CN112694796B - 一种复合防水涂料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及涂料技术领域，具体涉及一种复合防水涂料及其制备方法。一种复合防水涂料，包括液料和粉料，所述液料和粉料的质量比为1：(1‑1.5)；按重量份计，所述液料包括苯丙乳液30‑50份、纳米硅丙乳液10‑20份、环氧改性有机硅树脂乳液5‑10份、分散剂0.5‑1份、有机硅消泡剂0.4‑0.8份、成膜助剂0.4‑0.6份、增稠剂0.4‑0.6份、去离子水20‑30份；按重量份计，所述粉料包括白水泥30‑50份、偏硅酸钠10‑20份、重质碳酸钙10‑20份。本申请提供的复合防水涂料，在阳光暴晒或盐冻环境下涂料与混凝土之间的稳定性好，且潮湿基面粘结强度和断裂伸长率高。

Description

一种复合防水涂料及其制备方法
技术领域
本申请涉及涂料技术领域，具体涉及一种复合防水涂料及其制备方法。
背景技术
传统的防水材料主要有防水卷材、防水涂料、密封油膏等柔性防水材料，以及以水泥基材为主，添加防水剂及其它助剂的刚性防水材料。防水涂料是一类施工后形成致密涂膜的防护材料，在建筑防水领域应用越来越多。防水涂料经固化后形成的防水薄膜具有一定的延伸性、弹塑性、抗裂性、抗渗性及耐候性，能起到防水、防渗和保护作用。
水泥基渗透结晶型涂料、有机硅防水渗透剂、沥青、焦油和有机溶剂被用作混凝土表面的涂层保护，但水泥基渗透结晶型涂料和有机硅防水渗透剂不能很好地起到防水的作用，而沥青、焦油和有机溶剂本身是有毒有害的物质，会造成环境的污染。现在人们不仅重视防水涂料的性能，而且越来越重视其环保程度，国家和地方行业主管部门对含有挥发性有毒害致癌有机溶剂或含有的煤焦油的防水涂料采取了强制淘汰措施。在混凝土表面喷涂有机硅溶液，无挥发性有机化合物，在混凝土表明形成有机硅层，对混凝土进行防水保护，在阳光暴晒或盐冻环境下，有机硅层的稳定性受到很大破坏，容易引起老化、干裂、变形、折断、分层等现象，大大降低防水效果。
针对上述相关技术，申请人认为亟需研发一种可以提高在阳光暴晒或盐冻环境下的涂层与混凝土之间的稳定性的复合防水涂料。
发明内容
为了提高在阳光暴晒或盐冻环境下涂料与混凝土之间的稳定性，本申请提供一种复合防水涂料及其制备方法。
第一方面，本申请提供一种复合防水涂料，采用如下技术方案实现：
一种复合防水涂料，包括液料和粉料，所述液料和粉料的质量比为1：(1-1.5)；按重量份计，所述液料包括苯丙乳液30-50份、纳米硅丙乳液10-20份、环氧改性有机硅树脂乳液5-10份、分散剂0.5-1份、有机硅消泡剂0.4-0.8份、成膜助剂0.4-0.6份、增稠剂0.4-0.6份、去离子水20-30份；按重量份计，所述粉料包括白水泥30-50份、偏硅酸钠10-20份、重质碳酸钙10-20份。
通过采取上述技术方案，纳米硅丙乳液在环氧改性有机硅树脂乳液的作用下，阻止盐渗入、阳光射入涂层内部，大大提高了在阳光暴晒或盐冻环境下涂料与混凝土之间的稳定性；同时，环氧改性有机硅树脂乳液提高了其与苯丙乳液、纳米硅丙乳液的相容性，且改善了液料与粉料之间的配伍性，提高了复合防水涂料对混凝土的粘结性，提高了复合防水涂料的耐水性和附着力；白水泥水化生成物与苯丙乳液、纳米硅丙乳液、环氧改性有机硅树脂乳液、等中的活性基团产生交联作用，提高了潮湿基面粘结强度和断裂伸长率。
优选的，所述苯丙乳液选自S400F、BC-3208、SD-800、SD-900中的一种或多种；更优选的，所述苯丙乳液为S400F和/或SD-800。
通过采取上述技术方案，本申请采用由多元聚合单体共聚合而成的SD-900苯丙乳液，其柔性和延伸性优于S-01苯丙乳液、BC-3208苯丙乳液，SD-800苯丙乳液为改性苯丙乳液且残余单体含量低，可以提高复合防水涂料的断裂伸长率和潮湿基面粘结强度。
