CN1686912A - 刚柔复合高分子水泥基防水材料的生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种刚柔复合高分子水泥基防水材料的制备方法，主要解决以往技术中在制备防水卷材时，存在设备投资大，工艺操作强度高，环境污染明显，设备占地面积大，操作弹性较差的问题。本发明通过采用由丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸等的丙烯酸酯乳液，硅酸盐水泥和粉状填料、以及成膜助剂和表面活性剂等组成的防水层浆料，浆料以刮涂法均匀涂布于增强基层上，然后在室温～150℃的热风循环式加热条件下干燥固化成膜，即由湿法工艺得到刚柔复合高分子水泥基防水材料的技术方案较好地解决了上述问题，可用于高分子防水卷材的工业生产中。

Description

刚柔复合高分子水泥基防水材料的生产方法

                                 技术领域

本发明涉及刚柔复合高分子水泥基防水材料的生产方法，特别是关于刚柔复合高分子水泥基防水卷材的生产方法。

                                 背景技术

近年来高分子水泥基防水材料发展较快，并形成若干系列，如聚合物改性水泥基防水涂料、刚性聚合物水泥(干拌)防水砂浆等，即以刚性水泥防水材料为主。刚性防水材料改性采用掺入有机聚合物、防水剂、减水剂、膨胀剂等的改性技术，减少和补偿水泥材料的收缩，防止开裂，减少并细化材料的毛细孔，使混凝土更致密，抗渗性能大为提高。这类材料的耐老化性好，但由于它们为刚性材料，因此，无法适应建筑基体较大的伸缩变形。如果基体由于干燥收缩或热胀冷缩开裂，防水层也可能被拉开或分层，影响防水效果，其使用范围受到很大限制，较难适用于地上或屋面的大面积整体防水工程。

近年来，在日本和德国及国内的部分地区，一种具有很高的聚灰比(聚合物与水泥之比)、其值为50％或更高、有时可达到100％或更高的一种聚合物改性的糊状或浆状物(涂料)，被作为一种液态型的成膜防水材料而广泛应用于公寓房、地下室、地下水池等建筑基面处理，虽然其使用不受很多限制，但因其施工时需要现场搅拌，而且聚灰比和水灰比高，干燥较慢，存在一次性涂膜较薄，需多道施工，费时费工等缺点。

Birchall等(EP0055035A1和EP0038126A1)提出了一种高抗折强度的水泥基材料的组成及制备方法，是用水硬性水泥、水泥重量的1％～15％的水溶性聚合物或水分散性聚合物及水用浆叶式高剪切搅拌机将其捏合成塑性团状料后，在双辊混炼机上混炼，然后采用挤出或模压方法成型，制得结构致密、宏观缺陷少、抗折强度高的高强水泥基材料。但该材料仍是刚性材料，而且对水仍敏感性较大；在湿态下，其强度保持率较低，其制备方法所需设备投资大，工艺操作强度高，能耗大，操作弹性较差。

中国专利CN1306949A中公开了一种柔性的聚合物改性水泥基防水材料及其制备方法。其中水溶性聚合物可为丙烯酸类乳液、丁苯胶乳、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、醋酸乙烯-叔碳酸酯乳液、氯偏乳液、氯乙烯-醋酸乙烯-丙烯酸共聚乳液、醋酸乙烯酯乳液、氯丁胶乳中的一种或其组合。但该文献中没有指出例如丙烯酸酯乳液的具体组份，仅仅列举了聚合物的玻璃化温度如丙烯酸酯类等乳液，PS9317，Tg＝-40℃；S400，Tg＝-7℃，BA163，Tg＝-7℃；P2438，Tg＝-22℃；EVA，Tg＝7℃。从其实施例中的结果看出，其拉伸强度为1.74～4.34MPa，但断裂伸长率偏低，为76～128％。根据JC/T894-2001《聚合物水泥防水涂料》标准要求，柔性材料其拉伸强度应≥1.2MPa，断裂伸长率为≥200％为合格品；刚性材料要求拉伸强度≥1.8MPa，断裂伸长率≥80％。显然上述专利文献虽达到该标准，但仍偏低。另外该文献中水泥基防水材料制备采用压延成型，即干法成型的工艺方法，存在设备投资大，工艺操作强度高，环境污染大，能耗大，占地面积大，操作弹性较差的问题。

