CN115322639A - 一种碳纤维改性高分子耐高温防水涂料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于防水涂料领域，一种碳纤维改性高分子防水耐高温涂料及其制备方法；包括如下原料：环保高分子聚合物乳液，消泡剂，分散剂，杀菌剂，润湿剂，PH调节剂，表面处理剂，抗沉降剂，填料，功能性粉体，增稠剂，碳纤维粉体，水；制备方法包括：1)碳纤维处理；2)称取配方所需环保高分子聚合物乳液，加入搅拌釜中，再依次加入一半消泡剂、分散剂、杀菌剂、润湿剂、PH调节剂；3)称取抗沉降剂和填料加入搅拌器；4)按配方称取功能性粉体，依次加入搅拌器；5)加入经表面处理的碳纤维；加入剩余的消泡剂、增稠剂和水，出料即得碳纤维改性高分子防水耐高温涂料；提升防水涂料对防水有限期的期限及外露使用的恶劣环境下有着优越的防水性能。

Description

一种碳纤维改性高分子耐高温防水涂料及其制备方法
技术领域
本发明属于防水涂料领域，具体涉及一种碳纤维改性高分子防水耐高温涂料及其制备方法。
背景技术
在科技不断进步的现代化城市发展中人们对追求生活质量的要求也不断的提升，一栋栋高楼拔地而起，防水涂料也在这些高楼建筑、改扩建建筑及房屋面补漏修缮等环节中发挥着重要作用，外露使用的案例也越来越多，外露使用这也就对涂料产品的质量及性能有着更高层次的要求，还意味着它在满足防水的基本条件下还具备健康、环保、无毒、防腐、耐高低温等更多对人体健康不利的性能，并且外观需要吸引美观。
碳纤维是一种高强度、高模量的新型纤维材料，它是由片状石墨微晶等有机纤维沿纤维轴向堆积，经碳化、石墨化处理而成的微晶石墨材料。它的其轴向强度和模量高，密度低，比性能高，无蠕变，非氧化环境下耐超高温，耐疲劳性耐腐蚀性极强。广泛应用于材料学、复合结构、纤维加固、医疗器械、汽车材料、体育用品等。
现有的防水涂料领域未见应用，因此，需要研发一种碳纤维改性高分子防水耐高温涂料及其制备方法。
发明内容
本发明的目的在于提出一种碳纤维改性高分子防水耐高温涂料及其制备方法，在防水的基本条件下，还具备其环保、健康、无毒无害、防腐耐候、耐高温、抗老化等一系列附加性能，提升防水涂料对防水有限期的期限及外露使用的恶劣环境下有着优越的防水性能。
为解决上述的技术问题，本发明采用以下技术方案：
一种碳纤维改性高分子耐高温防水涂料，包括如下原料：环保高分子聚合物乳液，消泡剂，分散剂，杀菌剂，润湿剂，PH调节剂，表面处理剂，抗沉降剂，填料，功能性粉体，增稠剂，碳纤维粉体，水。
进一步，包括以下组分原料：环保高分子聚合物乳液40-60份，消泡剂0.4-0.8份，分散剂0.1-0.3份，杀菌剂0.1-0.3份，润湿剂0.05-0.2份，PH调节剂0.05-0.15份，表面处理剂0.2-0.6份，抗沉降剂2-5份，填料15-30份，功能性粉体12-21份，增稠剂0.2-0.7份，碳纤维粉体0.05-0.5份，水5-15份。
进一步，环保高分子聚合物乳液为纯丙乳液、苯丙乳液、硅丙乳液和聚氨酯分散体中的一种或几种，各组分重量份为：纯丙乳液20-40份，苯丙乳液5-10份，硅丙乳液5-10份，聚氨酯分散体10-20份。
进一步，PH调节剂为多功能助剂95。
进一步，抗沉降剂为水性膨润土、天然凹凸棒土中一种或两种复配；水性膨润土1-5份，天然凹凸棒土1-5份。
进一步，功能性粉体包括沉淀硫酸钡、云母粉、钛白粉、纳米二氧化硅、氧化锌、涂料级高岭土中一种或几种，沉淀硫酸钡1250目-3000目，云母粉2000-3000目，钛白粉600目，纳米二氧化硅10-100nm，氧化锌800-1000目，涂料级高岭土1250目。
