CN112832392B - 一种复合型隔离砂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种复合型隔离砂及其制备方法，所述复合型隔离砂为多层包覆结构，包括由内而外依次设置的矿物颗粒载体、过渡层、功能壳层以及表面防护层，所述功能壳层包括丙烯酸乳液、硅酸盐水泥和钛白粉。该复合型隔离砂可以有效解决天然矿物颗粒与粘结层及后浇混凝土的粘结性差，对粘结层的隔离防护效果差及易轧伤主体增强层等问题，而且相对于人工合成砂，该复合型隔离砂生产效率高、生产能耗相对较低。本发明的复合型隔离砂还具有较优的耐水性、耐候性、耐老化以及抗紫外线性能，制备方法简单，还避免了运输及使用过程中二次粉尘的产生。

Description

一种复合型隔离砂及其制备方法
技术领域
本发明涉及防水卷材技术领域，尤其涉及一种复合型隔离砂及其制备方法。
背景技术
防水卷材主要是用于建筑墙体、屋面、地下以及桥梁、隧道、公路等处，起到抵御外界雨水、地下水渗漏的一种可卷曲成卷状的柔性建材产品，作为工程基础与建筑物之间无渗漏连接，是整个工程防水的第一道屏障，对整个工程起着至关重要的作用。产品主要有沥青防水卷材和高分子防水卷材。防水卷材要求有良好的耐水性，对温度变化的稳定性(高温下不流淌、不起泡、不滑动；低温下不脆裂)，一定的机械强度、延伸性及抗老化性等。
其中预铺防水卷材是一种针对地下防水工程特点而设计的一种专用型防水卷材，从国内外市场看，目前预铺防水卷材的基本结构包括：主体增强层、粘结层及表面隔离防护层，其中表面隔离防护层一般由微米级保护膜或毫米级的颗粒物充任，所述颗粒物包括天然矿物颗粒、人工合成砂等，常见的天然矿物颗粒包括石英砂等，而常见的人工合成砂包括莫来砂、陶瓷砂、刚玉等。
但是，石英砂等天然矿物颗粒存在粉尘大，与粘结层及后浇混凝土的粘结性差，对粘结层的隔离防护效果差及硬度大、棱角分明易轧伤主体增强层等技术缺陷。而莫来砂等人工合成砂存在生产制造成本高，生产效率低，生产能耗高，副产的固废多、处置难度大等技术缺陷。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供一种复合型隔离砂及其制备方法，该复合型隔离砂具有生产效率高、生产能耗相对较低、耐水性好、耐候性优异、表面圆滑无棱角、运输及应用过程中不产生二次粉尘等优点。
本发明采用以下技术方案：
本发明提供一种复合型隔离砂，其为多层包覆结构，包括由内而外依次设置的矿物颗粒载体、过渡层、功能壳层以及表面防护层，所述功能壳层包括丙烯酸乳液、硅酸盐水泥和钛白粉。
本发明在矿物颗粒外表面设置过渡层、功能壳层以及表面防护层，可以有效解决天然矿物颗粒与粘结层及后浇混凝土的粘结性差，对粘结层的隔离防护效果差及硬度大、棱角分明易轧伤主体增强层等问题，而且相对于人工合成砂，本发明的复合型隔离砂生产效率高、生产能耗相对较低，同时还赋予其较优的耐水性、耐候性、耐老化以及抗紫外线性能，还避免了运输及使用过程中二次粉尘的产生。
进一步地，所述功能壳层还包括苯并三唑类紫外线吸收剂，所述苯并三唑类紫外线吸收剂与所述钛白粉的质量比为(0.05～1)：(10～15)。
