CN112175493A - 一种阻燃兼耐酸型建筑防水剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种阻燃兼耐酸型建筑防水剂及其制备方法，所述阻燃兼耐酸型建筑防水剂包括如下重量份数的原料：碳纤维材料6～10份、生物质超细纤维粉6～10份、稳定剂4～6份、α型金属氧化物或氢氧化物17～25份、热固性树脂12～18份、溶剂31～55份。本发明的阻燃兼耐酸型建筑防水剂主要通过碳纤维材料、生物质超细纤维粉赋予粗糙度，结合热固性树脂的低表面能和固化作用，使得防水剂在施用后能保证建筑的防水、防渗漏性能，再加上α型金属氧化物或氢氧化物和稳定剂的复配，不仅使防水剂更均一稳定、更有强度，还意外获得了很好的阻燃和耐酸性腐蚀的功效。

Description

一种阻燃兼耐酸型建筑防水剂及其制备方法
技术领域
本发明属于防水剂技术领域，具体涉及到一种阻燃兼耐酸型建筑防水剂及其制备方法。
背景技术
随着我国基建工程的发展，防水效果越来越成为建筑中的重要问题。目前已有各类防水剂，大体可分为无机系、有机系、混合物系等三大类，但各类防水剂仍存在一定的不足。如有些防水剂只能喷涂或刷涂，不能作为混凝土外加剂使用；有些防水剂含合成成分较多，不够环保；许多防水剂都不耐酸雨侵蚀；大部分防水剂都不具有附加功能等。
因此，研发一种以生物质材料等环保成分为主、可作为外加剂使用并具有耐酸性腐蚀功能、能额外起到诸如阻燃功能的建筑防水剂，将拓展防水剂的种类和应用范围，具有广阔的市场前景。
发明内容
本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。
鉴于上述和/或现有技术中存在的问题，提出了本发明。
因此，本发明的目的是，克服现有技术中的不足，提供一种阻燃兼耐酸型建筑防水剂。
为解决上述技术问题，本发明提供了如下技术方案：一种阻燃兼耐酸型建筑防水剂，所述阻燃兼耐酸型建筑防水剂包括如下重量份数的原料：碳纤维材料6～10份、生物质超细纤维粉6～10份、稳定剂4～6份、α型金属氧化物或氢氧化物17～25份、热固性树脂12～18份、溶剂31～55份。
作为本发明所述阻燃兼耐酸型建筑防水剂的制备方法的一种优选方案，其中：所述碳纤维材料为原纤维种类为聚丙烯腈纤维、粘胶纤维的高强度级、超高强度级、中模量级碳纤维的两种或两种以上的组合物。
作为本发明所述阻燃兼耐酸型建筑防水剂的制备方法的一种优选方案，其中：所述的生物质超细纤维粉的制备方法为：
将干燥的植物纤维进行闪爆处理，并研磨至500～2000目即得到生物质超细纤维粉。
作为本发明所述阻燃兼耐酸型建筑防水剂的制备方法的一种优选方案，其中：所述植物纤维包括但不限于工业大麻、剑麻、苎麻、亚麻、木棉、棉、玉米秸秆、高粱秸秆中的一种或两种及其以上的组合物。
作为本发明所述阻燃兼耐酸型建筑防水剂的制备方法的一种优选方案，其中：所述稳定剂为磷酸三丁酯、磷酸三(2-乙基己基)酯、磷酸三苯酯、磷酸(2- 乙基己基)-二苯酯中的任一种或两种及其以上的组合物。
作为本发明所述阻燃兼耐酸型建筑防水剂的制备方法的一种优选方案，其中：所述α型金属氧化物或氢氧化物为晶体结构为α型的氧化铁、氧化锌、氧化铝、氧化镁、氢氧化镁、氢氧化钙、氢氧化铝、氢氧化铁中的两种或两种以上的组合物。
