CN112500745A

CN112500745A - 一种聚合物基防水涂料及其制备方法

Info

Publication number: CN112500745A
Application number: CN202011464960.5A
Authority: CN
Inventors: 雷小毛
Original assignee: Chengdu Kangzhuoling Coating Technology Co ltd
Current assignee: Chengdu Kangzhuoling Coating Technology Co ltd
Priority date: 2020-12-14
Filing date: 2020-12-14
Publication date: 2021-03-16

Abstract

本发明公开了一种聚合物基防水涂料及其制备方法，属于建筑涂料技术领域。本发明研制的产品包括1、以下重量份数的原料：100‑150份石膏，60‑70份水，10‑20份熟石灰，20‑40份水玻璃，3‑5份偏铝酸钠，200‑300份苯乙烯‑丙烯酸丁酯‑丙烯酸共聚乳液，30‑50份稳定剂；所述稳定剂包括20‑30份质量分数为1‑10%的壳聚糖溶液，3‑5份对苯二甲醛，0.3‑0.5份过渡金属盐。在制备时，包括石膏的预处理、壳聚糖的酶解、稳定剂的配制以及产品聚合物基防水涂料的配制。本发明所得产品具有优异的存储稳定性。

Description

一种聚合物基防水涂料及其制备方法

技术领域

本发明涉及建筑涂料技术领域，具体是一种聚合物基防水涂料及其制备方法。

背景技术

聚合物水泥防水涂料，简称JS防水涂料，J指聚合物，S指水泥，故JS就是聚合物水泥防水涂料。聚合物水泥防水涂料是一种以聚丙烯酸酯乳液、乙烯-醋酸乙烯酯共聚乳液等聚合物乳液与各种添加剂组成的有机液体，和水泥、石英砂及各种添加剂、无机填料组成的无机粉料通过合理配比、复合制成的一种双组分、水性建筑防水涂料。其防水机理是通过形成完整的涂膜阻挡水的透过或水分子的渗透。许多高分子材料在干燥后能形成完整连续的膜。固体高分子的分子和分子之间存有一些间隙，其间隙宽度约为几个纳米，按理说单个的水分子是完全可以从这些间隙中通过，但自然界的水通常处于缔合状态，几十个水分子之间由于氢键的作用而形成一个较大的水分子团，这样水分子实际上就很难通过高分子之间的间隙，所以聚合物水泥防水涂料涂膜既具有透气又有防水的功能。

聚合物水泥防水涂料由于施工简单、涂膜强度高、防水效果好，近年来发展较快，被广泛应用于建筑防水行业中。聚合物水泥防水涂料主要以有机聚合物乳液和无机水泥以及颜填料作为主体，这两者之间较差的相容性限制了其综合性能的进一步提升，难以获得拉伸强度和断裂伸长率均较高的涂膜。普通的聚合物水泥防水涂料抗裂性较差，常常因基层收缩变形而被拉开。目前，常规的方法是通过添加硅烷偶联剂来改善聚合物水泥防水涂料的性能。硅烷偶联剂由于其特殊的结构在复合材料领域有着非常广泛的应用，能显著提升复合材料的各项性能，弥补复合材料的一些缺陷。在聚合物水泥防水涂料中添加硅烷偶联剂能有效改善有机材料与无机材料之间的相容性和结合力，提升防水涂料的各项性能。但由于硅烷偶联剂在水性涂料中容易水解，如果直接将硅烷偶联剂添加到聚合物水泥防水涂料的液体组分中，随着硅烷偶联剂的水解不仅会使其失效，同时还会导致涂料体系的不稳定和变质等问题。

因此，改善聚合物水泥防水涂料防水性，储存稳定性及力学性能，成为其推广与使用亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种聚合物基防水涂料及其制备方法，以解决现有技术中的聚合物基防水涂料在长期存放过程中，存储稳定性差，涂料体系不稳定，容易发生变质，导致产品的防水性能和力学性能不佳的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种聚合物基防水涂料，包括以下重量份数的原料：

