CN114292558A - 一种免养护复合结构丙烯酸盐喷膜防水材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及防水材料技术领域，具体公开了一种免养护复合结构丙烯酸盐喷膜防水材料，为多层结构，从下至上依次包括底涂层、中涂层和面涂层，所述底涂层原材料为丙烯酸酯乳液，所述中涂层原材料为丙烯酸盐喷膜防水涂料，所述面涂层原材料为水性橡胶改性聚氨酯树脂。本发明的免养护复合结构丙烯酸盐喷膜防水材料，为多层结构，层与层之间相容性好，粘结强度高。整体喷膜防水层隔绝了涂膜内层与空气的接触，保证了涂层在有充足水分条件下的熟化反应过程，最终改善了喷膜材料的拉伸强度、断裂伸长率等性能，在无需养护的条件下丙烯酸盐喷膜防水材料能够低湿度环境中保持柔韧性。

Description

一种免养护复合结构丙烯酸盐喷膜防水材料及其制备方法

技术领域

本发明属于防水材料技术领域，特别涉及一种免养护复合结构丙烯酸盐喷膜防水材料及其制备方法。

背景技术

丙烯酸盐喷膜防水涂料作为一种应用于地铁、城市地下综合管廊、隧道及地下工程中的新型防水材料，具有一次性整体成膜，遇水自愈，环保阻燃等优异的性能，解决使用传统防水材料给地下工程带来的渗漏水问题，但是因为丙烯酸盐涂膜本身失水容易产生的干缩、起皱甚至开裂等缺陷，严重影响了该类产品的推广和使用。申请号201810336782.4、申请号201711482206.2和申请号201711482347.4等专利分别公开了一种丙烯酸盐喷膜防水材料，通过改善涂膜的柔韧性来改善涂膜的容易干缩、开裂等缺陷，但由于丙烯酸酯乳液是通过水分挥发成膜，所以在涂膜含水的情况下，乳液不能形成有弹性的涂膜，故改进效果也不理想；而采用接枝小分子硅氧烷或者两端含有双键的柔性小分子引入丙烯酸盐高分子结构中，因为柔性链段分子量太小，改进效果也不会达到预期。以上所有专利都是期望从丙烯酸盐分子结构内部或者添加保水成分来延缓成膜后的开裂问题。

目前市售的丙烯酸盐喷膜产品在现场施工完后，受施工环境和进度影响，还是要花费时间和人工对喷膜防水层进行养护，否则就会出现干裂的严重后果；再者就是由于目前喷膜造价相对较高，有些工程的施工厚度会调整变薄；厚度越薄，失水干缩的几率越大；以上这些不足大大限制了产品的使用和推广。此外由于喷膜反应时间只有3-5秒，基面太粗糙或者不平整，涂膜没有渗透的过程，只是在基层表面形成了一层封闭层，由于接触面积小，没有更紧密地贴合，导致与基层的粘结力不够。

发明内容

本发明的目的在于一种免养护复合结构丙烯酸盐喷膜防水材料及其制备方法，克服现有丙烯酸盐喷膜材料容易干缩、开裂、需要多次人工养护等缺陷于不足。

为实现上述目的，本发明提供了免养护复合结构丙烯酸盐喷膜防水材料，为多层结构，从下至上依次包括底涂层、中涂层和面涂层，所述底涂层原材料为丙烯酸酯乳液，所述中涂层原材料为丙烯酸盐喷膜防水涂料，所述面涂层原材料为水性橡胶改性聚氨酯树脂。

