CN114213082A - 一种填缝剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种填缝剂，包括水泥基基料以及位于所述水泥基基料内的改性材料，所述改性材料为多孔微球，且所述多孔微球内部预先吸入有粘结剂。本发明还提供一种上述填缝剂的制备方法。本发明的填缝剂中包括内部预先吸入有粘结剂的多孔微球，多孔微球中的粘结剂能够随着填缝剂中水含量的增加而向外释放，增加填缝剂与门窗之间的粘结性能，使得本发明的填缝剂具有优异的粘结性能、不开裂、优异的力学强度，尤其适用于高温高湿环境。

Description

一种填缝剂及其制备方法

技术领域

本发明属于建筑材料领域，尤其涉及一种填缝剂及其制备方法。

背景技术

建筑门窗渗水、漏水是目前建筑领域存在的极为普遍的问题之一，尤其对多雨水、高温高湿度的地区的建筑门窗来说尤为常见。多雨季节一旦漏水，难以挤出时间进行修补，同时，为修补建筑渗漏，需花费的大量的财力和时间，这些问题使得住户和商户身心俱疲；同时，由于渗水和漏水引起的墙面大面积剥落和发霉也影响着到住户和商户的健康。

建筑门窗的渗水和漏水最主要的原因之一是由于门窗填缝材料的性能不佳，易通过填缝材料渗水和漏水。目前，在门窗安装中最常用的填缝材料为水泥砂浆、硅酮胶、玻纤、岩棉、聚氨酯泡沫等。聚氨酯发泡密封胶粘接性好、弹性佳、施工速度较快，可用于动态接缝，但聚氨酯发泡密封胶存在耐水性和耐高热性能差，施工质量不易控制，填充不易密实等缺陷，易造成漏水，影响了聚氨酯发泡密封胶的应用；另外，聚氨酯发泡密封胶在部分使用环境中需要底涂，成本较高，成为制约聚氨酯发泡密封胶推广使用的另一个因素。玻纤、岩棉等密封材料与门窗框之间没有粘结力，且其密封性和防水效果较差。硅酮胶密封材料有较好的粘结力，但其强度低、易老化、易剥落，且成本较高。普通水泥砂浆有一定的抗折抗压能力，对窗体加固性能好，但其粘结力差、易吸水、易收缩开裂，易引起门窗的渗水和漏水问题。

综上所述，现有的门窗填缝材料大多的性能不佳，容易引起门窗的渗水和漏水。开发一种防渗防漏效果好，特别适用于高温高湿度复杂环境下的门窗工程填缝材料是近年来迫切需要解决的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服以上背景技术中提到的不足和缺陷，提供一种防渗漏效果好的填缝剂及其制备方法。为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种填缝剂，包括水泥基基料以及位于所述水泥基基料内的改性材料，所述改性材料为多孔微球，且所述多孔微球内部预先吸入有粘结剂。本发明中，对于多孔微球要求其具有好的化学稳定性(不易与水泥基基料中的其他原料发生反应)，也具有较好的力学性能。优选的，采用无机多孔材料。为了保障后续好的抗压性能，更优选的，采用无机多孔微球。

上述填缝剂中，优选的，所述改性材料的用量占所述水泥基基料的2-30％。本发明中，改性材料为瘠性料，用量过多会导致水泥填缝剂出现裂缝以及前期的成型能力，改性材料用量过少不易获得的优异的力学性能。

上述填缝剂中，优选的，所述多孔微球的孔隙率为55-90％，所述多孔微球包括大孔微球与小孔微球，大孔微球的外径为150-1000μm，小孔微球的外径为10-130μm，且所述大孔微球与小孔微球的比例为(0.2-2)：1。上述大孔微球或者小孔微球过多，都会降低水泥填缝剂的抗压和抗折强度。孔隙率会影响到粘结剂的释放速率。

上述填缝剂中，优选的，所述多孔微球包括氧化硅、氧化铝、莫来石和陶粒中的一种或多种。

上述填缝剂中，优选的，所述粘结剂包括聚乙烯醇粉、可再分散乳胶粉、羟丙基甲基纤维素、甲基纤维素、羟乙基-甲基纤维素醚、羧甲基纤维素钠、有机硅和乙烯乙酸酯中的至少一种。

上述填缝剂中，优选的，所述水泥基基料包括以下重量份的组分：水泥50-70份、骨料10-40份、活性掺和料20-35份、膨胀剂0-20份、减水剂0-8份、憎水剂0-10份、粘结剂0-20份和调凝剂0-3份。上述粘结剂与多孔微球内部预先吸入的粘结剂相同。

