CN111826073A - 一种防水涂料的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及建材技术领域，具体涉及防水涂料的制备方法，该方法包括：（1）将正硅酸乙酯、粉煤灰、砖渣粉末与丙二醇混合30‑60min；（2）将步骤（1）得到的混合液与硅烷偶联剂混合，再加入水进行第一反应3‑5h，然后进行过滤、洗涤和干燥；（3）将步骤（2）得到的第一反应物与聚氨酯混合，进行第二反应3‑5h；（4）将（3）得到的第二反应物与无机填料进行混合0.5‑3h。该方法环保性高，无需添加异氰酸酯等对人体有害的物质，能够充分利用废料，且在保证所制得的防水涂料具有良好的延伸性、弹塑性、抗裂性及耐候性的基础上，提高了废料的利用量。

Description

一种防水涂料的制备方法
技术领域
本发明涉及建材技术领域，具体涉及一种防水涂料的制备方法。
背景技术
防水材料是指防止雨水、地下水、工业和民用的给排水、腐蚀性液体以及空气汇总的时期、蒸汽等侵入建筑物的材料。防水涂料是防水材料中的一种，防水涂料经固化后形成的防水薄膜具有一定延伸性、弹塑性、抗裂性及耐候性，能起到防水、防渗和保护作用。
建筑工程用防水涂料将涂料涂刷在建筑物表面上，经各组分间的化学反应后形成一层薄膜，使建筑物表面与水隔绝，从而起到防水、密封的作用，防水涂料经固化后形成的防水薄膜应具有一定的延伸线、弹塑性、抗裂性、抗渗性和耐候性，能起到防水、防渗和保护作用。
然而，现有的防水涂料虽然施工方便，但是原料中含有异氰酸酯等对人体有害的物质，所以一方面，不利于人体健康，另一方面，在一些对环保要求较高的领域中无法获得应用。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术存在的防水涂料不环保的缺陷，提供一种防水涂料的制备方法，该方法环保性高，无需添加异氰酸酯等对人体有害的物质，能够充分利用废料，且在保证所制得的防水涂料具有良好的延伸性、弹塑性、抗裂性及耐候性的基础上，提高了废料的利用量。
本发明的发明人在研究过程中发现，将粉煤灰和砖渣粉末用于防水涂料时，既环保，又保证了防水涂料的性能，而且通过采用以正硅酸乙酯为原料的溶胶凝胶法制备纳米二氧化硅用于防水涂料，且在纳米二氧化硅的形成过程中引入粉煤灰和砖渣粉末，能够使得纳米二氧化硅溶胶包覆在粉煤灰和砖渣粉末表面，然后通过硅烷偶联剂将纳米二氧化硅与聚氨酯形成化学交联，使得制得的防水涂料具有良好的延伸性、弹塑性、抗裂性及耐候性。该方法一方面，提高了粉煤灰和砖渣粉末的用量，充分利用废料，而且能够将表面包覆有纳米二氧化硅的粉煤灰和砖渣粉末通过硅烷偶联剂与聚氨酯形成化学键式的稳固结合，从而保证了制得的防水涂料具有优异的延伸性、弹塑性、抗裂性及耐候性，能起到防水、防渗和保护作用，涂料粘结性强，不易脱落，绿色环保。
为了实现上述目的，本发明提供一种防水涂料的制备方法，该方法包括：
(1)将正硅酸乙酯、粉煤灰、砖渣粉末与丙二醇混合30-60min；
(2)将步骤(1)得到的混合液与硅烷偶联剂混合，再加入水进行第一反应3-5h，然后进行过滤、洗涤和干燥；
(3)将步骤(2)得到的第一反应物与聚氨酯混合，进行第二反应3-5h；
(4)将(3)得到的第二反应物与无机填料进行混合0.5-3h；
其中，各原料用量为：正硅酸乙酯3-8wt％，粉煤灰15-25wt％，砖渣粉末1-5wt％，丙二醇0.3-0.6wt％，硅烷偶联剂为1-4wt％，聚氨酯50-65wt％，余量为无机填料的用量。