基于高分子水泥基防水材料综合性能优良并具有高耐久性等的特点，又其产品生产和施工中对环境无污染，对建筑物基材适应性广，便于施工等优良特性，本发明的发明人对这类材料进行了深入的研究比较，通过对材料组份和配方及其生产工艺的自主创新，以较低水灰比和聚灰比的聚合物水泥物料均匀混合分散，将刚性水泥防水材料与柔性(高分子丙烯酸酯)防水材料的优良性能结合在一起，以湿法工艺将浆料刮涂在基层(胎体)上后，再经热风强力干燥，制备出具有适应建筑物基体变形能力的、柔性或刚柔结合的、材料结构较为致密的、防水性能良好的、耐久性等综合性能优良的高分子水泥基防水材料。

                            发明内容

本发明所要解决的技术问题是以往技术中在制备防水卷材时，存在着设备投资大，工艺操作强度高，环境污染大，设备占地面积大，操作弹性较差等的问题，提供一种新的刚柔复合高分子水泥基防水材料的制备方法。使用该方法制备防水卷材，具有设备投资小，工艺操作强度低，设备占地面积小，对环境影响不大，操作弹性较强的特点。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：一种刚柔复合高分子水泥基防水材料的生产方法，包括以下步骤：

a)将选自普通硅酸盐水泥、硫铝水泥、铁铝水泥、低碱水泥、高铝水泥或白水泥中至少一种的硅酸盐，选自烷基苯聚醚磺酸盐或烷芳基聚氧乙烯醚等的表面活性剂，选自粉煤灰、硅灰、火山灰、沸石粉、偏高岭土、石英粉、石灰石、滑石、轻质碳酸钙或重质碳酸钙中至少一种的粉状填料，丙烯酸酯乳液和水，按重量份数比丙烯酸酯乳液∶硅酸盐∶表面活性剂∶粉状填料为15～50∶25～60∶0.6～3.0∶15～30的比例在300～1500转/分钟条件下搅拌成均匀的浆料，浆料的重量含水率为5～30％；

b)将a)步骤得到的浆料通过刮涂机的刮刀按要求的涂层厚度均匀地铺展于增强层的一面，增强层为柔性材料；

c)铺展涂层的增强层在室温～150℃的热风循环式加热条件下干燥固化成膜，经冷却后，得到刚柔复合高分子水泥基防水材料。

上述技术方案中丙烯酸酯乳液的组成优选范围以重量百分比计包括以下组份：1)丙烯酸丁酯50～80％；2)甲基丙烯酸甲酯10～50％；3)甲基丙烯酸0.5～10％。柔性材料优选方案选自耐碱性纤维、无纺布、纺织布、网格布、涤纶布或石棉布中的至少一种。耐碱性纤维优选方案选自维纶纤维、耐碱玻璃纤维、尼龙纤维、聚丙烯纤维、碳纤维或矿物型纤维石棉；无纺布优选方案选自丙纶或聚酯无纺布。按重量份数比：丙烯酸酯乳液∶硅酸盐∶表面活性剂∶粉状填料的优选范围为15～30∶30～50∶0.6～1.6∶20～25；搅拌的转速优选范围为600～1000转/分钟，浆料的重量含水率优选范围为15～25％。硅酸盐优选方案选自普通硅酸盐水泥或高铝水泥；表面活性剂优选方案选自十六烷基苯聚醚磺酸钠或十二烷基苯聚氧乙烯醚。涂层厚度优选范围为0.5～3.0毫米；干燥固化成膜的温度优选范围为70～100℃；干燥的设备优选方案为网带式干燥机。丙烯酸酯乳液的组成更优选范围以重量百分比计为：丙烯酸丁酯55～70％，甲基丙烯酸甲酯25～38％，甲基丙烯酸0.5～4％。

