CN116200124B - 一种自清洁防水涂料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及防水涂料技术领域，特别涉及一种自清洁防水涂料及其制备方法，所述涂料由以下原料按重量百分比混合制成：改性乳化沥青60‑65％、SBR100915.5‑20.3％、非离子表面活性剂12‑14.4％、乙烯基三胺固化剂2‑4％、流平剂0.4‑0.8％、聚氨酯消泡剂0.2‑0.4％、杀菌剂0.1‑0.2％、pH调节剂0.2‑0.4％，该自清洁防水涂料既能保证防水涂料粘性强度、防水性等性能不降低，又拥有较好的清洁性能。
Description
技术领域
本发明涉及防水涂料技术领域，特别涉及一种自清洁防水涂料及其制备方法。
背景技术
自清洁涂料是指可以用在基材表面，依靠涂料本身所具有的疏水和亲水物理特性，能够起到防污和易洁作用的涂料。
例如，公开号为CN 105482573 B的中国专利申请书公开了一种超自洁外墙建筑有机涂料，按重量份计，由以下组份制成：有机乳液40～52份，消泡剂0.3～0.8份，润湿分散剂1.5～2.2份，颜料20～25份，填料13～18份，水12～21份，增稠剂0.5～1份，溶剂10～15份，防沉剂2～3份，改性碳纳米管8～10份。该申请提供的超自洁外墙建筑有机涂料具有较好的自清洁性能，但是该申请并没有对涂料与建筑物之间的粘性、防水性等性能进行测试，实际使用中该涂料存在粘性强度、防水性等性能不足的缺陷，容易出现剥落、渗水等情况。
因此有必要对现有的防水涂料进行更深入研究，以解决现有的防水涂料耐沾污能力不足等问题，使其既能保证防水涂料与建筑物之间的粘性强度、防水性等性能不降低，又拥有较好的清洁性能。
发明内容
本发明的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种既能保证防水涂料与建筑物之间的粘性强度、防水性等性能不降低，又拥有较好的清洁性能的自清洁防水涂料。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种自清洁防水涂料，由以下原料按重量百分比混合制成：改性乳化沥青60-65％、SBR100915.5-20.3％、非离子表面活性剂12-14.4％、乙烯基三胺固化剂2-4％、流平剂0.4-0.8％、聚氨酯消泡剂0.2-0.4％、杀菌剂0.1-0.2％、pH调节剂0.2-0.4％；
改性乳化沥青采用以下重量百分比的原料制备而成：非离子乳化沥青20-27.6％、水性环氧树脂16.5-19％、纳米SiO25-8.3％、IOTA105环氧硅油8-10％、水40-50％、N-氨乙基哌嗪固化剂0.2-0.4％；
非离子乳化沥青采用以下重量百分比的原料制备而成：90#石油沥青10.7-13.1％，水81.7-85.2％，聚乙烯醇2.1-3％，氢氧化钠0.5-0.7％，烷基萘酚聚氧乙烯醚乳化剂1-1.5％。
优选地，所述流平剂为QX-450流平剂、毕克byk3650流平剂和/或QX-1015流平剂。
优选地，所述非离子表面活性剂为壬基酚聚氧乙烯醚、碳脂肪醇聚氧乙烯醚或脂肪酸聚氧乙烯酯。
本发明中，优选地，所述改性乳化沥青通过以下方法制备得到：先将水加入反应釜，并在常温条件下边搅拌边加入非离子乳化沥青、水性环氧树脂、N-氨乙基哌嗪固化剂，搅拌5-10min后边搅拌边加入纳米SiO2、IOTA105环氧硅油，然后在加热条件下继续搅拌25-30min，即得改性乳化沥青。
优选地，上述制备方法中所述加热条件为70-90℃。
优选地，上述制备方法中所述搅拌的转速为500-1000r/min。
本发明中，优选地，所述非离子乳化沥青通过以下方法制备得到：
