CN114085585A - 玄武岩纤维改性聚合物水泥防水涂料 - Google Patents

玄武岩纤维改性聚合物水泥防水涂料 Download PDF

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Abstract

本申请公开了一种玄武岩纤维改性聚合物水泥防水涂料，由水剂和粉剂组成，水剂由高分子聚合物乳液、复配助剂、复配增稠剂和水组成；粉剂由白色硅酸盐水泥、重质碳酸钙、级配石英砂、功能性填料、玄武岩短切纤维组成；水剂与粉剂按重量配比为1：1.8～2.2。所得涂料在兼具防水、保温隔热的同时，可使产品适应大多数温度差较大地区的使用，降低外露型聚合物水泥防水涂料开裂的概率，同时涂料的耐酸碱能力亦会有较大改善。

Description

玄武岩纤维改性聚合物水泥防水涂料
技术领域
本申请涉及防水材料技术领域，特别是一种玄武岩纤维改性聚合物水泥防水涂料。
背景技术
聚合物水泥防水涂料，俗称JS防水涂料，是以高分子聚合物乳液为基础配合助剂和水生产而成。通过加入粉料搅拌即可施工的一种双组分防水涂料，广泛适用于民用、工业建筑屋顶、厨卫间等建筑部位。是一种依靠其高分子聚合物乳液成膜后的防水性能和水泥水化后的强度，兼具刚性和柔性于一体的防水材料，受到防水厂商和客户的广泛认可。
专利CN 202010336289.X公开了一种反射隔热防水涂料及其制备方法和应用，该防水涂料包括：A料和B料双组份，其中A料为液体材料主要包括：硅丙乳液，多功能助剂，消泡剂，防冻剂；B料为粉体材料主要包括：硅酸盐水泥，钛白粉，重质碳酸钙，隔热材料，石英砂。该材料具有耐候性能优良、抗紫外线性能强、抗污性能强、稳定性能高、力学性能强度高的特点且能达到外露隔热的目的。但该涂料的耐温变特性还不清楚，不确定是否能在成膜初期耐受较大范围的温度变化影响。
专利CN 201910832711.8公布了一种聚合物乳液建筑防水涂料及其制备方法，该聚合物乳液建筑防水涂料包括：玻璃化温度≤～20℃的苯丙乳液400～520重量份、分散剂2～10重量份、消泡剂4～12重量份、水20～100重量份、絮凝剂2～10重量份、增稠剂0.5～5重量份、促干剂10～30重量份、粉料250～600重量份、防腐剂0.5～5重量份，能够使涂料施工温度降低到1℃。
虽然上述专利所用材料，能进行外露施工达到隔热防水的目的或能够在低温下进行施工，但是却忽略了部分地区例如高原地区存在的冬季昼夜温差大甚至白天的早、中、晚的温差亦可达到10℃以上的情况，在成膜前短时间内剧烈的温度变化会导致涂料膜层断裂或产生细微裂缝，影响防水涂料的防水效果和附着强度。
玄武岩纤维具有良好的物理、力学性能，现有技术中仅公开将其与混凝土复合后实现对混凝土自身缺点的改善，通过添加玄武岩纤维后能提高混凝土的劈拉强度、弯曲强度以及弯曲韧性等力学性能指标。现有技术中未将将其加入防水涂料中使用的报道。
发明内容
本申请提供了一种玄武岩纤维改性聚合物水泥防水涂料，用于解决现有技术中存在的防水涂料在成膜前经历较大温差，易导致成膜后涂料膜层内存在大量断裂或细微裂缝的技术问题。
本申请提供了一种玄武岩纤维改性聚合物水泥防水涂料，由水剂和粉剂组成，水剂由高分子聚合物乳液、复配助剂、复配增稠剂和水组成；水剂各组分按重量份100份计为：高分子聚合物乳液65～90份、复配助剂0.5～3份、复配增稠剂0.1～0.5份、水9～35份；
粉剂由白色硅酸盐水泥、重质碳酸钙、级配石英砂、功能性填料、玄武岩短切纤维组成；粉剂中各组分重量份100份计为：白色硅酸盐水泥 35～45份、重质碳酸钙18～40份、级配石英砂10～25份、功能性填料5～20 份、玄武岩短切纤维0.5～3份。