作为本发明所述阻燃兼耐酸型建筑防水剂的制备方法的一种优选方案，其中：所述热固性树脂为环氧树脂、糠醇树脂糠醇树脂、ABS树脂、PU树脂的两种或两种以上的组合物。
作为本发明所述阻燃兼耐酸型建筑防水剂的制备方法的一种优选方案，其中：所述溶剂为松节油、乙酸-2-乙氧基乙酯、乙二醇甲醚的组合物。
作为本发明所述阻燃兼耐酸型建筑防水剂的制备方法的一种优选方案，其中：所述具体步骤包括：
将6～10份生物质超细纤维粉、6～10份碳纤维材料缓慢加入到13.5～23.5 份乙二醇甲醚中，同时使用高速搅拌机在180～240rpm下搅拌18～22min，得到混合液A；
将4～6份稳定剂、12～18份热固性树脂缓慢加入到12.5～22.5份松节油、 5～9份乙酸-2-乙氧基乙酯中，并使用高速搅拌机在580～620rpm下搅拌13～17 min，得到混合液B；
将混合液B缓慢加入到混合液A中，边加入边以340～380rpm的速度搅拌，然后加入α型金属氧化物或氢氧化物17～25份，并以120～180rpm的速度搅拌 23～27min，得到均匀粘稠状液体，即为阻燃兼耐酸型建筑防水剂
本发明有益效果：
(1)本发明的阻燃兼耐酸型建筑防水剂采用环保原料，特别是含有取自植物的生物质超细粉末，不仅降低了成本，也进一步提高了建筑防水剂的安全性。
(2)本发明的阻燃兼耐酸型建筑防水剂，主要通过三类成分的复配达到防水的功能：生物质超细纤维粉和碳纤维材料赋予粗糙度，结合热固性树脂发挥的低表面能和固化的作用，提供给防水剂出色的防水防渗漏性能。实验证实，这三种成分的合理复配效果远好于单独使用其中任意一种成分，说明它们之间发生了协同增效的作用。
(3)本发明的阻燃兼耐酸型建筑防水剂，其制备过程中需分为混合液A 和混合液B，并由B缓慢加入到A中，再加入α型金属氧化物或氢氧化物混合。实验证实，只有这种配制方法和加料顺序，所得防水剂才会获得更好的分散稳定性，其防水、阻燃、耐酸的功能才能得到充分发挥，这说明配制方法和加料顺序对成品性质也起着决定性的作用。
(4)本发明的阻燃兼耐酸型建筑防水剂，其α型金属氧化物或氢氧化物、稳定剂的添加不仅强化了防水剂的防水功能和干燥强度，还令人意外地起到阻燃和耐酸性腐蚀的效果，这使其在应用时更具附加功能性，降低了其他建筑用外加剂的成本消耗。
(5)本发明的阻燃兼耐酸型建筑防水剂，可以通过涂刷、与混凝土均匀混合等方式来应用，由于该防水剂与各种混凝土的贴合性很好，故在涂刷时能充分渗入到混凝土外层几毫米厚的范围内，从而弥补结构缺陷，增强混凝土阻燃和耐酸性能。本发明的阻燃兼耐酸型建筑防水剂，使用方式无限制，施工简便。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书实施例对本发明的具体实施方式做详细的说明。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。
