CN114180902A - 具有超强动态抗开裂的刚性防水材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种具有超强动态抗开裂性的刚性防水材料及其制备方法，其包括液料组分和粉料组分，液料组分和粉料组分的重量比为1:(2～4)，其中所述的粉料组分包括：水泥、砂子、无机填料和化学外加剂，所述的液料组分包括：自交联型水性乳液、脂肪族水泥分散剂、消泡剂、杀菌剂和水。本发明采用在液料组分中使用自交联型水性乳液配合脂肪族水泥分散剂的方式，脂肪族水泥分散剂本身的长直链结构上的碳氢双键与自交联苯丙乳液分子结构中的双键结构会在一定温度下会发生加成反应，反应后可以帮助克服原本抗裂性差的刚性防水材料的动态抗开裂性，同时也大大提高了单纯的自交联型水性乳液在刚性防水材料的抗裂性。
Description
技术领域
本发明涉及防水材料领域，具体涉及一种具有超强动态抗开裂性的刚性防水材料及其制备方法。
背景技术
现在聚合物刚性防水材料在国内外的建筑工程中得到广泛的应用，具有缩短工期、保证工程质量、经济效益显著、性价比高等诸多优点，具有广阔的应用市场。
刚性防水材料：以水泥、砂石为原材料，在其内掺入少量外加剂、高分子聚合物等材料，通过调整配比，达到抑制或减少孔隙率，改变孔隙特征，增加各原材料界面间的密实性等方法，配制成具有一定抗渗透能力的水泥砂浆混凝土类防水材料。但是刚性防水材料通常会由于温差应变，易开裂渗水。更为重要的问题在于：由于地表运动可能会造成很多建筑物在一定时期后，会出现轻微沉降层，出现沉降层后刚性产品由于没有拉伸力，就容易出现开裂的情况，而要解决这种情况下的开裂，对于刚性防水材料的抗开裂性要求大大提升，目前普通的聚合物乳液刚性防水材料均无法达到这一要求。
发明内容
本发明的目的在于克服所述的问题，提供一种具有超强动态抗开裂性的刚性防水材料，采用了在液料中采用自交联型水性乳液与脂肪族水泥分散剂加成反应的技术方法，大大提高了聚合物乳液刚性防水材料的强动态抗开裂性，使其应用更加具有实用性，同时更贴合实际建筑物的防水需求。
本发明涉及一种具有超强动态抗开裂性的刚性防水材料，其包括液料组分和粉料组分，液料组分和粉料组分的重量比为1:(2～4)；
其中所述的粉料组分按以下重量份组分配制：
其中所述的液料组分按以下重量份组分配制：
根据上述的组分组成，可以采用本领域的常规操作方法和工艺条件进行产品的制备，但采用后面所述的制备方法，可以使制备得到的刚性防水材料的性能达到最好。
本发明的具有超强动态抗开裂性的刚性防水材料的进一步优化为：
其包括液料组分和粉料组分，液料组分和粉料组分的重量比为1:(2.5～ 3.3)；
其中所述的粉料组分按以下重量份组分配制：
其中所述的液料组分按以下重量份组分配制：
根据上述的组分组成，可以采用本领域的常规操作方法和工艺条件进行产品的制备，但采用后面所述的制备方法，可以使制备得到的刚性防水材料的性能达到最好。
本发明的具有超强动态抗开裂性的刚性防水材料的进一步优化为：
所述的水泥为普通硅酸盐水泥。
本发明的具有超强动态抗开裂性的刚性防水材料的进一步优化为：
所述的无机填料为惰性填料或活性填料；惰性填料为钙粉，活性填料为火山灰、粉煤灰、矿粉等。
本发明的具有超强动态抗开裂性的刚性防水材料的进一步优化为：
所述的化学外加剂为减水剂、憎水剂、消泡剂、增稠剂、早强剂中的两种及两种以上的组合。
本发明的具有超强动态抗开裂性的刚性防水材料的进一步优化为：
所述的自交联型水性乳液为自交联水型苯乙烯/丙烯酸酯共聚物乳液，不含APEO，不含甲醛，不含氨，且玻璃化温度Tg为-15℃左右，密度在1.0～ 1.2g/cm3，pH值为6～9，固含量为质量百分比52～55％。
本发明的具有超强动态抗开裂性的刚性防水材料的进一步优化为：