本发明的技术方案的工作原理为：底涂层为丙烯酸酯乳液成膜得到的，丙烯酸盐乳液具有渗透作用，能堵塞基层毛细孔通道并封闭基层表面，具有抗渗和抗碱作用；中涂层为丙烯酸盐喷膜防水涂料在氧化还原引发剂体系的催化下，瞬间反应形成高弹高强度的丙烯酸盐喷膜，面涂层为水性橡胶改性聚氨酯树脂成膜得到的，在成膜过程中，聚氨酯结构中的异氰酸-NCO活性基团能与丙烯酸盐分子结构中的水活性成分产生交联反应，并形成界面相互铆榫的致密外层结构，最终得到一种复合结构的丙烯酸盐喷膜材料。整体复合防水层结构隔绝了涂膜底、中涂层与空气的接触，将水分封闭在中涂层丙烯酸盐喷膜内，保证了涂层在有充足水分条件下的熟化反应过程，最终改善了喷膜材料的拉伸强度、断裂伸长率等性能，抑制底、中涂层与氧气接触导致的涂膜老化，能够保证中涂层丙烯酸盐喷膜在低湿度环境中能够保持高弹性，改善了整体在无需养护条件下，能保证丙烯酸盐喷膜材料暴露在低湿度环境中不干裂而长期保持柔韧状态达一年之久。

优选的，上述免养护复合结构丙烯酸盐喷膜防水材料中，所述底涂层的厚度为0.1～0.2mm，所述中涂层的厚度为2～3mm，所述面涂层的厚度为0.5～1.0mm。

优选的，上述免养护复合结构丙烯酸盐喷膜防水材料中，所述丙烯酸盐喷膜防水涂料由A组分、B组分、氧化剂和还原剂组成；所述A组分包括以下原料：丙烯酸盐水溶液60～100份、轻质碳酸钙5～20份、分散剂1～2份、润湿剂1～3份、消泡剂2～5份、防腐剂1～2份；所述B组分包括以下原料：丙烯酸盐水溶液60～100份、轻质碳酸钙5～20份、分散剂1～2份、润湿剂1～3份、消泡剂2～5份、防腐剂1～2份。

优选的，上述免养护复合结构丙烯酸盐喷膜防水材料中，所述氧化剂为过硫酸铵，所述还原剂为硫酸亚铁、亚硫酸氢钠或和硫代硫酸钠中的一种。

优选的，上述免养护复合结构丙烯酸盐喷膜防水材料中，所述丙烯酸盐水溶液为丙烯酸镁水溶液或丙烯酸镁和丙烯酸钙的混合水溶液，所述丙烯酸盐水溶液的质量浓度为40～55％，所述丙烯酸镁和丙烯酸钙的混合水溶液中丙烯酸镁和丙烯酸钙的质量比为2.5:1～5:1。

优选的，上述免养护复合结构丙烯酸盐喷膜防水材料中，所述水性橡胶改性聚氨酯树脂包括以下重量份原料：橡胶乳液100份、聚氨酯树脂10～25份，所述聚氨酯树脂的固含量为大于90％。

优选的，上述免养护复合结构丙烯酸盐喷膜防水材料中，所述橡胶乳液为丁苯乳液、氯丁乳液、丁腈乳液以及丙烯酸酯乳液的一种或者多种。

优选的，上述免养护复合结构丙烯酸盐喷膜防水材料中，所述面涂层原材料还包括石英砂，所述石英砂的用量为所述水性橡胶改性聚氨酯树脂重量的20～50％。

一种上述的免养护复合结构丙烯酸盐喷膜防水材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)在基面上喷涂丙烯酸酯乳液，丙烯酸酯乳液将基面润湿并渗透成膜，得到底涂层；

(2)将0.1～0.5份还原剂加入A组分中混合均匀，将0.3～0.8份氧化剂加入B组分中混合均匀，然后通过喷涂设备将A组分与B组分按质量比为1:1喷涂在步骤(1)得到底涂层表面，成膜，得到中涂层；

(3)将橡胶乳液和聚氨酯树脂混合均匀得到水性橡胶改性聚氨酯树脂，喷涂在步骤(2)得到的中涂层表面，干燥固化成膜，得到面涂层，完成免养护复合结构丙烯酸盐喷膜防水材料的制备。

优选的，上述免养护复合结构丙烯酸盐喷膜防水材料的制备方法中，所述步骤(3)中，在面涂层未完全固化时，将石英砂通过喷砂工艺喷涂在面涂层表面。通过喷细砂喷砂工艺改善喷膜涂层的界面张力，使喷膜与混凝土结构之间产生后期粘结力，形成预铺反粘的防水新工艺，提高了与后序混凝土的粘结强度，进而避免了喷膜与混凝土之间产生空鼓、剥离等。