现有技术中一般为提高防水卷材的抗老化性能，主要通过改进提升主体增强层和粘结层的抗紫外线能力，而本发明通过隔离砂中功能壳层的设置，可进一步增强防水卷材的抗老化性能。本发明起初在功能壳层中添加了常规的光稳定剂，例如2，4-二羟基二苯甲酮、2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮、邻羟基苯甲酸苯酯、2-(2ˊ-羟基-5ˊ-甲基苯基)苯并三氮唑，但即使增加用量，所得隔离砂的抗紫外线能力提高有限，经过大量实验，本发明研究发现，采用质量比为(0.05～1)：(10～15)的苯并三唑类紫外线吸收剂与钛白粉，能显著提升隔离砂的抗紫外线能力，而且还增强了隔离砂的耐候性。
在本发明的优选实施方式中，所述功能壳层包括以下重量份的组分：纳米氧化锌1～3份、晶须硅1～3份、丙烯酸乳液10～20份、苯并三唑类紫外线吸收剂0.05～1份、硼砂5～10份、减水剂0.1～0.5份、钛白粉10～15份和硅酸盐水泥20～25份。
当功能壳层采用上述配方时，所得隔离砂具有优异的耐水性、耐候性、耐老化以及抗紫外线性能。
优选地，上述技术方案中，纳米氧化锌采用陶瓷涂料级纳米氧化锌，主要技术指标：氧化锌(ZnO)≥95.0％，平均粒径≤100nm，比表面积≥65m2/g,水溶物≤0.5％。
晶须硅采用陶瓷涂料级活性晶须硅，主要技术指标：粒径1～5um，堆积密度0.65g/cm3，莫氏硬度7，烧失量≤0.10％。
丙烯酸乳液采用纯丙烯酸酯乳液。
苯并三唑类紫外线吸收剂采用苯并三唑类紫外线吸收剂326或328，主要技术指标：有效含量≥99％，干燥失重≤0.5％，熔点80～150℃。
减水剂采用聚羧酸减水剂。
钛白粉采用金红石型钛白粉。
硅酸盐水泥采用早强型白色硅酸盐水泥，主要技术指标：细度(比表面积)400～500m2/kg。
进一步地，所述矿物颗粒载体可采用但不限于大理石、石英石、蛭石、辉绿岩、玄武岩中的一种，具体根据隔离砂外观颜色及用途而定，其细度为16～80目连续级配(级配区间按需选用)。
进一步地，所述过渡层为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂和铬络合物偶联剂中的一种或多种。过渡层主要起封闭矿物颗粒载体表面微毛细孔、同时提高功能壳层粘附效果的作用，还利于包裹的完整性和均匀性，因此也可叫“封闭粘结层”。
进一步地，所述表面防护层包括以下重量份的组分：丙烯酸乳液100份、附着力促进剂0～5份和纯净水50～250份。
优选地，所述丙烯酸乳液采用苯乙烯/丙烯酸酯类共聚乳液，主要技术指标：固体含量30.0％，玻璃转化温度(Tg)5℃左右，最低成膜温度0℃左右。
所述附着力促进剂采用3-氨丙基三乙氧基硅烷偶联剂KH550。
在本发明的优选实施方式中，所述表面防护层包括以下重量份的组分：苯乙烯/丙烯酸酯类共聚乳液100份、3-氨丙基三乙氧基硅烷偶联剂1～3份和纯净水50～100份。
采用上述表面防护层，既可以起到良好的保护功能壳层作用，又可以增强所得隔离砂与粘结层以及后浇混凝土层的粘结力。
进一步地，所述过渡层、所述功能壳层以及所述表面防护层的厚度分别为10～20μm、30～60μm、20～40μm。
本发明还提供上述复合型隔离砂的制备方法。
本发明所提供的制备方法包括将过渡层、功能壳层以及表面防护层各层物料组分分别配制成浆液后，在矿物颗粒载体表面依次涂覆设置各层的步骤。
具体地，可采用如下步骤：
(1)将配方量的丙烯酸乳液加入搅拌釜中，搅拌状态下加入配方量的钛白粉、晶须硅、苯并三唑类紫外线吸收剂、纳米氧化锌、硅酸盐水泥、减水剂及硼砂后高速“打浆”搅拌混合5～20分钟，制成功能壳层浆液备用；
将配方量的丙烯酸乳液加入搅拌釜中，搅拌状态下加入配方量的附着力促进剂及纯净水搅拌混合5～20分钟，制成表面防护层浆液备用；