进一步，填料为1250目重质碳酸钙、3000目重质碳酸钙中一种或两种复配，各组分重量份为：1250目重质碳酸钙10-20份，3000目重质碳酸钙5-10份。
进一步，增稠剂为碱溶胀增稠剂、纤维素增稠剂、聚氨酯缔合增稠剂中一种或几种，各组分重量份为：碱溶胀增稠剂0.2-0.5份、纤维素增稠剂0.1-0.3份、聚氨酯增稠剂0.1-0.4份。
进一步，碳纤维为单层碳纤维，其厚度为0.445nm，比表面积为5630m2/g；表面处理剂为酞酸酯偶联剂、硅烷偶联剂中一种或两种复配，各组分重量份为：酞酸酯偶联剂0.05-0.15份、硅烷偶联剂0.05-0.15份。
进一步，消泡剂、分散剂、杀菌剂、润湿剂、硅烷偶联剂和杀菌剂均为市场销售产品。
一种碳纤维改性高分子耐高温防水涂料的制备方法，
1)碳纤维处理：按配方称取所需碳纤维，缓慢加入搅拌器中，再称取碳纤维20-30倍的水缓慢倒入，控制转速100-200r/min下搅拌5-10min，再称取表面处理剂，加入搅拌器中控制转速600-800r/min，搅拌20-30min；
2)称取配方所需环保高分子聚合物乳液，加入搅拌釜中，控制转速400-600r/min，再依次加入一半消泡剂、分散剂、杀菌剂、润湿剂、PH调节剂，提升转速至600-800r/min，搅拌20-30min；
3)称取抗沉降剂和填料加入搅拌器，提升转速至1000-1200r/min，搅拌30-45min；
4)按配方称取功能性粉体，依次加入搅拌器，保持转速1000-1200r/min，搅拌30-45min；
5)加入经表面处理的碳纤维，提升转速1200-1500r/min，搅拌30-45min；
加入剩余的消泡剂、增稠剂和水，降低转速至600-800r/min，搅拌20-30min，出料即得碳纤维改性高分子防水耐高温涂料。
与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：
1、本发明主要在防水的基本条件下，还具备其环保、健康、无毒无害、防腐耐候、耐高温、抗老化等一系列附加性能，提升防水涂料对防水有限期的期限及外露使用的恶劣环境下有着优越的防水性能。
2、发明产品对人体无毒无害，属健康环保产品。
3、本产品可外露及家装使用，突出表现为外露，涂刷施工完成后碳纤维与涂料完合的形成一层涂,可以有效的阻挡紫外线阳光照射的高温，达到耐高温隔热及防腐目的。
4、本产品由多种高分子粉体复合而成，分子间隙密实能保证有效的防水同时还能降低雨水及环境因素的腐蚀，减缓降低防水层的老化问题，使防水效果大大提升。
5、本产品施工简单为单组份产品，打开后搅拌均匀即可施工，施工方式便捷可喷涂滚刷及涂刷，给外露防水带来施工简捷。还可进行配色调改，可根据客户需求及建筑物颜色进行调改。
6、本产品粘接性能优越，对基层水泥地面及各种铁板玻璃屋面有着较强的粘接附着力，水泥裂缝能充分的渗透进去达到无死角整体性防水。
7、本产品拉升强度及其延伸力远远大于普通防水涂料，可以在防水过程中即使屋面基层发生变动也不影响其防水功能。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例一
本实施例组分原料见表1，制备方法包括如下步骤：
1)功能性粉体细度为：沉淀硫酸钡1250目，钛白粉600目，纳米二氧化硅10nm，涂料级高岭土1250目；
2)按配方称取所需碳纤维，缓慢加入搅拌器中，再称取碳纤维20倍的水缓慢倒入，控制转速100r/min下搅拌10min，再称取表面处理剂，加入搅拌器中控制转速600r/min，搅拌30min待用；
