CN111138600B - 一种丁苯改性的零氨丙烯酸防水砂浆乳液及其制备方法和防水砂浆 - Google Patents

一种丁苯改性的零氨丙烯酸防水砂浆乳液及其制备方法和防水砂浆 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种丁苯改性的零氨丙烯酸防水砂浆乳液及其制备方法和防水砂浆，所述防水砂浆乳液包括去离子水100份，苯乙烯25～35份，丙烯酸丁酯50～60份，丙烯酸羟乙酯1～5份，甲基丙烯酸羟乙酯1～3份，甲基丙烯酸0.5～3份，甲基丙烯酸烯丙酯0.1～0.5份，硅烷偶联剂0.1～0.5份，丁苯乳液55～65份，乳化剂1～10份，引发剂0.1～1份，氢氧化钠0.1～2份；该防水砂浆乳液具有优异的粘结强度和抗折抗压强度、无氨低气味，又具有很好的柔韧性；所述制备方法工艺简单、可控性强，对设备的要求地，成本低。

Description

一种丁苯改性的零氨丙烯酸防水砂浆乳液及其制备方法和防 水砂浆
技术领域
本发明涉及乳液及其制备技术和防砂浆领域，特别涉及一种丁苯改性的零氨丙烯酸防水砂浆乳液及其制备方法和防水砂浆。
背景技术
现有市场上的水性丁苯防水砂浆乳液耐水耐碱性和刚性好，但柔韧性差，丙烯酸防水砂浆乳液耐水耐碱性和刚性都稍差于丁苯乳液，但柔韧性更好；市场两极分化严重，丁苯防水砂浆乳液追求更好的疏水效果，远超国标的粘结强度和抗折、抗压强度，但忽视了柔韧性；丙烯酸防水砂浆由于丙烯酸的结构特点，导致其在柔韧性和刚性强度方面的平衡难以得到提升，其粘结强度和抗折抗压强度难以达到丁苯的水平。
随着社会的发展，人们对产品的性能要求越来越高，对产品的环保性也更加关注，市场迫切需要更加环保、性能更高的防水砂浆乳液。
可见，现有技术还有待改进和提高。
发明内容
鉴于上述现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种丁苯改性的零氨丙烯酸防水砂浆乳液及其制备方法和防水砂浆，旨在解决现有技术中水性防水砂浆难以同时满足耐水耐碱性、刚性和柔韧性等方面的性能。
为了达到上述目的，本发明采取了以下技术方案。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
一种丁苯改性的零氨丙烯酸防水砂浆乳液，包括以下重量份的成分：去离子水100份，苯乙烯25～35份，丙烯酸丁酯50～60份，丙烯酸羟乙酯1～5份，甲基丙烯酸羟乙酯1～3份，甲基丙烯酸0.5～3份，甲基丙烯酸烯丙酯0.1～0.5份，硅烷偶联剂0.1～0.5份，丁苯乳液55～65份，乳化剂1～10份，引发剂0.1～1份，氢氧化钠0.1～2份。
所述防水砂浆乳液通过采用大量的丙烯酸丁酯来提高分子链的柔性，同时采用部分苯乙烯和丁苯乳液来保持整体乳液的刚性、耐性和疏水性。主体丙烯酸乳液存在大量酯基，水泥防水砂浆长期在强碱性条件下，丙烯酸乳液的酯基水解，导致性能下降；丁苯乳液可以形成较大的位阻，保护酯基不水解或者减缓水解，使改性的丙烯酸乳液的耐性更持久。而丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟乙酯和甲基丙烯酸作为功能单体能够乳液提供良好的稳定性和分散性；甲基丙烯酸丙酯和硅烷偶联剂作为交联单体能够为乳液带来微交联效果，使乳液具有良好的力学性能和耐水附着性能；所述引发剂是水溶性热引发剂，能提供良好的耐水性；氧化化钠调节乳液的酸碱性，提高乳液的稳定性。所述乳液的原料中均不含氮元素，源头上达到零氨低气味的优点。
