本发明涉及防水材料
技术领域：
，更具体的说，它涉及一种聚合物水泥防水涂料及其制备方法。
背景技术：
：建筑防水材料是建筑材料中的一种重要功能材料，其主要功能为防止水分等液体或气体对建筑物内部钢筋混泥土结构的渗透、穿漏和腐蚀作用，以及穿透之后对建筑物表面结构的破坏作用与空间潮湿作用。防水材料分类方法各异略有重叠，一般来说按照产品类型可分为：防水涂料、防水卷材、防水密封材料和刚性防水材料四个类别。防水涂料是指在常温情况下体系内的溶剂消失(挥发或发生反应)成膜物质固化凝结在基材的表面成致密连续坚韧膜层并通过该膜层阻断水通道的一种特殊材料。防水卷材是将一定量的沥青(改性沥青)或者聚合物高分子为基料辅以助剂填料等在加热的条件下浸渍在增强胎纸上，待其干燥冷却后加工成长块并以成卷的方式供使用。防水密封材料在建筑物的缝隙中嵌入能承受一定位移且达到气密防水作用的材料，常用有定型与非定型材料，定型防水密封材料是指根据缝隙形状大小而预先成型的密封材料，而非定型的防水密封材料又称建筑密封胶，如发泡胶。相比较于防水卷材或者防水涂料通过柔性膜层作为“隔离层”，则刚性防水材料靠自身的密实性达到防水抗渗效果。常见的有改性水泥砂浆、混泥土外加剂(如混泥土防护剂等)和玻璃瓦片等。防水卷材在使用时需要按照防水工程实际施工场合裁剪后铺盖，此外相邻两块卷材的绝对密封性是防水卷材的制约瓶颈。防水涂料除施工周期略长于防水卷材之外，其具有适用性广泛、力学性能优良、耐候性优异与绝对的密封性等实用特点，故防水涂料在防水建材市场上占有率逐步上升，成为后起之秀。聚合物水泥防水涂料是一种由聚丙烯酸酯乳液(pa)或者聚醋酸乙烯酯-乙烯共聚乳液(vae)等有机成膜物质，和水泥与石英砂等无机填料及各种添加助剂所组成的通过水分挥发或者与水泥水化反应而固化水性双组份建筑防水涂料。由于聚合水泥防水涂料是双组份涂料，使用时将聚合物与助剂等液料加入到水泥石英石等粉料中搅拌均匀即得到防水涂料，该涂料可以采用滚涂刷涂刮涂等多种施工方式，涂膜经过膜表层水分挥发与膜内部水化反应后聚合物与水泥形成密实的互穿网络结构的膜层。聚合物水泥防水涂料研究领域的关键环节是制备性能优异的聚合物乳液，即具有与水泥高度兼容性以致搅拌均匀后可分散水泥与分散后的水泥不沉降；对水泥有延迟水化作用保留足够的涂膜施工时间；与水泥形成致密的憎水膜；与水泥形成的膜有良好的力学性能抵抗外界应力变化等。业界比较公认与常用的乳液是聚丙烯酸酯类乳液，主要包括纯丙乳液、苯丙乳液以及其他改性丙烯酸酯类乳液。目前研究者已对乳液共聚技术做了大量的工作，主要有无皂乳液、核壳乳液、微乳液、有机-无机杂化乳液与互穿网络结构乳液等技术，对乳液性能作出很大的改进与提高。核壳乳液与其他聚合物乳液相比，区别仅在于乳胶粒的结构形态不同。核壳乳胶粒独特的结构形态大大改变了聚合物乳液的性能，核壳乳液聚合物在塑料、涂料、生物技术等许多领域展现出良好的应用前景。为了改善苯丙乳液的性能，国内研究者进行了大量的研究，大多采用有机硅、有机氟等对苯丙乳液进行改性，使之兼有有机物和无机物的性能，具有优良的耐高低温、耐紫外线和红外线辐射、耐氧化降解等性能。在这一领域的研究中取得了一定的成果，但是在国内外并未见封闭空穴的多层核壳型苯乙烯-丙烯酸脂成膜乳液的相关报道。