优选情况下，各原料用量为：正硅酸乙酯3-5wt％，粉煤灰15-23wt％，砖渣粉末1-3wt％，丙二醇0.3-0.5wt％，硅烷偶联剂为1-3wt％，聚氨酯50-60wt％，余量为无机填料的用量。
优选地，所述砖渣粉末满足：以氧化物计，所含的氯、钾、钠和镁的含量之和≥68wt％。
优选地，步骤(2)中所述水的用量为所述正硅酸乙酯用量的10-15wt％。
优选地，所述硅烷偶联剂为氨基硅烷和/或环氧基硅烷。
优选地，所述无机填料为滑石粉、云母粉和陶土中的至少一种。
优选地，步骤(2)中所述洗涤的洗涤剂为乙醇。
与现有技术相比，本发明提供的防水涂料的制备方法通过前述特定的步骤，一方面，提高了粉煤灰和砖渣粉末的用量，充分利用废料，而且能够将表面包覆有纳米二氧化硅的粉煤灰和砖渣粉末通过硅烷偶联剂与聚氨酯形成化学键式的稳固结合，从而保证了制得的防水涂料具有优异的延伸性、弹塑性、抗裂性及耐候性，能起到防水、防渗和保护作用，涂料粘结性强，不易脱落，绿色环保。
具体实施方式
在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
如前所述，本发明提供一种防水涂料的制备方法，该方法包括：
(1)将正硅酸乙酯、粉煤灰、砖渣粉末与丙二醇混合30-60min；
(2)将步骤(1)得到的混合液与硅烷偶联剂混合，再加入水进行第一反应3-5h，然后进行过滤、洗涤和干燥；
(3)将步骤(2)得到的第一反应物与聚氨酯混合，进行第二反应3-5h；
(4)将(3)得到的第二反应物与无机填料进行混合0.5-3h；
其中，各原料用量为：正硅酸乙酯3-8wt％，粉煤灰15-25wt％，砖渣粉末1-5wt％，丙二醇0.3-0.6wt％，硅烷偶联剂为1-4wt％，聚氨酯50-65wt％，余量为无机填料的用量。
优选情况下，各原料用量为：正硅酸乙酯3-5wt％，粉煤灰15-23wt％，砖渣粉末1-3wt％，丙二醇0.3-0.5wt％，硅烷偶联剂为1-3wt％，聚氨酯50-60wt％，余量为无机填料的用量。
本发明的防水涂料制备过程中，优选除了正硅酸乙酯、粉煤灰、砖渣粉末、丙二醇、硅烷偶联剂、聚氨酯、无机填料，不添加其他助剂，尤其是有害物质。
本发明中，对所述砖渣粉末没有限制，只要能利用保证防水涂料的性能即可；优选为陶瓷砖废渣，进一步优选地，所述砖渣粉末满足：以氧化物计，所含的氯、钾、钠和镁的含量之和≥68wt％。采用该优选方案，更利于提高防水涂料的性能。
本发明对所述水的用量没有限制，只要能够使得正硅酸乙酯充分水解即可；优选地，步骤(2)中所述水的用量为所述正硅酸乙酯用量的10-15wt％。
本发明对所述硅烷偶联剂没有限制，只要能保证二氧化硅与聚氨酯发生交联反应即可；优选地，所述硅烷偶联剂为氨基硅烷和/或环氧基硅烷，所述氨基硅烷优选为KH550，所述环氧基硅烷优选为KH560。
本发明对所述无机填料没有限制，可以采用本领域的任何现有填料；优选地，所述无机填料为滑石粉、云母粉和陶土中的至少一种。
根据本发明，对所述洗涤的洗涤剂可选范围较宽；优选地，步骤(2)中所述洗涤的洗涤剂为乙醇。
根据本发明，优选地，所述粉煤灰、砖渣粉末的粒度均为1-20μm。
根据本发明提供的一种优选实施方式，所述防水涂料的制备方法包括：
(1)将正硅酸乙酯、粉煤灰、砖渣粉末与丙二醇混合30-60min；
所述砖渣粉末满足：以氧化物计，所含的氯、钾、钠和镁的含量之和≥68wt％；
粉煤灰、砖渣粉末为事先研磨得到，所述粉煤灰、砖渣粉末的粒度均为1-20μm；
(2)将步骤(1)得到的混合液与硅烷偶联剂混合，再加入水进行第一反应3-5h，然后进行过滤、洗涤和干燥；
