进行混合、喷膜,得到所述地下工程聚合物喷膜防水材料。本发明首次采用特殊的工艺制备了改性橡胶粉,通过添加改性橡胶粉,提高了喷膜防水材料的强度和韧性,同时提高了喷膜防水材料的耐水性和耐久性;本发明通过添加特殊的渗透结晶化合物,使得喷膜防水材料具有修复基层缝隙的能力,从而提高了混凝土的抗渗性。

Description

一种地下工程聚合物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领域,更具体地,涉及一种地下工程聚合物喷膜防水材料及其制备方法。
背景技术
喷膜防水材料是一种用于隧道及地下工程中的新型防水材料,由于具有与基面粘结紧密、致密无接缝、弹性模量较大等特点,其防水特性与目前在隧道复合式衬砌中大量被使用的防水板有很大区别。目前国内用于隧道复合式衬砌中的类似喷射成膜防水材料很少,主要以丙烯酸盐喷膜防水材料为主。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。主要包括成膜材料的配方、喷射设备和喷射工艺三大方面。成膜材料是由丙烯酸盐溶液配置而成的双组分主液(A、B组分),通过专用设备输送至喷枪,两种液体在空气中瞬间发生聚合反应、快速形成具有一定强度和韧性的弹性防水膜层;
然而丙烯酸盐喷膜防水材料存在自身的缺陷,丙烯酸盐为一种水凝胶材料,其原理为吸水膨胀,长期接触水会出现粉末化现象,如果材料失水干燥后还会变脆,存在开裂的风险。并且丙烯酸盐材料在长期浸水后,力学性能损失较多,所以长期存在于地下水环境下存在着很大的渗漏风险。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的缺陷,提供一种新型地下工程聚合物喷膜防水材料及其制备方法,以降低地下隐蔽工程漏水的安全隐患,提高地下工程建筑的使用年限。
为了实现上述目的,本发明的一方面提供一种地下工程聚合物喷膜防水材料的制备方法,该制备方法包括:将改性橡胶粉、含有碳碳双键的单体、填料、渗透结晶化合物、流变助剂和引发剂进行混合、喷膜,得到所述地下工程聚合物喷膜防水材料。
本发明的另一方面提供上述制备方法制备的地下工程聚合物喷膜防水材料。
本发明的技术方案具有如下有益效果:
(1)本发明采用改性橡胶粉,提高橡胶粉的界面粘附性,进而提高后期喷膜材料的致密性和成膜性,并通过过程加入反应性单体,引入界面反应技术,进一步优化了喷膜的力学性能。
(2)本发明首次采用特殊的工艺制备了改性橡胶粉,通过添加改性橡胶粉,提高了喷膜防水材料的强度和韧性,同时提高了喷膜防水材料的耐水性和耐久性;本发明通过添加特殊的渗透结晶化合物,使得喷膜防水材料具有修复基层缝隙的能力,从而提高了喷膜防水材料的抗渗性。
(3)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;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聚合物喷膜防水材料的制备方法,该制备方法包括:将改性橡胶粉、含有碳碳双键的单体、填料、渗透结晶化合物、流变助剂和引发剂进行混合、喷膜,得到所述地下工程聚合物喷膜防水材料。
根据本发明,优选地,所述改性橡胶粉由如下方法制得:(1)配置乳化剂水溶液;(2)升温,将所述乳化剂水溶液、液体橡胶和交联剂混合均匀,得到混合液;(3)将所述混合液进行喷粉干燥,得到所述改性橡胶粉。
本发明中,喷粉干燥是指在喷粉的同时瞬间实现干燥。
根据本发明,优选地,所述乳化剂水溶液中的乳化剂包括月桂酸单甘油酯、壬基酚聚氧乙烯醚、十八烷醇基聚氧乙烯醚、硬脂酸聚氧乙烯酯和椰子油二乙醇酰胺中的至少一种;
所述液体橡胶包括液体聚氨酯、液体聚硫橡胶、液体丁腈橡胶、液体三元乙丙橡胶和液体氯丁橡胶中的至少一种;
所述交联剂包括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。
根据本发明,优选地,所述乳化剂水溶液的质量浓度为0.1-0.5%;
相对于100重量份的液体橡胶,乳化剂的用量为0.2-0.5重量份,交联剂的用量为0.2-0.3重量份;