所述的脂肪族水泥分散剂的pH值为9～10，比重为1～1.5，固含量为质量百分比35～45％。
本发明的具有超强动态抗开裂性的刚性防水材料的进一步优化为：
所述的消泡剂为聚醚改性或有机硅类消泡剂。
本发明的具有超强动态抗开裂性的刚性防水材料的进一步优化为：
所述的减水剂为聚羧酸减水剂。
本发明的具有超强动态抗开裂性的刚性防水材料的进一步优化为：
所述的憎水剂为有机硅憎水剂。
本发明的具有超强动态抗开裂性的刚性防水材料的进一步优化为：
所述的增调剂为纤维素醚。
本发明的具有超强动态抗开裂性的刚性防水材料的进一步优化为：
所述的早强剂为硫酸锂或碳酸锂。
本发明还涉及一种前面所述的具有超强动态抗开裂性的刚性防水材料的制备方法，其包括以下步骤：
A.液料组分的制备：按比例称取液料组分，先加入一部分水(非全部量)，加热至60℃～70℃，在不低于500r/m的搅拌状态下再依次加入自交联型水性乳液、脂肪族水泥分散剂，搅拌不少于10min后冷却至室温，再加入消泡剂、杀菌剂和剩余的水量，再搅拌均匀5min以上；
B.粉料组分的制备：按比例称取粉料组分，将水泥、砂子、化学外加剂、无机填料搅拌均匀；
C.将步骤A制备得到的液料组分和步骤B制备得到的粉料组分的按重量比为1:(2～4)进行混合制备得到具有超强动态抗开裂性的刚性防水材料。
众所周知，自交联型水性聚合物乳液本身虽然具有一定的抗开裂性，但是在刚性防水材料中无机粉料含量高的情况下，其能起到的抗开裂性也是有限的。脂肪族水泥分散剂通常的作用是可以有效地吸附在水泥颗粒表面，使水泥颗粒之间可以更好的彼此分散不结团，在水泥中起到减少水泥拌合时水的用量，同时可以提高水泥水化后的抗压抗折强度，单纯本身并不具有任何抗裂的作用。发明人通过实验发现，自交联型水性乳液(特别是自交联型的苯丙乳液)分子结构含有大量的双键可加成，而脂肪族水泥分散剂也是含有长链结构的碳氢双键结构。两种物质在加热搅拌后其双键会打开，发生加成反应，反应后会生成分子量更大且分子结构更复杂的聚合物，在这种聚合物的使用下配合无机粉料，可以更好的填充和衔接水泥水化产物和砂子之间的空隙，使本来刚性的防水材料抗开裂性大大提高，具有良好的动态抗开裂性，可以有效地抵御建筑物沉降产生的裂纹。
具体实施方式
发明人经过广泛而深入地研究，研发出一种具有超强动态抗开裂性的刚性防水材料，它不仅克服了传统刚性防水材料无法抗御基层产生裂纹的问题，同时也大幅提高了自交联苯丙乳液自身在刚性材料中的抗裂作用。
实施例1一种前面所述的具有超强动态抗开裂性的刚性防水材料的制备方法
本发明的具有超强动态抗开裂性的刚性防水材料的制备方法，其按表1 和2进行配料；
表1液料组分与粉料组分的重量比
| 组分 | 1# | 2# | 3# | 4# | 5# |
| 液料组分 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
| 粉料组分 | 2 | 2.5 | 3.3 | 4 | 3.5 |
表2液料组分与粉料组分的原料组成(重量份)
所述的水泥优选为普通硅酸盐水泥。
所述的无机填料优选为惰性填料或活性填料；惰性填料为钙粉，活性填料为火山灰、粉煤灰、矿粉等。
所述的化学外加剂优选为减水剂、憎水剂、消泡剂、增稠剂、早强剂中的两种及两种以上的组合。
所述的自交联型水性乳液优选为自交联水型苯乙烯/丙烯酸酯共聚物乳液，不含APEO，不含甲醛，不含氨，且玻璃化温度Tg为-15℃左右，密度在 1.0～1.2g/cm3，pH值为6～9，固含量为质量百分比52～55％。
所述的脂肪族水泥分散剂优选pH值为9～10，比重为1～1.5，固含量为质量百分比35～45％。
所述的消泡剂优选为聚醚改性或有机硅类消泡剂。
所述的减水剂优选为聚羧酸减水剂。
所述的憎水剂优选为有机硅憎水剂。
所述的增调剂优选为纤维素醚。
所述的早强剂优选为硫酸锂或碳酸锂。
