一種防水涂料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種防水涂料，該涂料包括液體組分和粉體組分，二者重量比例為1：(0.8～1.5)，液體組分由以下原料按重量百分比配制而成：納米粒子接枝改性丙烯酸乳液68.7～80％，水14.2～22.8％，增塑劑4～8％，分散劑0.1～0.5％；粉體組分由以下原料按重量百分比配制而成：水泥34.2～50％，重鈣19.2～35％，石英砂10～20％，減水劑0.4～0.8％，滲透結晶劑5～10％。本發(fā)明采用硅烷偶聯(lián)劑對納米粒子進行硅烷化修飾，并對丙烯酸樹脂進行接枝改性，增強了丙烯酸乳液的抗拉伸性、抗?jié)B透性、長期耐久性等，涂料中引入滲透結晶劑，使混凝土具有自修復功能，大大提高了防水工程的效果。
【專利說明】一種防水涂料及其制備方法

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種建筑用防水涂料，具體涉及一種納米接枝改性丙烯酸乳液的防水 涂料及其制備方法，屬于建筑材料【技術領域】。

【背景技術】
[0002] 在工業(yè)與民用鋼筋混凝土建筑工程中，由于混凝土材料的抗?jié)B防水性能差，建筑 物表面易產生裂縫，出現漏水現象。目前常用的防滲漏方法是在混凝土表面鋪設防水卷材 或刷涂料，這種方法不僅成本高，施工方法復雜，還存在耐久性差，環(huán)境污染等問題。近年來 發(fā)展很快的聚合物水泥防水涂料在國內被越來越重視，已廣泛應用于各項工程建設中，作 為一個新型材料有非常好的前景。聚合物水泥防水涂料一般是以聚合物乳液和水泥作為主 要原料，加入外加助劑制得的雙組份水性環(huán)保建筑防水涂料，屬于有機無機復合型防水涂 料。該涂料兼具聚合物涂膜的延伸性和防水性，以及水泥材料強度高，硬度大，易與混凝土 基層粘結的優(yōu)點，二者比例可以根據不同施工部位的要求進行調節(jié)。同時，聚合物水泥涂料 采用水作為溶劑，克服了大量有毒溶劑防水涂料對環(huán)境的影響，因此聚合物水泥防水涂料 獲得了迅速的發(fā)展和廣泛的應用。目前市場上的大部分聚合物防水涂料，其性能雖然能夠 滿足GB/T23445-2009《聚合物水泥防水涂料》的標準要求，但是長期使用后仍存在著不同 程度的耐水性差，吸收率高等問題，而且采用傳統(tǒng)聚合物水泥防水涂料制備的涂膜長時間 浸泡在水中，由于水會滲透到聚合物中，導致聚合物易發(fā)脹變軟，進而會降低涂膜的強度， 最終導致防水工程失效。


【發(fā)明內容】

[0003] 本發(fā)明的目的在于：針對上述現有技術存在的問題，提出一種防水涂料，同時還給 出了制備方法，該涂料不僅具有較高的物化性能、抗?jié)B性能及抗拉伸性能，而且涂料中的滲 透結晶劑可與水泥中的堿類物質產生不溶于水的膠凝體，堵住混凝土內部滲透空隙，具有 自修復功能。
[0004] 為了達到以上目的，本發(fā)明的一個技術方案提供了防水涂料，該涂料包括液體組 分和粉體組分，二者重量比例為1 : (〇. 8?1. 5)，所述液體組分由以下原料按重量百分比配 制而成：納米粒子接枝改性丙烯酸乳液68. 7?80%，水14. 2?22. 8%，增塑劑4?8%， 分散劑〇. 1?〇. 5%，以上各組分之和為100% ;所述粉體組分由以下原料按重量百分比配 制而成：水泥34. 2?50%，重鈣19. 2?35%，石英砂10?20%，減水劑0. 4?0. 8%，滲 透結晶劑5?10%，以上各組分之和為100%。