所述硅烷偶联剂为氨基硅烷和/或环氧基硅烷；
所述水的用量为所述正硅酸乙酯用量的10-15wt％；
(3)将步骤(2)得到的第一反应物与聚氨酯混合，进行第二反应3-5h；
(4)将(3)得到的第二反应物与无机填料进行混合0.5-3h；
所述无机填料为滑石粉、云母粉和陶土中的至少一种；
其中，各原料用量为：正硅酸乙酯3-8wt％，粉煤灰15-25wt％，砖渣粉末1-5wt％，丙二醇0.3-0.6wt％，硅烷偶联剂为1-4wt％，聚氨酯50-65wt％，余量为无机填料的用量。
本发明提供的防水涂料的制备方法通过前述特定的步骤，一方面，提高了粉煤灰和砖渣粉末的用量，充分利用废料，而且能够将表面包覆有纳米二氧化硅的粉煤灰和砖渣粉末通过硅烷偶联剂与聚氨酯形成化学键式的稳固结合，从而保证了制得的防水涂料具有优异的延伸性、弹塑性、抗裂性及耐候性，能起到防水、防渗和保护作用，涂料粘结性强，不易脱落，绿色环保。
以下将通过实施例对本发明进行详细描述。以下实施例中，所涉及的原料除另有说明外均为市售品；其中，砖渣粉末为新密市刘寨镇兴农砖瓦厂产生的，所述砖渣粉末满足：以氧化物计，所含的氯、钾、钠和镁的含量之和为78wt％；所述粉煤灰为郑州煤电东风电厂产生的从烟道气体中收集的细灰；所述粉煤灰、砖渣粉末的粒度均为10-20μm；硅烷偶联剂为KH560，购自济南济滨化工有限公司。以下实施例中，正硅酸乙酯、粉煤灰、砖渣粉末、丙二醇、硅烷偶联剂、聚氨酯和无机填料的总量为100g。以下实施例中，所述洗涤使用的洗涤剂为乙醇。以下实施例中，按照GB/T 19250-2013测试防水涂料的性能。
实施例1
(1)将正硅酸乙酯、粉煤灰、砖渣粉末与丙二醇混合40min；
(2)将步骤(1)得到的混合液与硅烷偶联剂混合，再加入水进行第一反应4h，然后进行过滤、洗涤和干燥；
所述水的用量为所述正硅酸乙酯用量的12wt％；
(3)将步骤(2)得到的第一反应物与聚氨酯混合，进行第二反应4h；
(4)将(3)得到的第二反应物与无机填料进行混合1h，得到防水涂料；
所述无机填料为云母粉；
其中，各原料用量为：正硅酸乙酯4wt％，粉煤灰20wt％，砖渣粉末2wt％，丙二醇0.4wt％，硅烷偶联剂为1wt％，聚氨酯55wt％，余量为无机填料的用量。
对制备得到的防水涂料进行性能测试，测试结果如表2所示。
实施例2
(1)将正硅酸乙酯、粉煤灰、砖渣粉末与丙二醇混合40min；
(2)将步骤(1)得到的混合液与硅烷偶联剂混合，再加入水进行第一反应5h，然后进行过滤、洗涤和干燥；
所述水的用量为所述正硅酸乙酯用量的15wt％；
(3)将步骤(2)得到的第一反应物与聚氨酯混合，进行第二反应5h；
(4)将(3)得到的第二反应物与无机填料进行混合3h，得到防水涂料；
所述无机填料为滑石粉；
其中，各原料用量为：正硅酸乙酯3wt％，粉煤灰16wt％，砖渣粉末3wt％，丙二醇0.4wt％，硅烷偶联剂为3wt％，聚氨酯58wt％，余量为无机填料的用量。
对制备得到的防水涂料进行性能测试，测试结果如表2所示。
实施例3
(1)将正硅酸乙酯、粉煤灰、砖渣粉末与丙二醇混合50min；
(2)将步骤(1)得到的混合液与硅烷偶联剂混合，再加入水进行第一反应4h，然后进行过滤、洗涤和干燥；
所述水的用量为所述正硅酸乙酯用量的11wt％；
(3)将步骤(2)得到的第一反应物与聚氨酯混合，进行第二反应4h；
(4)将(3)得到的第二反应物与无机填料进行混合2h，得到防水涂料；
所述无机填料为陶土；