优选的，所述苯丙乳液由S400F和SD-800按质量比为1：(0.6-0.8)混合而成。
通过采用上述技术方案，本申请采用SD-800苯丙乳液与SD-900苯丙乳液复配并控制两者的质量比，可以进一步提高潮湿基面粘结强度和断裂伸长率，更重要的是在其余组分的共同作用下，可以阻隔盐水的渗透和阳光照射入，提高盐冻、阳光暴晒下的附着力。
优选的，所述纳米硅丙乳液的粒径为50-80nm。
通过采用上述技术方案，采用粒径为50-80nm的纳米硅丙乳液，粒径较小，可以进一步增加涂膜的密实性，阻隔盐水的渗透和阳光照射入涂层内部，提高盐冻、阳光暴晒下的附着力。
优选的，所述有机硅消泡剂为有机硅改性聚醚消泡剂。
通过采取上述技术方案，本申请采用有机硅改性聚醚消泡剂，其不仅提高了消泡效果，且与硅烷偶联剂共同作用，提高了缩合效果，形成的网络结构更结实，提高了复合防水涂料的潮湿基面粘结强度和断裂伸长率。
优选的，所述增稠剂由丙烯酸及不饱和羧酸及流平单体共聚而成。
通过采用上述技术方案，由丙烯酸及不饱和羧酸及流平单体共聚而成的增稠剂，其增稠效果和流变性能优异，可以提高液料与粉料的界面键能，其制备的复合防水涂料性能更优，尤其是耐水性。
优选的，所述液料还包括硅烷偶联剂0.2-0.4重量份。
通过采用上述技术方案，硅烷偶联剂的加入，其与有机硅消泡剂、有机硅改性聚醚消泡剂共同作用，水解生成硅醇基，硅醇基与其余组分表面的活性基团形成氢键，增强了复合防水涂料的潮湿基面粘结强度，且硅烷分子间的硅醇基互相缩合、齐聚形成网络结构，大大提高了复合防水涂料的附着力。
优选的，所述硅烷偶联剂由3-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷和γ-甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷按质量比为1：(1.5-2.5)混合而成。
通过采取上述技术方案，采用3-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷与3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷复配，并控制两者的质量比，可以进一步提高环氧改性有机硅树脂乳液、苯丙乳液等组分之间的相容性，大大改善料液的分散稳定性，尤其是白水泥和偏硅酸钠。
优选的，所述重质碳酸钙的平均粒径为600-800目。
通过采用上述技术方案，控制重质碳酸钙的平均粒径为600-800目，增大目数可以提高重质碳酸钙与液料的分散性，但重质碳酸钙的目数过大，会降低复合防水涂料的潮湿基面粘结强度和断裂伸长率。
第二方面，本申请提供一种复合防水涂料的制备方法，采用如下的技术方案：
一种复合防水涂料的制备方法，包括如下步骤：
S1：将苯丙乳液、纳米硅丙乳液、环氧改性有机硅树脂乳液与去离子水混合，加入分散剂、有机硅消泡剂、硅烷偶联剂，搅拌，再加入增稠剂、成膜助剂，搅拌均匀，得液料；
S2：将白水泥、偏硅酸钠、重质碳酸钙混合，得粉料；
S3：将液料、粉料按比例混合，搅拌至均匀，得复合防水涂料。
通过采用上述技术方案，控制各组分的加料顺序，可以提高体系的分散稳定性和各物质的相容性，进而提高复合防水涂料的耐水性。
综上所述，本申请具有以下有益效果：
1、本申请加入纳米硅丙乳液在环氧改性有机硅树脂乳液的作用下，阻止盐渗入、阳光射入涂层内部，大大提高了在阳光暴晒或盐冻环境下涂料与混凝土之间的稳定性；环氧改性有机硅树脂乳液改善了液料与粉料之间的配伍性，提高了复合防水涂料对混凝土的粘结性，提高了复合防水涂料的耐水性和附着力；
2、本申请采用SD-800苯丙乳液与SD-900苯丙乳液复配并控制两者的质量比，可以进一步提高潮湿基面粘结强度和断裂伸长率；
