CN112480753A - Pc外墙体界面剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及一种PC外墙体界面剂及其制备方法，所述界面剂包括以下重量份的组分制成：高分散性乳液30~50份，氧化铝包覆偏铝酸盐5~10份，氢氧化铝5~10份，加工助剂6~11份，水50~70份；本申请中的氧化铝包覆偏铝酸盐、氢氧化铝和氨基改性聚丙烯酸树脂配合，能够消耗大量的酸性物质，大大延长了本界面剂在酸性环境下的使用寿命，使用本申请的PC外墙体界面剂适用于酸雨频发的地区；此外，本申请一种PC外墙体界面剂的制备方法使得配方中的成分更易分散到高分散性乳液中。

Description

PC外墙体界面剂及其制备方法
技术领域
本申请涉及界面剂领域，更具体地说，它涉及一种PC外墙体界面剂及其制备方法。
背景技术
PC建筑是指在工厂中通过标准化、机械化方式加工生产的混凝土制品，与现浇筑的混凝土相比，PC建筑的工作环境相对安全，生产质量更容易控制，安装速度也相对较快。在实际生产生活中，PC建筑常常需要配合界面剂一起使用；界面剂不仅能改善或完全改变材料表面的理化性质，还能起到双向渗透粘结作用，产生链式锚固效应，将双向材料牢固地粘结在一起，目前常用的界面剂主要由乳液、增稠剂、消泡剂、絮凝剂等物质与水混合而成，将界面剂应用到PC外墙体时，可实现PC外墙体表面的防护。
随着一些地区环境的恶化，降水的酸性越来越大，包括PC外墙体在内的建筑材料的表面都需要采用抗酸性界面剂，相关技术大都在界面剂中掺入氢氧化铝等物质作为抗酸剂以达到抗酸的效果，当酸性物质与界面剂接触时，抗酸剂将酸性物质中和，阻止酸性物质的侵蚀。
针对上述相关技术中具有抗酸效果的界面剂，发明人认为存在以下技术问题：在一些污染较重的区域，N、S等化合物排放严重超标，雨水酸度过大，若是界面剂长期暴露在酸雨等酸性环境下，相关技术中掺入氢氧化铝等抗酸剂的界面剂难以对PC墙体起到长期的保护作用。
发明内容
为了增强界面剂抗酸的长期性，本申请提供一种PC外墙体界面剂及其制备方法。
第一方面，本申请提供一种PC外墙体界面剂，采用如下的技术方案：一种PC外墙体界面剂，所述界面剂包括以下重量份的组分制成：
高分散性乳液30～50份，氧化铝包覆偏铝酸盐5～10份，氢氧化铝5～10份，加工助剂6～11份，水50～70份。
通过采用上述技术方案，在界面剂中掺入氧化铝包覆偏铝酸盐和氢氧化铝，当酸性物质接触界面剂时，界面剂中氢氧化铝优先和酸性物质反应，生成铝盐和水；包覆偏铝酸盐的氧化铝也会和酸性物质反应。包覆偏铝酸盐的氧化铝膜破裂时，水溶性的偏铝酸盐外露，和酸性物质发生反应生成氢氧化铝和水溶性盐。氢氧化铝进一步消耗酸性物质，生成铝盐和水。
氢氧化铝和水溶性偏铝酸盐层层消耗，可以消耗大量酸性物质，从而起到抗酸的作用，氧化铝包覆偏铝酸钠和氢氧化铝的占比接近乳液的用量，使得界面剂能和足够量的酸性物质反应，延长了该界面剂在酸性环境下的使用寿命，进而有效地解决了相关技术中抗酸剂难以长期保护界面剂的技术问题。
此外，氧化铝和氢氧化铝均是效果良好的保温材料和耐火材料，使用该界面剂的PC外墙体具有良好的耐高温功效。
高分散性乳液能够较好地分散氧化铝包覆偏铝酸盐和氢氧化铝，从而使得二者在界面剂内分布均一稳定。
优选的，所述氧化铝包覆偏铝酸盐选用氧化铝包覆偏铝酸钠。
通过采用上述技术方案，偏铝酸钠在水溶性偏铝酸盐中的碱性较强，能更高效地中和酸性物质，且钠盐的相对原子质量较小，相同质量的水溶性偏铝酸盐中，钠盐的有效抗酸成分相对较多，同时，钠盐水溶性好，分散完全，性质较稳定，价格相对低廉。
优选的，还包括粘接剂2～5份，所述粘接剂选用氨基改性聚丙烯酸树脂。
