一种防水建筑新材料及其制备方法与流程

本发明涉及防水材料制备，具体涉及一种防水建筑新材料及其制备方法。

背景技术：

1、建筑始于防水，人类因为首先有了防水的需要才开始建筑活动，混凝土是现代建筑中常用到的建筑材料，混凝土是一种多相的脆性材料，在凝结硬化过程中不可避免地存在大量孔隙和微裂缝，这些缺陷容易成为混凝土渗水通道，对混凝土耐久性和安全性都将产生重大影响，缩短混凝土结构寿命。增加建筑的防水性能不仅是对混凝土建筑结构的一种保护，更是人类对建筑的根本需求。

2、现有技术中的防水建筑材料通常有沥青类防水材料、橡胶塑料类防水材料、水泥类防水材料和金属类防水材料四个大类，防水建筑材料在施工过程中存在着耗材大，成本高，施工工艺复杂，操作要求较高，施工时间长等施工弊端，防水建筑材料通常设置在建筑的外表面，防水建筑材料直接暴露在空气中与阳光接触，很容易发生老化，为提高防水建筑材料的抗老化性能，通常会在建筑材料中添加抗老化剂，但是抗老化剂作为添加剂直接的加入到材料中，随着时间的流逝，抗老化剂会从防水建筑材料中迁移出来，导致抗老化效果有待进一步提高，在对设置在建筑材料表面的防水材料进行清洁时，通常会使用到锹、铲等用具对其表面的污渍进行清理，很容易对防水材料的表面造成损伤，而传统的防水材料不具有自修复功能，损伤部位无法自我修复，在很大程度上会直接影响到防水建筑材料的防水性能与使用寿命。

3、针对此方面的技术缺陷，现提出一种解决方案。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种防水建筑新材料及其制备方法，用于解决现有技术中防水建筑材料中添加的抗老化剂存在从建筑材料中迁移出来，防水建筑材料的抗老化性能有待进一步提高和防水建筑材料不具有自修复能力，在对防水涂层表面进行清理时，容易在其表面造成永久性的损伤，防水建筑材料的防水性能与使用寿命有待进一步提高的技术问题。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

3、一种防水建筑新材料，包括按重量份计的以下原料：改性修复剂5份、二氧化硅复合材料2份、光引发剂0.3份、辅助催化剂0.1份、改性防老剂1份、添加剂0.5份和苯氧乙酸烯丙酯5份；

4、所述改性修复剂由萘二异氰酸酯上的异氰酸酯基与2,2'-二硫二乙醇上的羟基反应，制备出两端接枝有萘二异氰酸酯的2,2'-二硫二乙醇，作为中间体，中间体上的异氰酸酯基再与季戊四醇三丙烯酸酯上羟基反应，在中间体的两端接枝季戊四醇三丙烯酸酯后制备而成；

5、所述改性防老剂由2-(2'-羟基-5'-甲基苯基)苯并三唑上的羟基先与富马酰氯上的酰氯发生取代加成反应后的中间体，中间体上的酰氯再与四甲基哌啶醇上的羟基发生取代加成反应后制备而成。

6、进一步的，所述光引发剂为(2,4,6-三甲基苯甲酰基)二苯基氧化膦，辅助催化剂为三苯基膦，添加剂包括按重量份称取的成膜助剂1份、分散剂1份、消泡剂1份和流平剂2份，其中，成膜助剂由乙二醇、丙二醇、己二醇、丙二醇丁醚、乙二醇丁醚、丙二醇乙醚、甲基苄醇、一缩乙二醇、乙二醇丁醚醋酸酯中的一种或多种组成，分散剂由油酸钠、甘油单酸酯二硫酸钠、磺基琥珀酸酯、磺基琥珀酸酯、羧酸盐中的一种或多种组成，所述消泡剂由gpe20、gpe30、gpe40中一种或多种组成，所述流平剂由聚二甲基硅氧烷、丙烯酸树脂、脲醛树脂、三聚氰胺甲醛树脂中的一种或多种组成。

7、一种防水建筑新材料的制备方法，包括以下操作步骤：

8、s1、将萘二异氰酸酯、催化剂和乙酸乙酯加入到氮气保护的三口烧瓶中搅拌，三口烧瓶温度升高至73-79℃，向三口烧瓶中缓慢滴加2,2'-二硫二乙醇，反应4-6h，得到中间体i；