本发明中环氧树脂：巴陵石化环氧树脂E-51，中国石油化工股份有限公司巴陵分公司；糠醇树脂：BF-503糠醇树脂，济南易盛树脂有限公司；ABS树脂： PA-777E耐高温ABS，台湾奇美；PU树脂：易力高PU5562聚氨酯树脂，东莞市北一电子材料有限公司；α型的氧化铁、氧化锌、氧化铝、氧化镁、氢氧化镁、氢氧化钙、氢氧化铝、氢氧化铁，均为普通市售，广州市新稀冶金化工有限公司。本发明中选取的碳纤维的原纤维为聚丙烯腈(PAN)超高强度级(UHT) 碳纤维，购自盐城市翔盛碳纤维科技有限公司。其他原料，均为普通市售。
测试方法
防水性能测试：将阻燃兼耐酸型建筑防水剂均匀涂刷于半干燥平整混凝土表面，涂刷量为150g/m2，然后待24h后，通过去离子水与混凝土的接触角来衡量其防水性能。
阻燃性能测试：准备两块同样的干燥三合板，将阻燃兼耐酸型建筑防水剂均匀涂刷于其中一块三合板的外表面，涂刷量为150g/m2，然后待24h后，测量两块三合板的极限氧指数差值。
耐酸性能测试：以稀盐酸、稀硫酸制备模拟酸雨，pH值调至2.4±0.2。将阻燃兼耐酸型建筑防水剂均匀涂刷于半干燥平整混凝土表面，涂刷量为150g/m2，然后待24h后，称量整块混凝土的质量m0；用模拟酸雨浸泡该混凝土2.5h，取出并用清水冲洗15min，待24h后再次称量整块混凝土的质量m1，则可得混凝土的酸性腐蚀质量损失率(L)：
L＝(mo-m1)/m0×100％。
实施例1
将干燥工业大麻、剑麻、苎麻、高粱秸秆纤维(质量比为1:1:2:1.5)进行闪爆处理，并研磨至1500目即得到生物质超细纤维粉；
将8份生物质超细纤维粉、4份原纤维为聚丙烯腈纤维的超高强度级碳纤维、2份原纤维为粘胶纤维的超高强度级碳纤维、2份原纤维为粘胶纤维的中模量级碳纤维缓慢加入到18.5份乙二醇甲醚中，同时使用高速搅拌机在210 rpm下搅拌20min，得到混合液A；
将2.5份磷酸三丁酯、1.5份磷酸三(2-乙基己基)酯、1份磷酸(2-乙基己基)- 二苯酯、3.5份份环氧树脂、6.5份糠醇树脂糠醇树脂、5份ABS树脂缓慢加入到17.5份松节油、7份乙酸-2-乙氧基乙酯中，并使用高速搅拌机在600rpm下搅拌15min，得到混合液B；
将混合液B缓慢加入到混合液A中，边加入边以360rpm的速度搅拌，然后加入晶体结构为α型的氧化锌3.5份、氧化铝8份、氢氧化镁5.5份、氢氧化铁4份，并以150rpm的速度搅拌25min，得到均匀粘稠状液体，即为阻燃兼耐酸型建筑防水剂。
测试结果：所得阻燃兼耐酸型建筑防水剂分散均匀稳定，整理后混凝土与水接触角可达157°，极限氧指数提高了2.1％以上，酸性腐蚀质量损失率只有 0.46％。
对照例1
将干燥工业大麻、剑麻、苎麻、高粱秸秆纤维(质量比为1:1:2:1.5)进行闪爆处理，并研磨至200目即得到生物质超细纤维粉(与实施例1相比生物质超细纤维粉只研磨至200目)；
将8份生物质超细纤维粉、4份原纤维为聚丙烯腈纤维的超高强度级碳纤维、2份原纤维为粘胶纤维的超高强度级碳纤维、2份原纤维为粘胶纤维的中模量级碳纤维缓慢加入到18.5份乙二醇甲醚中，同时使用高速搅拌机在210 rpm下搅拌20min，得到混合液A；
将2.5份磷酸三丁酯、1.5份磷酸三(2-乙基己基)酯、1份磷酸(2-乙基己基)- 二苯酯、3.5份份环氧树脂、6.5份糠醇树脂糠醇树脂、5份ABS树脂缓慢加入到17.5份松节油、7份乙酸-2-乙氧基乙酯中，并使用高速搅拌机在600rpm下搅拌15min，得到混合液B；