(1)将聚乙烯醇加入水中加热并进行充分搅拌溶解得到增稠液；
(2)向增稠液中加入氢氧化钠，搅拌均匀后，加入烷基萘酚聚氧乙烯醚乳化剂，加热搅拌反应得到乳化液；
(3)将90#石油沥青加热熔融，将加热熔融的石油沥青与70-80℃的乳化液充分混合，用胶体磨乳化改性3-5min，即得非离子乳化沥青。
优选地，步骤(1)中加热温度为80-90℃。
优选地，步骤(3)中石油沥青加热熔融的温度为160-170℃。
本发明中，优选地，所述的自清洁防水涂料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将SBR 1009和改性乳化沥青加入分散机中分散均匀，得混合物A；
(2)向混合物A中加入聚氨酯消泡剂分散均匀，得混合物B；
(3)向混合物B中加入非离子表面活性剂，加大分散速度分散均匀，得混合物C；
(4)向混合物C中加入pH调节剂，调节pH呈碱性；
(5)向调好pH的混合物C中加入乙烯基三胺固化剂，继续加大分散速度，分散均匀，得混合物D；
(6)向混合物D中加入杀菌剂、流平剂，分散均匀，即得所述自清洁防水涂料。
优选地，步骤(4)中加入pH调节剂调节pH＝8-9。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明具有以下有益效果：
1、本发明的自清洁防水涂料主要利用水性环氧树脂、纳米SiO2、IOTA105环氧硅油对已经进行过乳化改性的非离子乳化沥青进一步改性，使其接触角增大，具有超疏水性，表现出良好的自清洁性能；发明人在对水性环氧树脂、纳米SiO2、IOTA105环氧硅油三者进行复配时发现，在调整三者配比提高接触角时，会出现沥青的防水效果、粘性强度等性能降低的情况，因此本发明人再利用SBR 1009对其更进一步改性，通过将其用作原料，与SBR1009、非离子表面活性剂、固化剂、流平剂进一步配合，使涂料在力学强度上能够满足使用要求，在0.1MPa下处理30min不会出现透水现象，通过非离子表面活性剂进一步提高涂料的粘结强度，增强涂料与建筑物之间的粘结性，通过一定配比加入固化剂和流平剂，能使涂料在加工之后快速成膜，表面快速固化干燥，使涂料施工后既能保持改性后的自清洁性能，又能具有橡胶沥青防水涂料粘结性好不易剥落的特点，相比现有的自清洁防水涂料，其接触角可达164.38°-167.97°，自清洁性能更好，防水效果更优，自粘性更强，干燥时间更短。
2、本发明的自清洁防水涂料对已经进行过乳化改性的非离子乳化沥青进一步改性时，通过边搅拌边加入原料的方式制备，当水性环氧树脂的掺量较低的时候，同一个水性环氧树脂可以吸附不同的乳化沥青，从而使得乳化沥青之间产生接连的效应，当环氧树脂的掺量逐渐增加时环氧树脂会发生局部的絮凝，甚至形成局部的网状结构，对沥青粒子起到了局限的作用，随后逐步加入纳米SiO2和IOTA105环氧硅油能达到良好的共混效果，从而保证改性乳化沥青整体具有较高的接触角，进而拥有自清洁性能。
3、本发明的防水涂料在制备过程中，通过逐步增加体系的分散速度，以达到良好的分散效果，保证本发明防水材料具有上述各种优异性能。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。
一、制备实施例
实施例1
本实施例的自清洁防水涂料，由以下原料按重量百分比混合配制而成：改性乳化沥青60％、SBR100920.3％、壬基酚聚氧乙烯醚14.4％、乙烯基三胺固化剂4％、QX-450流平剂0.8％、聚氨酯消泡剂0.2％、杀菌剂0.1％、pH调节剂0.2％。
