CN110510932A - 一种自愈合聚合物水泥防水涂料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种自愈合聚合物水泥防水涂料及其制备方法，其中，一种自愈合聚合物水泥防水涂料，包括聚合物乳液、水泥基粉料和水凝胶，本发明通过引入水凝胶，实现了防水涂料所成型涂膜的自愈合效果，从而解决了涂膜开裂无法修复的问题。
Description
技术领域
本发明涉及防水涂料技术领域，特别涉及一种自愈合聚合物水泥防水涂料及其制备方法。
背景技术
聚合物水泥防水涂料是以聚合物乳液和水泥为主要原料的一种双组分水性涂料，由于其包含有柔性材料的聚合物和刚性材料的水泥，成型后的涂膜的拉伸强度和断裂伸长率等性能指标很难同时抵抗基层沉降、浸水等外部因素的影响，很容易开裂渗水，并且一旦开裂就无法恢复，造成了严重的质量问题。
发明内容
本发明的主要目的是提供一种自愈合聚合物水泥防水涂料，旨在实现防水涂料的涂膜的自愈合效果，解决涂膜开裂无法恢复的问题。
为实现上述目的，本发明提出自愈合聚合物水泥防水涂料，包括聚合物乳液、水泥基粉料和水凝胶。
进一步地，所述的自愈合聚合物水泥防水涂料，所述水凝胶为丙烯酸盐类水凝胶。
进一步地，所述的自愈合聚合物水泥防水涂料，所述水凝胶为丙烯酸钠-甲基丙烯酸羟乙酯共聚物。
进一步地，所述的自愈合聚合物水泥防水涂料，所述丙烯酸钠-甲基丙烯酸羟乙酯共聚物由丙烯酸钠与甲基丙烯酸羟乙酯反应得到，所述丙烯酸钠与所述甲基丙烯酸羟乙酯反应时的物质的量之比为(6～14):1。
进一步地，所述的自愈合聚合物水泥防水涂料，所述聚合物乳液为蒙脱土改性的醋酸乙烯-乙烯共聚物乳液。
进一步地，所述的自愈合聚合物水泥防水涂料，所述蒙脱土为有机化蒙脱土。
进一步地，所述的自愈合聚合物水泥防水涂料，所述水凝胶为固态粉末，所述水凝胶与所述水泥基粉料的质量比为(2～3):100。
进一步地，所述的自愈合聚合物水泥防水涂料，所述水泥基粉料包括水泥、石英粉、滑石粉、绢云母粉、聚丙烯纤维及聚羧酸减水剂。
进一步地，所述的自愈合聚合物水泥防水涂料，按质量份数计，该防水涂料包括100～120份聚合物乳液、100～120份水泥、30～40份石英粉、5～10份滑石粉、5～10份绢云母粉、0.1～0.2份聚丙烯纤维、1～2份聚羧酸减水剂和3～5份水凝胶。
本发明提出一种自愈合聚合物水泥防水涂料的制备方法，将水泥基粉料和水凝胶混合，得到组合料，向所述组合料中加入聚合物乳液并混合，得到所述防水涂料。
本发明的技术方案中，自愈合聚合物水泥防水涂料包括聚合物乳液、水泥基粉料和水凝胶。水凝胶是由聚合物交联形成的网状结构，其吸收水分子后形成一种特殊的分散体系。本发明通过引入水凝胶，使得防水涂料所成型的涂膜开裂时，裂缝处的水凝胶能够迅速遇水溶胀，从而将裂缝封堵起来，达到涂膜自愈合的效果。可以理解的，本发明通过引入水凝胶，实现了防水涂料所成型涂膜的自愈合效果，从而解决了涂膜开裂无法修复的问题。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
本发明提出一种自愈合聚合物水泥防水涂料。
在本发明一实施例中，自愈合聚合物水泥防水涂料，包括聚合物乳液、水泥基粉料和水凝胶。
本发明的技术方案中，自愈合聚合物水泥防水涂料包括聚合物乳液、水泥基粉料和水凝胶。水凝胶是由聚合物交联形成的网状结构，其吸收水分子后形成一种特殊的分散体系。本发明通过引入水凝胶，使得防水涂料所成型的涂膜开裂时，裂缝处的水凝胶能够迅速遇水溶胀，从而将裂缝封堵起来，达到涂膜自愈合的效果。可以理解的，本发明通过引入水凝胶，实现了防水涂料所成型涂膜的自愈合效果，从而解决了涂膜开裂无法修复的问题。