将混合液B缓慢加入到混合液A中，边加入边以360rpm的速度搅拌，然后加入晶体结构为α型的氧化锌3.5份、氧化铝8份、氢氧化镁5.5份、氢氧化铁4份，并以150rpm的速度搅拌25min，得到均匀粘稠状液体，即为阻燃兼耐酸型建筑防水剂。
测试结果：所得阻燃兼耐酸型建筑防水剂分散均匀稳定，整理后混凝土与水接触角为139°，极限氧指数可提高1.6％，酸性腐蚀质量损失率为1.75％。
对照例2
将干燥工业大麻、剑麻、苎麻、高粱秸秆纤维(质量比为1:1:2:1.5)进行闪爆处理，并研磨至1500目即得到生物质超细纤维粉；
将14份生物质超细纤维粉、2份原纤维为粘胶纤维的超高强度级碳纤维缓慢加入到18.5份乙二醇甲醚中，同时使用高速搅拌机在210rpm下搅拌20min，得到混合液A(与实施例1相比减少了碳纤维材料的添加量，而以生物质超细纤维粉补充余量)；
将2.5份磷酸三丁酯、1.5份磷酸三(2-乙基己基)酯、1份磷酸(2-乙基己基)- 二苯酯、3.5份份环氧树脂、6.5份糠醇树脂糠醇树脂、5份ABS树脂缓慢加入到17.5份松节油、7份乙酸-2-乙氧基乙酯中，并使用高速搅拌机在600rpm下搅拌15min，得到混合液B；
将混合液B缓慢加入到混合液A中，边加入边以360rpm的速度搅拌，然后加入晶体结构为α型的氧化锌3.5份、氧化铝8份、氢氧化镁5.5份、氢氧化铁4份，并以150rpm的速度搅拌25min，得到均匀粘稠状液体，即为阻燃兼耐酸型建筑防水剂。
测试结果：所得阻燃兼耐酸型建筑防水剂分散均匀稳定，整理后混凝土与水接触角只有137°，极限氧指数只提高了1.2％，酸性腐蚀质量损失率为0.84％。
对照例3
将干燥工业大麻、剑麻、苎麻、高粱秸秆纤维(质量比为1:1:2:1.5)进行闪爆处理，并研磨至1500目即得到生物质超细纤维粉；
将8份生物质超细纤维粉、4份原纤维为聚丙烯腈纤维的超高强度级碳纤维、2份原纤维为粘胶纤维的超高强度级碳纤维、2份原纤维为粘胶纤维的中模量级碳纤维缓慢加入到18.5份乙二醇甲醚中，同时使用高速搅拌机在210 rpm下搅拌20min，得到混合液A；
将2.5份磷酸三丁酯、1.5份磷酸三(2-乙基己基)酯、1份磷酸(2-乙基己基)- 二苯酯、5份ABS树脂缓慢加入到24.5份松节油、10份乙酸-2-乙氧基乙酯中，并使用高速搅拌机在600rpm下搅拌15min，得到混合液B(与实施例1相比减少了热固性树脂的添加量，而以松节油、乙酸-2-乙氧基乙酯补充余量)；
将混合液B缓慢加入到混合液A中，边加入边以360rpm的速度搅拌，然后加入晶体结构为α型的氧化锌3.5份、氧化铝8份、氢氧化镁5.5份、氢氧化铁4份，并以150rpm的速度搅拌25min，得到均匀粘稠状液体，即为阻燃兼耐酸型建筑防水剂。
测试结果：所得阻燃兼耐酸型建筑防水剂分散均匀稳定，整理后混凝土与水接触角为141°，极限氧指数提高了1.7％，酸性腐蚀质量损失率为2.38％。
对照例4
将干燥工业大麻、剑麻、苎麻、高粱秸秆纤维(质量比为1:1:2:1.5)进行闪爆处理，并研磨至1500目即得到生物质超细纤维粉；