[0005] 上述技術方案中，所述納米粒子接枝改性丙烯酸乳液由以下原料按質量百分比配 制而成：甲基丙稀酸醋0. 1?0. 5%，丙稀酸正丁醋30?40%，苯乙稀10?20%，納米粒 子0· 01?0· 2%，乙烯基三乙氧基硅烷（Α-151)0· 005?0· 05%，乙醇10?20%，N-甲基 丙烯酸甲酯〇. 05?0. 8 %，十二烷基硫酸鈉0. 05?0. 2 %，過硫酸銨0. 1?2 %，水25? 49%，以上各組分之和為100%。
[0006] 本發(fā)明利用硅烷偶聯(lián)劑一乙烯基三乙氧基硅烷（A-151)的水解形成乙烯基三乙 氧硅醇，并與納米粒子表面接枝改性反應生成帶有乙烯基官能團的納米粒子，端乙烯基納 米粒子參與到丙烯酸單體的聚合反應中，并與丙烯酸單體進行接枝改性，克服了傳統(tǒng)納米 粒子由于乳液中分散不均而引起的丙烯酸乳液抗拉伸性能、抗?jié)B透性能、長期耐久性能低 的特點，同時改性后的納米粒子從原位上接枝到丙烯酸乳液中，使其在乳液中獲得均勻的 分散，從而增強了丙烯酸乳液的抗拉伸性、抗?jié)B透性、長期耐久性等，最終顯著提高了納米 改性丙烯酸乳液的抗拉強度，斷裂伸長率，不透水性及粘結強度。
[0007] 上述技術方案中，所述納米粒子為納米二氧化硅（SiO2)，納米二氧化鈦（TiO 2)，納 米三氧化二錯（Al2O3)，納米二氧化錯（ZrO2)，納米氧化鋅（ZnO)中的一種。
[0008] 上述技術方案中，所述分散劑為AMP-95、DP518中的一種；所述增塑劑為鄰苯二甲 酸二丁酯、鄰苯二甲酸二辛酯中的一種；所述減水劑為醚胺粉體減水劑（SM)、聚羧酸鹽類 減水劑（FL-600、DL-IO(KTS-JS)中的一種；所述滲透結晶劑為FLW-CCCW母料。
[0009] 上述技術方案中，所述重鈣的粒徑為300±50目，所述石英砂的粒徑為200±50 目。
[0010] 為了實現上述目的，本發(fā)明還提供了防水涂料的制備方法，包括以下步驟：
[0011] 一、制備納米粒子接枝改性丙烯酸乳液；
[0012] 二、按所需液體組分重量百分比將68. 7?80%納米粒子接枝改性丙烯酸乳液， 14. 2?22. 8%水，4?8%增塑劑，0. 1?0. 5%分散劑加入到容器中，攪拌均勻得到液體組 分；
[0013] 三、按所需粉體組分重量百分比將34. 2?50%水泥，19. 2?35%重鈣，10?20% 石英砂，0. 4?0. 8%減水劑，5?10%滲透結晶劑混合均勾，得到粉體組分；
[0014] 四、將液體組分和粉體組分按重量比I :(0.8?1.5)混合，攪拌均勻后得到防水涂 料。
[0015] 上述技術方案的步驟一中，所述納米粒子接枝改性丙烯酸乳液的制備方法包括如 下步驟：
[0016] ⑴按配方計量，將0. 01?0. 2%納米粒子，10?20%乙醇，0. 005?0. 05%乙烯基 三乙氧基硅烷依次加入到接有冷凝回流裝置的反應釜中并混合均勻，在20?80°C條件下 冷凝回流2?6h，過濾并采用蒸餾水洗滌后干燥得到端乙烯基接枝改性的納米粒子；
[0017] ⑵將0. 05?0. 2%十二烷基硫酸鈉，25?49%水，步驟⑴獲得的全部端乙烯基接 枝改性的納米粒子依次加入到器皿中，攪拌均勻，向器皿中滴加〇. 1?2%過硫酸銨（作為 引發(fā)劑使用）以及30?40%丙烯酸正丁酯，0. 1?0. 5%甲基丙烯酸醋，0. 05?0. 8% N-甲 基丙烯酸甲酯和10?20%苯乙烯組成的混合單體；
[0018] ⑶滴加結束后，65 ±5°C條件下攪拌2 ± Ih至反應完全，降溫至室溫，中和至pH為 7后出料，過濾得到納米粒子接枝改性丙烯酸乳液。