本发明中增强层的用量为20～90克/米²，优选范围为30～50克/米²；均匀铺展于增强层一面的涂层经干燥固化成膜后形成均匀的防水层，防水层的用量范围为0.5～5千克/米2，优选范围为1～4千克/米²，更优选范围为2～4千克/米²。

本发明中由于丙烯酸酯乳液随着失水过程进行，聚合物颗粒逐步靠近，微粒相互融合，紧密堆积，高分子链段互相穿透缠结，而水泥等填料则充填在堆积架构的空隙中，形成非匀质性，即以高分子为连续相的多相物料聚集体。同时由于丙烯酸酯乳液中添加有大量水泥组分，水泥不同于无机填料或砂粒，它是活性粒子参于体系的失水过程，并使自身水合化形成以硅酸盐为主的含金属氢氧化物的聚集颗粒，分散在聚合物链段形成的网络结构之中。聚合物分子中的羟基又能与水泥硅酸盐颗粒上的氢氧化物进行反应，形成交联，强化了聚集体结构，构成了较为强韧的膜体，从而使形成的高分子水泥基防水材料不但具有了较高的拉伸强度，同时大大提高了断裂伸长率。经试验证实本发明的技术方案拉伸强度可在1.6～3.5MPa之间调节，断裂伸长率可在150～400％之间调节。

本发明的生产方法，主要是先将丙烯酸酯乳液、硅酸盐、表面活性剂、粉状填料和水按所需配比的物料经高速搅拌成浆料，由泵将浆料输送至刮涂机，通过刮涂机上所安装的刮刀将浆料均匀涂刮在所需的增强基层上，增强层上的浆料通过网带式干燥机，在室温～150℃的热风循环式加热条件下干燥固化成膜，再经冷却定型后，收卷包装得到刚柔复合高分子水泥基防水材料。由于采用刮刀刮涂而且网带输送及热风循环式加热干燥，因此无需捏合和共混塑炼，一般也不需多辊压延机压延定型等步骤，大大简化了生产工艺，缩短了生产周期，减少了设备投资，减少了能耗及对环境影响，且能实现连续生产，降低了劳动强度，取得了较好的技术和经济效果。

                          附图说明

图1为生产刚柔复合高分子水泥基防水材料的工艺流程示意图。

图1中1.基布(或称胎布，作为增强层)，2.布体刷毛整理箱，3.张力控制器，4.固体物料分散机，5.液体物料分散机，6.固液混合器，7.挤出机，8.浆料，9.刮涂刀，10和12以热风循环式加热的网带输送烘箱，11.压光辊，13.压花辊，14.冷却辊，15.取卷机，16.成品。

下面通过实施例对本发明作进一步的阐述。

                        具体实施方式

【实施例1～6】

按图1所示的生产工艺流程，将原料丙烯酸酯乳液、硅酸盐、表面活性剂、粉状填料和水按所需配比，分别按500转/分钟、600转/分钟、700转/分钟、800转/分钟、900转/分钟或1000转/分钟高速分散机依次分别搅拌10分钟、9分钟、8分钟、7分钟、6分钟或5分钟，使上述物料均匀成浆料；然后，将浆料用泵输送至刮涂机上，调节刮涂机上的刮刀位置，通过刮刀将浆料均匀涂刮在所需的基布(增强层)上，涂层厚度控制在1.0～3.0毫米，并通过网带式干燥机，依次分别在50℃、60℃、70℃、80℃、90℃或100℃条件下使浆料干燥固化成膜，经冷却定型后收卷包装得刚柔复合高分子水泥基防水材料。各个实施例的原料配比见表1，所得防水材料的防水层的厚度为1.0～3.0毫米，防水层重量为3～4千克/米²，所用的基本为丙纶无纺布，无纺布的厚度为0.2～0.48毫米，无纺布的重量为20～90克/米²，其具体数据及材料测试数据列于表2。

