一种海绵城市超平耐磨混凝土面层罩面漆及其制备方法与流程

本发明涉及一种海绵城市超平耐磨混凝土面层罩面漆及其制备方法，具体涉及混凝土表面保护，尤其是有海绵城市建设需求的广场等大面积公共场所建设。

背景技术：

1、目前城市广场建设大多仍在使用水泥混凝土、沥青混凝土等密实封闭的地表铺装结构来取代原有的土壤表面。城市的露天停车场、庭院及广场等大面积公共场所，大都采用花岗岩等石板材或砖材铺设，致密的路面铺装层只能将降雨产生的地面径流通过重力排水组织流入城市排水系统，进而排入江河湖海中。基于上述情况，在降水量较大时，地表积水过多，若无法及时排入城市排水系统或超出了城市排水系统的负荷，将会给行人出行和车辆行驶带来不便和安全隐患，甚至引起城市内涝灾害。

2、为此，国内开始大力推广应用透水铺装等海绵设施，目前技术中的透水铺装大多是通过增大铺装材料的孔隙率或通过设置多个导水孔来透水的。公开号为cn110904762a的专利文件公开了一种海绵城市用透水砖，但是砖材内部设置的空腔导致了该铺装的抗压能力较差，对于有行车荷载或较大人群荷载的场地，其在外力作用下易发生破损、松动，影响广场整体建设效果。目前海绵改造多为在其结构层中增加蓄水模块或面层采用透水铺装，为了提高地面透水砖的耐久性，目前采用了通过噪透水砖面层进行喷涂一层耐磨罩面漆去保护透水砖，提高透水结构的耐久性、抗压性以及使用寿命。

3、鉴于目前存在的技术问题，广场的海绵改造作为海绵城市建设中的核心点，亟需制备出一种具有提高透水砖面层耐久性的罩面漆。

技术实现思路

1、针对现有技术问题，本发明提供了一种海绵城市超平耐磨混凝土面层罩面漆及其制备方法，本发明制备的罩面漆具有耐久性、耐磨性以及具有高韧性和耐候性能好的特点，适用于城市建设中心透水砖面层，罩面漆还添加了颜料，可以具有一定的防护作用和装饰美观效果。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

3、一种海绵城市超平耐磨混凝土面层罩面漆，所述罩面漆包括以下重量份的原料：

4、30-50重量份水性聚氨酯-聚酯纤维乳液、20-30重量份改性abs树脂、30-50重量份聚乙烯醇酸酯改性环氧树脂、5-10重量份石墨烯、3-5重量份无机填料、3-5重量份颜料、1-3重量份偶联剂、1-3重量份增粘剂、0.5-2重量份流平剂、0.5-1重量份固化剂和30-40重量份溶剂；

5、其中，所述石墨烯为经过表面改性处理后的石墨烯，溶剂为乙醇。

6、特别地，石墨烯具有优异的力学性能和特殊的二维结构，可以改善建筑材料的微观结构，经过表面改性后的石墨烯可以进一步提高与树脂材料的相容性，提高材料的其力学性能和耐久性；石墨烯的加入为材料带来结构损伤和应力应变自诊断等智能化功能，能够实时监测建筑结构的健康状况，及时发现潜在的安全隐患，并为建筑结构的维护和加固提供有力支持，使得材料的强度、稳定性、抗冲击和耐久性的到提高。

7、其中，所述水性聚氨酯-聚酯纤维乳液的制备方法包括以下步骤：

8、将聚酯纤维和聚氨酯粉末加入搅拌装置中，加入乙醇，加热至70-80℃，搅拌使其充分溶解，加入增塑剂，继续搅拌，直到溶液变得均匀透明，然后将混合溶液进行搅拌震荡脱泡处理，去除溶液中的气泡，得到水性聚氨酯-聚酯纤维乳液。

9、特别地，所述增塑剂包括环氧大豆油、磷酸三丁酯、硬脂酸甘油酯、对甲苯磺酸酰胺和环丁烷酸脂中的至少一种，优选为环氧大豆油增塑剂。环氧大豆油具有较好的耐候性与低挥发性，与水性聚氨酯具很好的相容效果，使得水性聚氨酯与聚酯纤维混合更加均匀，制备产品更具耐久性，使用寿命延长，并且对人体健康和环境的危害较小。

10、所述改性abs树脂的制备方法包括以下步骤：

11、步骤一：将干燥的玻璃纤维纳米颗粒加入到聚乙二醇的乙醇溶液的搅拌装置中，加热至50-60℃，混合搅拌1-3h，过滤，干燥，得到改性玻璃纤维；

12、步骤二：将改性玻璃纤维加入到abs树脂的乙醇溶液中，搅拌混合均匀，加热至70-80℃，保持反应1-3h，然后加入硅烷偶联剂kh-550的乙醇溶液，继续搅拌，加热至70-80℃，保持反应3-5h，待反应结束后，加入缓冲溶液调节反应ph，过滤，得到改性abs树脂。

13、特别地，使用了纳米级的改性玻璃纤维对abs树脂进行表面改性，经过改性后的玻璃纤维的表面结构发生变化，在硅烷偶联剂的协同作用下与abs树脂具有更佳的相容性，使在搅拌状态下混合更加均匀，形成均匀、致密的界面层，两者的优异性能相结合，使得制备的罩面漆具有高韧性、抗疲劳性和耐久性，采用5％的氢氧化钠溶液作为缓冲溶液调节溶液ph至中性，进一步提高了罩面漆性能的稳定性。

