专利名称：隔热避水粉及其生产方法
技术领域：
本发明涉及一种新型的粉末状建筑防水材料-隔热避水粉及其生产方法。
屋面防水、厕所卫生间防漏、仓库及地下室防潮，一直是建筑工业的一大难题。尽管国内外已研制出多种多样的防水卷材、防水涂料和防水油膏等防水材料，但这些传统防水材料存在着不耐基层开裂和易于老化等缺点，极易因防水层龟裂或起层剥落而失去防水性，施工后不久即发生渗漏的现象十分普遍。此外，高档防水材料存在着造价高，中低档防水材料在制造和使用过程中还存在着毒性大等缺点。
为了克服传统防水材料的上述缺点，国内外研究人员正在致力研制新型的防水材料。中国发明专利CN87101009A提出了一种建筑拒水粉及其生产方法。该项技术是以脂肪酸为憎水剂，通过与石灰浆中的部份氢氧化钙反应，生成脂肪酸钙，沉淀于石灰浆中的石灰微粒表面，使石灰微粒变成憎水性粉末。其生产方法是将脂肪酸用氨水或碱配成皂液，加入石灰浆中，加热反应，然后澄清，离心脱水，得到含水50%的膏状物，然后喷雾干燥或烘干。此项技术生产周期长，设备投资大，生产过程中产生大量碱性废水，并需加热5倍于成品重量的物料，蒸发0.5-1倍于成品重量的水份，能耗很高。
中国发明专利CN1044669A提出了一种建筑防水粉及其生产方法，该项技术以十二酸、十六酸、硬脂酸等脂肪酸(其盐为阴离子表面活性剂)或阳离子表面活性剂为憎水剂。但后者价格昂贵，缺乏实用性。可行方案仍是以脂肪酸为憎水剂。其生产方法是将粉煤灰等粉末配成料浆，加入氢氧化钙等物质，将脂肪酸借助烷基磺酸盐等表面活性剂配成乳液，加入料浆中搅拌反应，使脂肪酸生成不溶性钙盐，吸附于粉末表面，然后澄清去除上清液，干燥，制成憎水性粉末。此项技术仍需蒸发大量水份，能耗高，生产周期长。
中国发明专利CN105613A提出了一种隔热镇水粉，仍以脂肪酸(十八酸)为憎水剂，其生产方法是将多种天然矿石经高温煅烧、消化、碳化反应，然后将轻质粉末进入精炼干燥机加温，再运行至成型复合机，喷射入十八酸进行化学反应和物理改性。
上述三项现有技术共同的缺点是都以脂肪酸为憎水剂，而脂肪酸特别是“隔热镇水粉”和“建筑防水粉”用的十八酸(硬脂酸)、十六酸、十二酸等来源于动物和植物的脂肪酸，化学稳定性和耐微生物的性能差，在自然环境中尤其是潮湿环境中易于变质分解，特别易于被微生物分解，从而使憎水性粉末很快失去憎水性，变成没有防水能力的普通粉末。上述三项现有技术的另一个共同缺点是产品无耐酸性，遇到酸性水溶液时，构成粉末表面憎水性薄膜的脂肪酸钙便会分解为可溶性钙盐和游离脂肪酸，用作基料的石灰粉末(建筑拒水粉)和碳酸钙粉末(隔热镇水粉)以及加入基料中的氢氧化钙(建筑防水粉)也会分解，从而使产品受到破坏。
本发明的目的其一是提供一种可以代替传统防水材料用于建筑物防水、防渗、防潮，不怕基层开裂，不易老化，有效防水期长，同时具有优良隔热保温性能的新型粉状防水材料及其制造方法。
其二是提供一种化学性质稳定、耐酸、耐碱，不怕微生物分解，即使长期处于潮湿或酸碱性环境中，也能保持防水性能的新型粉状防水材料及其生产方法。
其三是提供一种生产工艺简单，设备投资小，原料易得，成本低廉，生产过程中不产生废水，能耗低的新型粉状防水材料及其生产方法。
本发明通过对已有技术进行深入剖析，对荷叶表面奇异的避水现象进行详细观察，发现蜡质材料具有优良的避水性能，利用蜡类物质处理粉末材料，可以制得性能极佳的憎水性粉状防水材料。根据这一发现，经过大量试验，终于成功地完成了本发明。