具体的，所述丁苯乳液由丁二烯和苯乙烯共聚而成，其特有的分子结构提供了优异的耐碱稳定性、耐水性和优异的强度，为改性丙烯酸主体乳液提供了性能基础。
进一步的，所述丁苯乳液的固含为50％。
再进一步的，所述丁苯乳液的玻璃化温度为4℃、8℃、10℃、12℃、14℃的一种或多种。上述玻璃化温度的丁苯乳液的刚性好，且柔韧性不会过低，与丙烯酸结合后刚好达到互补的结构。若选用玻璃化温度更高的丁苯乳液，其刚性太强，用于改性丙烯酸后导致整体的柔韧性差；若选用玻璃化温度更低的丁苯乳液，则达不到提高丙烯酸刚性和耐水耐碱性的目的。
具体的，所述乳化剂为质量比为(1～5)∶1的阴离子乳化剂和非离子乳化剂的复合。阴离子乳化剂和非离子乳化剂配合使用可产生协同效应，乳化效果更佳，上述比例的阴离子乳化剂和非离子乳化剂在乳化过程中使反应能够稳定的进行，使得到的化合物的分子量分布在合适的范围内。
更具体的，所述阴离子乳化剂包括十二烷基二苯醚二磺酸钠、十二烷基硫酸钠、十二烷基磺酸钠、对苯乙烯磺酸钠、琥珀酸二异辛酯磺酸钠中的一种或两种以上任意比例混合。
所述非离子乳化剂包括异构十三醇聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚中的一种或两种任意比例混合。
具体的，所述引发剂为过硫酸钾、过硫酸钠中的一种或两种任意比例混合。
一种丁苯改性的零氨丙烯酸防水砂浆乳液的制备方法，包括以下步骤：步骤S001.底料液A的制备：向带有搅拌器、冷凝器、恒流泵加料装置的聚合釜中加入去离子水35～45份、乳化剂0.1～1份，升温至釜内温度达到75～95℃；
步骤S002.预乳化液B的制备：常温常压下向带有单体计量罐、搅拌器的预乳化罐中加入苯乙烯、丙烯酸丁酯、丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸烯丙酯、硅烷偶联剂、丁苯乳液、剩余的乳化剂和去离子水35～45份，搅拌使之混合均匀，并持续搅拌30～60min，备用；
步骤S003.引发剂溶液C的制备：常温常压下向带有搅拌器、恒流滴加装置的引发剂灌中加入引发剂、去离子水10～20份，搅拌至完全溶解，备用；
步骤S004.当聚合釜温度达到75～95℃时，向釜内加入预乳化液B总量的1％～6％和引发剂溶液C总量的10％～50％，10～30min后，通过恒流泵加料装置和恒流滴加计量装置同时向聚合釜内滴加剩余的预乳化液B和引发剂溶液C，滴加时间控制在3.5～4.5h，并使引发剂溶液C比预乳化液B晚0～10min滴加完毕；
步骤S005.控制聚合釜温度为75～95℃，保温1～2h，降温，用氢氧化钠调节pH至7～9，搅拌0.5～1h，过滤出料，得所述丙烯酸防水砂浆乳液。
上述防水砂浆乳液的制备方法采用预乳化工艺，用乳化剂和丙烯酸类单体乳化和溶胀丁苯乳液，然后在反应时形成互传网络，充分体现出丁苯乳液的疏水性，提高主体丙烯酸乳液的耐水、耐碱性和刚性。
所述防水砂浆乳液在制备过程中采用加热自反应法制备，整个反应在75～95℃下进行，加热媒介为热水或水蒸气，来源便捷，可循环使用，无污染。整个反应体系在相对温和的环境下进行，保证了反应的稳定性和再现性；同时整个反应均在反应釜内进行，只需加热和搅拌即可，工艺十分简单，大大降低了丙烯酸酯乳液的加工成本。
一种防水砂浆，包括如上所述的丁苯改性的零氨丙烯酸防水砂浆乳液。所述防水砂浆环保无害，耐水耐碱性、刚性好，并且具有良好的柔韧性，有效弥补了现有技术中丁苯防水砂浆和丙烯酸防水砂浆的不足。
有益效果：
