CN111925183A - 一种基于硅溶胶的防水材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种基于硅溶胶的防水材料，由如下重量份原料制成：70‑100份硅酸盐水泥，10‑20份硅溶胶，20‑30份纤维素纤维复合材料，5‑10份钛白粉，3‑8份玻化微珠，1‑5份碳酸镁粉，3‑8份酚醛树脂，20‑30份硅烷乳液，30‑50份水；本发明还公开一种基于硅溶胶的防水材料的制备方法；二氧化硅颗粒进入纤维素纤维中，导致纤维素纤维自身的密度增加，进而纤维的伸长率增加，而且纤维素为有机材料，二氧化硅为无机材料，形成的纤维素纤维复合材料为有机/无机杂化材料，既能够提升纤维素纤维的伸长率，又能够具有二氧化硅优异的稳定性能。

Description

一种基于硅溶胶的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，具体为一种基于硅溶胶的防水材料及其制备方法。
背景技术
防水材料是建筑物的围护结构要防止雨水、雪水和地下水的渗透；要防止空气中的湿气、蒸汽和其他有害气体与液体的侵蚀；分隔结构要防止给排水的渗翻。这些防渗透、渗漏和侵蚀的材料统称；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中的湿气、蒸气等侵入建筑物的材料。建筑物需要进行防水处理的部位主要是屋面、墙面、地面和地下室。
防水材料品种繁多，按其主要原料分为4类：①沥青类防水材料；②橡胶塑料类防水材料；③水泥类防水材料；④金属类防水材料。
中国发明专利CN110564237A公开了一种金属屋面用防水材料及其制备方法，包括以下重量份组分：AE960纯丙烯酸乳液430-470份、硅溶胶100-150份、改性纳米填料400-450份、矿物油消泡剂5-6份、防腐剂1.5-2份、增稠剂1.2-1.8份、水性溶剂85-100份；所述改性纳米填料的制备方法：将纳米碳酸钙、纳米硫酸钡、纳米二氧化钛、纳米氧化锌加入聚硅氧烷-丙烯酸酯共聚物乳液中，75℃搅拌3h，再加入界面活性剂，超声分散15min，低温干燥即得改性纳米碳酸钙。
发明内容
为了克服上述的技术问题，本发明提供一种基于硅溶胶的防水材料及其制备方法。
二氧化硅颗粒进入纤维素纤维中，导致纤维素纤维自身的密度增加，进而纤维的伸长率增加，而且纤维素为有机材料，二氧化硅为无机材料，形成的纤维素纤维复合材料为有机/无机杂化材料，既能够提升纤维素纤维的伸长率，又能够具有二氧化硅优异的稳定性能；本发明制备出的硅溶胶防水材料基于硅酸盐水泥材料，其中纤维素纤维复合材料能够赋予其优异的力学强度和稳定性。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种基于硅溶胶的防水材料，由如下重量份原料制成：70-100份硅酸盐水泥，10-20份硅溶胶，20-30份纤维素纤维复合材料，5-10份钛白粉，3-8份玻化微珠，1-5份碳酸镁粉，3-8份酚醛树脂，20-30份硅烷乳液，30-50份水；
该硅溶胶防水材料由如下方法制成：
第一步、将硅溶胶和硅烷乳液混合均匀，50-60℃水浴加热并磁力搅拌4h，之后加入质量分数10％稀盐酸调节pH，直至pH＝4-5，升温至60-70℃，继续搅拌1h，加入水，制得混合液A；
第二步、将硅酸盐水泥、纤维素纤维复合材料、钛白粉、玻化微珠、碳酸镁粉和酚醛树脂混合搅拌均匀，之后转移至三辊研磨机中研磨1-2h，制得混合料B；
第三步、将混合料B加入混合液A中，混合均匀后倒入模具中凝固，制得所述基于硅溶胶防水材料。
进一步地，所述硅溶胶为二氧化硅含量为10％-60％的液体硅溶胶，二氧化硅粒径为100nm。
进一步地，所述硅烷乳液为甲基三甲氧基硅烷乳液和甲基三乙氧基硅烷乳液中的一种或两种。
进一步地，所述纤维素纤维复合材料由如下方法制成：
步骤S1、将质量分数10％硅酸钠溶液和质量分数10％硫酸滴入质量分数20％氢氧化钠溶液中，25-30℃水浴加热并以200-240r/min的转速磁力搅拌30-40min，滴加结束后升温至45-50℃并以80-100r/min的转速匀速搅拌2h，制得二氧化硅溶胶，控制10％硅酸钠溶液、10％硫酸和20％氢氧化钠溶液的重量比为1∶1∶2；