优选的，上述免养护复合结构丙烯酸盐喷膜防水材料的制备方法中，还包括丙烯酸盐喷膜防水涂料的制备方法，所述丙烯酸盐喷膜防水涂料的制备方法包括以下步骤：

(1)将丙烯酸盐水溶液、分散剂、润湿剂、消泡剂和防腐剂投入分散缸，搅拌均匀，然后加入轻质碳酸钙，在1000～1500r/min转速下分散30～60min，得到A组分；

(2)将丙烯酸盐水溶液、分散剂、润湿剂、消泡剂和防腐剂投入分散缸，搅拌均匀，然后加入轻质碳酸钙，在1000～1500r/min转速下分散30～60min，得到B组分。

与现有的技术相比，本发明具有如下有益效果：

1.本发明的免养护复合结构丙烯酸盐喷膜防水材料，为多层结构，底涂层丙烯酸酯乳液成膜得到的，能够堵塞基层毛细孔通道并封闭基层表面，加强与基面的粘结力；中涂层为高弹高强度的丙烯酸盐喷膜，面涂层为水性橡胶改性聚氨酯树脂，层与层之间相容性好、粘结强度高。整体喷膜防水层隔绝了涂膜内层与空气的接触，保证了涂层在有充足水分条件下的熟化反应过程，最终改善了喷膜材料的拉伸强度、断裂伸长率等性能，在无需养护的条件下丙烯酸盐喷膜防水材料能够低湿度环境中保持柔韧性。

2.本发明的免养护复合结构丙烯酸盐喷膜防水材料，力学性能优异，拉伸强度保持在2.0～3.0MPa，断裂伸长率为250～600％，撕裂强度为15～25N/mm；多层结构隔绝了丙烯酸盐喷膜层与腐蚀性成分的接触，涂膜的耐久性优异；在无需养护条件下，复合结构丙烯酸盐喷膜防水材料暴露在低湿度环境中不干裂并保持柔韧状态达一年之久。

具体实施方式

下面对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。

实施例1

一种免养护复合结构丙烯酸盐喷膜防水材料，为多层结构，从下至上依次包括底涂层、中涂层和面涂层，底涂层的厚度为0.1mm，所述中涂层的厚度为2.2mm，所述面涂层的厚度为0.8mm。底涂层原材料为丙烯酸酯乳液。中涂层原材料为丙烯酸盐喷膜防水涂料，由A组分、B组分、氧化剂和还原剂组成；以重量份计，A组分包括以下原料：丙烯酸镁水溶液(浓度50％)80份、轻质碳酸钙20份、分散剂2份、润湿剂3份、消泡剂3份、防腐剂1份；B组分包括以下原料：丙烯酸镁水溶液(浓度50％)80份、轻质碳酸钙20份、分散剂2份、润湿剂3份、消泡剂3份、防腐剂2份。分散剂为聚丙烯酸钠，润湿剂为非离子型表面活性剂NP-10，消泡剂为有机硅消泡剂，防腐剂为苯并异噻唑啉酮类防腐剂。面涂层原材料为水性橡胶改性聚氨酯树脂，水性橡胶改性聚氨酯树脂包括以下重量份原料：丁苯乳液100份、聚氨酯树脂20份。

本实施例还提供一种免养护复合结构丙烯酸盐喷膜防水材料，包括以下步骤：

(1)在基面上喷涂丙烯酸酯乳液，丙烯酸酯乳液将基面润湿并渗透成膜，得到底涂层；

(2)将0.4份硫酸亚铁加入A组分中混合均匀，将0.6份过硫酸铵加入B组分中混合均匀，在底涂层渗透没有明水后，然后通过喷涂设备将A组分与B组分按质量比为1:1喷涂在步骤(1)得到底涂层表面，成膜，得到中涂层；

(3)将橡胶乳液和聚氨酯树脂混合均匀得到水性橡胶改性聚氨酯树脂，喷涂在步骤(2)得到的中涂层表面，固化成膜，得到面涂层，完成免养护复合结构丙烯酸盐喷膜防水材料的制备。

