一种聚合物水泥防水涂料及其制备方法

1.本发明属于建筑材料领域，具体涉及一种聚合物水泥防水涂料及其制备方法。


背景技术：

2.聚合物水泥防水涂料是一种以丙烯酸酯、乙烯-乙酸乙烯酯等聚合物乳液为主要成分的有机液料，和以水泥、石英砂等填料为主要成分的无机粉料，加入助剂复配而成的一种双组份水性防水功能涂料。由于聚合物水泥防水涂料有较好的耐水性和力学性能，因此在建筑领域具有广泛的应用。随着市场对聚合物水泥防水涂料性能要求的提高，但现有技术中的聚合物水泥防水涂料的力学拉伸强度往往难以达到3.7mpa，耐水抗渗性难以超过2mpa，因此现有聚合物防水涂料的耐水性能和力学性能仍有待进一步提高。


技术实现要素：

3.本发明的目的之一是提供一种聚合物水泥防水涂料，通过加入改性填料以及优化原料组分，使其兼具有优良的耐水性和拉伸强度。
4.本发明的目的之二是提供一种上述聚合物水泥防水涂料的制备方法。
5.为实现上述的第一发明目的，采用以下技术方案：
6.一种聚合物水泥防水涂料，包括组分a和组分b；按重量份计，组分a包括：水性聚氨酯树脂20～40份、改性填料100份、水性聚丙烯酸酯乳液60～75份、苯乙烯-丙烯酸共聚物乳液20～30份；组分b包括：硫酸亚铜1份、氯化亚铜0.5～2份、水10～20份；
7.所述组分a和组分b重量比为100∶2～4；
8.所述改性填料由硅酸盐水泥、碳酸钙、石英砂、熔块粉，在溶剂中通过硅烷偶联剂、聚乙烯蜡和聚丙烯酸酯进行改性制得。
9.本发明的发明构思为：在聚合物水泥防水涂料中加入改性填料，提高各组分的相容性；其中改性填料经过了改性，引入一些有机化学基团，从而提高有机组分与无机组分之间的交叉相容性，使得制得的聚合物水泥防水涂料形成的涂层具有良好的交织网状结构，提高涂层的耐水性和力学性能。
10.而且，在加入改性填料的基础上，发明人经过长时间的实验，优化上述聚合物水泥防水涂料的原料组分及用量，使涂料具有更好的耐水性和力学性能。
11.在一个实施例中，按重量份计，所述改性填料的原料包括：硅酸盐水泥100份、碳酸钙1～10份、石英砂5～20份、熔块粉8～20份、10～20份硅烷偶联剂、5～10份聚乙烯蜡、10～20份聚丙烯酸酯。
12.所述溶剂为水与丙三醇的混合物，其中水与丙三醇的重量比为10∶1～5。
13.所述溶剂与硅酸盐水泥的重量比为0.8～3∶1。
14.具体地，所述改性填料的制备方法为：将硅酸盐水泥、碳酸钙、石英砂、熔块粉置于溶剂中，超声分散2～3小时，然后调节ph值至7～9，然后缓慢加入硅烷偶联剂、聚乙烯蜡和聚丙烯酸酯，继续超声分散1～2小时，升温至70～90℃反应1～2小时，制得改性填料。
15.优选的，所述熔块粉按重量百分比计由以下化学成分组成：30～40％sio2、6～10％al2o3、7～12％bao、8～13％cao、7～12％zno、1～2％mgo、1～2％fe3o4、0.5～1.5％na2o、余量为mno2。
16.优选地，所述硅酸盐水泥、碳酸钙、石英砂、熔块粉的目数为150～200目。
17.在本发明进一步的实施例中，所述苯乙烯-丙烯酸共聚物乳液采用了硅烷偶联剂、丙三醇、壬基苯酚聚乙二醇醚进行改性，进一步提升本发明涂料形成的涂层的耐水性、力学性能和耐腐蚀性能，其中拉伸强度可提高到4.9mpa。
18.优选地，所述苯乙烯-丙烯酸共聚物乳液在进行改性时，与硅烷偶联剂、丙三醇、壬基苯酚聚乙二醇醚的重量比为1∶0.8～5∶3～12∶5～12，将上述原料混合后置于超声条件下分散并反应20～50分钟。