通过采用上述技术方案，聚丙烯酸树脂是一种性能良好的粘接剂，且有较好的冲击强度和撕裂强度，自身也具有较强的防酸防碱性，化学性质稳定，氨基改性聚丙烯酸树脂保留了聚丙烯酸树脂良好的粘接性，在聚丙烯酸树脂上引入氨基，使得氨基改性聚丙烯酸树脂既能作为粘接剂，又具有一定的碱性，能配合体系其他组分中和酸性物质，进一步提升了该界面剂的抗酸性，此外，氨基改性聚丙烯酸树脂比聚丙烯酸树脂的亲水性好，增加了分散性，使得该界面剂均一稳定。
优选的，还包括辅助调节剂3～5份，所述辅助调节剂选用硅酸钠。
通过采用上述技术方案，硅酸钠可以配合体系内的氢氧化铝和氧化铝包覆偏铝酸钠中和酸性物质，进一步提升了该界面剂的抗酸性；硅酸钠与酸的反应产物为硅酸，常温下硅酸理化性质稳定，从而进一步提升了该界面剂在酸性环境下的使用寿命；此外，硅酸钠水溶液本身也是效果良好的粘接剂，能促进该界面剂快速凝固。
优选的，所述高分散性乳液包为苯丙乳液和乙烯-醋酸乙烯共聚乳液的混合乳液。
通过采用上述技术方案，苯丙乳液具有良好的分散性，且适用范围较广，能将固体颗粒较好地分散到乳液中；乙烯-醋酸乙烯共聚乳液具有良好的粘接性和弹性，提高了该界面剂的保护能力，高分散性乳液采用苯丙乳液和乙烯-醋酸乙烯共聚乳液的混合乳液，使得该混合乳液既有良好的粘接性和弹性，也具有良好的分散性，既能较好地与其他组分和助剂混合，既使得体系稳定均一，又能使得界面快速粘接且具有一定弹性，提高了PC外墙体的使用寿命。
优选的，所述加工助剂包括消泡剂1～2份、增稠剂2～4份、成膜剂3～5份。
通过采用上述技术方案，消泡剂、增稠剂和成膜剂配合，使得该界面剂使用时凝固更快、更加稳定。
优选的，所述消泡剂选用聚二甲基硅氧烷或聚氧丙烯甘油醚的一种。
通过采用上述技术方案，水和界面剂的其他组分混合后，表面张力增大，采用界面剂涂刷过程中，空气容易进入水中，由于水的表面张力作用形成泡沫。聚二甲基硅氧烷能够很好地消除泡沫，且消泡速度快；与聚二甲基硅氧烷相比，聚氧丙烯甘油醚还具有良好的分散性和亲水性的优点，消除泡沫后不易破乳漂油。
优选的，所述增稠剂选用淀粉醚或羟基乙叉二膦酸的一种。
通过采用上述技术方案，将该界面剂涂刷在PC外墙体上时，淀粉醚能够提高体系的粘稠性，促使体系形成凝胶，减小了施工过程中液体流挂和飞溅的现象；与淀粉醚相比，羟基乙叉二膦酸能够更加快速地促使体系形成凝胶。
优选的，所述成膜剂选用聚乙烯醇。
通过采用上述技术方案，聚乙烯醇分子中有大量羟基，易和水形成分子间氢键，从而使得聚乙烯醇羟基端伸入水下，碳链端漂浮在水面上，形成亲水薄膜，亲水薄膜限制了界面剂的流动性，从而加速了该界面剂的凝固，进一步减少了施工过程中液体的流挂和飞溅的现象。
第二方面，本申请提供一种PC外墙体界面剂的制备方法，采用如下技术方案：
一种PC外墙体界面剂的制备方法，包括以下步骤：
S1.称取高分散性乳液，40～60r/min转速下搅拌5～10min；
S2.按所需组分重量百分比，称取氧化铝包覆偏铝酸钠、氢氧化铝、加工助剂和水加入到高分散性乳液中，60～80r/min转速下搅拌30～40min，得到所述界面剂。
通过采用上述技术方案，先将高分散性乳在40～60r/min转速下搅拌5～10min，再将相应重量份的氧化铝包覆偏铝酸钠、氢氧化铝、加工助剂和水添加进高分散乳液中，高分散性乳液能够高效地将偏铝酸钠、氢氧化铝和加工助剂分散，使得该界面剂均一稳定。
综上所述，本申请具有以下有益效果：
1、高抗酸性：本申请中的氧化铝包覆偏铝酸钠、氢氧化铝配合，能够消耗大量的酸性物质，大大延长了本界面剂在酸性环境下的使用寿命，使用本申请界面剂的PC外墙体适用于酸雨频发的地区。
2、快速凝固，成膜迅速：本申请的高分散性乳液配合成膜剂和增稠剂，使得本申请在室温下就可以快速凝固，迅速成膜，减少了涂刷时液体的流挂和飞溅。