14、所述聚乙烯醇酸酯改性环氧树脂的制备方法包括以下步骤：

15、将经过环氧有机硅处理的环氧树脂与研磨后的聚乙烯醇酸酯按比例进行混合，加入催化剂和稀释剂，混合搅拌均匀，加热至80-100℃，保持反应3-5h，待反应结束后，冷却至室温，过滤，干燥，研磨，过筛，得到聚乙烯醇酸酯改性环氧树脂；其中所述过筛筛网目数为300-400目。

16、特别地，催化剂优选为有机钛类催化剂中的钛酸丁酯，稀释剂优选为丙酮。选用有机钛催化剂是因为其具有高的反应活性和选择性，提高了聚乙烯醇酸酯与环氧树脂的聚合速率，减短反应时间，并且选用了溶解性较好的丙酮作为反应稀释剂，大大提高了反应效率。

17、进一步地，聚乙烯醇酸酯具有优良的弹性、耐寒、耐热、耐化学腐蚀性等特性，与环氧树脂通过化学反应进行结合改性，改善环氧树脂的加工性能，提高其流动性和分散性，还提高了环氧树脂的韧性、韧度和耐候性。聚乙烯醇酸酯还可以与罩面漆中的其他树脂组分发生反应，形成稳定的交联结构，进而提高了罩面漆的固化程度和耐热性，使其在高温环境下保持较好的性能，从整体上提高了稳定性与耐久性。

18、特别地，所述无机填料包括石英砂、碳酸钙、分子筛粉、滑石粉、碳纤维、玻璃纤维和硅灰石粉中的至少一种，优选为石英砂。石英砂具有较高的硬度和化学稳定性好，加入材料的制备中可以增强罩面漆的耐磨性和耐久性，延长混凝土结构的使用寿命，并且石英砂价格低，可以降低成本。

19、特别地，所述颜料包括铁红、云母氧化铁、炭黑、锌黄、铁钛粉、磷酸锌和云母珠光粉中的至少一种，优选为云母珠光粉。云母珠光粉是一种具有独特光泽和颜色的颜料，它能够赋予混凝土保护层罩面漆一种珍珠般的光泽和质感，这种光泽和质感可以提高混凝土表面的装饰性和耐久性，使其在各种环境下都能保持美观和耐用。云母珠光粉还具有优异的耐候性和耐化学品性，可以抵抗紫外线、化学物质等外界因素的侵蚀，进而延长混凝土保护层面漆的使用寿命。并且云母珠光粉在晚上可以自主发光，具有一定的装饰性和环保性，既可节约能源，还能保护建筑。

20、特别地，所述增粘剂包括羟乙基甲基纤维素、蒙脱土、硬脂酸锂、石油树脂、烷基酚醛树脂、聚甲基苯乙烯树脂、聚二甲基硅氧烷、酮醛树脂和二甲苯甲醛树脂中的至少一种，优选为聚二甲基硅氧烷。聚二甲基硅氧烷的加入可以提高罩面漆与混凝土表面的粘结力，使其更加牢固地附着在混凝土表面上，提高罩面漆的耐水性、耐候性和耐化学品性，延长了混凝土保护层罩面漆的使用寿命。

21、所述偶联剂包括单烷氧基型钛酸酯、螯合型钛酸酯、环氧基硅烷、巯基硅烷和氨基硅烷中的至少一种。

22、特别的地，所述流平剂包括丙烯酸酯乳液、聚醚硅氧烷和聚醚改性硅油中的至少一种，优选为聚醚硅氧烷。聚醚硅氧烷作为流平剂，可以改善罩面漆在施工过程中的流动性和润湿性，使得罩面漆能够更好地覆盖在混凝土表面上，提高涂料的涂装效果和均匀性，聚醚硅氧烷还可以提高罩面漆的抗划伤性和抗桔皮性，从而延长混凝土保护层面漆的使用寿命。

23、特别地，所述固化剂包括多异氰酸酯型、聚氨酯型和氨基树脂型中的至少一种，优选为多异氰酸酯固化剂。多异氰酸酯与材料中的聚氨酯以及其它树脂具有很好的相容性，通过化学交联形成具有三维结构的树脂材料，在混凝土面层反应形成高强度的聚氨酯涂层，提高了混凝土面层的硬度、韧性和抗冲击性，还提高了罩面漆的耐久性和延长了罩面漆的使用寿命。

24、一种海绵城市超平耐磨混凝土面层罩面漆的制备方法，所述罩面漆的制备方法如下：

25、s1、按重量份计，在室温下将水性聚氨酯-聚酯纤维乳液、改性abs树脂和聚乙烯醇酸酯加入容器内，控制转速为500-700rpm，保持搅拌15-30min，得到混合液a；

26、s2、按重量份向混合液a中加入石墨烯、无机填料、偶联剂、增粘剂、流平剂和乙醇，控制转速为600-1000rpm，升温至80-120℃，保持搅拌30-60min，得到混合液b；

27、s3、待搅拌结束后，提高转速至1000-2000rpm，向混合液b中加入颜料和固化剂，保持搅拌30-60min，加溶剂调节至所需粘度，得到罩面漆。本发明的有益效果：

28、与现有技术相比，为了提高地面透水砖的耐久性，本发明采用了在透水砖面层进行喷涂一层耐磨罩面漆去保护透水砖，提高透水结构的耐久性、抗压性以及使用寿命。通过对罩面漆进行调色可以达到传统铺装砖材面层较难达到的景观效果，可以提升美观性，同时三重改性耐磨材料结合的罩面漆还可以进一步提高场地耐久性。本发明制备的罩面漆使用无需水泥自流平层，减轻地面负重，加快施工进度，而且制备的罩面漆具有很好的耐磨性能，可以耐重压，表面可以行驶车辆。制备罩面漆使用的所有原材料和辅料不含有害溶剂，减轻voc排放，减少了对人体和环境的危害。