本发明提供了一种丁苯改性的零氨丙烯酸防水砂浆乳液及其制备方法和防水砂浆，所述防水砂浆乳液具有优异的粘结强度和抗折抗压强度、无氨低气味，又具有很好的柔韧性；所述防水砂浆乳液按《JC/T 2090-2011聚合物水泥防水浆料》和《JC/T 984-2011聚合物水泥防水砂浆》标准进行测试，柔韧性(横向变形能力)≥2.8mm，抗折强度≥10.0MPa，抗压强度≥27MPa，粘结强度7d≥1.5MPa，粘结强度28d≥2.2MPa，砂浆试件抗渗压力7d≥1.2MPa，砂浆试件抗渗压力28d≥1.8MPa；按《JC1066-2008建筑防水涂料中有害物质限量》标准进行检测，氨含量≤20mg/kg。所述制备方法工艺简单，反应稳定，可控性强，制备成本低；用所述乳液制备的防水砂浆能够有效弥补现有技术中丁苯防水砂浆和丙烯酸防水砂浆的不足。
具体实施方式
本发明提供一种丁苯改性的零氨丙烯酸防水砂浆乳液及其制备方法和防水砂浆，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
一种丁苯改性的零氨丙烯酸防水砂浆乳液，包括以下重量份的成分：去离子水100份，苯乙烯33份，丙烯酸丁酯53份，丙烯酸羟乙酯1.5份，甲基丙烯酸羟乙酯1.3份，甲基丙烯酸2.8份，甲基丙烯酸烯丙酯0.1份，硅烷偶联剂0.1份，丁苯乳液60份，乳化剂2.1份，引发剂0.2份，氢氧化钠0.55份。
所述丁苯乳液的玻璃化转变温度为8℃。
所述乳化剂为阴离子乳化剂和非离子乳化剂按质量比1∶1混合后形成的复合乳化剂。
所述阴离子乳化剂为十二烷基二苯醚二磺酸钠，所述非离子乳化剂为脂肪醇聚氧乙烯醚。
所述引发剂为过硫酸钾。
所述丁苯改性的零氨丙烯酸防水砂浆乳液的制备方法，包括以下步骤：
底料液A的制备：向带有搅拌器、冷凝器、恒流泵加料装置的聚合釜中加入去离子水40份、乳化剂0.1份，升温至釜内温度达到85℃；
预乳化液B的制备：常温常压下向带有单体计量罐、搅拌器的预乳化罐中加入苯乙烯、丙烯酸丁酯、丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸烯丙酯、硅烷偶联剂、丁苯乳液、剩余的乳化剂和去离子水45份，搅拌使之混合均匀，并持续搅拌30min，备用；
引发剂溶液C的制备：常温常压下向带有搅拌器、恒流滴加装置的引发剂灌中加入引发剂、去离子水15份，搅拌至完全溶解，备用；
当聚合釜温度达到85℃时，向釜内加入预乳化液B总量的3％和引发剂溶液C总量的30％，20min后，通过恒流泵加料装置和恒流滴加计量装置同时向聚合釜内滴加剩余的预乳化液B和引发剂溶液C，滴加时间控制在4h内，并使引发剂溶液C比预乳化液B晚5min滴加完毕；
控制聚合釜温度为90℃，保温1h，降温，用氢氧化钠调节pH至7.5，搅拌0.5h，过滤出料，得所述丙烯酸防水砂浆乳液。
实施例2
一种丁苯改性的零氨丙烯酸防水砂浆乳液，包括以下重量份的成分：去离子水100份，苯乙烯35份，丙烯酸丁酯51份，丙烯酸羟乙酯5份，甲基丙烯酸羟乙酯1份，甲基丙烯酸1.5份，甲基丙烯酸烯丙酯0.2份，硅烷偶联剂0.5份，丁苯乳液65份，乳化剂9份，引发剂0.62份，氢氧化钠1.8份。
所述丁苯乳液的玻璃化转变温度为10℃。
所述乳化剂为阴离子乳化剂和非离子乳化剂按质量比1.5∶1混合后形成的复合乳化剂。
所述阴离子乳化剂为十二烷基磺酸钠，所述非离子乳化剂为脂肪醇聚氧乙烯醚。
所述引发剂为过硫酸钠。
所述丁苯改性的零氨丙烯酸防水砂浆乳液的制备方法，包括以下步骤：