表2中的原料可以采用本领域的常用原料，但选用优选的原料和组合可以使本发明的刚性防水材料的动态抗开裂性性能达到最高。表2的1#-5#实施例并非只是一个非具体原料的集合，其应理解为采用本技术方案涉及到的原料按所述组分和范围进行的任意组合均能实现。
其包括以下制备步骤：
A.液料组分的制备：按比例称取液料组分，先加入一部分水(非全部量)，加热至60℃～70℃，在不低于500r/m的搅拌状态下再依次加入自交联型水性乳液、脂肪族水泥分散剂，搅拌不少于10min后冷却至室温，再加入消泡剂、杀菌剂和剩余的水量，再搅拌均匀5min以上；
B.粉料组分的制备：按比例称取粉料组分，将水泥、砂子、化学外加剂、无机填料搅拌均匀；
C.将步骤A制备得到的液料组分和步骤B制备得到的粉料组分的按重量比为1:(2～4)进行混合制备得到具有超强动态抗开裂性的刚性防水材料。
根据前面所述的制备方法制备得到的刚性防水材料，具有超强动态抗开裂性。由于刚性防水材料是以无机粉料为主配合聚合物乳液而成，具有较高的硬度，抗压抗折强度高，与基层粘贴力强等优点，但是同时由于它所含的液料比例少水泥含量多，从而刚性防水材料中水泥水化反应后本身会有较高的空隙率，对基层的沉降所造成的微小变形、温度变形更敏感，容易跟着基层开裂而开裂。而本发明所制备得到的刚性防水材料，利用自交联型水性乳液(特别是自交联型的苯丙乳液)与脂肪族水泥分散剂加成反应所得的高分子聚合物，更好的填充和衔接刚性防水材料自身的空隙中，大大增加了它的动态抗开裂性，一般混凝土基层内部固有一些微裂缝，肉眼看不到的，不连贯的，宽度一般在0.05mm以下，这种混凝土本身固有的微观裂缝，荷载不超过设计规定的条件下，一般视为无害的。根据上述方法制备得到的刚性防水材料产品的动态抗开裂性达到0.5～1mm，可抵抗一定宽度下的有害裂纹。
为了更清楚阐述本发明的具有超强动态抗开裂性的刚性防水材料的性能，以及与现有产品的性能对比，下面提供更具体的实施例进一步进行说明。
实施例2一种前面所述的具有超强动态抗开裂性的刚性防水材料的制备方法
本实施例的制备方法与实施例1的制备方法相同，其差别在于：
其中所述的粉料组分按以下重量份组分配制：
其中所述的液料组分按以下重量份组分配制：
配方的液粉比例为1:3.3，根据《JC/T 2090-2011聚合物水泥防水浆料》I型的标准测试其各个性能，同时本产品借鉴《JC/T157-2009建筑外墙用腻子》中动态抗开裂的测试方法对该配方进行测试评估。
由实施例2配方配制的防水材料与市场上普通的同液粉比例(1:3.3) 的几款刚性防水材料进行对比，同时对比了仅有自交联型苯丙乳液作用下的刚性防水材料，对比测试结果如表3所示。
表3对比测试结果
由检测结果可知，实施例2制备得到的产品在保证达到行业相关标准的前提下，其动态抗开裂性要远远优于市面上同等级的普通刚性防水材料，同时也比单只有自交联苯丙乳液的刚性防水材料动态抗开裂性有大幅提高。
实施例3一种前面所述的具有超强动态抗开裂性的刚性防水材料的制备方法
本实施例的制备方法与实施例2的制备方法相同，其差别在于：
其中所述的粉料组分按以下重量份组分配制：
其中所述的液料组分按以下重量份组分配制：
配方的液粉比例为1:2.5，根据《JC/T 2090-2011聚合物水泥防水浆料》II型的标准测试其各个性能，同时本产品借鉴《JC/T157-2009建筑外墙用腻子》中动态抗开裂的测试方法对该配方进行测试评估。
由实施例3配方配制的防水材料与市场上的同液粉比例(1:2.5)的几款刚性防水材料进行对比，同时对比了单只有自交联型苯丙乳液作用下的刚性防水材料，对比测试结果如表4所示。
表4对比测试结果
由检测结果可知，实施例3制备得到的产品在保证达到行业相关标准的前提下，其动态抗开裂性要远远优于市面上同等级的普通刚性防水材料，同时也比单只有自交联苯丙乳液的刚性防水材料动态抗开裂性有大幅提高。