虽然在us4920160、us4594363、us4469825、us4468498和us4427836中公开了制备核-壳结构颗粒的合成方法，但所有专利得到的是中心有微孔而不是封闭空穴的核-壳结构颗粒，这些颗粒主要用于填料和白色颜料，在涂料组合物中作遮光剂。技术实现要素：针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种聚合物水泥防水涂料，其不仅具体优异的防水抗渗性能，而且由于其所采用的丙烯酸系多层核壳聚合物粒子具体封闭空穴结构而具有优异的保温功能。本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：聚合物水泥防水涂料，包括重量比为1-2：2-1的粉料组分和液料组分，所述粉料组分包括以重量份数计的水泥80-100份、滑石粉10-30份、轻质碳酸钙10-30份、粉煤灰10-30份、增稠剂1-5份、分散剂1-6份；所述液料组分包括以重量份数计的丙烯酸系多层核壳聚合物乳液100-130份、消泡剂1-3份、成膜助剂1-5份、流平剂1-4份、减水剂1-6份；其中所述丙烯酸系多层核壳聚合物乳液采用下述方法制备：包含软性丙烯酸单体7-8重量份、复合乳化剂0.1-1重量份、引发剂0.05-0.1重量份、去离子水100重量份的混合料升温至70-75℃并反应1-2小时，升温至80-85℃并保温0.5-1小时，得种子微乳液；于80-85℃条件下，向种子微乳液中滴加包含软性丙烯酸单体20-25重量份、n-羟甲基丙烯酰胺单体9-11重量份、复合乳化剂0.1-0.2重量份、引发剂0.2-0.5重量份和去离子水10-15重量份的预乳化混合料，升温至85-90℃并保温0.5-1小时，加入双丙酮丙烯酰胺单体0.5-1重量份混合均匀，得核层聚合物乳液；于80-85℃条件下，向核层聚合物乳液中同时滴加包含甲基丙烯酸-β-羟乙酯单体22-23重量份、n-羟甲基丙烯酰胺单体40-45重量份、复合乳化剂0.3-0.4重量份、引发剂0.1-1重量份和去离子水40-45重量份的预乳化混合料，然后升温至85-90℃并保温2-3小时，得核壳层聚合物乳液；升温至93-97℃并调节ph值至12-13并保温3-4小时，得中空核壳层聚合物乳液；于80-85℃条件下，向中空核壳层聚合物乳液中加入双丙酮丙烯酰胺单体1-2重量份混合均匀，然后同时滴加包含甲基丙烯酸20-25重量份、丙烯酸羟乙酯20-25重量份、甲基丙烯酸二甲基胺基乙酯9-11重量份、复合乳化剂0.2-0.3重量份、引发剂0.1-1重量份和去离子水20-25重量份的预乳化混合料和包含n，n-二甲基-n'-(2-三氟甲基-1-五氟乙基)3-5重量份、全氟烷基丙烯酸酯13-15重量份、复合乳化剂0.1-0.2重量份、去离子水5-10重量份的预乳化混合料，然后升温至85-90℃并保温4-5小时，得丙烯酸系多层核壳聚合物乳液。采用本发明提供的丙烯酸系多层核壳聚合物乳液所配得的聚合物水泥防水涂料具有优异的拉伸粘接强度和断裂伸长率，尤其是经热处理和碱处理后的力学性能明显优异于对比样品。采用本发明提供的丙烯酸系多层核壳聚合物乳液所配得的聚合物水泥防水涂料的导热系数显著降低。这是由于其所具有封闭的空心结构的丙烯酸系多层核壳聚合物粒子相互挤压形成结构紧密的连续相，从而使之传热效果差，导热系数低。