水剂的生产工艺为：将复配助剂和复配增稠剂分别称量好，加入3～10 倍的水搅拌均匀待用；按配方加入高分子聚合物乳液，在500～800r/min 条件下搅拌5～10min，加入复配助剂，控速在800～1000r/min搅拌 15～20min，再加入复配增稠剂和剩余的水，控速在800～1000r/min搅拌 15～20min，出料包装即可得水剂；
粉剂生产工艺为：按配方称取功能性填料待用，往搅拌锅加入白色硅酸盐水泥、重质碳酸钙，控制转速在800～1000r/min搅拌30～45min，再加入玄武岩短切纤维和级配石英砂，800～1000r/min搅拌25～40min至玄武岩纤维完全分散至粉体中，最后加入功能性填料，控制转速在 1000～1200r/min搅拌25～30min，出料即得粉剂；
水剂与粉剂按重量配比为1：1.8～2.2。
通过在粉剂中加入玄武岩短切纤维，并在800～1000r/min搅拌 30～45min条件下，向白色硅酸盐水泥、重质碳酸钙中加入玄武岩短切纤维，能有利于实现玄武岩短切纤维与其他粉料混合均匀。同时通过在水剂中添加高分子聚合物乳液，能使玄武岩短切纤维在水剂、粉剂混合后得到有效包覆，防止其从成膜涂料中析出，所得涂料在建筑物表面成膜后，可有效降低我国西南地区昼夜温差大而造成涂料干燥过程中开裂的风险。水剂采用水调配至100重量份；粉剂采用功能性填料调配至100 重量份。
优选的，高分子聚合物乳液为醋酸乙烯乳液、纯丙乳液、硅丙乳液中的至少一种复配。
优选的，高分子聚合物乳液由各组分具体质量份为：纯丙乳液60～85 份、醋酸乙烯乳液5～30份、硅丙乳液5～30份组成。
采用该比例混合各乳液后，所得高分子聚合物乳液与粉剂混合后能有效包覆其中玄武岩短切纤维，使其与白色硅酸盐水泥、重质碳酸钙、级配石英砂平流成膜后，能增强膜耐受温变应变强度，提高成膜后膜性能，避免膜内部形成裂纹，导致成膜后防水能力降低。尤其适用于高海拔、昼夜温差大的地区使用，可不限制涂料的使用时间。
优选的，复配助剂选自有机硅消泡剂、分散剂、杀菌防腐剂、多功能助剂、抗紫外线剂、触变剂、硅烷偶联剂、酞酸酯偶联剂中的至少一种。
优选的，复配助剂由各组分具体重量份为：有机硅消泡剂0.1～0.6份、分散剂0.1～0.3份、杀菌防腐剂0.1～0.4份、多功能助剂0.1～0.3份、抗紫外线剂0.05～0.2份、触变剂0.1～0.3份、硅烷偶联剂0.2～0.6份、酞酸酯偶联剂0.3～0.5份组成。所用复配助剂也可以按上述物质的现有添加量添加或调整。
优选的，复配增稠剂为羟甲基纤维素、羟乙基纤维素、木质纤维素中一种或几种。
优选的，复配增稠剂由各组分具体重量份为：羟甲基纤维素0.05～0.3 份、羟乙基纤维素0.05～0.4份、木质纤维素0.1～0.2份组成。按此比例复配各成分后所得增稠剂能增强水剂粉剂混合后的粘性，在保持较好流平成膜性的同时实现对玄武岩纤维的包覆流动，从而增强漆膜的温变与应变力。所用复配增稠剂中各物质的添加量可以在上述范围内调整。
优选的，玄武岩短切纤维单丝直径为9～12μm，纤维长度2～3cm。选取该尺寸的玄武岩短切纤维能有效防止该纤维在漆膜中析出，同时能维持较好的防水、成膜性能，尤其能提高漆膜的温变应变受力能力。
优选的，重质碳酸钙为800目重质碳酸钙、1200目重质碳酸钙中一种或几种；优选的，重质碳酸钙由各组分重量份为：800目重质碳酸钙5～25 份、1200目重质碳酸钙5～20份组成。