(2)将16～80目连续级配的矿物颗粒载体加入搅拌釜中，搅拌状态下喷入适量用水稀释10～100倍的过渡层试剂，搅拌5～20分钟至混合涂覆均匀；
(3)在搅拌状态下加入占矿物颗粒载体质量0.1～20％的功能壳层浆液，搅拌10～30分钟至混合涂覆均匀，在200～400℃下完成预定型，再于600～800℃下进行烘干，然后喷入适量表面防护层浆液涂覆均匀，干燥，降温冷却后再经分筛、除尘后即得复合型隔离砂。
本发明提供了一种复合型隔离砂及其制备方法，该复合型隔离砂可以有效解决天然矿物颗粒与粘结层及后浇混凝土的粘结性差，对粘结层的隔离防护效果差及易轧伤主体增强层等问题，而且相对于人工合成砂，该复合型隔离砂生产效率高、生产能耗相对较低。本发明的复合型隔离砂还具有较优的耐水性、耐候性、耐老化以及抗紫外线性能，制备方法简单，还避免了运输及使用过程中二次粉尘的产生。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面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他实施例，都属于本发明保护的范围。
以下实施例中所用材料若无特别声明，均可以市售购得。
其中，纳米氧化锌采用陶瓷涂料级纳米氧化锌，主要技术指标：氧化锌(ZnO)≥95.0％，平均粒径≤100nm，比表面积≥65m2/g,水溶物≤0.5％。
晶须硅采用陶瓷涂料级活性晶须硅，主要技术指标：粒径1～5um，堆积密度0.65g/cm3，莫氏硬度7，烧失量≤0.10％。
苯并三唑类紫外线吸收剂326或328，主要技术指标：有效含量≥99％，干燥失重≤0.5％，熔点80～150℃。
钛白粉采用金红石型钛白粉。
硅酸盐水泥采用早强型白色硅酸盐水泥，主要技术指标：细度(比表面积)400～500m2/kg。
实施例1
本实施例提供一种复合型隔离砂，其为多层包覆结构，包括由内而外依次设置的矿物颗粒载体、过渡层、功能壳层以及表面防护层。
其中矿物颗粒载体为大理石，16～80目。
过渡层为3-氨丙基三乙氧基硅烷偶联剂KH550，厚度为15μm。
功能壳层由以下重量份的组分组成：纳米氧化锌2份、晶须硅2份、纯丙烯酸酯乳液15份、苯并三唑类紫外线吸收剂326 0.08份、硼砂7份、聚羧酸减水剂0.3份、钛白粉15份和硅酸盐水泥20份，厚度为40μm。
表面防护层由以下重量份的组分组成：苯乙烯/丙烯酸酯类共聚乳液100份、3-氨丙基三乙氧基硅烷偶联剂3份和纯净水50份，厚度为30μm。
本实施例还提供上述复合型隔离砂的制备方法，包括以下步骤：
(1)将纯丙烯酸酯乳液加入搅拌釜中，搅拌状态下加入钛白粉、晶须硅、苯并三唑类紫外线吸收剂、氧化锌、硅酸盐水泥、减水剂及硼砂后高速“打浆”搅拌混合15分钟，制成功能壳层浆液备用；
将配方量的苯乙烯/丙烯酸酯类共聚乳液加入搅拌釜中，搅拌状态下加入3-氨丙基三乙氧基硅烷偶联剂及纯净水搅拌混合15分钟，制成表面防护层浆液备用；
(2)将16～80目连续级配的矿物颗粒载体加入搅拌釜中，搅拌状态下喷入适量用水稀释50倍的过渡层试剂，搅拌15分钟至混合涂覆均匀；
(3)在搅拌状态下加入占矿物颗粒载体质量0.1～20％的功能壳层浆液，搅拌15分钟至混合涂覆均匀，然后送入中温旋转干燥炉中在300℃下完成预定型，再送入高温旋转干燥炉在700℃下进行烘干、并喷入适量表面防护层浆液，再进入恒温旋转干燥炉在500℃下完成恒温干燥，烘干过程控制在30～40分钟，然后经降温冷却后出炉，再经分筛、除尘后即得复合型隔离砂。