9、中间体i的合成反应原理为：

10、

11、s2、三口烧瓶温度降低至60-65℃，向三口烧瓶中缓慢滴加季戊四醇三丙烯酸酯，在氮气氛围下，保温反应3-4h，后处理得到改性修复剂；

12、改性修复剂份合成反应原理为：

13、

14、s3、将2-(2'-羟基-5'-甲基苯基)苯并三唑、三乙胺、四氢呋喃加入到氮气保护的三口烧瓶中搅拌，三口烧瓶温度降低至0-5℃，向三口烧瓶中缓慢滴加富马酰氯，滴加完毕，保温反应4-6h，然后向三口烧杯中滴加50wt％四甲基哌啶醇的四氢呋喃溶液，保温反应4-6h，后处理得到改性防老剂；

15、改性防老剂的合成反应原理为：

16、

17、s4、将改性修复剂、二氧化硅复合材料、光引发剂、辅助催化剂、改性防老剂、添加剂和苯氧乙酸烯丙酯，按照重量比5:2:0.3:0.1:1:0.5:5加入到不透光的烧杯中搅拌20-30min，得到建筑防水涂料。

18、进一步的，所述2,2'-二硫二乙醇、萘二异氰酸酯和季戊四醇三丙烯酸酯的摩尔比为1:2:2，所述乙酸乙酯用量为萘二异氰酸酯重量的4倍，所述催化剂为二月桂酸二丁基锡，催化剂用量为乙酸乙酯重量的0.03倍，所述后处理操作包括：反应完成，三口烧瓶温度降低至50-55℃，减压蒸馏至无液体流出，向三口烧瓶中加入四氢呋喃，搅拌至体系完全溶清，向三口烧瓶中加入四氢呋喃三倍重量的纯化水，搅拌，有大量固体析出，抽滤，滤饼放置到温度为65-75℃的鼓风干燥箱中，干燥14-16h，得到改性修复剂。

19、进一步的，所述2-(2'-羟基-5'-甲基苯基)苯并三唑、富马酰氯、四甲基哌啶醇的摩尔比为1:1:1，四氢呋喃的使用量为2-(2'-羟基-5'-甲基苯基)苯并三唑重量的3倍，三乙胺重量为2-(2'-羟基-5'-甲基苯基)苯并三唑重量的0.5倍，所述后处理操作包括：反应完成，向三口烧瓶中加入四氢呋喃重量4倍的纯化水，三口烧瓶温度降低至3-8℃，搅拌20-30min，抽滤，滤饼与50wt％乙醇水溶液加入到三口烧瓶中搅拌，三口烧瓶温度升高至70-80℃，搅拌至体系溶清，趁热过滤，滤液转移到三口烧瓶中搅拌，三口烧瓶温度降低至0-5℃，抽滤，滤饼转移到温度为70-75℃的鼓风干燥箱中干燥10-12h，得到改性防老剂，其中，50wt％乙醇水溶液的用量为四氢呋喃重量的0.6倍。

20、进一步的，所述二氧化硅复合体的制备包括以下步骤：

21、a1、将多壁碳纳米管与乙醇加入到三口烧瓶中，三口烧瓶置于超声分散器中超声分散30-50min，然后将三口烧瓶转移到带有机械搅拌的水浴锅中，设置机械搅拌转速为260-320r/min；

22、a2、向三口烧瓶中加入改性二氧化硅、甲基丙烯酸异丁酯与三醇乙胺，搅拌15-25min，三口烧瓶温度升高至40-50℃，向三口烧瓶中加入过硫酸钠，反应20-30min，后处理得到二氧化硅复合体。

23、进一步的，所述多壁碳纳米管、改性二氧化硅、甲基丙烯酸异丁酯、三乙醇胺、过硫酸钠与乙醇的重量比为1:2:5:0.2:0.05:5，所述后处理操作包括：反应完成之后，向三口烧瓶中加入去离子水，搅拌15-20min，抽滤，滤饼用去离子多次淋洗后，转移到温度温85-95℃的真空干燥箱中，干燥20-22h，干燥完成后使用粉碎机粉碎后过200目筛网，得到二氧化硅复合体。

24、进一步的，所述改性二氧化硅的制备包括以下步骤：

25、b1、将纳米二氧化硅、50wt％乙醇水溶液、十二烷基磺酸钠加入到三口烧瓶中，三口烧瓶置于超声分散器中超声分散30-50min，将三口烧杯取出固定在安装在具有磁力搅拌的水浴锅中搅拌，加入冰醋酸调节体系ph＝3-5，搅拌40-60min；