丙烯酸盐喷膜防水涂料的制备方法包括以下步骤：

(1)将丙烯酸镁水溶液、分散剂、润湿剂、消泡剂和防腐剂投入分散缸，搅拌均匀，然后加入轻质碳酸钙，在1000r/min转速下分散30min，得到A组分；

(2)将丙烯酸盐水溶液、分散剂、润湿剂、消泡剂和防腐剂投入分散缸，搅拌均匀，然后加入轻质碳酸钙，在1000r/min转速下分散30min，得到B组分。

实施例2

一种免养护复合结构丙烯酸盐喷膜防水材料，为多层结构，从下至上依次包括底涂层、中涂层和面涂层，底涂层的厚度为0.10mm，所述中涂层的厚度为2.2mm，所述面涂层的厚度为0.8mm。底涂层原材料为丙烯酸酯乳液。中涂层原材料为丙烯酸盐喷膜防水涂料，由A组分、B组分、氧化剂和还原剂组成；以重量份计，A组分包括以下原料：丙烯酸镁水溶液(浓度50％)80份、轻质碳酸钙20份、分散剂2份、润湿剂3份、消泡剂3份、防腐剂1份；B组分包括以下原料：丙烯酸镁水溶液(浓度50％)80份、轻质碳酸钙20份、分散剂2份、润湿剂3份、消泡剂3份、防腐剂2份。分散剂为聚丙烯酸钠，润湿剂为非离子型表面活性剂NP-10，消泡剂为有机硅消泡剂，防腐剂为苯并异噻唑啉酮类防腐剂。面涂层原材料为水性橡胶改性聚氨酯树脂和石英砂，水性橡胶改性聚氨酯树脂包括以下重量份原料：丁苯乳液100份、聚氨酯树脂20份，石英砂用量为水性橡胶改性聚氨酯树脂重量的40％。

本实施例还提供一种免养护复合结构丙烯酸盐喷膜防水材料，包括以下步骤：

(1)在基面上喷涂丙烯酸酯乳液，丙烯酸酯乳液将基面润湿并渗透成膜，得到底涂层；

(2)将0.4份硫酸亚铁加入A组分中混合均匀，将0.6份过硫酸铵加入B组分中混合均匀，在底涂层渗透没有明水后，然后通过喷涂设备将A组分与B组分按质量比为1:1喷涂在步骤(1)得到底涂层表面，成膜，得到中涂层；

(3)将橡胶乳液和聚氨酯树脂混合均匀得到水性橡胶改性聚氨酯树脂，喷涂在步骤(2)得到的中涂层表面，在水性橡胶改性聚氨酯树脂喷涂膜半干时，将石英砂通过喷砂工艺喷涂在面涂层表面，面涂层干燥固化，完成免养护复合结构丙烯酸盐喷膜防水材料的制备。

实施例3

一种免养护复合结构丙烯酸盐喷膜防水材料，为多层结构，从下至上依次包括底涂层、中涂层和面涂层，底涂层的厚度为0.15mm，所述中涂层的厚度为2.0mm，所述面涂层的厚度为1.0mm。底涂层原材料为丙烯酸酯乳液。中涂层原材料为丙烯酸盐喷膜防水涂料，由A组分、B组分、氧化剂和还原剂组成；以重量份计，A组分包括以下原料：丙烯酸盐水溶液80份、轻质碳酸钙20份、分散剂2份、润湿剂3份、消泡剂3份、防腐剂1份；B组分包括以下原料：丙烯酸盐水溶液80份、轻质碳酸钙20份、分散剂2份、润湿剂3份、消泡剂3份、防腐剂2份。丙烯酸盐水溶液为丙烯酸镁和丙烯酸钙的混合水溶液，丙烯酸盐水溶液的质量百分比浓度为50％，其中丙烯酸镁和丙烯酸钙的质量比为3.5:1，分散剂为聚丙烯酸钠，润湿剂为非离子型表面活性剂NP-10，消泡剂为有机硅消泡剂，防腐剂为苯并异噻唑啉酮类防腐剂。面涂层原材料为水性橡胶改性聚氨酯树脂，水性橡胶改性聚氨酯树脂包括以下重量份原料：氯丁乳液100份、聚氨酯树脂25份。

