CN113105197B - 一种便于施工的防水防腐砂浆及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明属于防水材料技术领域，公开了一种便于施工的防水防腐砂浆及其制备方法和应用。所述防水防腐砂浆包括硅酸盐水泥、硅灰、硫铝酸盐水泥、细砂、铁黑粉、减水剂、纤维素、憎水剂、丁苯乳液、硅丙乳液、水和消泡剂。本发明的防水防腐砂浆的聚合物成分采用丁苯乳液与硅丙乳液的混合，其中硅丙乳液，特别是通过特定方法制备得到的氟硅烷改性丙烯酸酯乳液的加入可显著提高防水层在高盐、高碱性环境下的的耐水性和耐腐蚀性能。能够满足高盐、高碱性环境的污水池防水防腐层的应用要求。

Description

一种便于施工的防水防腐砂浆及其制备方法和应用

技术领域

本发明属于防水材料技术领域，具体涉及一种便于施工的防水防腐砂浆及其制备方法和应用。

背景技术

防水防腐砂浆具有良好的耐候性，耐久性，抗渗性，密实性和极高的粘接力以及极强的防水防腐效果。可耐纯碱生产介质，尿素，硝铵，海水盐酸及酸碱性盐腐蚀。它与砂普通水泥和特种水泥配制成水泥砂浆，通过调和水泥砂浆浇铸或喷涂，手工涂抹的方法在混凝土及表面形成坚固的防水防腐砂浆层，属刚韧性防水防腐材料。与水泥，砂子混合可使灰浆改性，可用于建筑墙壁及地面的处理及地下工程防水层。

用作防水工程的防水层的防水砂浆有三种：(1)刚性多层抹面的水泥砂浆；(2)掺防水剂的防水砂浆；(3)聚合物水泥防水砂浆。其中聚合物水泥防水砂浆是指用水泥、聚合物分散体作为胶凝材料与砂配制而成的砂浆。聚合物水泥砂浆硬化后，砂浆中的聚合物可有效地封闭连通的孔隙，增加砂浆的密实性及抗裂性，从而可以改善砂浆的抗渗性及抗冲击性。聚合物分散体是在水中掺入一定量的聚合物胶乳(如合成橡胶、合成树脂、天然橡胶等)及辅助外加剂(如乳化剂、稳定剂、消泡剂、固化剂等)，经搅拌而使聚合物微粒均匀分散在水中的液态材料。常用的聚合物品种有：有机硅、阳离子氯丁胶乳、乙烯-聚醋酸乙烯共聚乳液、丁苯橡胶胶乳、氯乙烯-偏氯化烯共聚乳液等。

聚合物水泥砂浆具有较高的抗压强度、抗折强度、抗裂性能，以及较高的抗渗性能和粘接强度，具有与水泥砂浆相同的耐久性和耐腐蚀能力，可在潮湿基面施工，干燥基面应洒水湿润(无明水)，工艺简单，施工方便，因此在目前防水工程的防水层中具有广泛的应用。

专利CN 110357532 A公开了一种具有防水防腐功能的轻质聚合物水泥砂浆。该轻质聚合物水泥砂浆由A、B、C三组份组成，A组份：水泥100份，纤维0～5份，添加剂0.1～5份；B组份：经过表面处理的玻化微珠、膨胀珍珠岩、陶粒、聚苯颗粒、漂珠等轻质骨料；C组份：聚丙烯酸酯乳液、氯丁橡胶乳液、环氧乳液中的一种或几种按比例混合。现场使用时，先将A和C两组份混合，并根据需要加入一定量的水，搅拌均匀后加入B组份继续搅拌均匀后即可使用。经过表面处理的轻质骨料，可以降低砂浆的吸水率，提高砂浆的防水性能；而聚合物乳液的加入，可以提高轻质砂浆的防水和防腐性能。

专利CN 111606618 A公开了一种可喷涂防水防腐抗冲蚀高强砂浆，该可喷涂防水防腐抗冲蚀高强砂浆的原料包括砂子、水泥、膨胀剂、环氧树脂、减水剂、铝粉、消泡剂、增稠剂。所得产品防水防腐抗冲蚀性能更好，且强度足够高。