所述升温为升温至75-85℃。
根据本发明,优选地,所述含有碳碳双键的单体为丙烯酰胺、丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯和甲基丙烯酸羟乙酯中的至少一种。
根据本发明,优选地,所述渗透结晶化合物为纳米二氧化硅和/或纳米硅酸盐;所述纳米硅酸盐优选为纳米硅酸钙、纳米硅酸镁和纳米硅酸锂中的至少一种。
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,所述引发剂为过硫酸钠、过氧化苯甲酰、过硫酸铵和过氧化苯甲酰叔丁酯中的至少一种;
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。
根据本发明,优选地,以重量份数计,所述改性橡胶粉的用量为50-80份、含有碳碳双键的单体的用量为1-10份、填料的用量为10-50份、渗透结晶化合物的用量为1-10份、流变助剂的用量为0.1-0.5份和引发剂的用量为0.1-10份。
本发明中,作为优选方案,所述填料的用量优选为15-40份;所述引发剂的用量优选为0.1-3份。
本发明的另一方面提供上述制备方法制备的地下工程聚合物喷膜防水材料。
本发明的地下工程聚合物喷膜防水材料的玻璃化转变温度为-10至50℃。
本发明的喷膜防水材料,具有较好的耐水性,高粘接性,高延伸,高抗渗性,生产工艺简单易控。
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的液体聚氨酯购自北京东方雨虹防水技术股份有限公司,牌号为SPU301;液体聚硫橡胶购自阿克苏公司,牌号G-21;液体丁腈橡胶购自成都森发橡塑有限公司,牌号为NV7218;液体三元乙丙橡胶购自美国狮子化学,牌号为T77;液体氯丁橡胶购自深圳市玛斯尼弹性体有限公司,牌号为CRA-90;壬基酚聚氧乙烯醚购自陶氏化学公司,牌号为NP-10;十八烷醇基聚氧乙烯醚购自江苏省海安石油化工厂,牌号为O-20;硬脂酸聚氧乙烯酯购自浙江皇马科技股份有限公司,牌号为9004-99-3;有机膨润土购自英国海明斯德谦化学公司,牌号为BENTONEGS;碱溶胀增稠剂购自陶氏化学公司,牌号为ASE-60。
实施例1
将0.2份乳化剂溶于100份水中,得到乳化剂水溶液;升温至80℃,然后将100份液体橡胶缓慢地滴加入乳化剂水溶液中进行分散,控制在2h内滴毕,中速搅拌,同时加入0.2份的交联剂,搅拌1h,得到混合液;将混合液进行喷粉瞬间干燥,得到所述改性橡胶粉。其中,所述乳化剂为月桂酸单甘油酯,液体橡胶为液体聚氨酯,交联剂为三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯。
将60份改性橡胶粉、5份含有碳碳双键的单体、20份填料,5份纳米二氧化硅以及0.3份的流变助剂和0.5份的引发剂进行混合、喷膜,得到所述地下工程聚合物喷膜防水材料。其中,含有碳碳双键的单体为丙烯酸羟乙酯,填料为滑石粉,流变助剂为白炭黑,引发剂为过硫酸钠。
实施例2
将0.3份乳化剂溶于100份水中,得到乳化剂水溶液;升温至80℃,然后将100份液体橡胶缓慢地滴加入乳化剂水溶液中进行分散,控制在2h内滴毕,中速搅拌,同时加入0.3份的交联剂,搅拌1h,得到混合液;将混合液进行喷粉瞬间干燥,得到所述改性橡胶粉。其中,所述乳化剂为壬基酚聚氧乙烯醚,液体橡胶为液体聚硫橡胶,交联剂为双丙酮丙烯酰胺。
将65份改性橡胶粉、8份含有碳碳双键的单体、25份填料,6份纳米硅酸钙以及0.3份的流变助剂和0.4份的引发剂进行混合、喷膜,得到所述地下工程聚合物喷膜防水材料。其中,含有碳碳双键的单体为丙烯酰胺,填料为云母粉,流变助剂为有机膨润土,引发剂为过硫酸铵。
实施例3
将0.4份乳化剂溶于100份水中,得到乳化剂水溶液;升温至80℃,然后将100份液体橡胶缓慢地滴加入乳化剂水溶液中进行分散,控制在2h内滴毕,中速搅拌,同时加入0.3份的交联剂,搅拌1h,得到混合液;将混合液进行喷粉瞬间干燥,得到所述改性橡胶粉。其中,所述乳化剂为十八烷醇基聚氧乙烯醚,液体橡胶为液体丁腈橡胶,交联剂为环三羟甲基丙烷甲缩醛丙烯酸酯。