本实施例还提供一种免养护复合结构丙烯酸盐喷膜防水材料，包括以下步骤：

(1)在基面上喷涂丙烯酸酯乳液，丙烯酸酯乳液将基面润湿并渗透成膜，得到底涂层；

(2)将0.2份硫酸亚铁加入A组分中混合均匀，将0.4份过硫酸铵加入B组分中混合均匀，在底涂层渗透没有明水后，然后通过喷涂设备将A组分与B组分按质量比为1:1喷涂在步骤(1)得到底涂层表面，成膜，得到中涂层；

(3)将橡胶乳液和聚氨酯树脂混合均匀得到水性橡胶改性聚氨酯树脂，喷涂在步骤(2)得到的中涂层表面，干燥固化成膜，得到面涂层，完成免养护复合结构丙烯酸盐喷膜防水材料的制备。

对比例1

一种丙烯酸盐喷膜防水材料，为丙烯酸盐喷膜层，喷膜层厚度为3.1mm，丙烯酸盐喷膜原材料为高性能丙烯酸盐喷膜防水涂料。高性能丙烯酸盐喷膜防水涂料由A组分、B组分、氧化剂和还原剂组成；以重量份计，A组分包括以下原料：质量浓度为50％的丙烯酸镁水溶液100份、两端为不饱和碳碳双键的改性有机烷基硅预聚体10份、一端为不饱和双键的高活性硅油15份、反应性乳化剂5份、轻质碳酸钙20份、保水剂2份、防沉剂3份、分散剂2份、润湿剂3份、消泡剂5份、防腐剂1份；B组分包括以下原料：质量浓度为50％的丙烯酸镁水溶液100份、轻质碳酸钙20份、保水剂2份、防沉剂3份、分散剂2份、润湿剂3份、消泡剂5份、防腐剂1份。其中，反应性乳化剂为烯丙基醚羟基丙烷磺酸钠，保水剂为聚丙烯酰胺，防沉剂为气相二氧化硅，分散剂为聚丙烯酸钠，润湿剂为非离子型表面活性剂，消泡剂为有机硅消泡剂，防腐剂为苯并异噻唑啉酮类防腐剂。

本对比例的丙烯酸盐喷膜防水材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)将丙烯酸镁水溶液、两端为不饱和碳碳双键的不饱和碳碳双键的改性有机烷基硅预聚体、一端为不饱和双键的高活性硅油、反应性乳化剂、保水剂、防沉剂、分散剂、润湿剂、消泡剂和防腐剂投入分散缸，搅拌均匀，然后加入轻质碳酸钙，高速分散，得到A组分；

(2)将丙烯酸镁水溶液、保水剂、防沉剂、分散剂、润湿剂、消泡剂和防腐剂投入分散缸，搅拌均匀，然后加入轻质碳酸钙，高速分散，得到B组分。

(3)将0.5份硫酸亚铁加入A组分中混合均匀，将0.5份过硫酸铵加入B组分中混合均匀，然后通过喷涂设备将A组分与B组分按质量比为1:1喷涂成膜，得到丙烯酸盐喷膜防水材料。

对比例2

一种丙烯酸盐喷膜防水材料，为丙烯酸盐喷膜层，喷膜层厚度为3.1mm。丙烯酸盐喷膜层原材料为丙烯酸盐喷膜防水涂料，丙烯酸盐喷膜防水涂料与实施例1相同。

本对比例的丙烯酸盐喷膜防水材料制备方法为：将0.4份硫酸亚铁加入A组分中混合均匀，将0.6份过硫酸铵加入B组分中混合均匀，然后通过喷涂设备将A组分与B组分按质量比为1:1喷涂成膜，得到丙烯酸盐喷膜防水材料。