本发明的原理是以蜡类物质为憎水剂，以粉末材料为基材或载体，在蜡类物质熔点以上的温度条件下进行热处理，蜡类物质即会熔化，并自动分布于粉末微粒的表面，形成均匀的憎水性薄膜，完全包围和封闭粉末微粒，使粉末材料变成憎水性极强的粉状材料，亦即本发明的隔热避水粉。
本发明的原料配方中，除用作憎水剂的蜡类物质以及用作基材或载体的粉末材料外，还配以少量(100份重量的基材0-6份)辅助材料，如树脂酸及其盐、有机硅化合物、脂肪酸及其盐等。辅助材料不起主要防水作用，但可在热处理过程中，通过与蜡类物质混熔，发挥协合作用，在一定程度上起到提高蜡类物质熔点等改性作用和补充防水作用。
本发明隔热避水粉的原料配方如下粉末材料 100份(重量份，下同)蜡类物质 2-10辅助材料 0-6用于本发明生产隔热避水粉的蜡类物质包括各种矿蜡、植物蜡、动物蜡等天然蜡及合成蜡和理化性质与蜡相似的物质，例如石蜡、地蜡、褐煤蜡、蜂蜡、虫蜡、糠蜡、巴西棕榈蜡、合成地蜡、氧化石蜡、聚乙烯蜡等。生产时选用其中一种或数种作原料。
用于本发明生产隔热避水粉的粉末材料包括各种不溶于水或水溶度小于0.3g/100g水的有机和无机粉末，如滑石粉、高岭土粉、石灰粉、硅藻土粉、轻质碳酸钙粉、重质碳酸钙粉、瓷粉、辉绿岩粉、石膏粉、石英粉、膨润土粉、硅灰石粉，硫酸钡粉(重晶石粉)、粉煤灰、粘土粉、方解石粉、石墨粉、木粉、核桃壳粉等。生产时选用其中一种或数种作原料。
用于本发明生产隔热避水粉的辅助材料包括树脂酸及其盐、脂肪酸及其盐和有机硅化合物，如松香、聚合松香、氢化松香、硬脂酸钙、硬脂酸、软脂酸、月桂酸、油酸、棕榈酸、合成脂肪酸、硅油、甲基硅醇钠等物质。生产时选用其中一种或数种作原料。
本发明生产隔热避水粉的方法是将粉末材料、蜡类物质和辅助材料投入热处理装置中，在搅拌条件下进行热处理，至到蜡类物质和辅助材料全部熔化，全部物料混合均匀，且物料含水率降至5%以下，即可出料。物料冷却后直接作为产品使用，但最好用粉碎机粉碎一次，以使产品更加细腻和均匀。
本发明的热处理温度范围为80-180℃，最佳温度范围为100-150℃。
热处理时间以蜡类物质和辅助材料全部熔完，全部物料混合均匀，且物料水份降至5%以下为准。
用作基材的粉末材料以其自然含水率状态直接使用，不用像CN87101009A和CN1044669A那样加水调成料浆。
蜡类物质和辅助材料的加料方式有三种①破碎成直径10cm以下的小块，以固体状态直接加入或与粉末材料混合后加入热处理装置;②熔化为液态，待粉末材料升至热处理温度后加入;③预先制备成乳液，与粉末材料混合后加入。上述三种方式中，第一种最为简单和方便。
将本发明的蜡类物质和辅助材料制备成乳液的技术是已知的。当用脂肪酸作辅助材料时，只需加入氨水、烧碱等物质，即能制成乳液(见实例3)。
当用脂肪酸或树脂酸作辅助材料时，在每100份粉末材料中拌入0.2-20份0.1-30%石灰水或石灰浆，以便使脂肪酸或树脂酸在热处理过程中生成不溶性钙盐，提高其防水性能。但基材中含有石灰粉等反应性材料时，则不必加入石灰浆。
本发明所用的热处理装置是指能够使本发明的原料受到加热和搅拌作用的任何装置和器具，如炒锅、转筒干燥机等。
本发明的隔热避水粉是一种松散的无毒无臭粉末，通过调整原料配方制成松散容重0.4-1.2g/cm3，导热系数0.07-0.12w/m.k，具有不同耐酸耐碱性能的一系列品种。以适合各种不同用途的需要。