100-150份石膏，60-70份水，10-20份熟石灰，20-40份水玻璃，3-5份偏铝酸钠，200-300份苯乙烯-丙烯酸丁酯-丙烯酸共聚乳液，30-50份稳定剂；

所述稳定剂包括20-30份质量分数为1-10%的壳聚糖溶液，3-5份对苯二甲醛，0.3-0.5份过渡金属盐。

一种聚合物基防水涂料的制备方法，具体制备步骤包括：

磷石膏的预处理：

按重量份数计，依次取60-80份磷石膏，60-80份无水乙醇，8-10份浓硫酸，10-20份质量分数为1-10%的氯化钙溶液，先将所述磷石膏和所述无水乙醇球磨混合后，再加入所述浓硫酸，加热搅拌反应后，再加入所述氯化钙溶液，并调节pH至碱性，水热搅拌反应3-6h后，浓缩，干燥，得预处理磷石膏；

壳聚糖的酶解：

向质量分数为1-10%的壳聚糖溶液中加入所述壳聚糖溶液质量0.01-0.03的壳聚糖酶，搅拌酶解反应3-5h后，升温灭酶，冷却，得壳聚糖酶解液；

稳定剂的配制：

按重量份数计，依次取20-30份所述壳聚糖酶解液，3-5份对苯二甲醛，0.3-0.5份过渡金属盐，先将过渡金属盐和壳聚糖酶解液搅拌混合，再加入对苯二甲醛，继续搅拌混合，得稳定剂；

产品聚合物基防水涂料的配置：

按重量份数计，依次取100-150份预处理磷石膏，60-70份水，10-20份熟石灰，20-40份水玻璃，3-5份偏铝酸钠，200-300份苯乙烯-丙烯酸丁酯-丙烯酸共聚乳液，30-50份稳定剂；搅拌混合均匀，即得产品聚合物基防水涂料。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

（1）上述技术方案以磷石膏作为石膏的来源，在磷石膏中，磷元素主要以五氧化二磷的形式存在，在浓硫酸的催化作用下，五氧化二磷可以和无水乙醇反应，生成磷酸酯，而磷酸酯又可以在后续反应中，在碱性条件下，发生缓慢水解，并于体系中钙离子结合，形成羟基磷酸钙，羟基磷酸钙为固体沉淀物；因此，体系中五氧化二磷的溶出，再到羟基磷酸钙的重新沉积，实现了内部孔隙的重新分布，使得磷石膏中的孔隙转变为尺寸更小的微孔结构，使得产品固化成膜后，仅允许水汽通过，液态水分难以通过；

（2）上述技术方案以磷石膏为原料，磷石膏中还含有氟元素，在水玻璃作用下，可与负离子反应，生成难溶性的氟盐而将氟元素固定，进一步实现对体系的填充，使得防水涂料固化后表面致密性提升；另外，体系中游离的钙离子、硅酸盐离子以及硫酸钙等组分可以发生水化反应，进一步形成溶解度更低的水化凝胶网络，从而与聚合物网络结构相互穿插，提高内部交联致密度，使产品的表面硬度和防水性能得到进一步提升；

（3）上述技术方案通过在体系中添加过渡金属盐，过渡金属盐在溶液体系中电离产生过渡金属离子，而壳聚糖液的加入，可有效吸附螯合金属离子，形成配合物，从而避免金属离子破坏乳液双电层结构，提高体系的储存稳定性，另外，降解后的壳聚糖中活性的羟基和氨基得以充分暴露，可在对苯二甲醛的作用下发生交联，在体系内形成三维交联网络，且对苯二甲醛分子量较大，形成的交联网络孔隙相对较大，从而有利于使乳液颗粒稳定分散于三维交联网络空隙结构中，在固化过程中，伴随着水分的挥发，乳液颗粒由于彼此的分离状态转变为密集堆积状态，从而结合成膜，在成膜期间，体系内金属离子络合重排，乳液颗粒表面的羧基可与壳聚糖三维网络结构中的金属离子发生螯合，从而形成更为稳定的配位络合物，在基体表面形成更为致密的交联网络，从而使漆膜中大分子量物质成倍增加，使漆膜力学性能和耐水性有效提高。