3、本申请采用有机硅改性聚醚消泡剂，其不仅提高了消泡效果，且与硅烷偶联剂共同作用，提高了复合防水涂料的潮湿基面粘结强度和断裂伸长率；
4、本申请加入硅烷偶联剂，可以阻隔盐水的渗透和阳光照射入，提高盐冻、阳光暴晒下的附着力，尤其是3-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷与3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷复配，与有机硅消泡剂、有机硅改性聚醚消泡剂共同作用，增强了复合防水涂料的潮湿基面粘结强度，大大提高了复合防水涂料的附着力。
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。
实施例中所使用的原料均可通过市售获得，若无特殊说明，以下实施例中使用的原料来源于下表1，下表1中没提及的原料均购买自国药集团化学试剂有限公司。
表1
Figure BDA0002877127570000041
实施例
实施例1
实施例1提供了一种复合防水涂料，其制备步骤方法如下：
S1：将30g S-01苯丙乳液、10g SD-5281纳米硅丙乳液、5g环氧改性有机硅树脂乳液JP-606与20g去离子水混合，加入0.5g分散剂(双琥珀酯磺酸钠盐HT-5083)、0.4g有机硅消泡剂ZW-762、0g硅烷偶联剂，搅拌，再加入0.4g聚氨酯增稠剂HT-820、0.4g乙二醇，搅拌均匀，得液料；
S2：将30g 425白水泥、10g五水偏硅酸钠(模数2-2.2)、10g重质碳酸钙(400目，TZ-1)混合，得粉料；
S3：将液料、粉料按质量比为1:1混合，搅拌至均匀，得复合防水涂料。
实施例2-6，同实施例1，不同之处在于：所述复合防水涂料的制备原料的质量不同，具体如表2所示。
表2
Figure BDA0002877127570000051
实施例7，同实施例6，不同之处仅在于：所述五水偏硅酸钠的模数为3-3.5。
实施例8-12，同实施例6，不同之处仅在于：所述分散剂不同，具体见表3。
表3
实施例6 双琥珀酯磺酸钠盐HT-5083
实施例8 聚羧酸钠P-998
实施例9 阴离子型聚丙烯酸钠盐水溶液P-19
实施例10 聚羧酸钠P-998、阴离子型聚丙烯酸钠盐水溶液P-19按质量比1:1.2混合而成
实施例11 聚羧酸钠P-998、阴离子型聚丙烯酸钠盐水溶液P-19按质量比1:1.4混合而成
实施例12 聚羧酸钠P-998、阴离子型聚丙烯酸钠盐水溶液P-19按质量比1:3混合而成
实施例13-19，同实施例11，不同之处仅在于：所述苯丙乳液不同，具体见表4。
表4
Figure BDA0002877127570000052
Figure BDA0002877127570000061
实施例20，同实施例18，不同之处仅在于：所述有机硅消泡剂ZW-762替换为有机硅消泡剂ZW-777。
实施例21，同实施例20，不同之处仅在于：所述聚氨酯增稠剂HT-820替换为SD-301增稠剂。
实施例22-27，同实施例21，不同之处仅在于：所述硅烷偶联剂不同，具体见表5。
表5
Figure BDA0002877127570000062
实施例28-30，同实施例26，不同之处仅在于：所述重质碳酸钙不同，具体见表6。
表6
实施例26 400目重质碳酸钙TZ-1
实施例28 600目重质碳酸钙TZ-2
实施例29 800目重质碳酸钙TZ-3
实施例30 1000目重质碳酸钙TZ-4
对比例
对比例1，同实施例1，不同之处仅在于：所述SD-5281纳米硅丙乳液替换为SD-528硅丙乳液，所述SD-528硅丙乳液购买自南通生达化工有限公司。
对比例2，同实施例1，不同之处仅在于：所述环氧改性有机硅树脂乳液JP-606替换为丙烯酸改性的甲基苯基有机硅树脂乳液SH-9606，购买自湖北新四海化工股份有限公司。