本发明的隔热避水粉具有优良的防水、防渗、防潮性和隔热保温性，具有优良的耐久性和自动填缝性，由于不存在低温脆裂问题，具有极好的耐寒性，能耐-30℃以下的低温。本发明的隔热避水粉尽管用易熔的蜡类物质作憎水剂，但仍然具有很好的耐热性。实验证明，即便用54°-58°石蜡作憎水剂，制成的隔热避水粉在100-130℃下连续受热100小时以上，仍不影响其防水性，完全能满足屋面防水材料耐热度80℃的要求。对于耐热性特别高的场合，选用高熔点蜡类物质(如地蜡、聚乙烯蜡)或加入高熔点辅助材料(如树脂酸盐等)来生产隔热避水粉即可。
本发明的隔热避水粉可以代替传统防水材料用于屋面防水及隔热、厕所卫生间防漏补漏、仓库、地下室防潮防渗等用途。
与现有技术相比，本发明一个突出优点是用蜡类物质作憎水剂，不仅原料易得，价格低廉，而且化学性质稳定，耐酸耐碱抗氧化，不易老化、不怕微生物分解，即使长期处于水淹或潮湿环境中，也能保持优良的防水性能。此外，即使加入少量脂肪酸或其盐作辅助材料，由于已与蜡类物质熔为一体，也不会被微生物分解。
本发明一另一个突出优点是基材选材范围广，由于用蜡类物质作憎水剂，只需通过加热搅拌就能在粉末微粒表面生成均匀的憎水性薄膜，不要求粉末与之发生化学反应。因此，可以选用多种多样的无机和有机粉末作为本发明的基材。这不仅扩大了基材的易得性，而且有利于选择适当的基材，生产出具有不同性能，适合不同用途的隔热避水粉。例如选用容重小，导热系数低的硅藻土、轻质碳酸钙等粉末作基材，生产的隔热避水粉导热系数很低(≤0.078w/m.k)，用于屋面防水，不仅防水性优良，而且夏能隔热，冬能保暖。又如，选用辉绿岩粉、石英粉、重晶石粉等耐酸性粉末作基材，生产的隔热避水粉具有优良的耐酸性，不仅能耐普通的有机酸和无机酸，甚至能耐氢氟酸，适用于酸雨地区的建筑防水以及实验室、厕所(厕所清洗剂多为强酸性)、库房等处防水防潮。
本发明的再一个优点是生产工艺极其简单，设备投资少，只需一台炒锅或转筒干敦机，外加一台粉碎机，即可大量生产，且生产周期短，效率高，成本低。
本发明的又一个优点是生产过程中不用蒸发大量水份，能耗低，不产生废水和其它废物，有利于保护环境。
下面用实施例对本发明作具体的说明。
实施例一轻质碳酸钙 90kg滑石粉 10kg石蜡(58°) 5kg硬脂酸钙 2kg
将上述材料投入炒锅，在搅拌下加热至140-150℃，保温处理约15分钟，石蜡已全部熔完。出料，冷却，用粉碎机粉碎，即得到本发明的隔热避水粉。该产品含水率＜1%，容重0.56-0.58g/cm3，导热系数0.073-0.078w/m.k，耐热度大于110℃，耐寒性低于-30℃，在φ80mm漏斗中1cm厚粉层(无保护层)水淹二年以上不透水。用饱和氢氧化钙液淹没2年以上亦不透水。该产品导热系数低，特别适合屋面防水隔热等用途。
实施例二滑石粉 98kg消石灰粉 2kg地蜡(80°) 6kg松香 1kg将地蜡和松香投入熔化锅中，于90-110℃熔化，熔化后于90-100℃保温待用。将滑石粉和消石灰粉投入转筒干燥机，升温至120-140℃，以细流加入石蜡松香熔化液，加完后继续保温处理约10分钟，全部物料已混合均匀。出料，冷却，粉碎，即得到本发明的隔热避水粉。该产品含水率＜1%，除容重和导热系数稍高外，其余性能与例1产品相似。该产品适用于各种建筑物防水防潮及嵌缝防漏等用途。