需要说明的是，本发明实施例所述水凝胶为水溶性或者亲水性的高分子，这些高分子通过化学交联或者物理交联形成水凝胶。一般来说，制备水凝胶的高分子按照其来源可分为天然高分子和合成高分子，天然高分子包括多糖类和多肽类，合成高分子包括醇、丙烯酸及其衍生物类。本发明实施例不受限于此，以上不同高分子的水凝胶均在本发明的保护范围之内。
在本发明一实施例中，所述水凝胶为丙烯酸盐类水凝胶。需要说明的是，本发明实施例所述丙烯酸盐类水凝胶既可以为聚丙烯酸盐类水凝胶，又可以为丙烯酸盐类共聚物水凝胶，本发明实施例不受限于此，以上均在本发明的保护范围制备。
在本发明一实施例中，所述丙烯酸钠-甲基丙烯酸羟乙酯共聚物由丙烯酸钠与甲基丙烯酸羟乙酯反应得到。丙烯酸钠均聚物水凝胶的断裂伸长率仅为400％，抗拉强度仅为0.05MPa，无法满足防水涂膜的力学性能要求，因此，本发明通过丙烯酸钠与甲基丙烯酸羟乙酯共聚形成水凝胶，其断裂伸长率达1800％到3800％，抗拉强度达0.10MPa到0.20MPa，远远满足聚合物水泥防水涂料的要求。这是因为丙烯酸钠与甲基丙烯酸羟乙酯的共聚，使得甲基丙烯酸羟乙酯的羰基C＝O和其醇羟基-OH之间，以及其醇羟基-OH之间形成氢键交联点，这样大大提高了水凝胶的交联程度，显著地提升了水凝胶的力学性能。另外，甲基丙烯酸羟乙酯作为共聚物单体，无毒、环保，适用于室内防水涂料。
本发明实施例所述丙烯酸盐类水凝胶具有非常高的吸水溶胀率，在吸水前，凝胶网络中的高分子链彼此缠绕、交联，维持着一定的固含量，链上的聚丙烯酸钠结构在水中发生电离，生成聚丙烯酸根阴离子，使得高分子链显负电性。当更多的水分子进入网络之后，由于静电斥力，高分子链伸展并溶胀，在水中溶胀率高达450～650，实现了防水涂料溶胀自愈合的能力。
在本发明一实施例中，所述丙烯酸钠与所述甲基丙烯酸羟乙酯反应时的物质的量之比为(6～14)：1。随着甲基丙烯酸羟乙酯含量的增加，水凝胶的力学性能随之提高，与此同时，会引起水凝胶分子链之间的氢键交联点增多，限制水凝胶网络的膨胀，导致水凝胶溶胀率的降低。另外，防水涂料成膜时，水泥基粉料一般只水化15％左右；涂膜开裂时，涂膜中未水化的水泥基粉料发生水化反应，pH值会达到12，水凝胶在碱性环境中吸收过多的水分，也会破坏部分水凝胶的三维结构，降低溶胀率。优选的，本发明实施例所述丙烯酸钠与所述甲基丙烯酸羟乙酯反应时的物质的量之比为9:1，保证了所制备水凝胶的综合性能，本发明实施例水凝胶的断裂伸长率达2000％，抗拉强度达0.16MPa，溶胀率达500。
在本发明一实施例中，所述聚合物乳液为蒙脱土改性的醋酸乙烯-乙烯共聚物乳液。本发明实施例通过蒙脱土改性醋酸乙烯-乙烯共聚物，醋酸乙烯-乙烯共聚物插入层状的硅酸盐蒙脱土片层间，破坏了蒙脱土的片层结构，使其以厚度为纳米级的片层分散于醋酸乙烯-乙烯共聚物中，形成纳米级复合乳液，进一步提高了防水涂料成膜时的力学性能，包括强度、弹性模量、韧性。
在本发明一实施例中，所述蒙脱土为有机化蒙脱土。需要说明的是，本发明实施例所述蒙脱土的有机改性剂包括表面活性剂、聚合物单体和偶联剂，蒙脱土的有机化改性主要是将有机基团覆盖在蒙脱土表面或插入其层间，使其表面能发生变化，增大层间间距，使其由原来的亲水性转变为亲油性。本发明实施例采用有机化蒙脱土改性醋酸乙烯-乙烯共聚物，降低了硅酸盐蒙脱土片层的表面能，提高了硅酸盐蒙脱土层间的表面亲油性，增大了硅酸盐蒙脱土的层间间距，从而增加对醋酸乙烯-乙烯共聚物的亲和性，有利于醋酸乙烯-乙烯共聚物的插入。