对比例3，同实施例1，不同之处仅在于：无环氧改性有机硅树脂乳液JP-606。
对比例4，同实施例1，不同之处仅在于：无SD-5281纳米硅丙乳液。
对比例5，同实施例1，不同之处仅在于：所述有机硅消泡剂ZW-762替换为矿物油消泡剂PA-311，购买自佛山市南海大田化学有限公司。
性能检测试验
针对本申请实施例1-30和对比例1-5提供的复合防水涂料，进行如下的性能检测：
1.潮湿基面粘结强度：参照GB/T 19250-2003中的6.13.1测试实施例1-30和对比例1-5提供的复合防水涂料的潮湿基面粘结强度，测试结果见表7。
2.盐冻附着力：将水泥、砂和水按质量比为1:4:0.7的比例混合，固化干燥后制成混凝土，将实施例1-30和对比例1-5提供的复合防水涂料涂布在混凝土表面(涂布量为0.8kg/m2)，干燥后，在-20℃，在涂布后的混凝土表面均匀铺一层NaCl(NaCl的铺量为100g/m2)，并放置1个月，参照GB/T 1720-1979测试涂料涂层与混凝土之间的附着力，分为1-7级，1级最好，测试结果见表7。
3.阳光暴晒附着力：将水泥、砂和水按质量比为1:4:0.7的比例混合，固化干燥后制成混凝土，将实施例1-30和对比例1-5提供的复合防水涂料涂布在混凝土表面(涂布量为0.8kg/m2)，干燥后，用AM1.5型日本WACOM太阳光模拟器，单位面积的照射功率为140mW/cm2，照射1个月，参照GB/T 1720-1979测试涂料涂层与混凝土之间的附着力，分为1-7级，1级最好，测试结果见表7。
4.断裂伸长率：参照GB/T19250-2003中的6.5，拉伸速度为(500±50)mm/min，测试实施例1-30和对比例1-5提供的复合防水涂料的断裂伸长率，测试结果见表7。
表7
Figure BDA0002877127570000071
Figure BDA0002877127570000081
以下结合表7提供的检测数据，详细说明本申请。
从本申请实施例1-6和对比例1-4可知，硅烷偶联剂和有机硅消泡剂的加入，其水解生成硅醇基，硅醇基与其余组分表面的活性基团形成氢键，增强了复合防水涂料的潮湿基面粘结强度，且硅烷分子间的硅醇基互相缩合、齐聚形成网络结构，大大提高了复合防水涂料的附着力；纳米硅丙乳液粒径较小，在环氧改性有机硅树脂乳液的作用下，可以增加涂膜的密实性，阻止盐渗入、阳光射入涂层内部，大大提高了在阳光暴晒或盐冻环境下涂料与混凝土之间的稳定性；同时，环氧改性有机硅树脂乳液JP-606提高了与苯丙乳液、纳米硅丙乳液的相容性，且改善了液料与粉料之间的配伍性，提高了复合防水涂料对混凝土的粘结性，提高了复合防水涂料的耐水性和附着力。
从本申请实施例6-7可知，模数为2-2.2的五水偏硅酸钠更利于复合防水涂料自固化，且能提高固化后漆膜的耐水性和盐冻、阳光暴晒下的附着力。
从本申请实施例6、8-12可知，采用具有高效锚定基团的聚羧酸钠P-998分散剂，且与阴离子型聚丙烯酸钠盐水溶液P-19复配，可以进一步提高复合防水涂料的潮湿基面粘结强度和断裂伸长率，但阴离子型聚丙烯酸钠盐水溶液P-19在阳光暴晒、盐冻环境下会降低其附着力，控制聚羧酸钠P-998分散剂、阴离子型聚丙烯酸钠盐水溶液P-19的质量比为1:(1.2-1.4)，在苯丙乳液、纳米硅丙乳液和环氧改性有机硅树脂乳液JP-606的作用下，不仅克服了阴离子型聚丙烯酸钠盐水溶液P-19在阳光暴晒、盐冻环境下稳定性差的问题，还进一步提高了复合防水涂料的潮湿基面粘结强度和断裂伸长率。
从本申请实施例11、13-19可知，SD-900苯丙乳液是由多元聚合单体共聚合而成，其柔性和延伸性优于S-01苯丙乳液、BC-3208苯丙乳液；SD-800苯丙乳液为改性苯丙乳液且残余单体含量低，SD-800苯丙乳液与SD-900苯丙乳液复配并控制两者的质量比，可以进一步提高潮湿基面粘结强度和断裂伸长率，更重要的是在其余组分的共同作用下，可以阻隔盐水的渗透和阳光照射入，提高盐冻、阳光暴晒下的附着力。