步骤S2、将云杉纤维素加入质量分数50％NMMO水溶液中，匀速搅拌15min后加入抗氧化剂，继续搅拌5min后加入步骤S1制得的二氧化硅溶胶，以400-450r/min的转速搅拌30min，制得混合液，低压除水，直至制得透明的纤维素溶液，之后通过喷丝头纺出，置于10％碳酸钠溶液中凝固，之后洗涤、干燥，制得所述纤维素纤维复合材料，控制云杉纤维素、50％NMMO水溶液、抗氧化剂和二氧化硅溶胶的重量比为1∶10∶0.1-0.2∶0.5。
步骤S1中通过将10％硅酸钠溶液和10％硫酸滴入20％氢氧化钠溶液中，控制氢氧化钠溶液的浓度为20％，因为在碱性条件下，体系内的氢氧根多，二氧化硅的硅氧键易与之形成氢键，能够增加颗粒间的距离，进而减弱颗粒团聚的趋势，所以在该浓度下形成的二氧化硅粒径小，制得的二氧化硅溶胶更加稳定；步骤S2中将云杉纤维素溶解后与二氧化硅溶胶按照1∶0.5的重量比进行混合，混合过程中二氧化硅颗粒进入纤维素纤维中，导致纤维素纤维自身的密度增加，进而纤维的伸长率增加，而且纤维素为有机材料，二氧化硅为无机材料，形成的纤维素纤维复合材料为有机/无机杂化材料，既能够提升纤维素纤维的伸长率，又能够具有二氧化硅优异的稳定性能。
进一步地，步骤S2中抗氧化剂为HA、BHT和茶多酚中的一种或几种按任意比例混合。
一种基于硅溶胶的防水材料的制备方法，包括如下步骤：
第一步、将硅溶胶和硅烷乳液混合均匀，50-60℃水浴加热并磁力搅拌4h，之后加入10％稀盐酸调节pH，直至pH＝4-5，升温至60-70℃，继续搅拌1h，加入水，制得混合液A；
第二步、将硅酸盐水泥、纤维素纤维复合材料、钛白粉、玻化微珠、碳酸镁粉和酚醛树脂混合搅拌均匀，之后转移至三辊研磨机中研磨1-2h，制得混合料B；
第三步、将混合料B加入混合液A中，混合均匀后倒入模具中凝固，制得所述基于硅溶胶防水材料。
本发明的有益效果：
本发明一种基于硅溶胶的防水材料，通过以硅酸盐水泥和纤维素纤维复合材料等作为原料制备出一种防水材料，其中纤维素纤维复合材料在制备过程中步骤S1中通过将10％硅酸钠溶液和10％硫酸滴入20％氢氧化钠溶液中，控制氢氧化钠溶液的浓度为20％，因为在碱性条件下，体系内的氢氧根多，二氧化硅的硅氧键易与之形成氢键，能够增加颗粒间的距离，进而减弱颗粒团聚的趋势，所以在该浓度下形成的二氧化硅粒径小，制得的二氧化硅溶胶更加稳定；步骤S2中将云杉纤维素溶解后与二氧化硅溶胶按照1∶0.5的重量比进行混合，混合过程中二氧化硅颗粒进入纤维素纤维中，导致纤维素纤维自身的密度增加，进而纤维的伸长率增加，而且纤维素为有机材料，二氧化硅为无机材料，形成的纤维素纤维复合材料为有机/无机杂化材料，既能够提升纤维素纤维的伸长率，又能够具有二氧化硅优异的稳定性能；本发明制备出的硅溶胶防水材料基于硅酸盐水泥材料，其中纤维素纤维复合材料能够赋予其优异的力学强度和稳定性。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种基于硅溶胶的防水材料，由如下重量份原料制成：70份硅酸盐水泥，10份硅溶胶，20份纤维素纤维复合材料，5份钛白粉，3份玻化微珠，1份碳酸镁粉，3份酚醛树脂，20份硅烷乳液，30份水；
该硅溶胶防水材料由如下方法制成：
第一步、将硅溶胶和硅烷乳液混合均匀，50℃水浴加热并磁力搅拌4h，之后加入10％稀盐酸调节pH，直至pH＝4，升温至60℃，继续搅拌1h，加入水，制得混合液A；
第二步、将硅酸盐水泥、纤维素纤维复合材料、钛白粉、玻化微珠、碳酸镁粉和酚醛树脂混合搅拌均匀，之后转移至三辊研磨机中研磨1h，制得混合料B；
第三步、将混合料B加入混合液A中，混合均匀后倒入模具中凝固，制得所述基于硅溶胶防水材料。
所述硅溶胶为二氧化硅含量为50％的液体硅溶胶，二氧化硅粒径为100nm。
所述硅烷乳液为甲基三甲氧基硅烷乳液和甲基三乙氧基硅烷乳液中的一种或两种。