3、环境友好：本申请所用材料、使用过程生成的物质均为环保的材料。
具体实施方式
以下结合实施例对本申请作进一步详细说明。
本申请原料制备例中使用的湿状拟薄水铝石购自淄博金琪化工科技有限公司。
本申请选用的乙烯-醋酸乙烯共聚乳液购自河南省阿尔法化工有限公司。
本申请试验方法中采用的酸碱滴定仪为产自长沙凱斯恩电子科技有限公司的全自动酸碱滴定仪YS-0983。
原料制备例
制备例1:氧化铝包覆偏铝酸钠的制备
S1.取200kg偏铝酸钠粉末放入圆盘造粒机中造粒成球，得到粒径为0.55mm的偏铝酸钠球；
S2.将偏铝酸钠球与湿状拟薄水铝石按重量比6:1混合均匀，得到混合物。
S3.将混合物置于马弗炉中，在500℃下焙烧2h，得到γ-Al2O3包覆的偏铝酸钠。
制备例2:氨基改性聚丙烯酸树脂的制备
S1.将500kg丙烯酸和450kg氢溴酸溶液混合在反应釜中，40℃下反应1h，得到混合物1，在100℃下将混合物1蒸馏40min，分离提纯，通过4A分子筛除去水分，得到产物1；
S2.将产物1溶解在质量分数85％的硫酸溶液中，充分搅拌，以5ml/s的滴加速度滴加质量分数为68％的硝酸溶液40min，随后升温至100℃，反应2h，萃取分离，通过4A分子筛除去水分，得产物2；
S3.将产物2溶解在60℃的质量分数为10％的氢氧化钠的醇溶液中，反应30min，90℃下蒸馏分离40min，得到产物3；
S4.将产物3与100kg甲醇于反应釜中混合，加入200kg质量分数为98％的硫酸混合，得到混合液1，将混合液1溶于200kg饱和碳酸钠溶液，静置分液2h，分出上层液，得到产物4；
S5.将产物4溶于质量分数10％的Na2S的水溶液中，在通入氮气的环境下，加热到45℃充分反应1h，85℃下蒸馏分离得到产物5；
S6.向产物5中加入50kgTiCl3－Al(C2H5)3，在1.5MPa/600℃的条件下反应2h，生成最终的氨基改性聚丙烯酸树脂。
实施例
实施例1
一种PC外墙体界面剂，由如下组分配制而成：
S1.称取苯丙乳液30kg，50r/min转速下搅拌10min得到高分散性乳液；
S2.称取氧化铝包覆偏铝酸钠5kg、氢氧化铝5kg、聚二甲基硅氧烷1kg、淀粉醚2kg、聚乙烯醇3kg，水50kg加入到高分散性乳液中，60r/min转速下搅拌30min，得到界面剂。
实施例2
一种PC外墙体界面剂，由如下组分配制而成：
S1.称取苯丙乳液35kg，50r/min转速下搅拌10min得到高分散性乳液；
S2.称取氧化铝包覆偏铝酸钠6kg，氢氧化铝6kg，聚二甲基硅氧烷2kg、淀粉醚3kg、聚乙烯醇4kg，水60kg加入到高分散性乳液中，60r/min转速下搅拌30min，得到界面剂。
实施例3
一种PC外墙体界面剂，由如下组分配制而成。
S1.称取苯丙乳液40kg，50r/min转速下搅拌10min得到高分散性乳液；
S2.称取氧化铝包覆偏铝酸钠8kg，氢氧化铝8kg，聚二甲基硅氧烷2kg、淀粉醚4kg、聚乙烯醇5kg，水62kg加入到高分散性乳液中，60r/min转速下搅拌30min，得到界面剂。
实施例4
一种PC外墙体界面剂，由如下组分配制而成：
S1.称取苯丙乳液50kg，50r/min转速下搅拌10min得到高分散性乳液；
S2.称取氧化铝包覆偏铝酸钠8kg，氢氧化铝10kg，聚二甲基硅氧烷2kg、淀粉醚4kg、聚乙烯醇5kg，水62kg加入到高分散性乳液中，60r/min转速下搅拌30min，得到界面剂。
实施例5
一种PC外墙体界面剂，由如下组分配制而成：
S1.称取苯丙乳液50kg，50r/min转速下搅拌10min得到高分散性乳液；