19.进一步，所述聚合物水泥防水涂料还包括助剂，所述助剂包括消泡剂、硬脂酸，十二烷基苯磺酸钠中的至少一种。所述消泡剂优选为聚二甲基硅氧烷。
20.本发明所述聚合物水泥防水涂料在建筑领域中应用。
21.本发明第二发明目的由以下技术方案实现：
22.一种所述聚合物水泥防水涂料的制备方法，包括以下步骤：
23.(1)将水性聚氨酯树脂、改性填料、水性聚丙烯酸酯乳液、苯乙烯-丙烯酸共聚物乳液搅拌混合，得到组分a；
24.(2)将硫酸亚铜、氯化亚铜、水搅拌混合得到组分b，然后加入组分a中，继续搅拌，制得聚合物水泥防水涂料。
25.优选地，在步骤(1)中搅拌的速度为300～400r/min，搅拌的时间为40～100min。
26.优选地，在步骤(2)中搅拌的速度为600～800r/min，搅拌的时间为20～80min。
27.进一步地，所述改性填料由以下方法制得：将硅酸盐水泥、碳酸钙、石英砂、熔块粉置于溶剂中，超声分散2～3小时，然后调节ph值至7～9，然后缓慢加入硅烷偶联剂、聚乙烯蜡和聚丙烯酸酯，继续超声分散1～2小时，升温至70～90℃反应1～2小时，制得改性填料。
28.进一步地，在步骤(1)前还包括苯乙烯-丙烯酸共聚物乳液的改性，具体为：将所述苯乙烯-丙烯酸共聚物乳液、硅烷偶联剂、丙三醇、壬基苯酚聚乙二醇醚混合，置于超声条件下分散并反应20～50分钟。
29.相对于现有技术，本发明的有益效果如下：
30.(1)本发明聚合物水泥防水涂料中加入了改性填料，改性填料提高各组分的相容性，使得制得的聚合物水泥防水涂料形成的涂层具有良好的交织网状结构，使得涂层能同时具有良好的耐水性和力学性能。
31.(2)对苯乙烯-丙烯酸共聚物乳液使用硅烷偶联剂、丙三醇、壬基苯酚聚乙二醇醚进行改性，可进一步提高聚合物水泥防水涂料形成的涂层的耐水性和力学性能，拉伸强度可达到4.9mpa。
32.(3)本发明提高了聚合物水泥防水涂料的耐水性和拉伸强度，同时还保证断裂伸长率达到《gbt 23445-2009聚合物水泥防水涂料》的标准。
具体实施方式
33.以下实施例仅用于阐述本发明，而本发明的保护范围并非仅仅局限于以下实施
例。所述技术领域的普通技术人员依据以上本发明公开的内容和各参数所取范围，均可实现本发明的目的。
34.本发明的实施例中各原料的添加量若没特别说明均以重量份计算。
35.实施例1
36.一种聚合物水泥防水涂料，由以下方法制得：
37.(1)按重量份计，将22份水性聚氨酯树脂、100份改性填料、75份水性聚丙烯酸酯乳液、20份苯乙烯-丙烯酸共聚物乳液在搅拌速度300r/min下搅拌混合80min，得到组分a；其中，
38.改性填料中的硅酸盐水泥、碳酸钙、石英砂、熔块粉的目数为180～200目；熔块粉按重量百分比计由以下化学成分组成：30％sio2、10％al2o3、7％bao、8％cao、7％zno、2％mgo、1％fe3o4、0.5％na2o、余量mno2。
39.改性填料的制备方法为：按重量份计，将100份硅酸盐水泥、2份碳酸钙、6份石英砂、9份熔块粉置于溶剂中(溶剂为水与丙三醇的混合物，水与丙三醇的重量比为10∶2)，溶剂与硅酸盐水泥的重量比为1.5∶1，然后超声分散2小时，再调节ph值至7；然后缓慢加入12份硅烷偶联剂kh-792、6份聚乙烯蜡和18份聚丙烯酸酯，继续超声分散1小时，然后升温至75℃反应2小时，制得改性填料。