补充说明的是，所述有机化蒙脱土改性的醋酸乙烯-乙烯共聚物乳液采用有机化蒙脱土和醋酸乙烯-乙烯共聚物制备得到，按质量份数计算，有机化蒙脱土为3～5份，醋酸乙烯-乙烯共聚物乳液为100～120份，去离子水为10～15份。本发明实施例通过调节有机化蒙脱土与醋酸乙烯-乙烯共聚物乳液的比例，使得醋酸乙烯-乙烯共聚物乳液充分插入到有机化蒙脱土的片层之间，提高了防水涂料成膜时的力学性能，拉伸强度提高15％和断裂伸长率提高10％以上。
在本发明一实施例中，所述水凝胶为固态粉末，所述水凝胶与所述水泥基粉料的质量比为(2～3):100。当水凝胶的含量过少时，水凝胶不能均匀分散于水泥基粉料，水凝胶的吸水溶胀率低，无法实现涂层的自愈合。本发明实施例通过调节水泥基粉料与水凝胶的质量比为(2～3):100，在保证水凝胶在水泥基粉料中均匀分散的前提下，充分发挥了水凝胶的吸水溶胀性能，使得任意一处的涂膜开裂均能实现自愈合效果。
在本发明一实施例中，所述水泥基粉料包括水泥、石英粉、滑石粉、绢云母粉、聚丙烯纤维及聚羧酸减水剂。其中，水泥优选42.5级硅酸盐水泥，石英粉优选400～600目石英粉。本发明实施例通过引入滑石粉，增加了涂膜的柔韧性，防止了涂料流挂。另外，加入绢云母粉，提高了涂膜的耐候性和抗渗透水性，增加了涂膜与基质的附着力。还有，本发明实施例通过加入聚丙烯纤维，提高了防水涂料的密实度和涂膜抵抗裂缝的能力。当然，为了保证防水涂料的密实度，聚丙烯纤维能够均匀分散于防水涂料，本发明实施例优选聚丙烯短纤维，所述聚丙烯短纤维的纤维长度为1.5～3mm。
在本发明一实施例中，按质量份数计算，该自愈合聚合物水泥防水涂料包括100～120份聚合物乳液、100～120份水泥、30～40份石英粉、5～10份滑石粉，5～10份绢云母粉、0.1～0.2份聚丙烯纤维、1～2份聚羧酸减水剂和3～5份水凝胶。本发明实施例通过调节各组分的含量，使得防水涂料所成型的涂膜不仅力学性能好，粘结强度高，而且吸水溶胀率大，开裂时能实现快速自愈合。
本发明还提出一种自愈合聚合物水泥防水涂料的制备方法，所述自愈合聚合物水泥防水涂料的制备方法包括上述的自愈合聚合物水泥防水涂料，所述自愈合聚合物水泥防水涂料参照上述实施例，由于所述自愈合聚合物水泥防水涂料采用了上述所述实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。本发明实施例提出一种自愈合聚合物水泥防水涂料的制备方法，将水泥基粉料和水凝胶混合，得到组合料，向所述组合料中加入聚合物乳液并混合，得到防水涂料。本发明实施例自愈合聚合物水泥防水涂料所成型的涂层不仅具有良好的力学性能，而且吸水溶胀性能好，裂开后可自行吸水愈合，实现了涂膜的自愈合功能。
下面结合具体实施例来进一步说明本发明的技术方案。应当理解的是，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明保护范围的限定。
实施例1
一种自愈合聚合物水泥防水涂料的制备方法，包括以下步骤：
(1)水凝胶的制备：首先，称取丙烯酸钠和甲基丙烯酸羟乙酯，并将称取的丙烯酸钠和甲基丙烯酸羟乙酯溶于去离子水，其中，去离子水的加入量以固含量33％为标准确定；然后，加入α-酮戊二酸光引发剂，α-酮戊二酸的加入量为反应物单体物质的量之和的0.5mol％；接着，真空泵抽出溶液中的溶解气体后，将溶液倒入透明模具，并置于紫外灯下照射12h；最后，待达到照射时间，将透明模具中的产物在50℃烘干至恒重，碾碎即可得到水凝胶；
(2)组合料的制备：分别称取水泥、石英粉、滑石粉、绢云母粉、聚丙烯短纤维、聚羧酸减水剂和水凝胶。将称取的滑石粉、绢云母粉、聚丙烯短纤维、聚羧酸减水剂和水凝胶混合，并充分搅拌均匀，再依次加入称取的石英粉和水泥，待搅拌均匀后，即为所制备的组合料；