作为一个总的技术构思，本发明还提供一种上述的填缝剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)将粘结剂熔融或溶解得到液态粘结剂；

(2)使步骤(1)中得到的液态粘结剂进入多孔微球的孔隙中，养护得到改性材料；

(3)向步骤(2)中得到的改性材料中加入分散剂，混匀后，再与水泥基基料混合6-24h，即得到所述填缝剂。

上述制备方法中，优选的，所述养护时控制养护环境的湿度为20-64％，温度为25-85℃，养护时间5-48h。通过上述养护过程，可以使粘结剂充分吸入多孔微球内部。

上述制备方法中，优选的，所述分散剂包括硬脂酸与微晶石蜡的混合物、聚马来酸、异丙醇和异丁醇中的至少一种。由于多孔微球容易沉降，加入上述分散剂的目的为便于制备出均匀分散且稳定的悬浮液。

上述制备方法中，优选的，所述步骤(2)中，使液态粘结剂进入多孔微球的孔隙中采用负压吸入或采用高压雾化方式压入，且养护后再抽出多孔微球中存在的未固定成型的粘结剂。具体的，将多孔微球置于负压条件下，泵入液态粘结剂；或者采用高压雾化方式将液态粘结剂混合液压入多孔微球，等进入多孔微球的粘结剂量变化较少时，停止泵入，在一定湿度和温度下的养护箱中养护数小时，再将获得的多孔微球放入真空箱中，抽出多孔微球中存在的未固定成型的粘结剂。

本发明的填缝剂与其他现有填缝剂相比，本发明所用的含有粘结剂的多孔微球分散存在水泥填缝剂中到了弥散增强的作用，能够大幅提升粘结剂自身的力学性能，因而该填缝剂在保持良好粘结性能的同时，具有优异的抗折、抗压等力学性能；并且，多孔微球中的粘结剂能够随着填缝剂中水含量的增加，尤其是高温环境下，粘结剂逐渐溶解进入填缝剂中，粘结剂的缓慢释放，增加了填缝剂与门窗之间的粘结性能，且随着时间的延长其粘结性能日益增强，填缝剂的力学性能得到大幅提升，有效改善填缝剂高温老化、开裂、变形问题，防止填缝剂随着使用时间的延长出现开裂、滑落以及由此引起的渗水、漏水等情况，延长了填缝剂的使用寿命；此外，多孔微球具有一定疏水效果，能改善填缝剂表层排水效果；多孔微球具有一定的隔热效果，高温环境下，能够降低室内的温度。总的来说，本发明的填缝剂具有优异的粘结性能、不开裂、优异的力学强度、优异的疏水与隔热效果，使得本发明的填缝剂可长期在高温高湿度环境下使用。本发明的填缝剂还可用于外墙开裂保护、瓷砖填缝等方面。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

1、本发明的填缝剂中包括内部预先吸入有粘结剂的多孔微球，多孔微球中的粘结剂能够随着填缝剂中水含量的增加而向外释放，增加填缝剂与门窗之间的粘结性能，使得本发明的填缝剂具有优异的粘结性能、不开裂、优异的力学强度，尤其适用于高温高湿环境。

2、本发明的填缝剂中包括多孔微球，使得本发明的填缝剂具有优异的力学性能，优异疏水与隔热效果。

3、本发明的填缝剂的制备方法简单，使用方便，使用成本低。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1不同月份实施例2与对比例1-4制备的填缝剂的抗压强度。

图2不同月份实施例2与对比例1-4制备的填缝剂的抗折强度。

图3不同月份实施例2与对比例1-4制备出的填缝剂的拉伸强度。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下文将结合说明书附图和较佳的实施例对本发明作更全面、细致地描述，但本发明的保护范围并不限于以下具体的实施例。

除非另有定义，下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的专业术语只是为了描述具体实施例的目的，并不是旨在限制本发明的保护范围。

除非另有特别说明，本发明中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。

实施例1：

一种填缝剂，包括水泥基基料以及改性材料，改性材料包括多孔微球，且多孔微球内部预先吸入有粘结剂。上述水泥基基料、多孔微球以及粘结剂的具体限定参见下述填缝剂的制备方法。

上述填缝剂的制备方法包括以下步骤：

(1)室温下，将粘结剂羧甲基纤维素钠均匀溶解于水中。

(2)将孔隙率为60％、外径为40μm和孔隙率为75％、外径为600μm的莫来石球，按照重量比2：3混合均匀置于负压条件下，将均匀溶解后的粘结剂泵入莫来石球的孔隙中，等进入莫来石球的粘结剂量变化较少时，停止泵入，在30％的湿度和50℃的养护箱中，养护8h。