纤维素纤维复合材料由如下方法制成：
步骤S1、将10％硅酸钠溶液和10％硫酸滴入20％氢氧化钠溶液中，25℃水浴加热并以200r/min的转速磁力搅拌30min，滴加结束后升温至45℃并以80r/min的转速匀速搅拌2h，制得二氧化硅溶胶，控制10％硅酸钠溶液、10％硫酸和20％氢氧化钠溶液的重量比为1∶1∶2；
步骤S2、将云杉纤维素加入50％NMMO水溶液中，匀速搅拌15min后加入茶多酚，继续搅拌5min后加入步骤S1制得的二氧化硅溶胶，以400r/min的转速搅拌30min，制得混合液，低压除水，直至制得透明的纤维素溶液，之后通过喷丝头纺出，置于10％碳酸钠溶液中凝固，之后洗涤、干燥，制得所述纤维素纤维复合材料，控制云杉纤维素、50％NMMO水溶液、抗氧化剂和二氧化硅溶胶的重量比为1∶10∶0.1∶0.5。
实施例2
一种基于硅溶胶的防水材料，由如下重量份原料制成：80份硅酸盐水泥，12份硅溶胶，22份纤维素纤维复合材料，8份钛白粉，5份玻化微珠，2份碳酸镁粉，5份酚醛树脂，22份硅烷乳液，35份水；
该硅溶胶防水材料由如下方法制成：
第一步、将硅溶胶和硅烷乳液混合均匀，50℃水浴加热并磁力搅拌4h，之后加入10％稀盐酸调节pH，直至pH＝4，升温至60℃，继续搅拌1h，加入水，制得混合液A；
第二步、将硅酸盐水泥、纤维素纤维复合材料、钛白粉、玻化微珠、碳酸镁粉和酚醛树脂混合搅拌均匀，之后转移至三辊研磨机中研磨1h，制得混合料B；
第三步、将混合料B加入混合液A中，混合均匀后倒入模具中凝固，制得所述基于硅溶胶防水材料。
其余同实施例1。
实施例3
一种基于硅溶胶的防水材料，由如下重量份原料制成：90份硅酸盐水泥，18份硅溶胶，28份纤维素纤维复合材料，8份钛白粉，6份玻化微珠，4份碳酸镁粉，6份酚醛树脂，26份硅烷乳液，45份水；
该硅溶胶防水材料由如下方法制成：
第一步、将硅溶胶和硅烷乳液混合均匀，50℃水浴加热并磁力搅拌4h，之后加入10％稀盐酸调节pH，直至pH＝4，升温至60℃，继续搅拌1h，加入水，制得混合液A；
第二步、将硅酸盐水泥、纤维素纤维复合材料、钛白粉、玻化微珠、碳酸镁粉和酚醛树脂混合搅拌均匀，之后转移至三辊研磨机中研磨1h，制得混合料B；
第三步、将混合料B加入混合液A中，混合均匀后倒入模具中凝固，制得所述基于硅溶胶防水材料。
其余同实施例1。
实施例4
一种基于硅溶胶的防水材料，由如下重量份原料制成：100份硅酸盐水泥，20份硅溶胶，30份纤维素纤维复合材料，10份钛白粉，8份玻化微珠，5份碳酸镁粉，8份酚醛树脂，30份硅烷乳液，50份水；
该硅溶胶防水材料由如下方法制成：
第一步、将硅溶胶和硅烷乳液混合均匀，50℃水浴加热并磁力搅拌4h，之后加入10％稀盐酸调节pH，直至pH＝4，升温至60℃，继续搅拌1h，加入水，制得混合液A；
第二步、将硅酸盐水泥、纤维素纤维复合材料、钛白粉、玻化微珠、碳酸镁粉和酚醛树脂混合搅拌均匀，之后转移至三辊研磨机中研磨1h，制得混合料B；
第三步、将混合料B加入混合液A中，混合均匀后倒入模具中凝固，制得所述基于硅溶胶防水材料。
其余同实施例1。
对比例1
本对比例与实施例1相比，用纤维素纤维代替纤维素纤维复合材料，制备方法如下所示：
第一步、将硅溶胶和硅烷乳液混合均匀，50℃水浴加热并磁力搅拌4h，之后加入10％稀盐酸调节pH，直至pH＝4，升温至60℃，继续搅拌1h，加入水，制得混合液A；
第二步、将硅酸盐水泥、纤维素纤维、钛白粉、玻化微珠、碳酸镁粉和酚醛树脂混合搅拌均匀，之后转移至三辊研磨机中研磨1h，制得混合料B；
第三步、将混合料B加入混合液A中，混合均匀后倒入模具中凝固，制得所述基于硅溶胶防水材料。
对比例2
本对比例为市场中一种基于硅溶胶的防水材料。
对实施例1-4和对比例1-2的透水性、导热系数和压剪粘结强度进行检测，结果如下表所示；
透水性 导热系数W/(m·k) 压剪粘结强度/kPa
实施例1 不透水 0.038 153.8
实施例2 不透水 0.035 155.2
实施例3 不透水 0.036 155.1
实施例4 不透水 0.040 155.6