26、b2、向三口烧瓶中加入3-三甲氧基硅烷丙烯酸丙脂，三口烧瓶温度升高至75-85℃，反应2-4h，后处理得到改性纳米二氧化硅。

27、进一步的，所述纳米二氧化硅、50wt％乙醇水溶液、十二烷基磺酸钠和3-三甲氧基硅烷丙烯酸丙脂的重量比为2:50:0.05:1.5，所述后处理操作包括：反应完成之后，停止搅拌，三口烧瓶静置30-50min，撇去上层清液之后，下层含固体物使用漏斗抽滤，得到滤饼，滤饼与丙酮加入到烧杯中搅拌10-20min后放置到超声分散器中分散20-30min，抽滤，滤饼放置到真空干燥箱中，设置温度为55-65℃，干燥6-8h，得到改性纳米二氧化硅，其中，丙酮的用量为50wt％乙醇水溶液重量的0.2倍。

28、本发明具备下述有益效果：

29、1、本发明中的防水建筑材料在制备过程中，通过萘二异氰酸酯上的异氰酸酯基与2,2'-二硫二乙醇上的羟基反应，制备出2,2'-二硫二乙醇的两端接枝有萘二异氰酸酯的中间体i，中间体i上的异氰酸酯基再与季戊四醇三丙烯酸酯上羟基反应，制备出在中间体i两端接枝季戊四醇三丙烯酸酯的改性修复剂，由于碳硫键与硫硫键的键能较碳碳键的键能较低，改性修复剂的活化能较低，并且二硫键的可逆作用能够对链段迁移产生推动力，使改性修复剂的表观活化能大幅降低，对防水涂层自修复具有积极的促进作用，改性修复剂与光引发剂、辅助催化剂相互配合，在防水涂层受损之后，改性修复剂在外界紫外光线的照射作用下，改性修复剂上的二硫键发生二硫交换，使得断裂重组，从而对受损部位进行自我修复，辅助催化剂能够降低二硫交换反应的活化能，使得二硫交换更容易进行，缩短了防水涂层的自修复的时间。

30、2、本发明中的防水建筑材料在制备过程中，通过2-(2'-羟基-5'-甲基苯基)苯并三唑上的羟基先与富马酰氯上的酰氯发生取代加成反应后，生成一端接枝有2-(2'-羟基-5'-甲基苯基)苯并三唑的中间体，中间体上的酰氯再与四甲基哌啶醇上的羟基发生取代加成反应后制备成改性防老剂，四甲基哌啶醇作为受阻胺光稳定剂的重要中间体，具有光稳定作用，2-(2'-羟基-5'-甲基苯基)苯并三唑作为紫外线吸收剂，四甲基哌啶醇与2-(2'-羟基-5'-甲基苯基)苯并三唑通过富马酰氯结合在一起，在光老化过程中四甲基哌啶醇的氮氧自由基作为捕捉剂与2-(2'-羟基-5'-甲基苯基)苯并三唑协同增效，减缓了被紫外光破坏的过程，起到相互保护的作用，提高抗老化效果，从而更好地起到保护高分子材料的作用。

31、3、本发明中的防水建筑材料在制备过程中，通过3-三甲氧基硅烷丙烯酸丙脂接枝到二氧化硅的表面对二氧化硅进行改性，制备出分散性稳定的改性二氧化硅，然后改性二氧化硅、多壁碳纳米管和甲基丙烯酸异丁酯在过硫酸钠的引发作用下，三乙胺作为促进剂，改性二氧化硅和甲基丙烯酸异丁酯发生自由基聚合反应将多壁碳纳米管包裹后经粉碎过筛，制备出纳米结构具有疏水功能的二氧化硅复合体，并且根据相似相容原理，二氧化硅复合体在建筑防水涂料制备过程中能够均匀分散在混合体系中，并保持良好的分散稳定性，从而提高二氧化硅与多壁碳纳米管在防水涂层中分散均一性，进而提高防水涂层的硬度与耐摩擦性能。

32、4、本发明中的防水建筑材料在制备过程中，建筑防水材料组成成分：改性修复剂、二氧化硅复合材料、改性防老剂，在合成改性处理过程中，在其上接枝有不饱和双键，防水涂层在光固化成型过程中发生自由基聚合，分子间由之前的范德华力变为共价键，防止二氧化硅与改性老化剂从防水涂层中迁移出去，保证防水涂层的抗老化性能与硬度，并且在防水涂层固化成型后，改性修复剂上的二硫键发生二硫交换反应，分子交联结构断裂，分子重新开始运动，交联结构重组，避免防水涂层内部产生具有内应力，提高防水材料的力学性能。