[0019] 上述技術方案的步驟⑵中，滴加時間控制在4±lh。
[0020] 上述技術方案中，所述納米粒子為納米二氧化硅（SiO2)，納米二氧化鈦（TiO 2)，納 米三氧化二錯（Al2O3)，納米二氧化錯（ZrO2)，納米氧化鋅（ZnO)中的一種。
[0021] 上述技術方案中，所述分散劑為AMP-95、DP518中的一種；所述增塑劑為鄰苯二甲 酸二丁酯、鄰苯二甲酸二辛酯中的一種；所述減水劑為醚胺粉體減水劑、聚羧酸鹽類減水劑 中的一種；所述滲透結晶劑為FLW-CCCW母料。FLW-CCCW母料的主要成分是含有硅酸離子 的活性物質，可向混凝土內部滲透，并且遇水后與混凝土中的鈣離子發(fā)生化學反應生成硅 酸鈣晶體，硅酸鈣晶體能夠堵塞混凝土結構內部的毛細孔道，使混凝土致密防水。
[0022] 本發(fā)明提供的防水涂料，具有以下優(yōu)點：
[0023] 1.在原位合成丙烯酸乳液的過程中，采用硅烷偶聯(lián)劑引入端乙烯基官能團，對納 米粒子表面進行硅烷化修飾，接枝改性納米粒子，并參與丙烯酸單體的聚合反應，對丙烯酸 樹脂進行接枝改性，克服了傳統(tǒng)納米粒子在乳液中分散不均的問題，同時從原位上增強了 丙烯酸乳液的抗拉伸性、抗?jié)B透性、長期耐久性等，最終顯著提高了納米改性丙烯酸乳液的 抗拉強度，斷裂伸長率，不透水性及粘結強度；
[0024] 2.涂料中引入滲透結晶劑，使用時滲透結晶劑滲透到混凝土的結構內部與水泥中 的堿類物質發(fā)生學反應，產生不溶于水的凝膠體，將混凝土內部的滲漏空隙堵住，使混凝土 具有自修復功能，大大提高了防水工程的效果。

【具體實施方式】
[0025] 本發(fā)明所用到的化學試劑及材料均為市購。其中，聚羧酸鹽類減水劑為FL-600， DL-100, TS-JS0
[0026] 實施例一
[0027] 將0. Ig納米二氧化娃（購自北京首創(chuàng)納米科技有限公司），180g乙醇，0. 05g乙稀 基三乙氧基硅烷（A-151，購自上海多林化工有限公司）依次加入到接有冷凝回流裝置的反 應釜中并混合均勻，在65°C條件下冷凝回流2. 5h，過濾并采用蒸餾水洗滌后干燥得到端乙 烯基接枝改性的納米粒子。先將300g丙烯酸正丁酯，Ig甲基丙烯酸酯，6. 85gN-甲基丙烯 酸甲酯，IOOg苯乙烯混合獲得混合單體，再將2g十二烷基硫酸鈉，390g水以及上述全部端 乙烯基接枝改性的納米粒子依次加入到器皿中，攪拌均勻后向器皿中滴加20g過硫酸銨以 及407. 85g混合單體，滴加3小時，然后在65°C條件下攪拌2h至反應完全，降溫至室溫，中 和至pH為7后出料，過濾得到納米二氧化硅接枝改性丙烯酸乳液。
[0028] 將68. 7g納米二氧化硅接枝改性丙烯酸乳液，22. 8g水，8g鄰苯二甲酸二丁酯， 〇. 5g分散劑AMP-95(購自美國陶氏公司）加入到容器中混合，攪拌均勻得到液體組分。
[0029] 將34. 2g水泥，35g重鈣（300目），20g石英砂（200目），0· 8g聚羧酸鹽類減水劑 FL-600 (購自弗克科技有限公司），IOg滲透結晶劑FLW-CCCW母料（購自上海睿睿防水材料 有限公司）加入到攪拌罐中攪拌均勻，得到粉體組分。
[0030] 稱取液體組分100g，粉體組分80g，二者混合，攪拌均勻后得到防水涂料A。涂料A 按照國家標準GB/T 23445-2009《聚合物水泥防水涂料》要求進行性能檢測，結果見表1。
[0031] 實施例二