所述改性乳化沥青采用以下重量百分比的原料制备而成：非离子乳化沥青25％、水性环氧树脂16.5％、纳米SiO28.3％、IOTA105环氧硅油10％、水40％、N-氨乙基哌嗪固化剂固化剂0.2％。
另外，所述非离子乳化沥青采用以下重量百分比的原料制备而成：90#石油沥青10.7％，水85.2％，聚乙烯醇2.1％，氢氧化钠0.5％，烷基萘酚聚氧乙烯醚乳化剂1.5％。
具体制备步骤如下：
1、称取相应重量百分比的原料制备非离子乳化沥青，制备步骤如下：
(1)将聚乙烯醇加入水中加热至80℃并进行充分搅拌溶解得到增稠液；
(2)向增稠液中加入氢氧化钠，搅拌均匀后，加入烷基萘酚聚氧乙烯醚乳化剂，加热搅拌反应得到乳化液；
(3)将90#石油沥青加热至160℃熔融，将加热熔融的石油沥青与70℃乳化液充分混合，用胶体磨乳化改性3min，即得非离子乳化沥青。
2、按重量百分比称取相应原料制备改性乳化沥青，制备步骤如下：
先将水加入反应釜，并在常温条件下边搅拌边加入非离子乳化沥青、水性环氧树脂、N-氨乙基哌嗪固化剂，搅拌5min后边搅拌边加入纳米SiO2、IOTA105环氧硅油，然后加热至70℃，在转速为500r/min的条件下继续搅拌25min，即得改性乳化沥青。
3、按重量百分比称取相应原材料制备自清洁防水涂料，制备步骤如下：
(1)将SBR 1009和改性乳化沥青加入分散机中分散均匀，得混合物A；
(2)向混合物A中加入聚氨酯消泡剂分散均匀，得混合物B；
(3)向混合物B中加入壬基酚聚氧乙烯醚，分散机的转速为500r/min，分散时间50min，分散均匀得混合物C；
(4)向混合物C中加入pH调节剂，调节pH为8；
(5)向调好pH的混合物C中加入乙烯基三胺固化剂，分散机的转速为1000r/min，分散时间30min，分散均匀得混合物D；
(6)向混合物D中加入杀菌剂、QX-450流平剂，分散均匀，即得所述自清洁防水涂料。
实施例2
本实施例的自清洁防水涂料，由以下原料按重量百分比混合配制而成：改性乳化沥青65％、SBR100919.8％、碳脂肪醇聚氧乙烯醚12％、乙烯基三胺固化剂2％、毕克byk3650流平剂0.4％、聚氨酯消泡剂0.4％、杀菌剂0.2％、pH调节剂0.2％。
所述改性乳化沥青采用以下重量百分比的原料制备而成：非离子乳化沥青27.6％、水性环氧树脂19％、纳米SiO25％、IOTA105环氧硅油8％、水40％、N-氨乙基哌嗪固化剂0.4％；
另外，所述非离子乳化沥青采用以下重量百分比的原料制备而成：90#石油沥青13.1％，水81.7％，聚乙烯醇3％，氢氧化钠0.7％，烷基萘酚聚氧乙烯醚乳化剂1.5％；
具体制备步骤如下：
1、称取相应重量百分比的原料制备非离子乳化沥青，制备步骤如下：
(1)将聚乙烯醇加入水中加热至85℃并进行充分搅拌溶解得到增稠液；
(2)向增稠液中加入氢氧化钠，搅拌均匀后，加入烷基萘酚聚氧乙烯醚乳化剂，加热搅拌反应得到乳化液；
(3)将90#石油沥青加热至165℃熔融，将加热熔融的石油沥青与75℃乳化液充分混合，用胶体磨乳化改性4min，即得非离子乳化沥青。
2、按重量百分比称取相应原料制备改性乳化沥青，制备步骤如下：
先将水加入反应釜，并在常温条件下边搅拌边加入非离子乳化沥青、水性环氧树脂、N-氨乙基哌嗪固化剂，搅拌8min后边搅拌边加入纳米SiO2、IOTA105环氧硅油，然后加热至80℃，在转速为800r/min的条件下继续搅拌25min，即得改性乳化沥青。
3、按重量百分比称取相应原材料制备自清洁防水涂料，制备步骤如下：
(1)将SBR 1009和改性乳化沥青加入分散机中分散均匀，得混合物A；
(2)向混合物A中加入聚氨酯消泡剂分散均匀，得混合物B；
(3)向混合物B中加入碳脂肪醇聚氧乙烯醚，分散机的转速为500r/min，分散时间50min，分散均匀得混合物C；