将70份改性橡胶粉、7份含有碳碳双键的单体、30份填料,7份纳米硅酸镁以及0.2份的流变助剂和0.5份的引发剂进行混合、喷膜,得到所述地下工程聚合物喷膜防水材料。其中,含有碳碳双键的单体为丙烯酸羟丙酯,填料为高岭土,流变助剂为凹凸棒土,引发剂为过氧化苯甲酰。
实施例4
将0.5份乳化剂溶于100份水中,得到乳化剂水溶液;升温至80℃,然后将100份液体橡胶缓慢地滴加入乳化剂水溶液中进行分散,控制在2h内滴毕,中速搅拌,同时加入0.3份的交联剂,搅拌1h,得到混合液;将混合液进行喷粉瞬间干燥,得到所述改性橡胶粉。其中,所述乳化剂为硬脂酸聚氧乙烯酯,液体橡胶为液体三元乙丙橡胶,交联剂为三乙二醇二甲基丙烯酸酯。
将68份改性橡胶粉、6份含有碳碳双键的单体、33份填料,3份纳米硅酸锂以及0.4份的流变助剂和0.5份的引发剂进行混合、喷膜,得到所述地下工程聚合物喷膜防水材料。其中,含有碳碳双键的单体为甲基丙烯酸羟乙酯,填料为硅微粉,流变助剂为碱溶胀增稠剂,引发剂为过氧化苯甲酰叔丁酯。
实施例5
将0.2份乳化剂溶于100份水中,得到乳化剂水溶液;升温至80℃,然后将100份液体橡胶缓慢地滴加入乳化剂水溶液中进行分散,控制在2h内滴毕,中速搅拌,同时加入0.2份的交联剂,搅拌1h,得到混合液;将混合液进行喷粉瞬间干燥,得到所述改性橡胶粉。其中,所述乳化剂为椰子油二乙醇酰胺,液体橡胶为液体氯丁橡胶,交联剂为三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯。
将70份改性橡胶粉、8份含有碳碳双键的单体、24份填料,6份纳米二氧化硅以及0.2份的流变助剂和1.5份的引发剂进行混合、喷膜,得到所述地下工程聚合物喷膜防水材料。其中,含有碳碳双键的单体为丙烯酰胺,填料为滑石粉,流变助剂为有机膨润土,引发剂为过硫酸钠。
实施例6
将0.2份乳化剂溶于100份水中,得到乳化剂水溶液;升温至80℃,然后将100份液体橡胶缓慢地滴加入乳化剂水溶液中进行分散,控制在2h内滴毕,中速搅拌,同时加入0.2份的交联剂,搅拌1h,得到混合液;将混合液进行喷粉瞬间干燥,得到所述改性橡胶粉。其中,所述乳化剂为月桂酸单甘油酯,液体橡胶为液体聚硫橡胶,交联剂为双丙酮丙烯酰胺。
将61份改性橡胶粉、10份含有碳碳双键的单体、25份填料,4份纳米硅酸锂以及0.5份的流变助剂和0.3份的引发剂进行混合、喷膜,得到所述地下工程聚合物喷膜防水材料。其中,含有碳碳双键的单体为丙烯酸羟乙酯,填料为高岭土,流变助剂为凹凸棒土,引发剂为过氧化苯甲酰和过硫酸钠,所述过氧化苯甲酰和过硫酸钠的质量比为1:1。
实施例7
将0.2份乳化剂溶于100份水中,得到乳化剂水溶液;升温至80℃,然后将100份液体橡胶缓慢地滴加入乳化剂水溶液中进行分散,控制在2h内滴毕,中速搅拌,同时加入0.2份的交联剂,搅拌1h,得到混合液;将混合液进行喷粉瞬间干燥,得到所述改性橡胶粉。其中,所述乳化剂为壬基酚聚氧乙烯醚,液体橡胶为液体三元乙丙橡胶,交联剂为三乙二醇二甲基丙烯酸酯。
将65份改性橡胶粉、6份含有碳碳双键的单体、28份填料,8份纳米硅酸镁以及0.5份的流变助剂和0.3份的引发剂进行混合、喷膜,得到所述地下工程聚合物喷膜防水材料。其中,含有碳碳双键的单体为丙烯酸羟丙酯,填料为硅微粉,流变助剂为白炭黑,引发剂为过硫酸铵。
实施例8
将0.2份乳化剂溶于100份水中,得到乳化剂水溶液;升温至80℃,然后将100份液体橡胶缓慢地滴加入乳化剂水溶液中进行分散,控制在2h内滴毕,中速搅拌,同时加入0.2份的交联剂,搅拌1h,得到混合液;将混合液进行喷粉瞬间干燥,得到所述改性橡胶粉。其中,所述乳化剂为十八烷醇基聚氧乙烯醚,液体橡胶为液体丁腈橡胶,交联剂为环三羟甲基丙烷甲缩醛丙烯酸酯。
将72份改性橡胶粉、3份含有碳碳双键的单体、30份填料,5份纳米硅酸锂以及0.3份的流变助剂和0.1份的引发剂进行混合、喷膜,得到所述地下工程聚合物喷膜防水材料。其中,含有碳碳双键的单体为甲基丙烯酸羟乙酯,填料为云母粉,流变助剂为碱溶胀增稠剂,引发剂为过硫酸钠。
对比例1