上述现有技术虽然能够达到一定的防水防腐性能，但对于特定应用环境比如污水处理厂的污水池，其对防水防腐材料的性能要求更高，需要长时间承受高盐、高碱性环境的侵蚀而保持性能稳定。现有的聚合物水泥砂浆往往不能满足上述要求。

发明内容

针对以上现有技术存在的缺点和不足之处，本发明的首要目的在于提供一种便于施工的防水防腐砂浆。

本发明的另一目的在于提供上述便于施工的防水防腐砂浆的制备方法。

本发明的再一目的在于提供上述便于施工的防水防腐砂浆在污水池防水防腐层制备中的应用。

本发明目的通过以下技术方案实现：

一种便于施工的防水防腐砂浆，包括如下重量份的组分：

A组分：

B组分：

减水剂 1～5份；

纤维素 0.1～0.5份；

憎水剂 0.5～3份；

C组分：

优选地，所述硅酸盐水泥选自52.5硅酸盐水泥。

优选地，所述减水剂选自540P高效聚羧酸减水剂和PA-10减水剂的混合。

优选地，所述憎水剂选自有机硅粉末憎水剂(道康宁粉末憎水剂SHP50)。

优选地，所述硅丙乳液乳液是指氟硅烷改性丙烯酸酯乳液。

进一步地，所述氟硅烷改性丙烯酸酯乳液通过如下方法制备得到：

(1)将乙烯基烷氧基硅烷与氟烃基烷氧基硅烷在醇类溶剂及常温和一定湿度空气气氛下进行水解缩聚，得到硅烷改性单体；

(2)将乳化剂溶于蒸馏水中，然后加入第一批丙烯酸酯单体和硅烷改性单体，搅拌乳化后升温至50～70℃，加入引发剂反应得到种子乳液；然后升温至60～80℃，滴加剩余丙烯酸酯单体和硅烷改性单体，继续搅拌反应，反应完成后调节pH至中性，得到氟硅烷改性丙烯酸酯乳液。

进一步地，所述乙烯基烷氧基硅烷选自乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、甲基乙烯基二甲氧基硅烷、甲基乙烯基二乙氧基硅烷、烯丙基三甲氧基硅烷、烯丙基三乙氧基硅烷中的至少一种；所述氟烃基烷氧基硅烷选自十七氟癸基三甲氧基硅烷和十三氟辛基三乙氧基硅烷中的至少一种。所述乙烯基烷氧基硅烷与氟烃基烷氧基硅烷的摩尔比优选为(1～4):1。

进一步地，所述乳化剂是指非离子表面活性剂。更优选为链脂肪醇聚氧乙烯醚与聚醚改性聚硅氧烷的混合。链脂肪醇聚氧乙烯醚与聚醚改性聚硅氧烷混合的质量比为(4～8):1。

进一步地，步骤(2)中所述第一批丙烯酸酯单体和硅烷改性单体的加入质量占比为15％～30％，剩余丙烯酸酯单体和硅烷改性单体质量占比为70％～85％。

进一步地，步骤(2)中所述丙烯酸酯单体与硅烷改性单体总的摩尔比为(3～8):1。

优选地，所述消泡剂是指聚醚改性有机硅消泡剂。

上述便于施工的防水防腐砂浆的制备方法，包括如下步骤：

将A组分中的硅酸盐水泥、硅灰、硫铝酸盐水泥、细砂和铁黑粉与C组分中的丁苯乳液、硅丙乳液、水和消泡剂搅拌混合均匀，然后加入B组分中的减水剂、纤维素和憎水剂继续搅拌混合均匀，得到便于施工的防水防腐砂浆。

上述便于施工的防水防腐砂浆在污水池防水防腐层制备中的应用。

进一步地，所述便于施工的防水防腐砂浆在污水池防水防腐层制备中的应用过程如下：

将所得便于施工的防水防腐砂浆涂覆于干燥或潮湿的污水池内表面，常温干燥固化后投入使用。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)本发明的防水防腐砂浆通过加入硫铝酸盐水泥，具有早强高强、高抗冻、高抗渗以及耐蚀性能好的优势，适用于污水池防水防腐层的制备。