对实施例1～3和对比例1～2的丙烯酸盐喷膜防水材料进行性能测试，测试参照GB/T 16777-2008《建筑防水涂料试验方法》标准中的检测方法进行。将喷膜防水材料放置在低湿环境(23±2℃，RH30％±10％)中，观察涂膜的柔韧性和开裂情况。检测结果见表1。

表1各组丙烯酸盐喷膜防水材料性能指标

前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。

Claims (10)

1.一种免养护复合结构丙烯酸盐喷膜防水材料，其特征在于，为多层结构，从下至上依次包括底涂层、中涂层和面涂层，所述底涂层原材料为丙烯酸酯乳液，所述中涂层原材料为丙烯酸盐喷膜防水涂料，所述面涂层原材料为水性橡胶改性聚氨酯树脂。

2.根据权利要求1所述的免养护复合结构丙烯酸盐喷膜防水材料，其特征在于，所述底涂层的厚度为0.1~0.2mm，所述中涂层的厚度为2~3mm，所述面涂层的厚度为0.5~1.0mm。

3.根据权利要求1所述的免养护复合结构丙烯酸盐喷膜防水材料，其特征在于，所述丙烯酸盐喷膜防水涂料由A组分、B组分、氧化剂和还原剂组成；所述A组分包括以下原料：丙烯酸盐水溶液60~100份、轻质碳酸钙5~20份、分散剂1~2份、润湿剂1~3份、消泡剂2~5份、防腐剂1~2份；所述B组分包括以下原料：丙烯酸盐水溶液60~100份、轻质碳酸钙5~20份、分散剂1~2份、润湿剂1~3份、消泡剂2~5份、防腐剂1~2份。

4.根据权利要求3所述的免养护复合结构丙烯酸盐喷膜防水材料，其特征在于，所述氧化剂为过硫酸铵，所述还原剂为硫酸亚铁、亚硫酸氢钠或和硫代硫酸钠中的一种。

5.根据权利要求3所述的免养护复合结构丙烯酸盐喷膜防水材料，其特征在于，所述丙烯酸盐水溶液为丙烯酸镁水溶液或丙烯酸镁和丙烯酸钙的混合水溶液，所述丙烯酸盐水溶液的质量浓度为40~55%，所述丙烯酸镁和丙烯酸钙的混合水溶液中丙烯酸镁和丙烯酸钙的质量比为2.5:1~5:1。

6.根据权利要求1所述的免养护复合结构丙烯酸盐喷膜防水材料，其特征在于，所述水性橡胶改性聚氨酯树脂包括以下重量份原料：橡胶乳液100份、聚氨酯树脂10~25份，所述聚氨酯树脂的固含量为大于90%。

7.根据权利要求1所述的免养护复合结构丙烯酸盐喷膜防水材料，其特征在于，所述橡胶乳液为丁苯乳液、氯丁乳液、丁腈乳液以及丙烯酸酯乳液的一种或者多种。

8.根据权利要求1所述的免养护复合结构丙烯酸盐喷膜防水材料，其特征在于，所述面涂层原材料还包括石英砂，所述石英砂的用量为水性橡胶改性聚氨酯树脂重量的20~50%。

9.一种如权利要求1~7任一项所述的免养护复合结构丙烯酸盐喷膜防水材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）在基面上喷涂丙烯酸酯乳液，丙烯酸酯乳液将基面润湿并渗透成膜，得到底涂层；

（2）将0.1~0.5份还原剂加入A组分中混合均匀，将0.3~0.8份氧化剂加入B组分中混合均匀，然后通过喷涂设备将A组分与B组分按质量比为1:1喷涂在步骤（1）得到底涂层表面，成膜，得到中涂层；

（3）将橡胶乳液和聚氨酯树脂混合均匀得到水性橡胶改性聚氨酯树脂，喷涂在步骤（2）得到的中涂层表面，干燥固化成膜，得到面涂层，完成免养护复合结构丙烯酸盐喷膜防水材料的制备。

10.根据权利要求9所述的免养护复合结构丙烯酸盐喷膜防水材料的制备方法，其特征在于，所述步骤（3）中，在面涂层未完全固化时，将石英砂通过喷砂工艺喷涂在面涂层表面。