CN111892351B - 结晶型自修复聚合物水泥基防水材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开结晶型自修复聚合物水泥基防水材料及其制备方法，包括以下质量百分比原料：硅酸盐水泥27～35％、石英砂18～24％、乙烯基硅烷偶联剂0.8～1％、激发剂6～9.5％、紫外线吸收剂0.2～0.5％、改性聚丙烯酸酯乳液30～48％；所述改性聚丙烯酸酯乳液的制备方法为：I.称量；II.将丙烯酸酯单体、甲基丙烯酸加入乙醇中，搅拌溶解后，得到A液；III.将衣康酸钠、苯乙烯磺酸钠、亚氨基二琥珀酸四钠、引发剂加入去离子水中，搅拌溶解后，得到B液；IV.将A液和B液混合均匀后，转移至反应釜中，70～100℃共聚反应3～6h，即得。本发明通过在共聚物中引入‑COONa、‑SO3Na等结构，形成自身具有螯合作用、乳化分散作用的共聚物乳液，进而形成改性聚丙烯酸酯‑混凝土稳定结合的致密防水层。

Description

结晶型自修复聚合物水泥基防水材料及其制备方法
技术领域
本发明属于防水材料技术领域，具体涉及结晶型自修复聚合物水泥基防水材料及其制备方法。
背景技术
聚合物水泥基防水材料是由高分子聚合物乳液如聚丙烯酸酯、聚醋酸乙烯酯、丁苯橡胶乳液及各种添加剂优化组合而成的液料和配套的由水泥、级配砂组成的粉料复合而成的双组份防水涂料，既具有合成高分子聚合物材料弹性高、又具有无机材料机械强度强、耐久性好的优点。但是由于聚合物水泥基防水涂料是由有机聚合物乳液和无机水泥粉料组成的，有机相和无机相的相容性和分散性较差，影响成膜质量，易出现相分层及涂膜或涂层在后期产生裂缝和裂纹等问题。虽然，现有技术通过在聚合物水泥基防水材料中添加结晶剂来修补裂缝或微孔。如申请号为CN201310213586.5的专利，公开一种自结晶型聚合物水泥基防水涂料及其制备方法，利用硅酸镁锂、硅酸镁铝、钠基膨润土等纳米结晶剂与水接触，迅速膨胀结晶形成三维空间的胶体结构；如申请号为CN201911323960.0的专利，公开一种水泥基渗透结晶型防水材料及其制备方法，利用环丁烷羧酸、18-冠醚-6作催化剂，使Ca2+和SiO3 2-反应更加彻底；但上述结晶剂主要通过物理变化或者水泥中Ca2+和SiO3 2-的化合填充裂缝，但是并不能从根源上彻底解决由于有机聚合物和无机水泥、石英砂粉料间相容性或分散问题而出现的分层、裂纹现象。
基于以上所述，本发明首次利用衣康酸钠、苯乙烯磺酸钠、亚氨基二琥珀酸四钠与丙烯酸酯单体、甲基丙烯酸交联共聚，形成自身具有螯合作用、乳化分散作用的衣康酸钠/苯乙烯磺酸钠/亚氨基二琥珀酸四钠/丙烯酸酯单体/甲基丙烯酸共聚物乳液，利用共聚物中引入的-COONa、-SO3Na等结构高效螯合水泥中Ca2+、Al3+，进而形成改性聚丙烯酸酯-混凝土稳定结合的致密防水层，彻底解决有机聚合物与无机水泥间相容性差、易分层断裂的问题。
发明内容
针对现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供结晶型自修复聚合物水泥基防水材料及其制备方法。
本发明的技术方案概述如下：
结晶型自修复聚合物水泥基防水材料，包括以下质量百分比原料：硅酸盐水泥27～35％、石英砂18～24％、乙烯基硅烷偶联剂0.8～1％、激发剂6～9.5％、紫外线吸收剂0.2～0.5％、改性聚丙烯酸酯乳液30～48％；
所述改性聚丙烯酸酯乳液的制备方法为：
I.按质量份依次称取丙烯酸酯单体20～25份、甲基丙烯酸1～3份、乙醇20～25份、衣康酸钠5～10份、苯乙烯磺酸钠3～7份、亚氨基二琥珀酸四钠3～10份、引发剂0.1～0.2份、去离子水20～28份；