(2)本发明的防水防腐砂浆施工方便，可直接涂覆于干燥或潮湿的水泥基面，适应性好、固化快、结合强度高。

(3)本发明通过在防水防腐砂浆加入有机硅粉末憎水剂，可显著提高砂浆的耐水、耐腐蚀性能。

(4)本发明防水防腐砂浆的聚合物成分采用丁苯乳液与硅丙乳液的混合，其中硅丙乳液，特别是本发明特定方法制备得到的氟硅烷改性丙烯酸酯乳液的加入可显著提高防水层在高盐、高碱性环境下的的耐水性和耐腐蚀性能。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

实施例1

本实施例的一种便于施工的防水防腐砂浆，包括如下重量份的组分：

A组分：

B组分：

C组分：

所述氟硅烷改性丙烯酸酯乳液通过如下方法制备得到：

(1)将甲基乙烯基二甲氧基硅烷与十三氟辛基三乙氧基硅烷按摩尔比为2:1在异丙醇溶剂及常温和一定湿度空气气氛下进行水解缩聚，得到硅烷改性单体；

(2)将链脂肪醇聚氧乙烯醚与聚醚改性聚硅氧烷的质量比为5:1的混合乳化剂溶于蒸馏水中，然后加入20％的丙烯酸酯单体和硅烷改性单体，搅拌乳化后升温至50～60℃，加入引发剂过硫酸铵反应2h得到种子乳液；然后升温至70～75℃，滴加剩余80％的丙烯酸酯单体和硅烷改性单体，继续搅拌反应4h，反应完成后调节pH至中性，得到氟硅烷改性丙烯酸酯乳液。本实施例中丙烯酸酯单体与硅烷改性单体总的摩尔比为5:1。

所述便于施工的防水防腐砂浆的制备方法，具体步骤如下：

将A组分与C组分搅拌混合均匀，然后加入B组分继续搅拌混合均匀，得到便于施工的防水防腐砂浆。

实施例2

本实施例的一种便于施工的防水防腐砂浆，包括如下重量份的组分：

A组分：

B组分：

C组分：

所述氟硅烷改性丙烯酸酯乳液通过如下方法制备得到：

(1)将烯丙基三乙氧基硅烷与十七氟癸基三甲氧基硅烷按摩尔比为3:1在异丙醇溶剂及常温和一定湿度空气气氛下进行水解缩聚，得到硅烷改性单体；

(2)将链脂肪醇聚氧乙烯醚与聚醚改性聚硅氧烷的质量比为6:1的混合乳化剂溶于蒸馏水中，然后加入15％的丙烯酸酯单体和硅烷改性单体，搅拌乳化后升温至55～65℃，加入引发剂过硫酸铵反应2h得到种子乳液；然后升温至70～75℃，滴加剩余85％的丙烯酸酯单体和硅烷改性单体，继续搅拌反应4h，反应完成后调节pH至中性，得到氟硅烷改性丙烯酸酯乳液。本实施例中丙烯酸酯单体与硅烷改性单体总的摩尔比为3:1。

所述便于施工的防水防腐砂浆的制备方法，具体步骤如下：

将A组分与C组分搅拌混合均匀，然后加入B组分继续搅拌混合均匀，得到便于施工的防水防腐砂浆。

实施例3

本实施例的一种便于施工的防水防腐砂浆，包括如下重量份的组分：

A组分：

B组分：

C组分：

所述氟硅烷改性丙烯酸酯乳液通过如下方法制备得到：

(1)将乙烯基三乙氧基硅烷与十三氟辛基三乙氧基硅烷按摩尔比为4:1在异丙醇溶剂及常温和一定湿度空气气氛下进行水解缩聚，得到硅烷改性单体；

(2)将链脂肪醇聚氧乙烯醚与聚醚改性聚硅氧烷的质量比为8:1的混合乳化剂溶于蒸馏水中，然后加入30％的丙烯酸酯单体和硅烷改性单体，搅拌乳化后升温至65～70℃，加入引发剂过硫酸铵反应2h得到种子乳液；然后升温至75～80℃，滴加剩余70％的丙烯酸酯单体和硅烷改性单体，继续搅拌反应4h，反应完成后调节pH至中性，得到氟硅烷改性丙烯酸酯乳液。本实施例中丙烯酸酯单体与硅烷改性单体总的摩尔比为8:1。