3)称取配方所需环保高分子聚合物乳液，加入搅拌釜中，控制转速400r/min，再依次加入一半消泡剂、分散剂、杀菌剂、润湿剂、PH调节剂，提升转速至800r/min，搅拌30min；
4)称取抗沉降剂和填料加入搅拌器，提升转速至1200r/min，搅拌45min；
5)按配方称取功能性粉体，依次加入搅拌器，保持转速1200r/min，搅拌45min；
6)加入经表面处理的碳纤维，提升转速1500r/min，搅拌45min；
7)加入剩余的消泡剂、增稠剂和水，降低转速至800r/min，搅拌20-30min，出料即得碳纤维改性高分子防水耐高温涂料。
实施例二
本实施例组分原料见表1，制备方法包括如下步骤：
1)功能性粉体细度为：沉淀硫酸钡3000目，云母粉3000目，钛白粉600目，纳米二氧化硅100nm，氧化锌1000目，涂料级高岭土1250目；
2)按配方称取所需碳纤维，缓慢加入搅拌器中，再称取碳纤维30倍的水缓慢倒入，控制转速200r/min下搅拌10min，再称取表面处理剂，加入搅拌器中控制转速800r/min，搅拌30min待用；
3)称取配方所需环保高分子聚合物乳液，加入搅拌釜中，控制转速600r/min，再依次加入一半消泡剂、分散剂、杀菌剂、润湿剂、PH调节剂，提升转速至800r/min，搅拌20min；
4)称取抗沉降剂和填料加入搅拌器，提升转速至1000r/min，搅拌30min；
5)按配方称取功能性粉体，依次加入搅拌器，保持转速1000r/min，搅拌30min；
6)加入经表面处理的碳纤维，提升转速1200r/min，搅拌30min；
7)加入剩余的消泡剂、增稠剂和水，降低转速至600r/min，搅拌20min，出料即得碳纤维改性高分子防水耐高温涂料。
本实施例组分原料见表1，实施例三、实施例四功能性粉体细度与工艺均与实施例二相同。
实施例一、实施例二、实施例三、实施例四按照表1中配比进行称取：
表1
Figure BDA0003793763700000061
Figure BDA0003793763700000071
对比例一：
对比例一与实施例一区别为：将碳纤和表面处理剂同比例替换为水，其他条件不变。
对比例二：
对比例二与实施例二区别为：将碳纤维和表面处理剂同比例替换为水，其他条件不变。
制样、养护和检测按照JC/T864-2008和GB/T 16777-2008中要求进行，数据对比如表2所示：
表2
Figure BDA0003793763700000072
实施例一至实施例四中加入碳纤维改性的防水涂料，其拉伸强度和延伸率均高于对比例一和对比例二，同时其吸水性远小于对比例，耐酸、耐碱、耐热及热处理同样优于对比例。
对上述数据分析经过碳纤维改性的涂料常规性能都比较突出，耐酸碱耐高温性能同样高于对比例，经过碳纤维改性过的防水涂料可以达到耐高温、耐腐蚀、长期防水的双重效果，尤其耐高温较拉伸强度较为突出，可用于外露使用，室内使用可以加大大加长防水有效期使用寿命，使防水效果得到明显的层次提升。
尽管这里参照本发明的多个解释性实施例对本发明进行了描述，但是，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。更具体地说，在本申请公开和权利要求的范围内，可以对主题组合布局的组成部件和/或布局进行多种变型和改进。除了对组成部件和/或布局进行的变形和改进外，对于本领域技术人员来说，其他的用途也将是明显的。

Claims (10)

1.一种碳纤维改性高分子耐高温防水涂料，其特征在于：包括如下原料：环保高分子聚合物乳液，消泡剂，分散剂，杀菌剂，润湿剂，PH调节剂，表面处理剂，抗沉降剂，填料，功能性粉体，增稠剂，碳纤维粉体，水。