(3)聚合物乳液的制备：依次称取有机化蒙脱土、醋酸乙烯-乙烯共聚物乳液和去离子水，将称取的有机化蒙脱土溶于去离子水中，并强烈搅拌30min，再用超声波仪分散15min，即制得有机化蒙脱土的悬浮液，将其悬浮液加入到称取的醋酸乙烯-乙烯共聚物乳液中，高速搅拌2h，再用超声波分散15min，即可制备出聚合物乳液。
施工时，称取聚合物乳液，边高速搅拌称取的聚合物乳液边加入对应比例量所制备的组合料，待组合料全部加入完成后，再搅拌15min，即可制得本发明所述的自愈合聚合物水泥防水涂料。
其中，石英粉优选400～600目石英粉，水泥优选42.5级硅酸盐水泥。
实施例2
在实施例1的基础上，按质量份数计算，聚合物乳液120份、水泥100份、石英粉40份、滑石粉10份、绢云母粉10份、聚丙烯短纤维0.2份、聚羧酸减水剂2份、水凝胶5份。
实施例3
在实施例1的基础上，按质量份数计算，聚合物乳液110份、水泥110份、石英粉40份、滑石粉10份、绢云母粉10份、聚丙烯短纤维0.2份、聚羧酸减水剂2份、水凝胶4份。
实施例4
在实施例1的基础上，按质量份数计算，聚合物乳液100份、水泥120份、石英粉40份、滑石粉10份、绢云母粉10份、聚丙烯短纤维0.2份、聚羧酸减水剂2份、水凝胶3份。
实施例2～4自愈合聚合物水泥防水涂料所成型的涂膜性能如下：
由上表可知，本发明实施例防水涂料成型的涂膜的拉伸强度为1.85MPa到2.12MPa，断裂伸长率为126％到142％，涂膜的粘结强度为0.72MPa到1.10MPa。并且，当涂膜厚度为1.5mm，裂缝宽度为1.5mm时，涂膜在4.2～5.8小时就可自行愈合，愈合后就再无渗水。本发明实施例防水涂料所制备的涂膜不仅具有良好的力学性能，而且吸水溶胀性能好，裂开后可自行吸水愈合，实现了涂膜的自愈合功能。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种自愈合聚合物水泥防水涂料，其特征在于，包括聚合物乳液、水泥基粉料和水凝胶。
2.如权利要求1所述的自愈合聚合物水泥防水涂料，其特征在于，所述水凝胶为丙烯酸盐类水凝胶。
3.如权利要求2所述的自愈合聚合物水泥防水涂料，其特征在于，所述水凝胶为丙烯酸钠-甲基丙烯酸羟乙酯共聚物。
4.如权利要求3所述的自愈合聚合物水泥防水涂料，其特征在于，所述丙烯酸钠-甲基丙烯酸羟乙酯共聚物由丙烯酸钠与甲基丙烯酸羟乙酯反应得到，所述丙烯酸钠与所述甲基丙烯酸羟乙酯反应时的物质的量之比为(6～14):1。
5.如权利要求1至4中任一项所述的自愈合聚合物水泥防水涂料，其特征在于，所述聚合物乳液为蒙脱土改性的醋酸乙烯-乙烯共聚物乳液。
6.如权利要求5所述的自愈合聚合物水泥防水涂料，其特征在于，所述蒙脱土为有机化蒙脱土。
7.如权利要求1至4中任一项所述的自愈合聚合物水泥防水涂料，其特征在于，所述水凝胶为固态粉末，所述水凝胶与所述水泥基粉料的质量比为(2～3):100。
8.如权利要求7所述的自愈合聚合物水泥防水涂料，其特征在于，所述水泥基粉料包括水泥、石英粉、滑石粉、绢云母粉、聚丙烯纤维及聚羧酸减水剂。
9.如权利要求8所述的自愈合聚合物水泥防水涂料，其特征在于，按质量份数计，该防水涂料包括100～120份聚合物乳液、100～120份水泥、30～40份石英粉、5～10份滑石粉、5～10份绢云母粉、0.1～0.2份聚丙烯纤维、1～2份聚羧酸减水剂和3～5份水凝胶。
10.一种如权利要求1至9中任一项所述的自愈合聚合物水泥防水涂料的制备方法，其特征在于，将水泥基粉料和水凝胶混合，得到组合料，向所述组合料中加入聚合物乳液并混合，得到所述防水涂料。
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