                                            表1

实施例编号	1	2	3	4	5	6
							原料名称	重量份	重量份	重量份	重量份	重量份	重量份
普通硅酸盐525水泥	67	-	100	120	134	167
							高铝水泥	-	80	-	-	-	-
粉煤灰	4	4.8	6	7.2	8	10
							石英粉	15	18	22.5	27	30	37.5
碳酸钙	13	15	19.5	23	26	32.5
							丙烯酸丁酯	38	34.5	40.2	38	38	38
甲基丙烯酸甲酯	18	21.8	17.3	18	18	18
							甲基丙烯酸	1.5	1.1	0.3	1.5	1.5	1.5
十六烷基苯聚醚磺酸钠	0.8	1.5	1.0	1.5	1.5	0.8
							十二烷基苯聚氧乙烯醚	1.0	-	0.8	-	0.3	1.0
水	43	40	42	43	43	43

                                       表2

注：拉伸强度和断裂伸长率按JC/T894-2001《聚合物水泥防水涂料》标准测定。

Claims (8)

1.一种刚柔复合高分子水泥基防水材料的生产方法，包括以下步骤：

a)将选自普通硅酸盐水泥、硫铝水泥、铁铝水泥、低碱水泥、高铝水泥或白水泥中的至少一种的硅酸盐，选自烷基苯聚醚磺酸盐或烷芳基聚氧乙烯醚等表面活性剂，选自粉煤灰、硅灰、火山灰、沸石粉、偏高岭土、石英粉、石灰石、滑石、轻质碳酸钙或重质碳酸钙中至少一种的粉状填料，丙烯酸酯乳液和水，按重量份数比丙烯酸酯乳液∶硅酸盐水泥∶表面活性剂∶粉状填料为15～50∶25～60∶0.6～3.0∶15～30的比例在300～1500转/分钟条件下高速搅拌成均匀的浆料，浆料的重量含水率为5～30％；

b)将a)步骤得到的浆料通过刮涂机的刮刀按要求的涂层厚度均匀地铺展于增强基层的一面，增强层为柔性材料；

c)铺展涂层的增强基层以区别于物料干态混炼成型的湿法工艺，在室温～150℃的热风循环式加热条件下干燥固化成膜；经冷却后，涂层干燥得到刚柔复合高分子水泥基防水材料。

2.根据权利要求1所述的刚柔复合高分子水泥基防水材料的生产方法，其特征在于丙烯酸酯乳液的组成以重量百分比计包括以下组份：

1)丙烯酸丁酯50～80％；

2)甲基丙烯酸甲酯10～50％；

3)甲基丙烯酸0.5～10％。

3.根据权利要求1所述刚柔复合高分子水泥基防水材料的生产方法，其特征在于柔性材料选自耐碱性玻璃纤维布、无纺布、纺织布、丙纶网格布、涤纶布、或石棉布中的至少一种。

4.根据权利要求3所述刚柔复合水泥基防水材料的生产方法，其特征在于耐碱性纤维选自维纶纤维、耐碱玻璃纤维、尼龙纤维、聚丙烯纤维、碳纤维或矿物型石棉纤维；无纺布选自丙纶或聚酯无纺布。

5.根据权利要求1所述刚柔复合高分子水泥基防水材料的生产方法，其特征在于按重量份数比丙烯酸酯乳液∶硅酸盐∶表面活性剂∶粉状填料为15～30∶30～50∶0.6～1.6∶20～25；搅拌转速为600～1000转/分钟；浆料的重量含水率为15～25％。

6.根据权利要求1所述刚柔复合高分子水泥基防水材料的生产方法，其特征在于硅酸盐选自普通硅酸盐水泥或高铝水泥；表面活性剂选自十六烷基苯聚醚磺酸钠或十二烷基苯聚氧乙烯醚。

7.根据权利要求1所述刚柔复合水泥基防水材料的生产方法，其特征在于涂层厚度为0.5～2.5毫米；干燥固化成膜的温度为70～100℃；干燥的设备为网带式干燥机。

8.根据权利要求2所述刚柔复合水泥基防水材料的生产方法，其特征在于丙烯酸酯乳液的组成以重量百分比计为：丙烯酸丁酯55～70％，甲基丙烯酸甲酯25～38％，甲基丙烯酸0.5～4％。