进一步，步骤(1)、步骤(2)、步骤(3)和步骤(5)中所述引发剂各自独立地选自过硫酸铵、过硫酸钾、过硫酸钠中的一种或几种。进一步，步骤(i)中所述软性丙烯酸单体和步骤(ii)中所述软性丙烯酸单体各自独立地选自丙烯酸丁酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸正辛酯、丙烯酸异辛酯、甲基丙烯酸异辛酯、甲基丙烯酸十二烷酯中的一种或几种。进一步，步骤(1)、步骤(2)、步骤(3)和步骤(5)中所述复合乳化剂为重量比为1:1的阴离子型表面活性剂二烷基硫酸钠和非离子型乳化剂脂肪醇聚氧乙烯醚的混合料。在乳液聚合过程中,乳化剂对产品的性能起着至关重要的作用,它能使单体在水相介质中分散成微小的单体珠滴,通过吸附于单体珠滴和乳胶粒表面,使聚合物乳液保持稳定。另外,乳化剂还直接影响着乳液聚合体系反应速率、聚合物分子量、乳胶粒径及其分布等等。乳化剂的选择是否合理,关系到乳液体系是否稳定,生产过程能否顺利进行等问题。加入一定量的阴离子型表面活性剂十二烷基硫酸钠可以提高非离子表面活性剂的浊点,同时具有较好的乳化效果。当阴离子型表面活性剂十二烷基硫酸钠和非离子型乳化剂脂肪醇聚氧乙烯醚的重量比为1:1时，复合乳化剂产生的动电位足以克服乳胶粒碰撞产生的结合力,因而乳液稳定性好。进一步，所述增稠剂为xg-60增稠剂。进一步，所述分散剂为六偏磷酸钠。进一步，所述消泡剂为byk-028水性消泡剂。进一步，所述成膜助剂为2,2,4-三甲基-1,3戊二醇单异丁酸酯。进一步，所述流平剂为byk-306流平剂。本发明的目的在于还提供一种聚合物水泥防水涂料的制备方法，其所制备的聚合物水泥防水涂料不仅具体优异的防水抗渗性能，而且由于其所采用的丙烯酸系多层核壳聚合物粒子具体封闭空穴结构而具有优异的保温功能。本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：聚合物水泥防水涂料的制备方法，包括如下步骤：(1)将水泥、滑石粉、轻质碳酸钙、粉煤灰、增稠剂和分散剂混合均匀得粉料组分；(2)将丙烯酸系多层核壳聚合物乳液、消泡剂、成膜助剂、流平剂和减水剂混合均匀得液料组分；(3)将粉料组分和液料组分混合均匀得聚合物水泥防水涂料。综上所述，本发明具有以下有益效果：第一、采用本发明提供的丙烯酸系多层核壳聚合物乳液所配得的聚合物水泥防水涂料具有优异的拉伸粘接强度和断裂伸长率，尤其是经热处理和碱处理后的力学性能明显优异于对比样品。采用本发明提供的丙烯酸系多层核壳聚合物乳液所配得的聚合物水泥防水涂料的导热系数显著降低。这是由于其所具有封闭的空心结构的丙烯酸系多层核壳聚合物粒子相互挤压形成结构紧密的连续相，从而使之传热效果差，导热系数低。第二、本发明提供的丙烯酸系多层核壳聚合物乳液不仅具体优异的防水抗渗性能，而且具体封闭空穴结构，可以应用于具有保温防水功能的防水涂料，尤其是聚合物水泥防水涂料。具体实施方式以下结合实施例对本发明作进一步详细说明。