本对比例与实施例1的区别仅为将60份改性橡胶粉替换为橡胶粉,其他各物质及用量和制备方法均与实施例1相同。
对比例2
本对比例与实施例1的区别仅为去除5份纳米二氧化硅,其他各物质及用量和制备方法均与实施例1相同。
测试例1
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;其中,固含量、无处理拉伸强度和断裂延伸率以及低温柔性、粘接强度按照GB/T 16777-2008《建筑防水涂料试验方法》进行检测,吸水率、撕裂强度按照JG/T375-2012《金属屋面丙烯酸高弹防水涂料》中的检测方法测试,燃烧性能按照GB8624-2012《建筑材料及制品燃烧性能分级》标准检测。
表1喷膜防水材料综合性能测试数据
测试例2
参考GB/T 23445-2009《聚合物水泥防水涂料》中产品所述的防水性能测试方法对实施例1-8进行耐水性能检测,喷膜防水材料的厚度均为2.0±0.2mm,测试结果见表2。
表2耐水性能试验数据
测试例3
参考GBT 23445-2009《聚合物水泥防水涂料》中II型产品所述的指标对实施例1-8制备的喷膜防水材料进行耐久性测试,喷膜防水材料的厚度均为2.0±0.2mm,具体测试结果见表3。
表3耐久性能测试数据
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 (10)

1.一种地下工程聚合物喷膜防水材料的制备方法,其特征在于,该制备方法包括:将改性橡胶粉、含有碳碳双键的单体、填料、渗透结晶化合物、流变助剂和引发剂进行混合、喷膜,得到所述地下工程聚合物喷膜防水材料。
2.根据权利要求1所述的制备方法,其中,所述改性橡胶粉由如下方法制得:(1)配置乳化剂水溶液;(2)升温,将所述乳化剂水溶液、液体橡胶和交联剂混合均匀,得到混合液;(3)将所述混合液进行喷粉干燥,得到所述改性橡胶粉。
3.根据权利要求2所述的制备方法,其中,所述乳化剂水溶液中的乳化剂包括月桂酸单甘油酯、壬基酚聚氧乙烯醚、十八烷醇基聚氧乙烯醚、硬脂酸聚氧乙烯酯和椰子油二乙醇酰胺中的至少一种;
所述液体橡胶包括液体聚氨酯、液体聚硫橡胶、液体丁腈橡胶、液体三元乙丙橡胶和液体氯丁橡胶中的至少一种;
所述交联剂包括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。
4.根据权利要求2所述的制备方法,其中,所述乳化剂水溶液的质量浓度为0.1-0.5%;
相对于100重量份的液体橡胶,乳化剂的用量为0.2-0.5重量份,交联剂的用量为0.2-0.3重量份;
所述升温为升温至75-85℃。
5.根据权利要求1所述的制备方法,其中,所述含有碳碳双键的单体为丙烯酰胺、丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯和甲基丙烯酸羟乙酯中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的制备方法,其中,所述渗透结晶化合物为纳米二氧化硅和/或纳米硅酸盐;所述纳米硅酸盐优选为纳米硅酸钙、纳米硅酸镁和纳米硅酸锂中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的制备方法,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所述的制备方法,其中,所述引发剂为过硫酸钠、过氧化苯甲酰、过硫酸铵和过氧化苯甲酰叔丁酯中的至少一种;
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。
9.根据权利要求1所述的制备方法,其中,以重量份数计,所述改性橡胶粉的用量为50-80份、含有碳碳双键的单体的用量为1-10份、填料的用量为10-50份、渗透结晶化合物的用量为1-10份、流变助剂的用量为0.1-0.5份和引发剂的用量为0.1-10份。
10.根据权利要求1-9中任意一项所述的制备方法制备的地下工程聚合物喷膜防水材料。
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