[0032] 將2g納米二氧化鈦（購自北京首創(chuàng)納米科技有限公司），140. 5g乙醇，0. 5g乙烯 基三乙氧基硅烷（A-151)依次加入到接有冷凝回流裝置的反應釜中并混合均勻，在45°C條 件下冷凝回流3. 5h，過濾并采用蒸餾水洗滌后干燥得到端乙烯基接枝改性的納米粒子。先 將400g丙烯酸正丁酯，5g甲基丙烯酸酯，0. 5gN-甲基丙烯酸甲酯，200g苯乙烯混合獲得混 合單體，再將〇. 5g十二燒基硫酸鈉，250g水以及上述全部端乙稀基接枝改性的納米粒子依 次加入到器皿中，攪拌均勻后向器皿中滴加 Ig過硫酸銨以及605. 5g混合單體，滴加4小 時，然后70°C條件下攪拌Ih至反應完全，降溫至室溫，中和至pH為7后出料，過濾得到納米 二氧化鈦接枝改性丙烯酸乳液。
[0033] 將80g納米二氧化鈦接枝改性丙烯酸乳液，15. 9g水，4g鄰苯二甲酸二丁酯，0. Ig 分散劑AMP-95加入到容器中混合，攪拌均勻得到液體組分。
[0034] 將50g水泥，22. Ig重鈣（350目），20g石英砂（250目），0· 4g聚羧酸鹽類減水劑 DL-100 (購自南京東來材料科技有限公司），7. 5g滲透結晶劑FLW-CCCW母料（購自上海睿 睿防水材料有限公司）加入到攪拌罐中攪拌均勻，得到粉體組分。
[0035] 稱取液體組分100g，粉體組分100g，二者混合，攪拌均勻后得到防水涂料B。涂料 B按照國家標準GB/T 23445-2009《聚合物水泥防水涂料》要求進行性能檢測，結果見表1。
[0036] 實施例三
[0037] 將I. 05g納米二氧化鋯（購自北京首創(chuàng)納米科技有限公司），IOOg乙醇，0. 32g乙 烯基三乙氧基硅烷（A-151)依次加入到接有冷凝回流裝置的反應釜中并混合均勻，在72°C 條件下冷凝回流4h，過濾并采用蒸餾水洗滌后干燥得到端乙烯基接枝改性的納米粒子。先 將350g丙烯酸正丁酯，3g甲基丙烯酸酯，SgN-甲基丙烯酸甲酯，150g苯乙烯混合獲得混合 單體，再將I. 25g十二烷基硫酸鈉，375. 88g水以及上述全部端乙烯基接枝改性的納米粒子 依次加入到器皿中，攪拌均勻后向器皿中滴加10. 5g過硫酸銨以及51 Ig混合單體，滴加5 小時，然后60°C條件下攪拌I. 5h至反應完全，降溫至室溫，中和至pH為7后出料，過濾得到 納米二氧化鋯接枝改性丙烯酸乳液。
[0038] 將80g納米二氧化鋯接枝改性丙烯酸乳液，14. 2g水，5. 5g鄰苯二甲酸二辛酯， 〇. 3g分散劑AMP-95加入到容器中混合，攪拌均勻得到液體組分。
[0039] 將50g水泥，34. 4g重鈣（250目），IOg石英砂（150目），0· 6g聚羧酸鹽類減水劑 TS-JS (購自山東同盛建材有限公司），5g滲透結晶劑FLW-CCCW母料（購自上海睿睿防水材 料有限公司）加入到攪拌罐中攪拌均勻，得到粉體組分。
[0040] 稱取液體組分50g，粉體組分55g，二者混合，攪拌均勻后得到防水涂料C。涂料C 按照國家標準GB/T 23445-2009《聚合物水泥防水涂料》要求進行性能檢測，結果見表1。
[0041] 實施例四
[0042] 將0. 5g納米氧化鋅（購自北京首創(chuàng)納米科技有限公司），200g乙醇，0. 41g乙烯 基三乙氧基硅烷（A-151)依次加入到接有冷凝回流裝置的反應釜中并混合均勻，在80°C條 件下冷凝回流2h，過濾并采用蒸餾水洗滌后干燥得到端乙烯基接枝改性的納米粒子。先將 300g丙烯酸正丁酯，2g甲基丙烯酸酯，4. 25gN-甲基丙烯酸甲酯，130g苯乙烯混合獲得混合 單體，再將0. 9十二烷基硫酸鈉，359. 44g水以及上述全部端乙烯基接枝改性的納米粒子依 次加入到器皿中，攪拌均勻后向器皿中滴加2. 5g過硫酸銨以及436. 25g混合單體，滴加3. 5 小時，然后65°C條件下攪拌2. 5h至反應完全，降溫至室溫，中和至pH為7后出料，過濾得到 納米氧化鋅接枝改性丙烯酸乳液。