所述便于施工的防水防腐砂浆的制备方法，具体步骤如下：

将A组分与C组分搅拌混合均匀，然后加入B组分继续搅拌混合均匀，得到便于施工的防水防腐砂浆。

对比例1

本对比例与实施例1相比，不加入氟硅烷改性丙烯酸酯乳液，其余完全相同。

对以上实施例及对比例所得防水防腐砂浆进行性能测试，参照JGJ/T70-2009《建筑砂浆基本性能试验方法》进行砂浆的粘结强度、抗渗压力、抗折、抗压强度试验，以及测试耐盐及耐碱性，测试结果如下表1所示。

表1

通过以上结果可以看出，本发明通过在砂浆中加入氟硅烷改性丙烯酸酯成分，可显著提高砂浆的防水性、耐盐性及耐碱性，非常适合高盐、高碱性环境的污水池防水防腐层的制备。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其它的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种便于施工的防水防腐砂浆，其特征在于由如下重量份的组分组成：

A组分：

硅酸盐水泥 500~600份；

硅灰 20~30份；

硫铝酸盐水泥 20~30份；

细砂 300~400份；

铁黑粉 20~30份；

B组分：

减水剂 1~5份；

纤维素 0.1~0.5份；

憎水剂 0.5~3份；

C组分：

丁苯乳液 80~200份；

硅丙乳液 50~100份；

水 100~400份；

消泡剂 0.1~2份；

所述憎水剂选自有机硅粉末憎水剂；

所述硅丙乳液是指氟硅烷改性丙烯酸酯乳液，其通过如下方法制备得到：

（1）将乙烯基烷氧基硅烷与氟烃基烷氧基硅烷在醇类溶剂及常温和一定湿度空气气氛下进行水解缩聚，得到硅烷改性单体；

（2）将乳化剂溶于蒸馏水中，然后加入第一批丙烯酸酯单体和硅烷改性单体，搅拌乳化后升温至50~70℃，加入引发剂反应得到种子乳液；然后升温至60~80℃，滴加剩余丙烯酸酯单体和硅烷改性单体，继续搅拌反应，反应完成后调节pH至中性，得到氟硅烷改性丙烯酸酯乳液；

所述乙烯基烷氧基硅烷选自乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、甲基乙烯基二甲氧基硅烷、甲基乙烯基二乙氧基硅烷中的至少一种；所述氟烃基烷氧基硅烷选自十七氟癸基三甲氧基硅烷和十三氟辛基三乙氧基硅烷中的至少一种；所述乙烯基烷氧基硅烷与氟烃基烷氧基硅烷的摩尔比为（1~4）:1；

所述乳化剂为脂肪醇聚氧乙烯醚与聚醚改性聚硅氧烷的混合，脂肪醇聚氧乙烯醚与聚醚改性聚硅氧烷混合的质量比为（4~8）:1；

步骤（2）中所述第一批丙烯酸酯单体和硅烷改性单体的加入质量占比为15%~30%，剩余丙烯酸酯单体和硅烷改性单体质量占比为70%~85%；所述丙烯酸酯单体与硅烷改性单体总的摩尔比为（3~8）:1。

2.根据权利要求1所述的一种便于施工的防水防腐砂浆，其特征在于：所述硅酸盐水泥选自52.5硅酸盐水泥。

3.根据权利要求1所述的一种便于施工的防水防腐砂浆，其特征在于：所述消泡剂是指聚醚改性有机硅消泡剂。

4.权利要求1~3任一项所述的一种便于施工的防水防腐砂浆的制备方法，其特征在于包括如下步骤：

将A组分中的硅酸盐水泥、硅灰、硫铝酸盐水泥、细砂和铁黑粉与C组分中的丁苯乳液、硅丙乳液、水和消泡剂搅拌混合均匀，然后加入B组分中的减水剂、纤维素和憎水剂继续搅拌混合均匀，得到便于施工的防水防腐砂浆。

5.权利要求1~3任一项所述的一种便于施工的防水防腐砂浆在污水池防水防腐层制备中的应用。