(3)将上述获得的莫来石球放入真空箱，抽出莫来石球中存在的未固定成型的粘结剂。

(4)配置水泥基基料，其包括以下重量份的组分：普通硅酸盐水泥(42.5#)55份、氧化硅10份(骨料)、粉煤灰22份(活性掺和料)、氧化镁10份(膨胀剂)、聚羟酸类减水剂2份、有机硅憎水剂2份、羧甲基纤维素钠粘结剂5份和柠檬酸钠1份(调凝剂)。

(5)在步骤(3)中获得的莫来石球中，加入聚马来酸分散剂均匀混合后干燥，并与水泥基基料混合，控制莫来石球的占比为水泥基基料的10％，干混，10h后，制备出本实施例的可用于高温、高湿度环境下的填缝剂。

实施例2：

一种填缝剂，包括水泥基基料以及改性材料，改性材料包括多孔微球，且多孔微球内部预先吸入有粘结剂。上述水泥基基料、多孔微球以及粘结剂的具体限定参见下述填缝剂的制备方法。

上述填缝剂的制备方法包括以下步骤：

(1)室温下，将粘结剂可分散乳胶粉均匀溶解于水中。

(2)将孔隙率为56％、外径为60μm和孔隙率为80％、外径为400μm的氧化硅球，按照重量比1：1混合均匀置于负压条件下，将均匀溶解后的粘结剂泵入氧化硅球的孔隙中，等进入氧化硅球的粘结剂量变化较少时，停止泵入，在40％的湿度和50℃的养护箱中，养护12h。

(3)将上述获得的氧化硅球放入真空箱，抽出氧化硅球中存在的未固定成型的粘结剂。

(4)配置水泥基基料，其包括以下重量份的组分：普通硅酸盐水泥(42.5#)60份、氧化硅15份(骨料)、矿渣25份(活性掺和料)、氧化钙10份(膨胀剂)、三聚氰胺减水剂4份、有机硅憎水剂2份、可分散乳胶粉粘结剂6份和柠檬酸钠2份(调凝剂)。

(5)在步骤(3)中获得的氧化硅球中，加入5％的硬脂酸与微晶石蜡混合物均匀混合后干燥，并与水泥基基料混合，控制氧化硅球的占比为水泥基基料的20％，干混，15h后，制备出本实施例的可用于高温、高湿度环境下的填缝剂。

实施例3：

一种填缝剂，包括水泥基基料以及改性材料，改性材料包括多孔微球，且多孔微球内部预先吸入有粘结剂。上述水泥基基料、多孔微球以及粘结剂的具体限定参见下述填缝剂的制备方法。

上述填缝剂的制备方法包括以下步骤：

(1)室温下，将粘结剂羟丙基甲基纤维素均匀溶解于水中。

(2)将孔隙率为80％、外径为800μm和孔隙率为60％、外径为100μm的陶粒球，按照重量比3：2混合均匀置于负压条件下，将均匀溶解后的粘结剂泵入陶粒球的孔隙中，等进入陶粒球的粘结剂量变化较少时，停止泵入，在50％的湿度和80℃的养护箱中，养护24h。

(3)将上述获得的陶粒球放入真空箱，抽出陶粒球中存在的未固定成型的粘结剂。

(4)配置水泥基基料，其包括以下重量份的组分：普通硅酸盐水泥(42.5#)60份、陶粒30份(骨料)、粉煤灰28份(活性掺和料)、膨润土15(膨胀剂)、木质素磺酸盐减水剂2份、硬脂酸钠憎水剂5份、羟丙基甲基纤维素粘结剂10份和四硼酸钠2份(调凝剂)。

(5)在步骤(3)中获得的陶粒球中，加入聚马来酸分散剂均匀混合后干燥，并与水泥基基料混合，控制陶粒球的占比为水泥基基料的30％，干混，20h后，制备出本实施例的可用于高温、高湿度环境下的填缝剂。

对比例1：

一种填缝剂，包括以下重量份的组分：普通硅酸盐水泥(42.5#)60份、氧化硅15份(骨料)、矿渣25份(活性掺和料)、氧化钙10份(膨胀剂)、三聚氰胺减水剂4份、有机硅憎水剂2份、可分散乳胶粉粘结剂6份和柠檬酸钠2份(调凝剂)。