[0043] 將74. 8g納米氧化鋅接枝改性丙烯酸乳液，18. 5g水，6. 5g鄰苯二甲酸二丁酯， 〇. 2g分散劑DP518 (購自臺灣得謙化學公司）加入到容器中混合，攪拌均勻得到液體組分。
[0044] 將50g水泥，19. 2g重鈣（300目），20g石英砂（200目），0· 8g醚胺粉體減水劑 SM(購自上海景碩建材有限公司），IOg滲透結晶劑FLW-CCCW母料（購自上海睿睿防水材料 有限公司）加入到攪拌罐中攪拌均勻，得到粉體組分。
[0045] 稱取液體組分50g，粉體組分60g，二者混合，攪拌均勻后得到防水涂料D。涂料D 按照國家標準GB/T 23445-2009《聚合物水泥防水涂料》要求進行性能檢測，結果見表1。
[0046] 實施例五
[0047] 將I. 51g納米三氧化二鋁（購自北京首創(chuàng)納米科技有限公司），IOOg乙醇，0. 19g 乙烯基三乙氧基硅烷（A-151)依次加入到接有冷凝回流裝置的反應釜中并混合均勻，在 20°C條件下冷凝回流6h，過濾并采用蒸餾水洗滌后干燥得到端乙烯基接枝改性的納米粒 子。先將300g丙烯酸正丁酯，4g甲基丙烯酸酯，0.5gN-甲基丙烯酸甲酯，IOOg苯乙烯混合 獲得混合單體，再將I. 6g十二燒基硫酸鈉，490g水以及上述全部端乙稀基接枝改性的納米 粒子依次加入到器皿中，攪拌均勻后向器皿中滴加2. 2g過硫酸銨以及404. 5g混合單體，滴 加4小時，然后63°C條件下攪拌3h至反應完全，降溫至室溫，中和至pH為7后出料，過濾得 到納米三氧化二鋁接枝改性丙烯酸乳液。
[0048] 將72. 37g納米三氧化二鋁接枝改性丙烯酸乳液，20. 45g水，6. 75g鄰苯二甲酸二 辛酯，0. 43g分散劑DP518加入到容器中混合，攪拌均勻得到液體組分。
[0049] 將42. Ig水泥，33g重鈣（300目），15g石英砂（200目），0· 4g醚胺粉體減水劑 SM(購自上海景碩建材有限公司）及0.4g聚羧酸鹽類減水劑TS-JS(購自山東同盛建材有 限公司），9. Ig滲透結晶劑FLW-CCCW母料（購自上海睿睿防水材料有限公司）加入到攪拌 罐中攪拌均勻，得到粉體組分。
[0050] 稱取液體組分50g，粉體組分75g，二者混合，攪拌均勻后得到防水涂料E。涂料E 按照國家標準GB/T 23445-2009《聚合物水泥防水涂料》要求進行性能檢測，結果見表1。
[0051] 表 1

【權利要求】
1. 一種防水涂料，其特征是，所述防水涂料包括液體組分和粉體組分，二者重量比例為 1 : (0. 8?1. 5)，所述液體組分由以下原料按重量百分比配制而成：納米粒子接枝改性丙烯 酸乳液68. 7?80 %，水14. 2?22. 8 %，增塑劑4?8 %，分散劑0. 1?0. 5 %;所述粉體組 分由以下原料按重量百分比配制而成：水泥34. 2?50%，重鈣19. 2?35%，石英砂10? 20 %，減水劑0? 4?0? 8 %，滲透結晶劑5?10 %。