S2.称取氧化铝包覆偏铝酸钠10kg，氢氧化铝10kg，聚二甲基硅氧烷2kg、淀粉醚4kg、聚乙烯醇5kg，水70kg加入到高分散性乳液中，60r/min转速下搅拌30min，得到界面剂。
实施例6
S1.称取苯丙乳液37.5kg和乙烯-醋酸乙烯聚合乳液12.5kg，50r/min转速下搅拌10min得到高分散性乳液；
S2.称取氧化铝包覆偏铝酸钠8kg，氢氧化铝10kg，聚二甲基硅氧烷2kg、淀粉醚4kg、聚乙烯醇5kg，水62kg加入到高分散性乳液中，60r/min转速下搅拌30min，得到界面剂。
实施例7
本实施例与实施例6的不同之处在于，在配方中加入2kg氨基改性聚丙烯酸树脂。
实施例8
本实施例与实施例6的不同之处在于，在配方中加入3.5kg氨基改性聚丙烯酸树脂。
实施例9
本实施例与实施例6的不同之处在于，在配方中加入5kg氨基改性聚丙烯酸树脂。
实施例10
本实施例与实施例9的不同之处在于，在配方中加入5kg硅酸钠。
实施例11
本实施例与实施例10的不同之处在于，消泡剂选用聚丙烯酸甘油醚。
实施12
本实施例与实施例10的不同之处在于，增稠剂选用羟基乙叉二膦酸。
对比例
对比例1
一种界面剂，与实施例10对比，由如下组分配制而成：
称取苯丙乳液50kg，5～10万分子量羟丙基纤维素醚5kg，淀粉醚5kg，聚二甲基硅氧烷1kg，水70kg，氢氧化铝10kg，搅拌混匀，得到界面剂。
对比例2
本对比例与实施例10的不同之处在于，本对比例的S2为：
S2.称取氢氧化铝18kg，聚二甲基硅氧烷2kg、淀粉醚4kg、聚乙烯醇5kg，5kg氨基改性聚丙烯树脂、水62kg加入到高分散性乳液中，60r/min转速下搅拌30min，得到界面剂。
对比例3
本对比例与实施例10的不同之处在于，本对比例的S2为：
S2.称取氧化铝包覆偏铝酸钠18kg，聚二甲基硅氧烷2kg、淀粉醚4kg、聚乙烯醇5kg，5kg氨基改性聚丙烯树脂、水62kg加入到高分散性乳液中，60r/min转速下搅拌30min，得到界面剂。
试验方法
抗酸性为每1g界面剂消耗的0.1g/ml的盐酸体积(ml)。
抗酸性的滴定方法为：采用0.1g/ml的盐酸，利用酸碱滴定仪滴定。
剪切粘接强度的测试方法按照JC/T907-2002《混凝土界面处理剂》测试。
拉伸粘接强度的测试方法按照JC/T907-2018《混凝土界面处理剂》测试。
初凝时间的测试方法按照JGJ70-2009《建筑砂浆基本性能试验方法》测试。
滴定时间均由电子计时器计时，人工读数。
性能检测试验表
Figure BDA0002772903420000081
结合实施例10和对比例2并结合检测数据，对比例2的抗酸性不佳、滴定时间较短，实施例10的抗酸效果较好、滴定时间较长，这是由于等质量的氢氧化铝与等质量的氧化铝包覆偏铝酸钠相比，铝元素的质量百分比小，能结合的有效抗酸粒子少，从而能消耗的酸的量较小。
结合实施例10和对比例2并结合检测数据，对比例2的滴定时间较短，实施例10的滴定时间较长。这是由于氢氧化铝的抗酸性主要体现在作为弱碱与酸性物质中和，反应时间较为迅速，对酸性物质的敏感度较高，氧化铝包覆偏铝酸钠的抗酸性主要体现在氧化铝作为金属氧化物和酸性物质反应、偏铝酸钠作为强碱弱酸盐与酸性物质反应，偏铝酸钠在氧化铝的包覆下，不直接与酸性物质接触，酸性物质先与氧化铝包覆层接触，当酸侵蚀氧化铝包覆层时，反应较为温和，氧化铝包覆层破裂后，包覆的偏铝酸钠释放，进一步与酸性物质反应，层层消耗，起到了长效的防酸作用。
结合实施例6和实施例7并结合检测数据，实施例7的剪切粘接强度和拉伸粘结强度均优于实施例6，这是由于氨基改性聚丙烯酸树脂提升了实施例7的剪切粘接强度和拉伸粘结强度，也提升了实施例7的抗酸性，氨基改性丙烯酸树脂保留了聚丙烯酸树脂良好的粘接性；在聚丙烯酸树脂上引入氨基，使得氨基改性聚丙烯酸树脂既能作为粘接剂，具有一定的碱性，能够辅助体系其他组分中和酸性物质，进一步提升了该界面剂的抗酸性。