(4)向混合物C中加入pH调节剂，调节pH为8；
(5)向调好pH的混合物C中加入乙烯基三胺固化剂，分散机的转速为1000r/min，分散时间30min，分散均匀得混合物D；
(6)向混合物D中加入杀菌剂、毕克byk3650流平剂，分散均匀，即得所述自清洁防水涂料。
实施例3
本实施例的自清洁防水涂料，由以下原料按重量百分比混合配制而成：改性乳化沥青65％、SBR100915.5％、脂肪酸聚氧乙烯酯14.4％、乙烯基三胺固化剂4％、QX-1015流平剂0.4％、聚氨酯消泡剂0.2％、杀菌剂0.1％、pH调节剂0.4％。
所述改性乳化沥青采用以下重量百分比的原料制备而成：非离子乳化沥青20％、水性环氧树脂16.5％、纳米SiO25％、IOTA105环氧硅油8.2％、水50％、N-氨乙基哌嗪固化剂0.3％；
另外，所述非离子乳化沥青采用以下重量百分比的原料制备而成：90#石油沥青13.1％，水83.3％，聚乙烯醇2.1％，氢氧化钠0.5％，烷基萘酚聚氧乙烯醚乳化剂1％；
具体制备步骤如下：
1、称取相应重量百分比的原料制备非离子乳化沥青，制备步骤如下：
(1)将聚乙烯醇加入水中加热至90℃并进行充分搅拌溶解得到增稠液；
(2)向增稠液中加入氢氧化钠，搅拌均匀后，加入烷基萘酚聚氧乙烯醚乳化剂，加热搅拌反应得到乳化液；
(3)将90#石油沥青加热至170℃熔融，将加热熔融的石油沥青与80℃乳化液充分混合，用胶体磨乳化改性5min，即得非离子乳化沥青。
2、按重量百分比称取相应原料制备改性乳化沥青，制备步骤如下：
先将水加入反应釜，并在常温条件下边搅拌边加入非离子乳化沥青、水性环氧树脂、N-氨乙基哌嗪固化剂，搅拌10min后边搅拌边加入纳米SiO2、IOTA105环氧硅油，然后加热至70℃，在转速为1000r/min的条件下继续搅拌30min，即得改性乳化沥青。
3、按重量百分比称取相应原材料制备自清洁防水涂料，制备步骤如下：
(1)将SBR 1009和改性乳化沥青加入分散机中分散均匀，得混合物A；
(2)向混合物A中加入聚氨酯消泡剂分散均匀，得混合物B；
(3)向混合物B中加入脂肪酸聚氧乙烯酯，分散机的转速为500r/min，分散时间50min，分散均匀得混合物C；
(4)向混合物C中加入pH调节剂，调节pH为9；
(5)向调好pH的混合物C中加入乙烯基三胺固化剂，分散机的转速为1000r/min，分散时间30min，分散均匀得混合物D；
(6)向混合物D中加入杀菌剂、QX-1015流平剂，分散均匀，即得所述自清洁防水涂料。
实施例4
本实施例的自清洁防水涂料，由以下原料按重量百分比混合配制而成：改性乳化沥青64％、SBR100918％、碳脂肪醇聚氧乙烯醚13.6％、乙烯基三胺固化剂3％、QX-450流平剂0.6％、聚氨酯消泡剂0.4％、杀菌剂0.1％、pH调节剂0.3％。
改性乳化沥青的配方和制备方法与实施例2相同，非离子乳化沥青的配方和制备方法与实施例2相同，自清洁防水涂料的制作方法与实施例2相同。
对比例1
本对比例的自清洁防水涂料，由以下原料按重量百分比混合配制而成：改性乳化沥青50％、SBR100934.8％、碳脂肪醇聚氧乙烯醚12％、乙烯基三胺固化剂2％、毕克byk3650流平剂0.4％、聚氨酯消泡剂0.4％、杀菌剂0.2％、pH调节剂0.2％。
改性乳化沥青的配方和制备方法与实施例2相同，非离子乳化沥青的配方和制备方法与实施例2相同，自清洁防水涂料的制作方法与实施例2相同。
对比例2
本对比例的自清洁防水涂料，由以下原料按重量百分比混合配制而成：改性乳化沥青75％、SBR10097％、碳脂肪醇聚氧乙烯醚13.6％、乙烯基三胺固化剂3％、QX-450流平剂0.6％、消泡剂0.4％、杀菌剂0.1％、pH调节剂0.3％。