实施例三硅藻土粉 98kg消石灰粉 2kg石蜡(56°) 5kg硬脂酸 1kg在乳化锅中加入20kg自来水，加入石蜡和硬脂酸，升温至80℃，待石蜡和硬脂酸熔化后，边搅边加入0.7kg25%氨水，直到生成均匀乳液，降低至40℃，与硅藻土粉和消石灰粉拌合均匀，加入转筒干燥机，升温至120-140℃，保温处理约20分钟，水份已降至5%以下。出料，冷却，粉碎，即得到本发明的隔热避水粉。该产品水份含量＜2%，其余性能与例1相似。同样适用于屋面防水隔热等用途。
实施例四重晶石粉 100kg石蜡(60°) 7kg将上述材料投入炒锅中，在搅拌下加热至110-130℃，保温处理约15分钟，石蜡已全部熔完。出料，冷却，粉碎，即得到本发明的隔热避水粉。该产品含水率＜1%，除容重和导热系数外，其余性能与例1产品相似。该产品耐盐酸和氢氟酸，特别适合经常受到酸性物质侵蚀的建筑物防水、防漏等用途。
实施例五将本发明的隔热避水粉按3kg/m2的用量铺于屋面找平层上，用牛皮纸隔离，然后用100号细石混凝土复盖3cm厚作保护层。保护层养护一周后，连续淹水10个月观察，无任何渗漏现象。
权利要求
1.隔热避水粉及其生产方法，其特征是以蜡类物质为憎水剂，配以辅助材料，以溶解小于0.3g/100g水的无机粉末或有机粉末为基材，在热处理装置中加热处理，使蜡类物质和辅助材料熔化并分布于粉末微粒表面，形成憎水性薄膜，包裹粉末微粒，生成憎水性粉状防水材料隔热避水粉，其原料配比为粉末材料 100份(重量比)蜡类物质 2-10份(重量比)辅助材料 0-6份(重量比)
2.根据权利要求1所述，其特征是隔热避水粉是蜡类物质和辅助材料形成的憎水性薄膜包裹溶解度小于0.3g/100g水的无机粉末或有机粉末微粒而成的憎水性粉末。
3.根据权利要求1所述，其特征是用作憎水剂的蜡类物质选自下述材料的一种或数种a、矿蜡石蜡、地蜡、褐煤蜡等;b、动物蜡虫蜡、蜂蜡等;c、植物蜡巴西棕榈蜡等;d、合成蜡合成地蜡、氧化石蜡等;e、理化性质与蜡相似的材料聚乙烯蜡等。
4.根据权利要求1所述，其特征是所用的辅助材料选自下述材料的一种或几种a、树脂酸及其盐松香、氢化松香、聚合松香等;b、脂肪酸及其盐硬脂酸钙、硬脂酸、月桂酸、油酸等;c、有机硅化合物硅油、甲基硅醇钠等。
5.根据权利要求1所述，其特征是用作基材的无机或有机粉末选自下述材料的一种或数种a、无机粉末滑石粉、硅藻土粉、石英粉、辉绿岩粉、瓷粉、膨润土粉、硅灰石粉、碳酸钙粉、石灰粉、硫酸钡粉等;b、有机粉末木粉、核桃壳粉等。
6.根据权利要求1所述，其特征是将基材、蜡类物质和辅助材料投入热处理装置中进行热处理，热处理温度为80-180℃，最佳温度范围为100-150℃，处理至蜡类物质和辅助材料全部熔完，全部物料混合均匀，且物料水份降至5%以下。
7.根据权利要求1所述，其特征是蜡类物质和辅助材料的加料方式为下列之一种a、以固体状态直接加入或与粉末材料混合后加入热处理装置;b、熔化为液态，待粉末材料升至热处理温度后加入热处理装置;c、预先制备成乳液，与粉末材料混合后加入热处理装置。
全文摘要
隔热避水粉及其生产方法，以蜡类物质为憎水剂，以无机或有机粉末为基材，配以辅助材料，在热处理装置中加热处理，使粉末微粒包裹一层憎水性薄膜，得到憎水性极强的粉状防水材料隔热避水粉。该产品耐酸耐碱抗微生物分解，耐寒耐热耐基层开裂，具有优良防水防潮性和隔热保温性，用于屋面防水隔热、厕所卫生间防漏补漏、仓库和地下室防潮防渗等用途。
文档编号C09K3/18GK1061988SQ9210800
公开日1992年6月17日 申请日期1991年12月30日 优先权日1991年12月30日
发明者张世生 申请人:张世生