其中，各原料用量为：正硅酸乙酯5wt％，粉煤灰18wt％，砖渣粉末1wt％，丙二醇0.5wt％，硅烷偶联剂为2wt％，聚氨酯51wt％，余量为无机填料的用量。
对制备得到的防水涂料进行性能测试，测试结果如表2所示。
实施例4-5
按照实施例1的方法进行，并进行相应测试，不同的是，采用表1所示的原料组成，其他与实施例1相同。对制备得到的防水涂料进行性能测试，测试结果如表2所示。
实施例6
按照实施例1的方法进行，并进行相应测试，不同的是，不加入硅烷偶联剂，其他与实施例1相同。对制备得到的防水涂料进行性能测试，测试结果如表2所示。
实施例7
按照实施例1的方法进行，并进行相应测试，不同的是，不加入正硅酸乙酯，其他与实施例1相同。对制备得到的防水涂料进行性能测试，测试结果如表2所示。
对比例1
按照实施例1的方法进行，并进行相应测试，不同的是，将二氧化硅粉末与粉煤灰、砖渣粉末、丙二醇、硅烷偶联剂、聚氨酯、无机填料直接混合反应5h，所述二氧化硅粉末的摩尔数与实施例1的正硅酸乙酯以硅元素计的摩尔数相同，其他原料用量与实施例1相同。对制备得到的防水涂料进行性能测试，测试结果如表2所示。
表1
Figure BDA0002642940200000101
注：水的用量是指，相对于100重量份的正硅酸乙酯，水的用量重量份
表2
Figure BDA0002642940200000111
通过表1和表2的结果可以看出，采用本发明的实施例具有明显更好的效果。
需要说明的是，本申请的对比例并非为现有技术，仅是为了对比本发明的方法和效果而设置，不能理解为对本发明的限制。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合，这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种防水涂料的制备方法，其特征在于，该方法包括：
（1）将正硅酸乙酯、粉煤灰、砖渣粉末与丙二醇混合30-60min；
（2）将步骤（1）得到的混合液与硅烷偶联剂混合，再加入水进行第一反应3-5h，然后进行过滤、洗涤和干燥；
（3）将步骤（2）得到的第一反应物与聚氨酯混合，进行第二反应3-5h；
（4）将（3）得到的第二反应物与无机填料进行混合0.5-3h；
其中，各原料用量为：正硅酸乙酯3-8wt%，粉煤灰15-25wt%，砖渣粉末1-5wt%，丙二醇0.3-0.6wt%，硅烷偶联剂为1-4wt%，聚氨酯50-65wt%，余量为无机填料的用量。
2.根据权利要求1所述的防水涂料的制备方法，其中，各原料用量为：正硅酸乙酯3-5wt%，粉煤灰15-23wt%，砖渣粉末1-3wt%，丙二醇0.3-0.5wt%，硅烷偶联剂为1-3wt%，聚氨酯50-60wt%，余量为无机填料的用量。
3.根据权利要求1或2所述的防水涂料的制备方法，其中，所述砖渣粉末满足：以氧化物计，所含的氯、钾、钠和镁的含量之和≥68wt%。
4.根据权利要求1或2所述的防水涂料的制备方法，其中，步骤（2）中所述水的用量为所述正硅酸乙酯用量的10-15wt%。
5.根据权利要求1或2所述的防水涂料的制备方法，其中，所述硅烷偶联剂为氨基硅烷和/或环氧基硅烷。
6.根据权利要求1或2所述的防水涂料的制备方法，其中，所述无机填料为滑石粉、云母粉和陶土中的至少一种。
7.根据权利要求1或2所述的防水涂料的制备方法，其中，步骤（2）中所述洗涤的洗涤剂为乙醇。
8.根据权利要求1或2所述的防水涂料的制备方法，其中，所述粉煤灰、砖渣粉末的粒度均为1-20μm。
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