将8份生物质超细纤维粉、4份原纤维为聚丙烯腈纤维的超高强度级碳纤维、2份原纤维为粘胶纤维的超高强度级碳纤维、2份原纤维为粘胶纤维的中模量级碳纤维缓慢加入到18.5份乙二醇甲醚中，同时使用高速搅拌机在210 rpm下搅拌20min，得到混合液A；
将1份磷酸(2-乙基己基)-二苯酯、3.5份份环氧树脂、6.5份糠醇树脂、5 份ABS树脂缓慢加入到19.5份松节油、8份乙酸-2-乙氧基乙酯中，并使用高速搅拌机在600rpm下搅拌15min，得到混合液B(与实施例1相比减少了稳定剂的添加量，而以松节油、乙酸-2-乙氧基乙酯补充余量)；
将混合液B缓慢加入到混合液A中，边加入边以360rpm的速度搅拌，然后加入晶体结构为α型的氧化锌3.5份、氧化铝8份、氢氧化镁5.5份、氢氧化铁4份，并以150rpm的速度搅拌25min，得到均匀粘稠状液体，即为阻燃兼耐酸型建筑防水剂。
测试结果：所得阻燃兼耐酸型建筑防水剂分散均匀但不够稳定，整理后混凝土与水接触角可达153°，但极限氧指数只提高0.5％，酸性腐蚀质量损失率为3.29％。
对照例5
将干燥工业大麻、剑麻、苎麻、高粱秸秆纤维(质量比为1:1:2:1.5)进行闪爆处理，并研磨至1500目即得到生物质超细纤维粉；
将8份生物质超细纤维粉、4份原纤维为聚丙烯腈纤维的超高强度级碳纤维、2份原纤维为粘胶纤维的超高强度级碳纤维、2份原纤维为粘胶纤维的中模量级碳纤维缓慢加入到18.5份乙二醇甲醚中，同时使用高速搅拌机在210 rpm下搅拌20min，得到混合液A；
将2.5份磷酸三丁酯、1.5份磷酸三(2-乙基己基)酯、1份磷酸(2-乙基己基)- 二苯酯、3.5份份环氧树脂、6.5份糠醇树脂、5份ABS树脂缓慢加入到17.5份松节油、7份乙酸-2-乙氧基乙酯中，并使用高速搅拌机在600rpm下搅拌15min，得到混合液B；
将混合液B缓慢加入到混合液A中，边加入边以360rpm的速度搅拌，然后加入晶体结构为α型的氧化锌2.5份、氢氧化镁3.5份，并以150rpm的速度搅拌25min，得到均匀粘稠状液体，即为阻燃兼耐酸型建筑防水剂(与实施例 1相比减少了α型金属氧化物或氢氧化物的添加量)。
测试结果：所得阻燃兼耐酸型建筑防水剂分散不均匀也不够稳定，整理后混凝土与水接触角为148°，极限氧指数只提高0.4％，酸性腐蚀质量损失率却为5.76％。
综上，本发明的阻燃兼耐酸型建筑防水剂采用环保原料，特别是含有取自植物的生物质超细粉末，不仅降低了成本，也进一步提高了建筑防水剂的安全性。
本发明的阻燃兼耐酸型建筑防水剂，主要通过三类成分的复配达到防水的功能：生物质超细纤维粉和碳纤维材料赋予粗糙度，结合热固性树脂发挥的低表面能和固化的作用，提供给防水剂出色的防水防渗漏性能。实验证实，这三种成分的合理复配效果远好于单独使用其中任意一种成分，说明它们之间发生了协同增效的作用。
本发明的阻燃兼耐酸型建筑防水剂，其制备过程中需分为混合液A和混合液B，并由B缓慢加入到A中，再加入α型金属氧化物或氢氧化物混合。实验证实，只有这种配制方法和加料顺序，所得防水剂才会获得更好的分散稳定性，其防水、阻燃、耐酸的功能才能得到充分发挥，这说明配制方法和加料顺序对成品性质也起着决定性的作用。