II.将丙烯酸酯单体、甲基丙烯酸加入乙醇中，搅拌溶解后，得到A液；
III.将衣康酸钠、苯乙烯磺酸钠、亚氨基二琥珀酸四钠、引发剂加入去离子水中，搅拌溶解后，得到B液；
IV.将A液和B液混合均匀后，转移至反应釜中，70～100℃共聚反应3～6h，即得改性聚丙烯酸酯乳液；
所述激发剂由以下质量份组分组成：硅酸钠10～15份、硫酸铝15～20份、三聚磷酸钠5～10份、羟基亚乙基二膦酸钠5～10份、柠檬酸钠3～5份。
优选的是，所述丙烯酸酯单体为丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸乙酯中的一种或多种。
优选的是，所述引发剂为过硫酸钾、过硫酸铵中的一种或多种。
优选的是，所述乙烯基硅烷偶联剂为乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三叔丁氧基硅烷、乙烯基三乙酰氧基硅烷中的一种或多种。
优选的是，所述紫外线吸收剂为邻羟基苯甲酸苯酯、2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮、2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮中的一种或多种。
结晶型自修复聚合物水泥基防水材料的制备方法：将硅酸盐水泥、石英砂、乙烯基硅烷偶联剂、紫外线吸收剂混合均匀后，加入改性聚丙烯酸酯乳液，搅拌均匀后，再加入激发剂，以600～800r/min转速均质0.5h后，即得所述聚合物水泥基防水材料，并直接刷涂施工。
本发明的有益效果：
1、本发明首次利用衣康酸钠、苯乙烯磺酸钠、亚氨基二琥珀酸四钠与丙烯酸酯单体、甲基丙烯酸交联共聚，形成自身具有螯合作用、乳化分散作用的衣康酸钠/苯乙烯磺酸钠/亚氨基二琥珀酸四钠/丙烯酸酯单体/甲基丙烯酸共聚物乳液，利用共聚物中引入的-COONa、-SO3Na等结构高效螯合水泥中Ca2+、Al3+，进而形成改性聚丙烯酸酯-混凝土稳定结合的致密防水层，彻底解决有机聚合物与无机水泥间相容性差、易分层断裂的问题。
2、本发明利用硅酸钠、硫酸铝、三聚磷酸钠、羟基亚乙基二膦酸钠、柠檬酸钠组配激发剂，遇水后，与水化产物Ca(OH)2及游离的Ca2+、Al3+作用进一步硅酸钙/铝、钙矾石、三聚磷酸钙/铝络合物、羟基亚乙基二膦酸钙/铝络合物、柠檬酸钙/铝等不溶性枝蔓状结晶体，修补和填充聚合物水泥基防水涂层中的毛细孔道和裂缝，赋予其自愈合、修复功能。
附图说明
图1为本发明结晶型自修复聚合物水泥基防水材料的制备方法流程图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
实施例1
结晶型自修复聚合物水泥基防水材料的制备方法，包括以下步骤：
S1：制备改性聚丙烯酸酯乳液：
I.按质量份依次称取丙烯酸甲酯20份、甲基丙烯酸1份、乙醇20份、衣康酸钠5份、苯乙烯磺酸钠3份、亚氨基二琥珀酸四钠3份、过硫酸铵0.1份、去离子水20份；
II.将丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸加入乙醇中，搅拌溶解后，得到A液；
III.将衣康酸钠、苯乙烯磺酸钠、亚氨基二琥珀酸四钠、过硫酸铵加入去离子水中，搅拌溶解后，得到B液；
IV.将A液和B液混合均匀后，转移至反应釜中，70℃共聚反应3h，即得改性聚丙烯酸酯乳液；
S2：按质量份依次称取硅酸钠10份、硫酸铝15份、三聚磷酸钠5份、羟基亚乙基二膦酸钠5份、柠檬酸钠3份，混合均匀后，即得激发剂；