底料液A的制备：向带有搅拌器、冷凝器、恒流泵加料装置的聚合釜中加入去离子水38份、乳化剂2份，升温至釜内温度达到80℃；
预乳化液B的制备：常温常压下向带有单体计量罐、搅拌器的预乳化罐中加入苯乙烯、丙烯酸丁酯、丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸烯丙酯、硅烷偶联剂、丁苯乳液、剩余的乳化剂和去离子水51份，搅拌使之混合均匀，并持续搅拌60min，备用；
引发剂溶液C的制备：常温常压下向点有搅拌器、恒流滴加装置的引发剂灌中加入引发剂、去离子水11份，搅拌至完全溶解，备用；
当聚合釜温度达到80℃时，向釜内加入预乳化液B总量的6％和引发剂溶液C总量的10％，15min后，同时滴加剩余的预乳化液B和引发剂溶液C，滴加时间控制在4.5h，并使引发剂溶液C比预乳化液B晚10min滴加完毕；
步骤S005.控制聚合釜温度为85℃，保温1h，降温，用氢氧化钠调节pH至7，搅拌0.5h，过滤出料，得所述丙烯酸防水砂浆乳液。
实施例3
一种丁苯改性的零氨丙烯酸防水砂浆乳液，包括以下重量份的成分：去离子水100份，苯乙烯25份，丙烯酸丁酯61份，丙烯酸羟乙酯2.5份，甲基丙烯酸羟乙酯2.8份，甲基丙烯酸0.8份，甲基丙烯酸烯丙酯0.5份，硅烷偶联剂0.15份，丁苯乳液55份，乳化剂5.5份，引发剂0.95份，氢氧化钠0.12份。
所述丁苯乳液的玻璃化转变温度为12℃。
所述乳化剂为阴离子乳化剂和非离子乳化剂按质量比5∶1混合后形成的复合乳化剂。
所述阴离子乳化剂为十二烷基二苯醚二磺酸钠，所述非离子乳化剂为脂肪醇聚氧乙烯醚。
所述引发剂为过硫酸钠和过硫酸钾按质量比1∶1混合。
所述丁苯改性的零氨丙烯酸防水砂浆乳液的制备方法，包括以下步骤：
底料液A的制备：向带有搅拌器、冷凝器、恒流泵加料装置的聚合釜中加入去离子水45份、乳化剂1.5份，升温至釜内温度达到90℃；
预乳化液B的制备：常温常压下向带有单体计量罐、搅拌器的预乳化罐中加入苯乙烯、丙烯酸丁酯、丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸烯丙酯、硅烷偶联剂、丁苯乳液、剩余的乳化剂和去离子水40份，搅拌使之混合均匀，并持续搅拌30～60min，备用；
引发剂溶液C的制备：常温常压下向带有搅拌器、恒流滴加装置的引发剂灌中加入引发剂。去离子水15份，搅拌至完全溶解，备用；；
当聚合釜温度达到90℃时，向釜内加入预乳化液B总量的5％和引发剂溶液C总量的30％，30min后，同时滴加剩余的预乳化液B和引发剂溶液C，滴加时间控制在3.5h，并使引发剂溶液C比预乳化液B晚5min滴加完毕；
控制聚合釜温度为90℃，保温1.5h，降温，用氢氧化钠调节pH至8，搅拌40min，过滤出料，得所述丙烯酸防水砂浆乳液。
分别按照《JC/T 2090-2011聚合物水泥防水浆料》、《JC/T 984-2011聚合物水泥防水砂浆》和《JC1066-2008建筑防水涂料中有害物质限量》对实施例1～5中所制备的水性防水砂浆乳液的柔韧性(横向变形能力)、抗折强度、抗压强度、粘结强度、砂浆试件抗渗压力和氨含量进行测试，结果如表1所示。
表1实施例1～5所制备的水性防水砂浆乳液的性能参数
Figure BDA0002341476210000081
由表1可以看出，本发明所述的水性防水砂浆乳液的上述性能均高于标准的限定，而且完全不含有氨，保证产品的气味小，符合环保的要求。
可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (9)