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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

一种聚合物基防水涂料，包括以下重量份数的原料：

进一步的，所述石膏为磷石膏。

进一步的，所述磷石膏中还包括羟基磷酸钙，所述羟基磷酸钙填充于磷石膏的孔隙结构中。

进一步的，所述水玻璃为钾水玻璃或钠水玻璃中的任意一种；所述水玻璃的模数为2.6-2.8。

进一步的，所述过渡金属盐为硝酸铈、硝酸镧、氯化铈、氯化镧中的任意一种。

进一步的，所述壳聚糖溶液为壳聚糖酶解液；所述壳聚糖酶解液是由壳聚糖溶液经壳聚糖酶水解后得到。

一种聚合物基防水涂料的制备方法，具体制备步骤包括：

磷石膏的预处理：

壳聚糖的酶解：

稳定剂的配制：

产品聚合物基防水涂料的配置：

实施例1

磷石膏的预处理：

按重量份数计，依次取60份磷石膏，60份无水乙醇，8份浓硫酸，10份质量分数为1%的氯化钙溶液，先将所述磷石膏和所述无水乙醇球磨混合后，再加入所述浓硫酸，加热搅拌反应后，再加入所述氯化钙溶液，并调节pH至碱性，水热搅拌反应3h后，浓缩，干燥，得预处理磷石膏；

壳聚糖的酶解：

向质量分数为1%的壳聚糖溶液中加入所述壳聚糖溶液质量0.01的壳聚糖酶，搅拌酶解反应3h后，升温灭酶，冷却，得壳聚糖酶解液；

稳定剂的配制：

按重量份数计，依次取20份所述壳聚糖酶解液，3份对苯二甲醛，0.3份过渡金属盐，先将过渡金属盐和壳聚糖酶解液搅拌混合，再加入对苯二甲醛，继续搅拌混合，得稳定剂；

产品聚合物基防水涂料的配置：

按重量份数计，依次取100份预处理磷石膏，60份水，10份熟石灰，20份水玻璃，3份偏铝酸钠，200份苯乙烯-丙烯酸丁酯-丙烯酸共聚乳液，30份稳定剂；搅拌混合均匀，即得产品聚合物基防水涂料；所述水玻璃为钾水玻璃；所述水玻璃的模数为2.6；所述过渡金属盐为硝酸铈。

实施例2

磷石膏的预处理：

按重量份数计，依次取80份磷石膏，80份无水乙醇，10份浓硫酸，20份质量分数为10%的氯化钙溶液，先将所述磷石膏和所述无水乙醇球磨混合后，再加入所述浓硫酸，加热搅拌反应后，再加入所述氯化钙溶液，并调节pH至碱性，水热搅拌反应6h后，浓缩，干燥，得预处理磷石膏；

壳聚糖的酶解：

向质量分数为10%的壳聚糖溶液中加入所述壳聚糖溶液质量0.03的壳聚糖酶，搅拌酶解反应5h后，升温灭酶，冷却，得壳聚糖酶解液；

稳定剂的配制：

按重量份数计，依次取30份所述壳聚糖酶解液，5份对苯二甲醛，0.5份过渡金属盐，先将过渡金属盐和壳聚糖酶解液搅拌混合，再加入对苯二甲醛，继续搅拌混合，得稳定剂；

产品聚合物基防水涂料的配置：

按重量份数计，依次取150份预处理磷石膏，70份水，20份熟石灰，40份水玻璃，5份偏铝酸钠，300份苯乙烯-丙烯酸丁酯-丙烯酸共聚乳液，50份稳定剂；搅拌混合均匀，即得产品聚合物基防水涂料；所述水玻璃为钾水玻璃；所述水玻璃的模数为2.8；所述过渡金属盐为硝酸镧。

实施例3

磷石膏的预处理：

按重量份数计，依次取70份磷石膏，70份无水乙醇，9份浓硫酸，15份质量分数为5%的氯化钙溶液，先将所述磷石膏和所述无水乙醇球磨混合后，再加入所述浓硫酸，加热搅拌反应后，再加入所述氯化钙溶液，并调节pH至碱性，水热搅拌反应5h后，浓缩，干燥，得预处理磷石膏；