改性乳化沥青的配方和制备方法与实施例2相同，非离子乳化沥青的配方和制备方法与实施例2相同，自清洁防水涂料的制作方法与实施例2相同。
对比例3
本对比例的自清洁防水涂料，由以下原料按重量百分比混合配制而成：非离子乳化沥青64％、SBR100918％、碳脂肪醇聚氧乙烯醚13.6％、乙烯基三胺固化剂3％、QX-450流平剂0.6％、聚氨酯消泡剂0.4％、杀菌剂0.1％、pH调节剂0.3％。
非离子乳化沥青的配方和制备方法与实施例2相同，自清洁防水涂料的制作方法与实施例2相同。
对比例4
本对比例的自清洁防水涂料，由以下原料按重量百分比混合配制而成：90#石油沥青64％、SBR100918％、聚氧乙烯型非离子表面活性剂13.6％、乙烯基三胺固化剂3％、QX-450流平剂0.6％、聚氨酯消泡剂0.4％、杀菌剂0.1％、pH调节剂0.3％。
自清洁防水涂料的制作方法与实施例2相同。
对比例5
本对比例的自清洁防水涂料配方与实施例2相同，改性乳化沥青的配方和制备方法与实施例2相同，非离子乳化沥青的配方和制备方法与实施例2相同。
自清洁防水涂料的制备步骤如下：
(1)将SBR1009和改性乳化沥青加入分散机中分散均匀，得混合物A；
(2)向混合物A中加入消泡剂分散均匀，得混合物B；
(3)向混合物B中加入表面活性剂，分散机的转速为300r/min，分散时间50min，分散均匀得混合物C；
(4)向混合物C中加入pH调节剂，调节pH为8；
(5)向调好pH的混合物C中加入碱溶胀增稠剂，分散机的转速为500r/min，分散时间30min，分散均匀得混合物D；
(6)向混合物D中加入杀菌剂，分散均匀，即得所述自清洁防水涂料。
对比例6
本对比例的自清洁防水涂料配方与实施例2相同，改性乳化沥青的制备方法与实施例2相同，非离子乳化沥青的配方和制备方法与实施例2相同。
其中，改性乳化沥青采用以下重量百分比的原料制备而成：非离子乳化沥青27.6％、水性环氧树脂19％、IOTA105环氧硅油13％、水40％、固化剂0.4％。
对比例7
本对比例的自清洁防水涂料配方与实施例2相同，改性乳化沥青的制备方法与实施例2相同，非离子乳化沥青的配方和制备方法与实施例2相同。
其中，改性乳化沥青采用以下重量百分比的原料制备而成：非离子乳化沥青27.6％、水性环氧树脂19％、纳米SiO213％、水40％、固化剂0.4％。
二、样品性能测试
1、主要性能指标测试
采用本发明实施例1-4的方法制备得到样品1-4，采用上述对比例1-7中的方法制备得到样品5-11，根据GB/T 1728-1979、GB/T 1865-2009分别对13份样品的干燥时间、耐人工气候老化性进行测试，还测试了粘结强度、透水性(0.1MPa、30min下)，同时对13份样品进行户外雨水污痕试验，将涂层置于相同的户外雨水环境中两个月的效果进行观察。
表1为测试的主要指标情况。
表1样品1-13的主要性能指标测试结果
从表1的结果可以看出，本发明的实施例1-4制备的样品1-4在0.1MPa下处理30min不会出现透水现象，涂料粘性强不易剥落，说明本发明制得的涂料在力学强度上能够满足使用要求；由接触角可以看出，样品1-4的接触角可达164.38°-167.97°，且户外雨水污痕试验中无明显雨水污痕，由此说明按照本发明的配方和制备方法制备的自清洁防水涂料具有很好的自清洁能力。而对比例1-9制备的样品5-11由于原料配比发生变化，导致其耐人工气候老化性能不足，存在有少量起泡、开裂、轻微变色的情况；或者接触角小，户外雨水污痕试验中存在明显的雨水污痕，自清洁能力不足；或者与建筑物的粘结强度弱，容易剥落；或是不透水性不足，出现渗水情况。