1.一种丁苯改性的零氨丙烯酸防水砂浆乳液的制备方法，其特征在于，所述丁苯改性的零氨丙烯酸防水砂浆乳液，包括以下重量份的成分：去离子水100份，苯乙烯25～35份，丙烯酸丁酯50～60份，丙烯酸羟乙酯1～5份，甲基丙烯酸羟乙酯1～3份，甲基丙烯酸0.5～3份，甲基丙烯酸烯丙酯0.1～0.5份，硅烷偶联剂0.1～0.5份，丁苯乳液55～65份，乳化剂1～10份，引发剂0.1～1份，氢氧化钠0.1～2份，包括以下步骤：
步骤S001.底料液A的制备：向聚合釜中加入去离子水35～45份、乳化剂0.1～1份，升温至釜内温度达到75～95℃；
步骤S002.预乳化液B的制备：常温常压下向预乳化罐中加入苯乙烯、丙烯酸丁酯、丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸烯丙酯、硅烷偶联剂、丁苯乳液、剩余的乳化剂和去离子水35～45份，搅拌使之混合均匀，并持续搅拌30～60min，备用；
步骤S003.引发剂溶液C的制备：常温常压下向引发剂灌中加入引发剂、去离子水10～20份，搅拌至完全溶解，备用；
步骤S004.当聚合釜温度达到75～95℃时，向釜内加入预乳化液B总量的1%～6%和引发剂溶液C总量的10%～50%，10～30min后，同时滴加剩余的预乳化液B和引发剂溶液C，滴加时间控制在3.5～4.5h，并使引发剂溶液C比预乳化液B晚0～10min滴加完毕；
步骤S005.控制聚合釜温度为75～95℃，保温1～2h，降温，用氢氧化钠调节pH至7～9，搅拌0.5～1h，过滤出料，得所述丙烯酸防水砂浆乳液。
2.根据权利要求1所述的丁苯改性的零氨丙烯酸防水砂浆乳液的制备方法，其特征在于，所述丁苯乳液由丁二烯和苯乙烯共聚而成。
3.根据权利要求2所述的丁苯改性的零氨丙烯酸防水砂浆乳液的制备方法，其特征在于，所述丁苯乳液的固含为50%。
4.根据权利要求2所述的丁苯改性的零氨丙烯酸防水砂浆乳液的制备方法，其特征在于，所述丁苯乳液的玻璃化温度为4℃、8℃、10℃、12℃、14℃的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的丁苯改性的零氨丙烯酸防水砂浆乳液的制备方法，其特征在于，所述乳化剂为质量比为（1～5）∶1的阴离子乳化剂和非离子乳化剂的复合。
6.根据权利要求5所述的丁苯改性的零氨丙烯酸防水砂浆乳液的制备方法，其特征在于，所述阴离子乳化剂包括十二烷基二苯醚二磺酸钠、十二烷基硫酸钠、十二烷基磺酸钠、对苯乙烯磺酸钠、琥珀酸二异辛酯磺酸钠中的一种或两种以上任意比例混合。
7.根据权利要求5所述的丁苯改性的零氨丙烯酸防水砂浆乳液的制备方法，其特征在于，所述非离子乳化剂包括异构十三醇聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚中的一种或两种任意比例混合。
8.根据权利要求1所述的丁苯改性的零氨丙烯酸防水砂浆乳液的制备方法，其特征在于，所述引发剂为过硫酸钾、过硫酸钠中的一种或两种任意比例混合。
9.一种防水砂浆，其特征在于，包括丁苯改性的零氨丙烯酸防水砂浆乳液；所述丁苯改性的零氨丙烯酸防水砂浆乳液通过权利要求1～8任一项所述的丁苯改性的零氨丙烯酸防水砂浆乳液的制备方法制得。
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Denomination of invention: A styrene butadiene modified zero ammonia acrylic acid waterproof mortar lotion and its preparation method and waterproof mortar

Granted publication date: 20230106

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Granted publication date: 20230106

Pledgee: Guangdong Yaoda Financial Leasing Co.,Ltd.

Pledgor: GUANGDONG YINYANG ENVIRONMENT-FRIENDLY NEW MATERIALS Co.,Ltd.

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