壳聚糖的酶解：

向质量分数为5%的壳聚糖溶液中加入所述壳聚糖溶液质量0.02的壳聚糖酶，搅拌酶解反应4h后，升温灭酶，冷却，得壳聚糖酶解液；

稳定剂的配制：

按重量份数计，依次取25份所述壳聚糖酶解液，4份对苯二甲醛，0.4份过渡金属盐，先将过渡金属盐和壳聚糖酶解液搅拌混合，再加入对苯二甲醛，继续搅拌混合，得稳定剂；

产品聚合物基防水涂料的配置：

按重量份数计，依次取140份预处理磷石膏，65份水，15份熟石灰，25份水玻璃，4份偏铝酸钠，250份苯乙烯-丙烯酸丁酯-丙烯酸共聚乳液，40份稳定剂；搅拌混合均匀，即得产品聚合物基防水涂料；所述水玻璃为钠水玻璃；所述水玻璃的模数为2.6；所述过渡金属盐为氯化铈。

对比例1

本对比例相比于实施例1而言，采用等质量的普通硅酸盐水泥取代预处理磷石膏，其余条件保持不变。

对比例2

本对比例相比于实施例1而言，采用等质量的半水石膏取代磷石膏，其余条件保持不变。

对实施例1-3及对比例1-2所得产品进行性能测试，具体测试方式和测试结果如下所述：

1.力学性能：拉伸性能按照GB/T16777中的规定进行，拉伸速度为200mm/min；

2.防水性能：分别冲切成80mm×40mm大小，称重为M1，再浸入（23±2）℃的去离子水中，浸泡（168±1）h后用滤纸吸干表面水分再称重为M2。吸水率WA的计算如下式：

WA=（M2-M1）·M1-1·100%

3.储存稳定性：将试件分别置于50℃的烘箱中进行加速储存试验，测定25周后所得涂膜的拉伸强度和断裂伸长率。

具体检测结果如表1所示：

表1：产品性能测试结果

由表1检测结果可知，本发明技术方案制备的聚合物水泥防水涂料兼具优异的防水性能及储存稳定性，同时起力学性能也显著提高的特点，能够促进其推广运用于多技术领域。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内，不应将权利要求中的任何标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims

1.一种聚合物基防水涂料，其特征在于，包括以下重量份数的原料：

2.根据权利要求1所述的一种聚合物基防水涂料，其特征在于，所述石膏为磷石膏。

3.根据权利要求2所述的一种聚合物基防水涂料，其特征在于，所述磷石膏中还包括羟基磷酸钙，所述羟基磷酸钙填充于磷石膏的孔隙结构中。

4.根据权利要求1所述的一种聚合物基防水涂料，其特征在于，所述水玻璃为钾水玻璃或钠水玻璃中的任意一种；所述水玻璃的模数为2.6-2.8。

5.根据权利要求1所述的一种聚合物基防水涂料，其特征在于，所述过渡金属盐为硝酸铈、硝酸镧、氯化铈、氯化镧中的任意一种。

6.根据权利要求1所述的一种聚合物基防水涂料，其特征在于，所述壳聚糖溶液为壳聚糖酶解液；所述壳聚糖酶解液是由壳聚糖溶液经壳聚糖酶水解后得到。

7.一种聚合物基防水涂料的制备方法，其特征在于，具体制备步骤包括：

磷石膏的预处理：

壳聚糖的酶解：

稳定剂的配制：

产品聚合物基防水涂料的配置：

8.根据权利要求7所述的一种聚合物基防水涂料的制备方法，其特征在于，所述水玻璃为钾水玻璃或钠水玻璃中的任意一种；所述水玻璃的模数为2.6-2.8。

9.根据权利要求7所述的一种聚合物基防水涂料的制备方法，其特征在于，所述过渡金属盐为硝酸铈、硝酸镧、氯化铈、氯化镧中的任意一种。