上述说明是针对本发明较佳可行实施例的详细说明，但实施例并非用以限定本发明的专利申请范围，凡本发明所提示的技术精神下所完成的同等变化或修饰变更，均应属于本发明所涵盖专利范围。
Claims (10)
1.一种自清洁防水涂料，其特征在于，所述涂料由以下原料按重量百分比混合制成：改性乳化沥青60-65％、SBR1009 15.5-20.3％、非离子表面活性剂12-14.4％、乙烯基三胺固化剂2-4％、流平剂0.4-0.8％、聚氨酯消泡剂0.2-0.4％、杀菌剂0.1-0.2％、pH调节剂0.2-0.4％；
改性乳化沥青采用以下重量百分比的原料制备而成：非离子乳化沥青20-27.6％、水性环氧树脂16.5-19％、纳米SiO25-8.3％、IOTA105环氧硅油8-10％、水40-50％、N-氨乙基哌嗪固化剂0.2-0.4％；
非离子乳化沥青采用以下重量百分比的原料制备而成：90#石油沥青10.7-13.1％，水81.7-85.2％，聚乙烯醇2.1-3％，氢氧化钠0.5-0.7％，烷基萘酚聚氧乙烯醚乳化剂1-1.5％。
2.根据权利要求1所述的自清洁防水涂料，其特征在于，所述流平剂为QX-450流平剂、毕克byk3650流平剂和/或QX-1015流平剂。
3.根据权利要求1所述的自清洁防水涂料，其特征在于，所述非离子表面活性剂为壬基酚聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚或脂肪酸聚氧乙烯酯。
4.根据权利要求1所述的自清洁防水涂料，其特征在于，所述改性乳化沥青通过以下方法制备得到：
先将水加入反应釜，并在常温条件下边搅拌边加入非离子乳化沥青、水性环氧树脂、N-氨乙基哌嗪固化剂，搅拌5-10min后边搅拌边加入纳米SiO2、IOTA105环氧硅油，然后在加热条件下继续搅拌25-30min，即得改性乳化沥青。
5.根据权利要求4所述的自清洁防水涂料，其特征在于，所述加热条件为70-90℃。
6.根据权利要求4所述的自清洁防水涂料，其特征在于，所述搅拌的转速为500-1000r/min。
7.根据权利要求1所述的自清洁防水涂料，其特征在于，所述非离子乳化沥青通过以下方法制备得到：
(1)将聚乙烯醇加入水中加热至80-90℃，并进行充分搅拌溶解得到增稠液；
(2)向增稠液中加入氢氧化钠，搅拌均匀后，加入烷基萘酚聚氧乙烯醚乳化剂，加热搅拌反应得到乳化液；
(3)将90#石油沥青加热熔融，将加热熔融的石油沥青与70-80℃的乳化液充分混合，用胶体磨乳化改性3-5min，即得非离子乳化沥青。
8.根据权利要求7所述的自清洁防水涂料，其特征在于，步骤(3)中石油沥青加热熔融的温度为160-170℃。
9.根据权利要求1、2或3中所述的自清洁防水涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将SBR 1009和改性乳化沥青加入分散机中分散均匀，得混合物A；
(2)向混合物A中加入聚氨酯消泡剂分散均匀，得混合物B；
(3)向混合物B中加入非离子表面活性剂，加大分散速度分散均匀，得混合物C；
(4)向混合物C中加入pH调节剂，调节pH呈碱性；
(5)向调好pH的混合物C中加入乙烯基三胺固化剂，继续加大分散速度，分散均匀，得混合物D；
(6)向混合物D中加入杀菌剂、流平剂，分散均匀，即得所述自清洁防水涂料。
10.根据权利要求9中所述的自清洁防水涂料的制备方法，其特征在于，步骤(4)中加入pH调节剂调节pH＝8-9。
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