优选的，白色硅酸盐水泥选自PO32.5#白色硅酸盐水泥、PO42.5#白色硅酸盐水泥中的至少一种；优选的，级配石英砂为70～180目级配白色石英砂，白度92～97。
优选的，功能性填料为纳米二氧化硅、氧化锌、钛白粉、沉淀硫酸钡、云母粉、高岭土中一种或几种；功能性填料中各组分重量份为：纳米二氧化硅0.2～1份、氧化锌1～3份、钛白粉3～10份、沉淀硫酸钡3～10份、云母粉1～3份、高岭土1～3份。功能性填料中各物质的添加量，可以在上述范围内调整。
本申请中各组合物添加范围的端点值为极端值，仅表示为满足水剂、粉剂中各组分重量份100份计要求，在调配时，本领域技术人员可选调节范围。
本申请能产生的有益效果包括：
1)本申请所提供的玄武岩纤维改性聚合物水泥防水涂料，兼具防水、保温隔热性能，所得漆膜在成膜阶段按2℃/30分钟经历从10℃向0℃降温处理后，漆膜力学性能达到未处理水平，通过添加玄武岩纤维于该涂料体系中，能有效发挥玄武岩纤维对涂料力学性能的改善效果，尤其能改善涂料在降温过程中的温度应力问题。在兼具防水、保温隔热的同时，可使产品适应大多数温度差较大地区的实用，降低外露型聚合物水泥防水涂料开裂的概率，同时涂料的耐酸碱能力亦会有较大改善。
具体实施方式
为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。通常在此处描述和示出的本发明实施方式的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，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方式，都属于本发明保护的范围。
本申请中未详述的且并不用于解决本申请技术问题的技术手段，均按本领域公知常识进行设置，且多种公知常识设置方式均可实现。
实施例
以下实施例中所用试剂和仪器如无特殊说明，均通过商业渠道获取。
实施例1～2中各物质按下表1～3中所列添加，其中水剂、粉剂按重量分别以重量份100份计。
表1
Figure BDA0003429666530000051
表2
Figure BDA0003429666530000052
表3
复配增稠剂(重量份) 羟乙基纤维素 木质纤维素
实施例1 0.2 0.3
实施例2 0.1 ---
实施例1～2中配制粉剂所用物料添加量按下表4～5中所列添加：
表4
Figure BDA0003429666530000053
Figure BDA0003429666530000061
表5
Figure BDA0003429666530000062
实施例1
具体操作包括以下步骤：
称取复配助剂1.5份(消泡剂0.5份、杀菌防霉剂0.1份、多功能助剂0.3 份、分散剂0.2份、抗紫外线剂0.2份、硅烷偶联剂0.2份)和水5份搅拌均匀待用；称取复配增稠剂0.5份(羟乙基纤维素0.2份、木质纤维素0.3份)和水5份搅拌均匀待用；
往搅拌锅加入高分子聚合物乳液(纯丙乳液)85份，600r/min转速下搅拌5min，加入搅拌好的复配助剂，1000r/min转速下搅拌20min，再加入搅拌好的复配增稠剂和剩余的水3.0份，1200r/min转速下搅拌20min，出料即得外露型聚合物水泥防水涂料水剂。
称取功能性填料14份(纳米二氧化硅1份、钛白粉5份、硫酸钡3份、云母粉3份、氧化锌2份)待用；往搅拌锅加入PO32.5#白色硅酸盐水泥40份、 800目重质碳酸钙20份、1200目重钙14份，800r/min转速下搅拌30min，再加入级配白色石英砂11份、玄武岩短切纤维1份，1000r/min转速下搅拌 25min，最后加入功能性填料，1200r/min转速下搅拌30min，出料即得外露型聚合物水泥防水涂料粉剂。所用级配石英砂白度为97。