S3：按质量百分比将35％硅酸盐水泥、24％石英砂、1％乙烯基三甲氧基硅烷、0.5％邻羟基苯甲酸苯酯混合均匀后，加入30％改性聚丙烯酸酯乳液，搅拌均匀后，再加入9.5％激发剂，以600r/min转速均质0.5h后，即得所述聚合物水泥基防水材料，并直接刷涂施工。
实施例2
结晶型自修复聚合物水泥基防水材料的制备方法，包括以下步骤：
S1：制备改性聚丙烯酸酯乳液：
I.按质量份依次称取甲基丙烯酸甲酯22份、甲基丙烯酸2份、乙醇23份、衣康酸钠8份、苯乙烯磺酸钠5份、亚氨基二琥珀酸四钠6份、过硫酸钾0.15份、去离子水24份；
II.将甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸加入乙醇中，搅拌溶解后，得到A液；
III.将衣康酸钠、苯乙烯磺酸钠、亚氨基二琥珀酸四钠、过硫酸钾加入去离子水中，搅拌溶解后，得到B液；
IV.将A液和B液混合均匀后，转移至反应釜中，85℃共聚反应3～6h，即得改性聚丙烯酸酯乳液；
S2：按质量份依次称取硅酸钠13份、硫酸铝17份、三聚磷酸钠8份、羟基亚乙基二膦酸钠8份、柠檬酸钠4份，混合均匀后，即得激发剂；
S3：按质量百分比将31％硅酸盐水泥、21％石英砂、0.9％乙烯基三乙氧基硅烷、0.3％2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮混合均匀后，加入39％改性聚丙烯酸酯乳液，搅拌均匀后，再加入7.8％激发剂，以700r/min转速均质0.5h后，即得所述聚合物水泥基防水材料，并直接刷涂施工。
实施例3
结晶型自修复聚合物水泥基防水材料的制备方法，包括以下步骤：
S1：制备改性聚丙烯酸酯乳液：
I.按质量份依次称取丙烯酸乙酯25份、甲基丙烯酸3份、乙醇25份、衣康酸钠10份、苯乙烯磺酸钠7份、亚氨基二琥珀酸四钠10份、过硫酸钾0.2份、去离子水28份；
II.将丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸加入乙醇中，搅拌溶解后，得到A液；
III.将衣康酸钠、苯乙烯磺酸钠、亚氨基二琥珀酸四钠、过硫酸钾加入去离子水中，搅拌溶解后，得到B液；
IV.将A液和B液混合均匀后，转移至反应釜中，100℃共聚反应6h，即得改性聚丙烯酸酯乳液；
S2：按质量份依次称取硅酸钠15份、硫酸铝20份、三聚磷酸钠10份、羟基亚乙基二膦酸钠10份、柠檬酸钠5份，混合均匀后，即得激发剂；
S3：按质量百分比将27％硅酸盐水泥、18％石英砂、0.8％乙烯基三乙酰氧基硅烷、0.2％2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮混合均匀后，加入48％改性聚丙烯酸酯乳液，搅拌均匀后，再加入6％激发剂，以800r/min转速均质0.5h后，即得所述聚合物水泥基防水材料，并直接刷涂施工。
对比例1：与实施例1相同，区别在于：以普通聚丙烯酸酯乳液代替改性聚丙烯酸酯乳液；普通聚丙烯酸酯乳液制备方法为：
I.按质量份依次称取丙烯酸甲酯20份、甲基丙烯酸1份、过硫酸铵0.1份、乙醇20份、去离子水20份；
II.将丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸加入乙醇中，搅拌溶解后，得到A液；
III.将过硫酸铵加入去离子水中，搅拌溶解后，得到B液；
IV.将A液和B液混合均匀后，转移至反应釜中，70℃聚合反应3h，即得聚丙烯酸酯乳液。
对比例2：与实施例1相同，区别在于：在制备过程中，激发剂以去离子水代替。
测定实施例1～3及对比例1～2制备出的自修复聚合物水泥基防水材料的稳定性：将测定实施例1～3及对比例1～2自修复聚合物水泥基防水材料均匀刷涂在石膏板基面上，刷涂厚度为1cm，在1℃静置24h，观察是否有分层现象；并按照GB/T23445-2009《聚合物水泥防水涂料》对实施例1～3及对比例1～2制备出的自修复聚合物水泥基防水材料进行性能测试，试验结果如下表所示：