对比例1 不透水 0.065 128.6
对比例2 不透水 0.102 110.8
从上表中能够看出实施例1-4在透水性测试中均不透水，导热系数为0.035-0.040W/(m·k)，压剪粘结强度为153.8-155.6kPa；对比例1-2在透水性测试中均不透水，导热系数为0.065-0.102W/(m·k)，压剪粘结强度为110.8-128.6kPa；所以纤维素为有机材料，二氧化硅为无机材料，形成的纤维素纤维复合材料为有机/无机杂化材料，既能够提升纤维素纤维的伸长率，又能够具有二氧化硅优异的稳定性能；本发明制备出的硅溶胶防水材料基于硅酸盐水泥材料，其中纤维素纤维复合材料能够赋予其优异的力学强度和稳定性。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上内容仅仅是对本发明所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种基于硅溶胶的防水材料，其特征在于，由如下重量份原料制成：70-100份硅酸盐水泥，10-20份硅溶胶，20-30份纤维素纤维复合材料，5-10份钛白粉，3-8份玻化微珠，1-5份碳酸镁粉，3-8份酚醛树脂，20-30份硅烷乳液，30-50份水；
该硅溶胶防水材料由如下方法制成：
第一步、将硅溶胶和硅烷乳液混合均匀，50-60℃水浴加热并磁力搅拌4h，之后加入10％稀盐酸调节pH，直至pH＝4-5，升温至60-70℃，继续搅拌1h，加入水，制得混合液A；
第二步、将硅酸盐水泥、纤维素纤维复合材料、钛白粉、玻化微珠、碳酸镁粉和酚醛树脂混合搅拌均匀，之后转移至三辊研磨机中研磨1-2h，制得混合料B；
第三步、将混合料B加入混合液A中，混合均匀后倒入模具中凝固，制得所述基于硅溶胶防水材料。
2.根据权利要求1所述的一种基于硅溶胶的防水材料，其特征在于，所述硅溶胶为二氧化硅含量为10％-60％的液体硅溶胶，二氧化硅粒径为100nm。
3.根据权利要求1所述的一种基于硅溶胶的防水材料，其特征在于，所述硅烷乳液为甲基三甲氧基硅烷乳液和甲基三乙氧基硅烷乳液中的一种或两种。
4.根据权利要求1所述的一种基于硅溶胶的防水材料，其特征在于，所述纤维素纤维复合材料由如下方法制成：
步骤S1、将10％硅酸钠溶液和10％硫酸滴入20％氢氧化钠溶液中，25-30℃水浴加热并以200-240r/min的转速磁力搅拌30-40min，滴加结束后升温至45-50℃并以80-100r/min的转速匀速搅拌2h，制得二氧化硅溶胶，控制10％硅酸钠溶液、10％硫酸和20％氢氧化钠溶液的重量比为1∶1∶2；
步骤S2、将云杉纤维素加入50％NMMO水溶液中，匀速搅拌15min后加入抗氧化剂，继续搅拌5min后加入步骤S1制得的二氧化硅溶胶，以400-450r/min的转速搅拌30min，制得混合液，低压除水，直至制得透明的纤维素溶液，之后通过喷丝头纺出，置于10％碳酸钠溶液中凝固，之后洗涤、干燥，制得所述纤维素纤维复合材料，控制云杉纤维素、50％NMMO水溶液、抗氧化剂和二氧化硅溶胶的重量比为1∶10∶0.1-0.2∶0.5。
5.根据权利要求4所述的一种基于硅溶胶的防水材料，其特征在于，步骤S2中抗氧化剂为HA、BHT和茶多酚中的一种或几种按任意比例混合。
6.根据权利要求1所述的一种基于硅溶胶的防水材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
第一步、将硅溶胶和硅烷乳液混合均匀，50-60℃水浴加热并磁力搅拌4h，之后加入10％稀盐酸调节pH，直至pH＝4-5，升温至60-70℃，继续搅拌1h，加入水，制得混合液A；
第二步、将硅酸盐水泥、纤维素纤维复合材料、钛白粉、玻化微珠、碳酸镁粉和酚醛树脂混合搅拌均匀，之后转移至三辊研磨机中研磨1-2h，制得混合料B；
第三步、将混合料B加入混合液A中，混合均匀后倒入模具中凝固，制得所述基于硅溶胶防水材料。
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