水剂与粉剂质量比按质量比为1：1.8混合后根据GB/T 16777-2008中要求进行制模、养护和测试。
实施例2：
具体操作包括以下步骤：
称取复配助剂1.6份(消泡剂0.6份、杀菌防霉剂0.1份、多功能助剂0.3 份、分散剂0.2份、抗紫外线剂0.1份、硅烷偶联剂0.2份、酞酸酯偶联剂0.1 份)和水5份搅拌均匀待用；称取羟乙基纤维素0.1份和水5份搅拌均匀待用；
往搅拌锅中加入高分子聚合物乳液80重量份(纯丙乳液65份、醋酸乙烯乳液15份)，600r/min转速下搅拌5min，加入搅拌好的复配助剂，1000r/min转速下搅拌20min，再加入搅拌好的复配增稠剂和剩余的水8.3份， 1000r/min转速下搅拌20min，出料即得外露型聚合物水泥防水涂料水剂。
称取功能性填料15.5份(纳米二氧化硅0.5份、钛白粉8份、硫酸钡5份、云母粉1份、高岭土1份)待用；往搅拌锅加入PO42.5#白色硅酸盐水泥35.5 份、800目重质碳酸钙15份、1200目重钙10份，800r/min转速下搅拌30min，再加入级配白色石英砂22份、玄武岩短切纤维2份，1000r/min转速下搅拌 30min，最后加入功能性填料，1200r/min转速下搅拌30min，出料即得外露型聚合物水泥防水涂料粉剂。所用级配石英砂白度为92。
水剂与粉剂配比按质量比为1：2.2混合后根据GB/T 16777-2008中要求进行制模、养护和测试。
实施例3
与实施例1的区别在于：
水剂各组分重量份100份计为：高分子聚合物乳液90份、复配助剂0.5 份、复配增稠剂0.1份、水9.4份。
高分子聚合物乳液中各组分具体质量份为：纯丙乳液60份、醋酸乙烯乳液15份、硅丙乳液15份组成。
复配助剂中各组分具体重量份为：有机硅消泡剂0.1份、分散剂0.1份、杀菌防腐剂0.2份、多功能助剂0.1份组成。
复配增稠剂中各组分具体重量份为：羟甲基纤维素0.05份、羟乙基纤维素0.05份组成。
加入高分子聚合物乳液在500r/min条件下搅拌5min，加入复配助剂，控速在800r/min搅拌15min，再加入复配增稠剂和剩余的水，控速在 1000r/min搅拌15min即得水剂。
粉剂中各组分重量份100份计为：PO32.5#白色硅酸盐水泥45份、重质碳酸钙18份、级配石英砂25份、功能性填料11.5份、玄武岩短切纤维0.5份。
重质碳酸钙由各组分重量份为：800目重质碳酸钙10份、1200目重质碳酸钙8份组成。
功能性填料中各组分重量份为：纳米二氧化硅0.5份、氧化锌1份、钛白粉3份、沉淀硫酸钡4份、云母粉2份、高岭土1份。
依次加入水泥和重质碳酸钙，控制转速在1000r/min搅拌30min，再加入玄武岩短切纤维和级配石英砂，800r/min搅拌25min至玄武岩纤维完全分散至粉体中，最后加入功能性填料，控制转速在1000r/min搅拌25min出料包装记得粉剂。
水剂与粉剂重量配比为1：1.8。
实施例4
与实施例2的区别在于：
水剂各组分重量份100份计为：高分子聚合物乳液65重量份、复配助剂3份、复配增稠剂0.5份、水31.5份。
高分子聚合物乳液中各组分具体质量份为：纯丙乳液60份、硅丙乳液5 份组成。
复配助剂中各组分具体重量份为：有机硅消泡剂0.6份、分散剂0.3份、杀菌防腐剂0.2份、多功能助剂0.3份、抗紫外线剂0.2份、触变剂0.3份、硅烷偶联剂0.6份、酞酸酯偶联剂0.5份组成。