本发明的阻燃兼耐酸型建筑防水剂，其α型金属氧化物或氢氧化物、稳定剂的添加不仅强化了防水剂的防水功能和干燥强度，还令人意外地起到阻燃和耐酸性腐蚀的效果，这使其在应用时更具附加功能性，降低了其他建筑用外加剂的成本消耗。
本发明的阻燃兼耐酸型建筑防水剂，可以通过涂刷、与混凝土均匀混合等方式来应用，由于该防水剂与各种混凝土的贴合性很好，故在涂刷时能充分渗入到混凝土外层几毫米厚的范围内，从而弥补结构缺陷，增强混凝土阻燃和耐酸性能。本发明的阻燃兼耐酸型建筑防水剂，使用方式无限制，施工简便。
应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (9)

1.一种阻燃兼耐酸型建筑防水剂，其特征在于：所述阻燃兼耐酸型建筑防水剂包括如下重量份数的原料：碳纤维材料6～10份、生物质超细纤维粉6～10份、稳定剂4～6份、α型金属氧化物或氢氧化物17～25份、热固性树脂12～18份、溶剂31～55份。
2.根据权利要求1所述的阻燃兼耐酸型建筑防水剂，其特征在于：所述的碳纤维材料为原纤维种类为聚丙烯腈纤维、粘胶纤维的高强度级、超高强度级、中模量级碳纤维的两种或两种以上的组合物。
3.根据权利要求1所述的阻燃兼耐酸型建筑防水剂，其特征在于：所述的生物质超细纤维粉的制备方法为：
将干燥的植物纤维进行闪爆处理，并研磨至500～2000目即得到生物质超细纤维粉。
4.根据权利要求3所述的生物质超细纤维粉的制备方法，其特征在于：所述的植物纤维包括但不限于工业大麻、剑麻、苎麻、亚麻、木棉、棉、玉米秸秆、高粱秸秆中的一种或两种及其以上的组合物。
5.根据权利要求1所述的阻燃兼耐酸型建筑防水剂，其特征在于：所述的稳定剂为磷酸三丁酯、磷酸三(2-乙基己基)酯、磷酸三苯酯、磷酸(2-乙基己基)-二苯酯中的任一种或两种及其以上的组合物。
6.根据权利要求1所述的阻燃兼耐酸型建筑防水剂，其特征在于：所述的α型金属氧化物或氢氧化物为晶体结构为α型的氧化铁、氧化锌、氧化铝、氧化镁、氢氧化镁、氢氧化钙、氢氧化铝、氢氧化铁中的两种或两种以上的组合物。
7.根据权利要求1所述的阻燃兼耐酸型建筑防水剂，其特征在于：所述的热固性树脂为环氧树脂、糠醇树脂、ABS树脂、PU树脂的两种或两种以上的组合物。
8.根据权利要求1所述的阻燃兼耐酸型建筑防水剂，其特征在于：所述的溶剂为松节油、乙酸-2-乙氧基乙酯、乙二醇甲醚的组合物。
9.根据权利要求1～8中任一项所述的阻燃兼耐酸型建筑防水剂的制备方法，其特征在于，具体步骤包括：
将6～10份生物质超细纤维粉、6～10份碳纤维材料缓慢加入到13.5～23.5份乙二醇甲醚中，同时使用高速搅拌机在180～240rpm下搅拌18～22min，得到混合液A；
将4～6份稳定剂、12～18份热固性树脂缓慢加入到12.5～22.5份松节油、5～9份乙酸-2-乙氧基乙酯中，并使用高速搅拌机在580～620rpm下搅拌13～17min，得到混合液B；
将混合液B缓慢加入到混合液A中，边加入边以340～380rpm的速度搅拌，然后加入α型金属氧化物或氢氧化物17～25份，并以120～180rpm的速度搅拌23～27min，得到均匀粘稠状液体，即为阻燃兼耐酸型建筑防水剂。
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