综上所述，仅为本发明的较佳实例而已，并非对本发明作任何形式上的限制；凡熟悉本专业的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内，利用以所揭示的技术内容而做出的些许变更、修饰与演变的等同变化，均视为本发明的等效实例；同时，凡根据本发明的实质技术对以上实施例所作出的任何等同变化的变更、修饰与演变，均仍属于本发明的技术方案的保护范围之内。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
本发明中未注明具体条件的实验方法，通常按照常规条件或按照制造厂商所建议的条件。
本发明中的各种优化技术方案，除非另外说明，否则各种优化的技术方案之间可以相互进行结合。
除非另外说明，否则百分比和份数是重量百分比和重量份数。
说明书以及实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照常规条件或按照制造厂商所建议的条件。
本发明中使用各种原料、试剂、组分，除非另外说明，均为本领域内常用的相应原材料。
除非另行定义，文中所使用的所有专业与科学用语与本领域熟练人员所熟悉的意义相同。此外，任何与所记载内容相似或均等的方法及材料皆可应用于本发明。
Claims (9)
1.一种具有超强动态抗开裂性的刚性防水材料，其特征在于:
其包括液料组分和粉料组分，液料组分和粉料组分的重量比为1:(2～4)；
其中所述的粉料组分按以下重量份组分配制：
其中所述的液料组分按以下重量份组分配制：
2.根据权利要求1所述的具有超强动态抗开裂性的刚性防水材料，其特征在于：
其包括液料组分和粉料组分，液料组分和粉料组分的重量比为1:(2.5～3.3)；
其中所述的粉料组分按以下重量份组分配制：
其中所述的液料组分按以下重量份组分配制：
3.根据权利要求1所述的具有超强动态抗开裂性的刚性防水材料，其特征在于：
所述的水泥为普通硅酸盐水泥。
4.根据权利要求1所述的具有超强动态抗开裂性的刚性防水材料，其特征在于：
所述的无机填料为惰性填料或活性填料；惰性填料为钙粉，活性填料为火山灰、粉煤灰、矿粉。
5.根据权利要求1所述的具有超强动态抗开裂性的刚性防水材料，其特征在于：
所述的化学外加剂为减水剂、憎水剂、消泡剂、增稠剂、早强剂中的两种及两种以上的组合。
6.根据权利要求1所述的具有超强动态抗开裂性的刚性防水材料，其特征在于：
所述的自交联型水性乳液为自交联水型苯乙烯/丙烯酸酯共聚物乳液，玻璃化温度Tg为-15℃，密度在1.0～1.2g/cm3，pH值为6～9，固含量为质量百分比52～55％。
7.根据权利要求1所述的具有超强动态抗开裂性的刚性防水材料，其特征在于：
所述的脂肪族水泥分散剂的pH值为9～10，比重为1～1.5，固含量为质量百分比35～45％。
8.根据权利要求1所述的具有超强动态抗开裂性的刚性防水材料，其特征在于：
所述的消泡剂为聚醚改性或有机硅类消泡剂。
9.一种权利要求1～8任一项所述的具有超强动态抗开裂性的刚性防水材料的制备方法，其特征在于：
包括以下步骤：
A.液料组分的制备：按比例称取液料组分，先加入一部分水，加热至60℃～70℃，在不低于500r/m的搅拌状态下再依次加入自交联型水性乳液、脂肪族水泥分散剂，搅拌不少于10min后冷却至室温，再加入消泡剂、杀菌剂和剩余的水量，再搅拌均匀5min以上；
B.粉料组分的制备：按比例称取粉料组分，将水泥、砂子、化学外加剂、无机填料搅拌均匀；
C.将步骤A制备得到的液料组分和步骤B制备得到的粉料组分的按重量比为1:(2～4)进行混合制备得到具有超强动态抗开裂性的刚性防水材料。
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