复配增稠剂中各组分具体重量份为：羟甲基纤维素0.2份、羟乙基纤维素0.1份、木质纤维素0.2份组成。
加入高分子聚合物乳液在800r/min条件下搅拌10min，加入复配助剂，控速在1000r/min搅拌20min，再加入复配增稠剂和剩余的水，控速在 800r/min搅拌20min出料。
粉剂中各组分重量份100份计为：PO42.5#白色硅酸盐水泥35份、重质碳酸钙40份、级配石英砂10份、功能性填料12份、玄武岩短切纤维3份；
重质碳酸钙中各组分重量份为：800目重质碳酸钙25份、1200目重质碳酸钙15份组成。
功能性填料中各组分重量份为：纳米二氧化硅0.5份、氧化锌2.5份、钛白粉3份、沉淀硫酸钡3份、云母粉2份、高岭土1份。
加入水泥和重质碳酸钙，控制转速在800r/min搅拌45min，再加入玄武岩短切纤维和级配石英砂，1000r/min搅拌40min至玄武岩纤维完全分散至粉体中，最后加入功能性填料，控制转速在1200r/min搅拌30min出料。
水剂与粉剂重量配比为1：2.2。
对比例1：
在实施例一中水剂中偶联剂同比例换成水，粉剂中玄武岩短切纤维同比例换成PO32.5#白色硅酸盐水泥；其他配比、工艺及水剂和粉剂比例等均不变。
对比例2：
在实施例二中水剂中偶联剂同比例换成水，粉剂中玄武岩短切纤维同比例换成PO32.5#白色硅酸盐水泥；其他配比、工艺及水剂和粉剂比例等均不变。
按照GB/T 16777-2008中要求进行制模、养护和测试，物理性能对比 GB/T 23445-2009中II型，隔热性能对比JG/T 375-2012中热反射型，测试结果如下表6所示：
表6
Figure BDA0003429666530000091
Figure BDA0003429666530000101
由上表6可见，采用本申请提供方法能有效改善所得漆膜的国标各项力学性能，且提高效果明显。
温度应力实验：
将按上述制得的涂料样本，按标准制样后，首先置于10℃空气中2小时，之后按2℃/30分钟降温至0℃后，维持0℃2小时后，待样本表干后，再按照GB/T 16777-2008要求进行养护和测定各涂膜的拉伸强度、断裂延伸率、粘接强度；所得结果如下表7所示。
表7
Figure BDA0003429666530000102
Figure BDA0003429666530000111
由表7可见，采用本申请提供方法制得的漆膜能有效承受模拟自然条件下的温变过程，在该温变条件下所成漆膜的各项力学性能均可达到无处理情况下所得结果，说明通过在该防水涂料中添加玄武岩纤维能有效解决现有防水涂料温度应力问题，在温变剧烈地区使用该涂料后，所成漆膜的力学性能可维持不变。
未添加玄武岩纤维的对比例1～2漆膜在成膜过程中受温度应力影响严重，温变后成膜漆膜的各项力学性能均无法达标，严重影响漆膜正常使用。
尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，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,凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种玄武岩纤维改性聚合物水泥防水涂料，其特征在于，由水剂和粉剂组成，
所述水剂由高分子聚合物乳液、复配助剂、复配增稠剂和水组成；所述水剂各组分按重量份100份计为：高分子聚合物乳液65～90份、复配助剂0.5～3份、复配增稠剂0.1～0.5份、水9～35份；