2. 根據權利要求1所述的防水涂料，其特征是，所述納米粒子接枝改性丙烯酸乳液由 以下原料按質量百分比配制而成：甲基丙烯酸酯〇. 1?〇. 5%，丙烯酸正丁酯30?40%，苯 乙烯10?20%，納米粒子0. 01?0. 2%，乙烯基三乙氧基硅烷0. 005?0. 05%，乙醇10? 20%，N-甲基丙烯酸甲酯0. 05?0. 8%，十二烷基硫酸鈉0. 05?0. 2%，過硫酸銨0. 1? 2%，水 25 ?49%。
3. 根據權利要求2所述的防水涂料，其特征是：所述納米粒子為納米二氧化硅，納米二 氧化鈦，納米三氧化二鋁，納米二氧化錯，納米氧化鋅中的一種。
4. 根據權利要求1所述的防水涂料，其特征是：所述分散劑為AMP-95、DP518中的一 種；所述增塑劑為鄰苯二甲酸二丁酯、鄰苯二甲酸二辛酯中的一種；所述減水劑為醚胺粉 體減水劑、聚羧酸鹽類減水劑中的一種；所述滲透結晶劑為FLW-CCCW母料。
5. 根據權利要求1所述的防水涂料，其特征是：所述重鈣的粒徑為300±50目，所述石 英砂的粒徑為200 ±50目。
6. -種防水涂料的制備方法，其特征是，包括以下步驟： 一、 制備納米粒子接枝改性丙烯酸乳液； 二、 按所需液體組分重量百分比將68. 7?80%納米粒子接枝改性丙烯酸乳液，14. 2? 22. 8%水，4?8%增塑劑，0. 1?0. 5%分散劑加入到容器中，攪拌均勻得到液體組分； 三、 按所需粉體組分重量百分比將34. 2?50 %水泥，19. 2?35 %重鈣，10?20 %石英 砂，0. 4?0. 8%減水劑，5?10%滲透結晶劑混合均勻，得到粉體組分； 四、 將液體組分和粉體組分按重量比1 : (0. 8?1. 5)混合，攪拌均勻后得到防水涂料。
7. 根據權利要求6所述防水涂料的制備方法，其特征是，步驟一中所述納米粒子接枝 改性丙烯酸乳液的制備方法包括如下步驟： ⑴按配方計量，將0. 01?0. 2%納米粒子，10?20%乙醇，0. 005?0. 05%乙烯基三乙 氧基硅烷依次加入到接有冷凝回流裝置的反應釜中并混合均勻，在20?80°C條件下冷凝 回流2?6h，過濾并采用蒸餾水洗滌后干燥得到端乙烯基接枝改性的納米粒子； ⑵將0. 05?0. 2%十二烷基硫酸鈉，25?49%水，端乙烯基接枝改性的納米粒子依次 加入到器皿中，攪拌均勻，向器皿中滴加0. 1?2%過硫酸銨以及30?40%丙烯酸正丁酯， 0. 1?0. 5%甲基丙烯酸酯，0. 05?0. 8% N-甲基丙烯酸甲酯和10?20%苯乙烯組成的混 合單體； ⑶滴加結束后，65 ±5°C條件下攪拌2 ± lh至反應完全，降溫至室溫，中和至pH為7后 出料，過濾得到納米粒子接枝改性丙烯酸乳液。
8. 根據權利要求7所述防水涂料的制備方法，其特征是：所述步驟⑵中滴加時間控制 在 4±lh。
9. 根據權利要求7所述防水涂料的制備方法，其特征是：所述納米粒子為納米二氧化 硅，納米二氧化鈦，納米三氧化二鋁，納米二氧化鋯，納米氧化鋅中的一種。
10.根據權利要求6所述防水涂料的制備方法，其特征是：所述分散劑為AMP-95、DP518 中的一種；所述增塑劑為鄰苯二甲酸二丁酯、鄰苯二甲酸二辛酯中的一種；所述減水劑為 醚胺粉體減水劑、聚羧酸鹽類減水劑中的一種；所述滲透結晶劑為FLW-CCCW母料。
【文檔編號】C04B28/00GK104446192SQ201410649005
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年11月14日 優(yōu)先權日:2014年11月14日
【發(fā)明者】朱殿奎, 李安寧, 沈志明, 李晴, 朱燦銀, 凌羽, 李娟 , 李偉, 張輝 申請人:江蘇豐彩新型建材有限公司, 江蘇豐彩節(jié)能科技有限公司, 江蘇豐彩保溫裝飾板有限公司