Figure BDA0002569473770000081
Figure BDA0002569473770000091
由上表可知，本发明利用衣康酸钠、苯乙烯磺酸钠、亚氨基二琥珀酸四钠与丙烯酸酯单体、甲基丙烯酸交联共聚，形成自身具有螯合作用、乳化分散作用的衣康酸钠/苯乙烯磺酸钠/亚氨基二琥珀酸四钠/丙烯酸酯单体/甲基丙烯酸共聚物乳液，利用共聚物中引入的-COONa、-SO3Na等结构高效螯合水泥中Ca2+、Al3+，进而形成改性聚丙烯酸酯-混凝土稳定结合的致密防水层，明显提高聚丙烯酸酯乳液和水泥砂浆的相容性和分散性，彻底解决有机聚合物与无机水泥间相容性差、易分层断裂的问题
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节。

Claims (5)

1.结晶型自修复聚合物水泥基防水材料，其特征在于，包括以下质量百分比原料：硅酸盐水泥27～35％、石英砂18～24％、乙烯基硅烷偶联剂0.8～1％、激发剂6～9.5％、紫外线吸收剂0.2～0.5％、改性聚丙烯酸酯乳液30～48％；所述乙烯基硅烷偶联剂为乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三叔丁氧基硅烷、乙烯基三乙酰氧基硅烷中的一种或多种；
所述改性聚丙烯酸酯乳液的制备方法为：
I.按质量份依次称取丙烯酸酯单体20～25份、甲基丙烯酸1～3份、乙醇20～25份、衣康酸钠5～10份、苯乙烯磺酸钠3～7份、亚氨基二琥珀酸四钠3～10份、引发剂0.1～0.2份、去离子水20～28份；
II.将丙烯酸酯单体、甲基丙烯酸加入乙醇中，搅拌溶解后，得到A液；
III.将衣康酸钠、苯乙烯磺酸钠、亚氨基二琥珀酸四钠、引发剂加入去离子水中，搅拌溶解后，得到B液；
IV.将A液和B液混合均匀后，转移至反应釜中，70～100℃共聚反应3～6h，即得改性聚丙烯酸酯乳液；
所述激发剂由以下质量份组分组成：硅酸钠10～15份、硫酸铝15～20份、三聚磷酸钠5～10份、羟基亚乙基二膦酸钠5～10份、柠檬酸钠3～5份。
2.根据权利要求1所述结晶型自修复聚合物水泥基防水材料，其特征在于，所述丙烯酸酯单体为丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸乙酯中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述结晶型自修复聚合物水泥基防水材料，其特征在于，所述引发剂为过硫酸钾、过硫酸铵中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述结晶型自修复聚合物水泥基防水材料，其特征在于，所述紫外线吸收剂为邻羟基苯甲酸苯酯、2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮、2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮中的一种或多种。
5.如权利要求1～4任意一项所述结晶型自修复聚合物水泥基防水材料的制备方法，其特征在于：将硅酸盐水泥、石英砂、乙烯基硅烷偶联剂、紫外线吸收剂混合均匀后，加入改性聚丙烯酸酯乳液，搅拌均匀后，再加入激发剂，以600～800r/min转速均质0.5h后，即得所述聚合物水泥基防水材料，并直接刷涂施工。
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