2.根据权利要求1所述的一种碳纤维改性高分子耐高温防水涂料，其特征在于：包括以下组分原料：环保高分子聚合物乳液40-60份，消泡剂0.4-0.8份，分散剂0.1-0.3份，杀菌剂0.1-0.3份，润湿剂0.05-0.2份，PH调节剂0.05-0.15份，表面处理剂0.2-0.6份，抗沉降剂2-5份，填料15-30份，功能性粉体12-21份，增稠剂0.2-0.7份，碳纤维粉体0.05-0.5份，水5-15份。
3.根据权利要求1或2所述的一种碳纤维改性高分子耐高温防水涂料，其特征在于：环保高分子聚合物乳液为纯丙乳液、苯丙乳液、硅丙乳液和聚氨酯分散体中的一种或几种，各组分重量份为：纯丙乳液20-40份，苯丙乳液5-10份，硅丙乳液5-10份，聚氨酯分散体10-20份。
4.根据权利要求1或2所述的一种碳纤维改性高分子耐高温防水涂料，其特征在于：PH调节剂为多功能助剂95。
5.根据权利要求1或2所述的一种碳纤维改性高分子耐高温防水涂料，其特征在于：抗沉降剂为水性膨润土、天然凹凸棒土中一种或两种复配；水性膨润土1-5份，天然凹凸棒土1-5份。
6.根据权利要求1或2所述的一种碳纤维改性高分子耐高温防水涂料，其特征在于：功能性粉体包括沉淀硫酸钡、云母粉、钛白粉、纳米二氧化硅、氧化锌、涂料级高岭土中一种或几种，沉淀硫酸钡1250目-3000目，云母粉2000-3000目，钛白粉600目，纳米二氧化硅10-100nm，氧化锌800-1000目，涂料级高岭土1250目。
7.根据权利要求1或2所述的一种碳纤维改性高分子耐高温防水涂料，其特征在于：填料为1250目重质碳酸钙、3000目重质碳酸钙中一种或两种复配，各组分重量份为：1250目重质碳酸钙10-20份，3000目重质碳酸钙5-10份。
8.根据权利要求1或2所述的一种碳纤维改性高分子耐高温防水涂料，其特征在于：增稠剂为碱溶胀增稠剂、纤维素增稠剂、聚氨酯缔合增稠剂中一种或几种，各组分重量份为：碱溶胀增稠剂0.2-0.5份、纤维素增稠剂0.1-0.3份、聚氨酯增稠剂0.1-0.4份。
9.根据权利要求1或2所述的一种碳纤维改性高分子耐高温防水涂料，其特征在于：碳纤维为单层碳纤维，其厚度为0.445nm，比表面积为5630m2/g；表面处理剂为酞酸酯偶联剂、硅烷偶联剂中一种或两种复配，各组分重量份为：酞酸酯偶联剂0.05-0.15份、硅烷偶联剂0.05-0.15份。
10.根据权利要求1-9任意一条权利要求所述的一种碳纤维改性高分子耐高温防水涂料的制备方法，其特征在于：
1)碳纤维处理：按配方称取所需碳纤维，缓慢加入搅拌器中，再称取碳纤维20-30倍的水缓慢倒入，控制转速100-200r/min下搅拌5-10min，再称取表面处理剂，加入搅拌器中控制转速600-800r/min，搅拌20-30min；
2)称取配方所需环保高分子聚合物乳液，加入搅拌釜中，控制转速400-600r/min，再依次加入一半消泡剂、分散剂、杀菌剂、润湿剂、PH调节剂，提升转速至600-800r/min，搅拌20-30min；
3)称取抗沉降剂和填料加入搅拌器，提升转速至1000-1200r/min，搅拌30-45min；
4)按配方称取功能性粉体，依次加入搅拌器，保持转速1000-1200r/min，搅拌30-45min；
5)加入经表面处理的碳纤维，提升转速1200-1500r/min，搅拌30-45min；
加入剩余的消泡剂、增稠剂和水，降低转速至600-800r/min，搅拌20-30min，出料即得碳纤维改性高分子防水耐高温涂料。
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