所述粉剂由白色硅酸盐水泥、重质碳酸钙、级配石英砂、功能性填料、玄武岩短切纤维组成；所述粉剂中各组分重量份100份计为：白色硅酸盐水泥35～45份、重质碳酸钙18～40份、级配石英砂10～25份、功能性填料5～20份、玄武岩短切纤维0.5～3份；
所述水剂的生产工艺为：将复配助剂和复配增稠剂分别称量好，加入3～10倍的水搅拌均匀待用；按配方加入高分子聚合物乳液，在500～800r/min条件下搅拌5～10min，加入复配助剂，控速在800～1000r/min搅拌15～20min，再加入复配增稠剂和剩余的水，控速在800～1000r/min搅拌15～20min，出料包装即可得水剂；
所述粉剂生产工艺为：按配方称取功能性填料待用，往搅拌锅加入白色硅酸盐水泥、重质碳酸钙，控制转速在800～1000r/min搅拌30～45min，再加入玄武岩短切纤维和级配石英砂，800～1000r/min搅拌25～40min至玄武岩纤维完全分散至粉体中，最后加入功能性填料，控制转速在1000～1200r/min搅拌25～30min，出料即得粉剂；
所述水剂与粉剂按重量配比为1：1.8～2.2。
2.根据权利要求1所述的玄武岩纤维改性聚合物水泥防水涂料，其特征在于，所述高分子聚合物乳液为醋酸乙烯乳液、纯丙乳液、硅丙乳液中的至少一种复配。
3.根据权利要求2所述的玄武岩纤维改性聚合物水泥防水涂料，其特征在于，所述高分子聚合物乳液由各组分具体质量份为：纯丙乳液60～85份、醋酸乙烯乳液5～30份、硅丙乳液5～30份组成。
4.根据权利要求1所述的玄武岩纤维改性聚合物水泥防水涂料，其特征在于，所述复配助剂选自有机硅消泡剂、分散剂、杀菌防腐剂、多功能助剂、抗紫外线剂、触变剂、硅烷偶联剂、酞酸酯偶联剂中的至少一种。
5.根据权利要求4所述的玄武岩纤维改性聚合物水泥防水涂料，其特征在于，所述复配助剂由各组分具体重量份为：有机硅消泡剂0.1～0.6份、分散剂0.1～0.3份、杀菌防腐剂0.1～0.4份、多功能助剂0.1～0.3份、抗紫外线剂0.05～0.2份、触变剂0.1～0.3份、硅烷偶联剂0.2～0.6份、酞酸酯偶联剂0.3～0.5份组成。
6.根据权利要求1所述的玄武岩纤维改性聚合物水泥防水涂料，其特征在于，所述复配增稠剂由各组分具体重量份为：羟甲基纤维素0.05～0.3份、羟乙基纤维素0.05～0.4份、木质纤维素0.1～0.2份组成。
7.根据权利要求1所述的玄武岩纤维改性聚合物水泥防水涂料，其特征在于，所述玄武岩短切纤维单丝直径为9～12μm，纤维长度2～3cm。
8.根据权利要求1所述的玄武岩纤维改性聚合物水泥防水涂料，其特征在于，所述重质碳酸钙选自800目重质碳酸钙、1200目重质碳酸钙中的至少一种；
优选的，所述重质碳酸钙由各组分重量份为：800目重质碳酸钙5～25份、1200目重质碳酸钙5～20份组成。
9.根据权利要求1所述的玄武岩纤维改性聚合物水泥防水涂料，其特征在于，所述白色硅酸盐水泥选自PO32.5#白色硅酸盐水泥、PO42.5#白色硅酸盐水泥中的至少一种；
优选的，级配石英砂为70～180目级配白色石英砂，白度92～97。
10.根据权利要求1所述的玄武岩纤维改性聚合物水泥防水涂料，其特征在于，所述功能性填料为纳米二氧化硅、氧化锌、钛白粉、沉淀硫酸钡、云母粉、高岭土中一种或几种；
优选的，功能性填料中各组分重量份为：纳米二氧化硅0.2～1份、氧化锌1～3份、钛白粉3～10份、沉淀硫酸钡3～10份、云母粉1～3份、高岭土1～3份。
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