结合实施例9和实施例10并结合检测数据，实施例10的抗酸性和剪切粘接强度都较为优异，这是由于硅酸钠本身是强碱弱酸盐，能消耗酸性物质。同时，硅酸钠的水溶液具有很好的粘接性，从而使得含有硅酸钠的界面剂在抗酸性增强的同时，剪切粘接强度也会增强。
结合实施例6和实施例4并结合检测数据，实施例6的剪切粘结强度、拉伸粘结强度和初凝时间均优于实施4，这是由于乙烯-醋酸乙烯共聚乳液具有良好的粘接性和弹性，将苯丙乳液和乙烯-醋酸乙烯共聚乳液制备成混合乳液，使得该混合乳液既有良好的粘接性和弹性，也具有良好的分散性，能使得界面快速粘接。
结合实施例10和对比例1并结合检测数据，实施例10的抗酸性优于对比例1，对比例1中的抗酸剂难以适应酸度大的环境，也难以达到长期抗酸的效果，实施例10的氢氧化铝、氧化铝包覆偏铝酸钠和氨基改性聚丙烯酸树脂，对酸性物质层层防护，逐节消耗，不仅大程度地减小了该界面剂遭受的酸侵蚀，还延长了界面剂的抗酸时间。
结合实施例10和实施例11并结合检测数据，实施例11的抗酸性优于实施例10，实施例10的滴定时间小于实施例11，这是由于聚氧丙烯甘油醚比聚二甲基硅氧烷具有更好的分散性和亲水性，能够更充分地将氧化铝包覆偏铝酸钠和氢氧化铝分散到界面剂中，氧化铝包覆偏铝酸钠和氢氧化铝分散完全，使得实施例11的抗酸性更佳。
结合实施例10和实施例12并结合检测数据，实施例12的初凝时间优于实施例10，这是由于与淀粉醚相比，羟基乙叉二膦酸能够更加快速地促使体系形成凝胶，使得体系快速凝固。
本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (10)

1.一种PC外墙体界面剂，其特征在于，所述界面剂包括以下重量份的组分制成：
高分散性乳液30~50份，氧化铝包覆偏铝酸盐5~10份，氢氧化铝5~10份，加工助剂6~11份，水50~70份。
2.根据权利要求1所述的PC外墙体界面剂，其特征在于：所述氧化铝包覆偏铝酸盐选用氧化铝包覆偏铝酸钠。
3.根据权利要求1所述的PC外墙体界面剂，其特征在于：还包括粘接剂2~5份，所述粘接剂选用氨基改性聚丙烯酸树脂。
4.根据权利要求3所述的PC外墙体界面剂，其特征在于：还包括辅助调节剂3~5份，所述辅助调节剂选用硅酸钠。
5.根据权利要求1所述的PC外墙体界面剂，其特征在于：所述高分散性乳液选用重量比为3:1的苯丙乳液和乙烯-醋酸乙烯共聚乳液的混合乳液。
6.根据权利要求1所述的PC外墙体界面剂，其特征在于：所述加工助剂包括消泡剂1~2份、增稠剂2~4份、成膜剂3~5份。
7.根据权利要求6所述的PC外墙体界面剂，其特征在于：所述消泡剂选用聚二甲基硅氧烷或聚氧丙烯甘油醚的一种。
8.根据权利要求6所述的PC外墙体界面剂，其特征在于：所述增稠剂选用淀粉醚或羟基乙叉二膦酸的一种。
9.根据权利要求6所述的PC外墙体界面剂，其特征在于：所述成膜剂选用聚乙烯醇。
10.权利要求1~9的任意一项所述的一种PC外墙体界面剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.称取高分散性乳液，40~60r/min转速下搅拌5~10min；
S2.按所需组分重量百分比，称取氧化铝包覆偏铝酸钠、氢氧化铝、加工助剂和水加入到高分散性乳液中，60~80r/min转速下搅拌30~40min，得到所述界面剂。
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