40.(2)按重量份计，将1份硫酸亚铜、0.5份氯化亚铜、15份水在搅拌速度800r/min下搅拌混合20min，制得组分b，然后加入组分a中，组分a与组分b的重量比为100∶4，再加入聚二甲基硅氧烷、十二烷基苯磺酸钠(聚二甲基硅氧烷和十二烷基苯磺酸钠的添加量分别为组分a与组分b总重量的0.1％和0.8％)，搅拌均匀，制得聚合物水泥防水涂料。
41.实施例2
42.一种聚合物水泥防水涂料，由以下方法制得：
43.(1)按重量份计，将25份水性聚氨酯树脂、100份改性填料、62份水性聚丙烯酸酯乳液、25份苯乙烯-丙烯酸共聚物乳液在搅拌速度400r/min下搅拌混合40min，得到组分a；其中，
44.改性填料中的硅酸盐水泥、碳酸钙、石英砂、熔块粉的目数为180～200目；熔块粉按重量百分比计由以下化学成分组成：40％的sio2、10％的al2o3、7％的bao、8％的cao、7％的zno、2％的mgo、2％的fe3o4、0.5％的na2o、余量mno2组成
45.改性填料的制备方法为：按重量份计，将100份硅酸盐水泥、2份碳酸钙、5份石英砂、8份熔块粉置于溶剂中(溶剂为水与丙三醇的混合物，水与丙三醇的重量比为10∶3)，溶剂与硅酸盐水泥的重量比为1.5∶1，然后超声分散2小时，再调节ph值至8；然后缓慢加入18份硅烷偶联剂kh-792、8份聚乙烯蜡和10份聚丙烯酸酯，继续超声分散1小时，然后升温至80℃反应2小时，制得改性填料。
46.(2)按重量份计，将1份硫酸亚铜、0.6份氯化亚铜、12份水在搅拌速度600r/min下搅拌混合60min，制得组分b，然后加入组分a中，组分a与组分b的重量比为100∶3，再加入聚二甲基硅氧烷、十二烷基苯磺酸钠(聚二甲基硅氧烷和十二烷基苯磺酸钠的添加量分别为组分a与组分b总重量的0.1％和0.6％)，搅拌均匀，制得聚合物水泥防水涂料。
47.实施例3
48.一种聚合物水泥防水涂料，由以下方法制得：
49.(1)按重量份计，将30份水性聚氨酯树脂、100份改性填料、68份水性聚丙烯酸酯乳液、28份苯乙烯-丙烯酸共聚物乳液在搅拌速度350r/min下搅拌混合100min，得到组分a；其中，
50.改性填料中的硅酸盐水泥、碳酸钙、石英砂、熔块粉的目数为180～200目；熔块粉按重量百分比计由以下化学成分组成：35％sio2、8％al2o3、7％bao、8％cao、7％zno、1％mgo、1％fe3o4、0.5％na2o、余量mno2。
51.改性填料的制备方法为：按重量份计，将100份硅酸盐水泥、2份碳酸钙、8份石英砂、7份熔块粉置于溶剂中(溶剂为水与丙三醇的混合物，水与丙三醇的重量比为10：3)，溶剂与硅酸盐水泥的重量比为1.5∶1，然后超声分散2小时，再调节ph值至9，然后缓慢加入15份硅烷偶联剂kh-792、6份聚乙烯蜡和15份聚丙烯酸酯，继续超声分散1小时，然后升温至85℃反应2小时，制得改性填料。
52.(2)按重量份计，将1份硫酸亚铜、0.5份氯化亚铜、10份水在搅拌速度700r/min下搅拌混合80min，制得组分b，然后加入组分a中，组分a与组分b的重量比为100：2，再加入聚二甲基硅氧烷、十二烷基苯磺酸钠(聚二甲基硅氧烷和十二烷基苯磺酸钠的添加量分别为组分a与组分b总重量的0.1％和0.5％)，搅拌均匀，制得聚合物水泥防水涂料。
53.实施例4