对比例2：

一种填缝剂，包括水泥基基料以及改性材料，改性材料包括多孔微球，多孔微球内部没有粘结剂。上述水泥基基料和多孔微球的具体限定参见下述填缝剂的制备方法。

上述填缝剂的制备方法包括以下步骤：

(1)配置水泥基基料，其包括以下重量份的组分：普通硅酸盐水泥(42.5#)60份、氧化硅15份(骨料)、矿渣25份(活性掺和料)、氧化钙10份(膨胀剂)、三聚氰胺减水剂4份、有机硅憎水剂2份、可分散乳胶粉粘结剂6份和柠檬酸钠2份(调凝剂)。

(2)将孔隙率为56％、外径为60μm和孔隙率为80％、外径为400μm的氧化硅球，按照重量比1：1混合均匀，加入到步骤(1)的水泥基料中，控制氧化硅球的占比为水泥基基料的20％，干混，15h后，制备出该对比例的填缝剂。

对比例3：

一种填缝剂，包括水泥基基料以及改性材料，改性材料包括一种大孔径的多孔微球，且多孔微球内部预先吸入有粘结剂。上述水泥基基料、多孔微球以及粘结剂的具体限定参见下述填缝剂的制备方法。

上述填缝剂的制备方法包括以下步骤：

(1)室温下，将粘结剂可分散乳胶粉均匀溶解于水中。

(2)将孔隙率为80％、外径为400μm的氧化硅球，将均匀溶解后的粘结剂泵入氧化硅球的孔隙中，等进入氧化硅球的粘结剂量变化较少时，停止泵入，在40％的湿度和50℃的养护箱中，养护12h。

(3)将上述获得的氧化硅球放入真空箱，抽出氧化硅球中存在的未固定成型的粘结剂。

(4)配置水泥基基料，其包括以下重量份的组分：普通硅酸盐水泥(42.5#)60份、氧化硅15份(骨料)、矿渣25份(活性掺和料)、氧化钙10份(膨胀剂)、三聚氰胺减水剂4份、有机硅憎水剂2份、可分散乳胶粉粘结剂6份和柠檬酸钠2份(调凝剂)。

(5)在步骤(3)中获得的氧化硅球中，加入5％的硬脂酸与微晶石蜡混合物均匀混合后干燥，并与水泥基基料混合，控制氧化硅球的占比为水泥基基料的20％，干混，15h后，制备出该对比例的填缝剂。

对比例4：

一种填缝剂，包括水泥基基料以及改性材料，改性材料包括一种小孔径的多孔微球，且多孔微球内部预先吸入有粘结剂。上述水泥基基料、多孔微球以及粘结剂的具体限定参见下述填缝剂的制备方法。

上述填缝剂的制备方法包括以下步骤：

(1)室温下，将粘结剂可分散乳胶粉均匀溶解于水中。

(2)将孔隙率为56％、外径为60μm的氧化硅球，将均匀溶解后的粘结剂泵入氧化硅球的孔隙中，等进入氧化硅球的粘结剂量变化较少时，停止泵入，在40％的湿度和50℃的养护箱中，养护12h。

(3)将上述获得的氧化硅球放入真空箱，抽出氧化硅球中存在的未固定成型的粘结剂。

(4)配置水泥基基料，其包括以下重量份的组分：普通硅酸盐水泥(42.5#)60份、氧化硅15份(骨料)、矿渣25份(活性掺和料)、氧化钙10份(膨胀剂)、三聚氰胺减水剂4份、有机硅憎水剂2份、可分散乳胶粉粘结剂6份和柠檬酸钠2份(调凝剂)。

(5)在步骤(3)中获得的氧化硅球中，加入5％的硬脂酸与微晶石蜡混合物均匀混合后干燥，并与水泥基基料混合，控制氧化硅球的占比为水泥基基料的20％，干混，15h后，制备出该对比例的填缝剂。

实施例1-3和对比例1-4中产品亲水/疏水测试数据如下表所示，由表可知，对比例3、对比例4和实施例制备的试样，均具有良好的疏水效果。

表1：实施例1-3和对比例1-4中产品亲水/疏水测试数据

为测试温度、湿度对填缝剂的抗折、抗压、拉伸等力学性能的影响，选择在1月份制备样品，制备过程如下：

将实施例2和对比例1-4中的填缝剂拌好后，用合适的料勺，分两批装入三联试模中，每批分别振动60次。将成型后的试模放在标准试验条件(23℃±2℃，相对湿度50％±5％)养护28d后(1月月底)，测试其抗压和抗折强度，并分别在3月、5月、7月、9月和11月月底测试其对应的抗压、抗折强度。