丙烯酸系多层核壳聚合物乳液制备例1包含甲基丙烯酸十二烷酯7kg、复合乳化剂0.1kg、过硫酸铵0.1kg、去离子水100kg的混合料升温至70℃并反应2小时，升温至80℃并保温1小时，得种子微乳液；于82℃条件下，向步骤(1)所得的种子微乳液中滴加包含甲基丙烯酸十二烷酯25kg、n-羟甲基丙烯酰胺单体9kg、复合乳化剂0.1kg、过硫酸铵0.5kg和去离子水10kg的预乳化混合料，升温至85℃并保温1小时，加入双丙酮丙烯酰胺单体0.5kg混合均匀，得核层聚合物乳液；于82℃条件下，向步骤(2)所得的核层聚合物乳液中同时滴加包含甲基丙烯酸-β-羟乙酯单体22kg、n-羟甲基丙烯酰胺单体40kg、复合乳化剂0.3kg、过硫酸铵0.1kg和去离子水40kg的预乳化混合料，然后升温至85℃并保温3小时，得核壳层聚合物乳液；升温至95℃并调节ph值至12.5并保温3.5小时，得中空核壳层聚合物乳液；于82℃条件下，向步骤(4)所得的中空核壳层聚合物乳液中加入双丙酮丙烯酰胺单体2kg混合均匀，然后同时滴加包含甲基丙烯酸25kg、丙烯酸羟乙酯20kg、甲基丙烯酸二甲基胺基乙酯10kg、复合乳化剂0.25kg、过硫酸铵1kg和去离子水25kg的预乳化混合料和包含n,n-二甲基-n'-(2-三氟甲基-1-五氟乙基)4kg、全氟烷基丙烯酸酯14kg、复合乳化剂0.15kg、去离子水10kg的预乳化混合料，然后升温至85℃并保温5小时，得丙烯酸系多层核壳聚合物乳液。其中，步骤(1)、步骤(2)、步骤(3)和步骤(5)中所述复合乳化剂为重量比为1:1的二烷基硫酸钠和脂肪醇聚氧乙烯醚。丙烯酸系多层核壳聚合物乳液制备例2包含丙烯酸乙酯7.5kg、复合乳化剂1kg、过硫酸铵0.08kg、去离子水100kg的混合料升温至72℃并反应1.5小时，升温至85℃并保温0.5小时，得种子微乳液；于80℃条件下，向步骤(1)所得的种子微乳液中滴加包含丙烯酸乙酯20kg、n-羟甲基丙烯酰胺单体10kg、复合乳化剂0.15kg、过硫酸铵0.2kg和去离子水15kg的预乳化混合料，升温至88℃并保温0.75小时，加入双丙酮丙烯酰胺单体1kg混合均匀，得核层聚合物乳液；于80℃条件下，向步骤(2)所得的核层聚合物乳液中同时滴加包含甲基丙烯酸-β-羟乙酯单体22.5kg、n-羟甲基丙烯酰胺单体42.5kg、复合乳化剂0.4kg、过硫酸铵1kg和去离子水42.5kg的预乳化混合料，然后升温至87.5℃并保温2.5小时，得核壳层聚合物乳液；升温至93℃并调节ph值至13并保温4小时，得中空核壳层聚合物乳液；于80℃条件下，向步骤(4)所得的中空核壳层聚合物乳液中加入双丙酮丙烯酰胺单体1kg混合均匀，然后同时滴加包含甲基丙烯酸20kg、丙烯酸羟乙酯25kg、甲基丙烯酸二甲基胺基乙酯9kg、复合乳化剂0.2kg、过硫酸铵0.5kg和去离子水2.25kg的预乳化混合料和包含n,n-二甲基-n'-(2-三氟甲基-1-五氟乙基)3kg、全氟烷基丙烯酸酯15kg、复合乳化剂0.1kg、去离子水5kg的预乳化混合料，然后升温至88℃并保温4.5小时，得丙烯酸系多层核壳聚合物乳液。其中，步骤(1)、步骤(2)、步骤(3)和步骤(5)中所述复合乳化剂为重量比为1:1的二烷基硫酸钠和脂肪醇聚氧乙烯醚。