54.本实施例与实施例3相比，区别仅在于，本实施例在制备组分a前对苯乙烯-丙烯酸共聚物乳液进行改性，改性的过程为：将苯乙烯-丙烯酸共聚物乳液、硅烷偶联剂kh-792、丙三醇、壬基苯酚聚乙二醇醚按照重量比为1∶2∶4∶6的比例混合，置于超声条件下分散并反应30分钟。
55.实施例5
56.本实施例与实施例3相比，区别仅在于，本实施例在制备组分a前对苯乙烯-丙烯酸共聚物乳液进行改性，改性的过程为：将苯乙烯-丙烯酸共聚物乳液、硅烷偶联剂kh-792、丙三醇、壬基苯酚聚乙二醇醚按照重量比为1∶4∶7∶10的比例混合，置于超声条件下分散并反应50分钟。
57.对比例1
58.与实施例1相比，对比例1直接使用等量的硅酸盐水泥、碳酸钙、石英砂、熔块粉代替改性填料(即对比例1中的填料不进行改性处理)，其余组分和过程与实施例1相同。
59.对比例2
60.与实施例2相比，对比例2中用等量的聚乙二醇代替实施例2中的聚乙烯蜡和聚丙烯酸酯，其余组分和制备过程与实施例2相同。
61.对比例3
62.与实施例3相比，对比例3将10份水性聚氨酯树脂、100份改性填料、80份水性聚丙烯酸酯乳液、10份苯乙烯-丙烯酸共聚物乳液搅拌混合，得到组分a，其余组分和制备过程与实施例3相同。
63.产品效果测试
64.1.涂料耐水性测试
65.取实施例1-4、对比例1-3制得的聚合物水泥防水涂料，按照《gbt 23445-2009聚合物水泥防水涂料》中的要求测试涂料形成的涂层的耐水性，结果如表1所示。
66.表1
[0067][0068]
从表1可以看出，本发明实施例1～4的聚合物水泥防水涂料具有良好的抗水渗透性，明显优于对比例1～3。表明本发明的填料经过特定的改性后，涂料形成的涂层具有良好的耐水性。
[0069]
实施例4中对苯乙烯-丙烯酸共聚物乳液进一步改性后，可显著提高涂料形成的涂层抗水渗透性。
[0070]
此外，将实施例4聚合物水泥防水涂料形成的涂层置于60℃的热水中48小时后，再按照《gbt 23445-2009聚合物水泥防水涂料》中的要求测试涂料形成的涂层的耐水性，不透水性(0.3mpa，30min)依然通过，抗渗性为2.0mpa；按照同样的方法处理实施例3聚合物水泥防水涂料形成的涂层，抗渗性降为1.3mpa。
[0071]
2.力学性测试
[0072]
取实施例1-4，对比例1-3制得的聚合物水泥防水涂料，按照《gbt 23445-2009聚合物水泥防水涂料》中的要求测试涂料形成的涂层的力学性能(拉伸强度)，结果如表2所示。
[0073]
表2
[0074][0075]
从表2可以看出，本发明实施例1～4制得的聚合物水泥防水涂料形成的涂层的拉伸强度明显优于对比例1～3。而且，从实施例3和实施例4的结果可以看出，苯乙烯-丙烯酸共聚物乳液在加入前，进行改性，可进一步提高涂料形成的涂层的拉伸强度。
[0076]
而且，测试实施例1～4制得的涂料的断裂伸长率分别为290％、270％、230％、220％，达到《gbt 23445-2009聚合物水泥防水涂料》中规定200％的标准。
[0077]
本发明可用其他的不违背本发明的精神或主要特征的具体形式来概述。本发明的上述实施例都只能认为是对本发明的说明而不是限制。因此凡是依据本发明的实质技术对以上实施例所作的任何细微修改、等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围内。