实施例2
本实施例提供一种复合型隔离砂，其与实施例1的区别在于，功能壳层不包含纳米氧化锌、晶须硅、苯并三唑类紫外线吸收剂和硼砂，用等量的硅酸盐水泥替代这些组分。
实施例3
本实施例提供一种复合型隔离砂，其与实施例1的区别在于，功能壳层不包含苯并三唑类紫外线吸收剂326，用等量的钛白粉替代。
实施例4
本实施例提供一种复合型隔离砂，其与实施例1的区别在于，过渡层为钛酸酯偶联剂。
实施例5
本实施例提供一种复合型隔离砂，其与实施例1的区别在于，表面防护层为纯丙烯酸酯乳液。
性能测试
对各实施例获得的复合型隔离砂进行性能测试，测试项目及测试方法如下：
耐水性：按GB/T 23457-2017预铺防水卷材第6.21条规定进行浸水处理后检测与后浇混凝土剥离强度；
耐候性：按GB/T 23457-2017预铺防水卷材第6.20.4条规定进行紫外线处理后检测与浇混凝土剥离强度；
耐老化：按GB/T 23457-2017预铺防水卷材第6.20.5条规定进行热处理后检测与浇混凝土剥离强度；
粘结性能：按GB/T 23457-2017预铺防水卷材第6.20.1条规定检测与浇混凝土剥离强度。
测试结果如表1所示。
表1各实施例所得复合型隔离砂的性能测试结果
检测项目 标准要求 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5
耐水性，N/mm 1.0 2.0 1.5 1.9 1.8 1.1
耐候性，N/mm 1.0 2.0 1.4 1.2 1.8 1.6
耐老化，N/mm 1.0 2.3 1.8 2.2 2.2 1.7
粘结性能，N/mm 1.5 2.5 2.0 2.3 2.0 1.8
由以上结果可以看出，本发明实施例获得的复合型隔离砂具有耐水性、耐候性、耐老化及粘结性能好，且表面圆滑无棱角、运输及应用过程中不产生二次粉尘等优点。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (3)

1.一种复合型隔离砂，其特征在于，为多层包覆结构，包括由内而外依次设置的矿物颗粒载体、过渡层、功能壳层以及表面防护层，所述功能壳层包括以下重量份的组分：纳米氧化锌1～3份、晶须硅1～3份、丙烯酸乳液10～20份、苯并三唑类紫外线吸收剂0.05～1份、硼砂5～10份、减水剂0.1～0.5份、钛白粉10～15份和硅酸盐水泥20～25份；所述丙烯酸乳液采用纯丙烯酸酯乳液，所述减水剂采用聚羧酸减水剂，所述钛白粉采用金红石型钛白粉；
所述表面防护层包括以下重量份的组分：苯乙烯/丙烯酸酯类共聚乳液100份、3-氨丙基三乙氧基硅烷偶联剂1～3份和纯净水50～100份；
所述矿物颗粒载体的细度为16～80目，所述过渡层、所述功能壳层以及所述表面防护层的厚度分别为10～20μm、30～60μm、20～40μm。
2.根据权利要求1所述的复合型隔离砂，其特征在于，所述过渡层为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂和铬络合物偶联剂中的一种或多种。
3.权利要求1或2所述的复合型隔离砂的制备方法，其特征在于，包括将过渡层、功能壳层以及表面防护层各层物料组分分别配制成浆液后，在矿物颗粒载体表面依次涂覆设置各层的步骤。
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