丙烯酸系多层核壳聚合物乳液制备例3包含丙烯酸正辛酯8kg、复合乳化剂0.55kg、过硫酸铵0.1kg、去离子水100kg的混合料升温至75℃并反应1小时，升温至82℃并保温0.75小时，得种子微乳液；于85℃条件下，向步骤(1)所得的种子微乳液中滴加包含丙烯酸正辛酯23kg、n-羟甲基丙烯酰胺单体11kg、复合乳化剂0.2kg、过硫酸铵0.35kg和去离子水12.5kg的预乳化混合料，升温至90℃并保温0.5小时，加入双丙酮丙烯酰胺单体0.75kg混合均匀，得核层聚合物乳液；于85℃条件下，向步骤(2)所得的核层聚合物乳液中同时滴加包含甲基丙烯酸-β-羟乙酯单体23kg、n-羟甲基丙烯酰胺单体45kg、复合乳化剂0.35kg、过硫酸铵0.5kg和去离子水45kg的预乳化混合料，然后升温至90℃并保温2小时，得核壳层聚合物乳液；升温至97℃并调节ph值至12并保温3小时，得中空核壳层聚合物乳液；于85℃条件下，向步骤(4)所得的中空核壳层聚合物乳液中加入双丙酮丙烯酰胺单体1.5kg混合均匀，然后同时滴加包含甲基丙烯酸2.25kg、丙烯酸羟乙酯2.25kg、甲基丙烯酸二甲基胺基乙酯11kg、复合乳化剂0.3kg、过硫酸铵0.1kg和去离子水20kg的预乳化混合料和包含n,n-二甲基-n'-(2-三氟甲基-1-五氟乙基)5kg、全氟烷基丙烯酸酯13kg、复合乳化剂0.2kg、去离子水7.5kg的预乳化混合料，然后升温至90℃并保温4小时，得丙烯酸系多层核壳聚合物乳液。其中，步骤(1)、步骤(2)、步骤(3)和步骤(5)中所述复合乳化剂为重量比为1:1的二烷基硫酸钠和脂肪醇聚氧乙烯醚。实施例1(1)将水泥80kg、滑石粉30kg、轻质碳酸钙20kg、粉煤灰20kg、增稠剂1kg和分散剂6kg混合均匀得粉料组分；(2)将由丙烯酸系多层核壳聚合物乳液制备例1提供的丙烯酸系多层核壳聚合物乳液100kg、消泡剂2kg、成膜助剂3kg、流平剂2.5kg和减水剂3.5kg混合均匀得液料组分；(3)将重量比为1：2的粉料组分和液料组分混合均匀得聚合物水泥防水涂料。实施例2(1)将水泥90kg、滑石粉20kg、轻质碳酸钙30kg、粉煤灰10kg、增稠剂3kg和分散剂4kg混合均匀得粉料组分；(2)将由丙烯酸系多层核壳聚合物乳液制备例2提供的丙烯酸系多层核壳聚合物乳液115kg、消泡剂1kg、成膜助剂5kg、流平剂1kg和减水剂1kg混合均匀得液料组分；(3)将重量比为2：1的粉料组分和液料组分混合均匀得聚合物水泥防水涂料。实施例3(1)将水泥100kg、滑石粉10kg、轻质碳酸钙10kg、粉煤灰30kg、增稠剂5kg和分散剂1kg混合均匀得粉料组分；(2)将由丙烯酸系多层核壳聚合物乳液制备例3提供的丙烯酸系多层核壳聚合物乳液130kg、消泡剂3kg、成膜助剂1kg、流平剂4kg和减水剂6kg混合均匀得液料组分；(3)将重量比为1：1的粉料组分和液料组分混合均匀得聚合物水泥防水涂料。对比例1对比例1与实施例1的不同之处在于，将丙烯酸系多层核壳聚合物乳液替换为由申请公布日为2017.10.03、申请公布号为cn107226883a专利文献提供的一种核壳结构水性硅丙乳液，其具体制备过程包括如下步骤：(1)预乳化液的制备：在四口烧瓶中加入48kg去离子水、1kg乳化剂，搅拌均匀，依次缓慢加入12.5kg甲基丙烯酸甲酯，41.4kg丙烯酸丁酯，高速搅拌30min，既得核预乳化液；在另一个四口烧瓶中加入32kg去离子水、1kg乳化剂(重量比为1:2的十二烷基硫酸钠和乳化剂op-1)，搅拌均匀，依次缓慢加入26kg甲基丙烯酸甲酯，14kg丙烯酸丁酯，2kg丙烯酸，高速搅拌30min，既得壳预乳化液。