将实施例2和对比例1-4中的填缝剂拌好后，用聚乙烯薄膜覆盖，在试验室标准条件下养护2d脱模，继续用聚乙烯薄膜覆盖养护5d，去掉覆盖物在试验室标准条件下养护7d(1月月底)，测试其拉伸强度，并分别在3月、5月、7月、9月和11月月底测试其对应的拉伸强度。

结果如图1所示，由图可知，对比例2为加入多孔微球而没有加入粘结剂制备出的水泥填缝剂，从图中可以看出：早期该水泥填缝剂的抗压强度高于对比例1制备出的填缝剂，随着时间的延长对比例1和对比例2制备出的填缝剂抗压强度缓慢下降，到11月份对比例2的水泥填缝剂中的抗压强度急剧下降，这是由于水泥填缝剂中的粘结剂由于高温、雨季等气候条件的影响，存在粘结剂软化、随水流失以及分布不均的情况，使得多孔微球与水泥填缝剂基体之间产生部分剥离，大幅降低了填缝剂的抗压强度。对比例3和对比例4制备出的填缝剂，抗压强度缓慢增加，其中对比例3中制备出的填缝剂抗压强度在前期增加幅度大于对比例4，而随着时间逐渐延长，对比例4制备出的填缝剂抗压强度超过对比例3中的填缝剂。

通过对比，从图1中可以看出：实施例2样的抗压强度无论是在早期阶段还是后期抗压强度皆远高于所有对比例所制备的水泥填缝剂试样，且实施例2制备出的样品其抗压强度随着时间的延长缓慢增加最后趋于稳定，这是由于实施例2通过引入预先吸入粘结剂的大孔以及小孔的微球，在水泥基填缝剂中起到弥散增强的作用，大幅提升了水泥基填缝剂的抗压强度，同时，在高温高湿环境下，多孔微球中的粘结剂随时间的延长，缓慢释放进一步强化了水泥填缝剂的抗压强度。

图2和图3分别为实施例2和对比例1-4所制备试样的抗折强度和拉伸强度随时间变化图。从图2和图3中可以看出，试样的抗折强度与拉伸强度随时间变化与抗压强度变化曲线有着大致相同的规律。对比例1和对比例2的抗折强度、拉伸强度均低于对比例3、对比例4以及实施例2，且对比例2制备的水泥填缝剂各时间段的抗折强度、拉伸强度均低于对比例1，在11月份抗折强度加速下降。从图2和图3中可以看出：实施例2具有最好的抗折、拉伸和稳定性能。

Claims (10)

1.一种填缝剂，其特征在于，包括水泥基基料以及位于所述水泥基基料内的改性材料，所述改性材料为多孔微球，且所述多孔微球内部预先吸入有粘结剂。

2.根据权利要求1所述的填缝剂，其特征在于，所述改性材料的用量占所述水泥基基料的2-30％。

3.根据权利要求1所述的填缝剂，其特征在于，所述多孔微球的孔隙率为55-90％，所述多孔微球包括大孔微球与小孔微球，大孔微球的外径为150-1000μm，小孔微球的外径为10-130μm，且所述大孔微球与小孔微球的比例为(0.2-2)：1。

4.根据权利要求1所述的填缝剂，其特征在于，所述多孔微球包括氧化硅、氧化铝、莫来石和陶粒中的一种或多种。

5.根据权利要求1所述的填缝剂，其特征在于，所述粘结剂包括聚乙烯醇粉、可再分散乳胶粉、羟丙基甲基纤维素、甲基纤维素、羟乙基-甲基纤维素醚、羧甲基纤维素钠、有机硅和乙烯乙酸酯中的至少一种。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的填缝剂，其特征在于，所述水泥基基料包括以下重量份的组分：水泥50-70份、骨料10-40份、活性掺和料20-35份、膨胀剂0-20份、减水剂0-8份、憎水剂0-10份、粘结剂0-20份和调凝剂0-3份。

7.一种如权利要求1-6中任一项所述的填缝剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)将粘结剂熔融或溶解得到液态粘结剂；

(2)使步骤(1)中得到的液态粘结剂进入多孔微球的孔隙中，养护得到改性材料；

(3)向步骤(2)中得到的改性材料中加入分散剂，混匀后，再与水泥基基料混合，即得到所述填缝剂。

8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述养护时控制养护环境的湿度为20-64％，温度为25-85℃，养护时间5-48h。

9.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述分散剂包括硬脂酸与微晶石蜡的混合物、聚马来酸、异丙醇和异丁醇中的至少一种。

10.根据权利要求7-9中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中，使液态粘结剂进入多孔微球的孔隙中采用负压吸入或采用高压雾化方式压入，且养护后再抽出多孔微球中存在的未固定成型的粘结剂。

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