从本申请实施例18、20可知，有机硅改性聚醚消泡剂ZW-777，其不仅提高了消泡效果，且与硅烷偶联剂共同作用，提高了缩合效果，形成的网络结构更结实，提高了复合防水涂料的潮湿基面粘结强度和断裂伸长率。
从本申请实施例20-21可知，由丙烯酸及不饱和羧酸及流平单体共聚而成的SD-301增稠剂，其增稠效果和流变性能优异，可以提高液料与粉料的界面键能，其制备的复合防水涂料性能更优，尤其是耐水性。
从本申请实施例21-27可知，采用3-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷与3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷复配，并控制两者的质量比，可以进一步提高与环氧改性有机硅树脂乳液、苯丙乳液的相容性，能改善料液的分散稳定性，尤其是白水泥，白水泥水化生成物与苯丙乳液、纳米硅丙乳液、环氧改性有机硅树脂乳液、聚羧酸钠、聚丙烯酸钠等中的活性基团产生交联作用，进一步提高了潮湿基面粘结强度和断裂伸长率。
从本申请实施例26、28-30可知，控制重质碳酸钙的目数，其增大目数可以提高其与液料的分散性，但重质碳酸钙的目数过大，会降低复合防水涂料的潮湿基面粘结强度和断裂伸长率。
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 (8)

1.一种复合防水涂料，包括液料和粉料，其特征在于，所述液料和粉料的质量比为1：(1-1.5)；按重量份计，所述液料包括苯丙乳液30-50份、纳米硅丙乳液10-20份、环氧改性有机硅树脂乳液5-10份、分散剂0.5-1份、有机硅消泡剂0.4-0.8份、成膜助剂0.4-0.6份、增稠剂0.4-0.6份、去离子水20-30份；按重量份计，所述粉料包括白水泥30-50份、偏硅酸钠10-20份、重质碳酸钙10-20份；
所述苯丙乳液由S400F和SD-800按质量比为1：(0.6-0.8)混合而成。
2.根据权利要求1所述的一种复合防水涂料，其特征在于，所述纳米硅丙乳液的粒径为50-80nm。
3.根据权利要求1所述的一种复合防水涂料，其特征在于，所述有机硅消泡剂为有机硅改性聚醚消泡剂。
4.根据权利要求1所述的一种复合防水涂料，其特征在于，所述增稠剂由丙烯酸及不饱和羧酸及流平单体共聚而成。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的一种复合防水涂料，其特征在于，所述液料还包括硅烷偶联剂0.2-0.4重量份。
6.根据权利要求5所述的一种复合防水涂料，其特征在于，所述硅烷偶联剂由3-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷和γ-甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷按质量比为1：(1.5-2.5)混合而成。
7.根据权利要求5所述的一种复合防水涂料，其特征在于，所述重质碳酸钙的平均粒径为600-800目。
8.权利要求5-7中任一项所述的一种复合防水涂料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1：将苯丙乳液、纳米硅丙乳液、环氧改性有机硅树脂乳液与去离子水混合，加入分散剂、有机硅消泡剂、硅烷偶联剂，搅拌，再加入增稠剂、成膜助剂，搅拌均匀，得液料；
S2：将白水泥、偏硅酸钠、重质碳酸钙混合，得粉料；
S3：将液料、粉料按比例混合，搅拌至均匀，得复合防水涂料。
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