(2)核乳液的制备：在装有搅拌器、冷凝管、温度计的四口瓶中，氮气保护下加入30kg去离子水、1kg乳化剂(重量比为1:2的十二烷基硫酸钠和乳化剂op-1)，0.5kg缓冲剂碳酸氢钠，搅拌均匀后加入1.5kg甲基丙烯酸甲酯、4.6kg丙烯酸丁酯、过硫酸钾水溶液，逐步升温至80℃，待体系出现蓝相后，继续保温15min，即得种子乳液。然后在种子乳液中同时缓慢滴加步骤(1)制备的核预乳化液和引发剂水溶液，大约2h滴完，继续保温1h。(3)壳乳液的制备：80℃下，在核乳液中同时缓慢滴加70％壳预乳化液和70％过硫酸钾水溶液，滴加时间为2h，壳预乳化液和引发剂溶液同时滴完。(4)外壳乳液的制备：将步骤(1)制备的壳预乳化液的剩余部分与4kgγ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷混合后与步骤(3)剩余的引发剂水溶液在80℃下滴入步骤(3)，滴加时间30min，滴加完毕后继续保温1h，然后降至室温，用氨水调节ph值至7-8，用300目的滤网过滤出料。对于实施例1-3提供的丙烯酸系多层核壳聚合物乳液和对比例1提供的核壳结构水性硅丙乳液，依据gb/t20623-2006《建筑涂料用乳液》的相关标准，测定其性能，测定结果见表1。表1测试项目实施例1实施例2实施例3对比例1吸水率/％17.817.518.18.7硬度4h4h4h1h粘度,mpa.s1750172516502570附着力1110接触角/°145.1144.4145.878.1耐水性通过通过通过通过钙离子稳定性通过通过通过通过离心稳定性通过通过通过通过热稳定性通过通过通过通过从表1可以看出，本发明提供的丙烯酸系多层核壳聚合物乳液具有优异的疏水性，这表明本发明提供的丙烯酸系多层核壳聚合物乳液可应用于防水涂料的基料。本发明提供的丙烯酸系多层核壳聚合物乳液具有较低的粘度以及较大的附着力，说明本发明提供的丙烯酸系多层核壳聚合物乳液更致密，封闭效果好。本发明提供的丙烯酸系多层核壳聚合物乳液具有较大的附着力，说明本发明提供的丙烯酸系多层核壳聚合物乳液粘结强度高，不易脱落。本发明提供的丙烯酸系多层核壳聚合物乳液具有较大的硬度，说明本发明提供的丙烯酸系多层核壳聚合物乳液抗压强度高。综上所述，本发明提供的丙烯酸系多层核壳聚合物乳液可应用于聚合物水泥防水涂料。对于实施例1-3和对比例1提供的聚合物水泥防水涂料，依据gb/t23445-2009《聚合物水泥防水涂料》的相关规定测定其性能，测定结果见表2。表2从表2可以看出，采用本发明提供的丙烯酸系多层核壳聚合物乳液所配得的聚合物水泥防水涂料具有优异的拉伸粘接强度和断裂伸长率，尤其是经热处理和碱处理后的力学性能明显优异于对比样品。采用本发明提供的丙烯酸系多层核壳聚合物乳液所配得的聚合物水泥防水涂料的导热系数显著降低。这是由于其所具有封闭的空心结构的丙烯酸系多层核壳聚合物粒子相互挤压形成结构紧密的连续相，从而使之传热效果差，导热系数低。应该理解的是，本发明实施例所述制备方法仅仅是用于说明本发明，而不是对本发明的限制，在本发明的构思前提下对本发明制备方法的简单改进都属于本发明要求保护的范围。当前第1页12