本發(fā)明涉及高分子材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種改性高分子涂料及其制備方法。

背景技術(shù)：

在建筑、交通、地鐵、隧道等工程建設(shè)中多采用混凝土結(jié)構(gòu)，在這些領(lǐng)域中，對混凝土結(jié)構(gòu)的防滲水要求非常之高。

為了實(shí)現(xiàn)混凝土結(jié)構(gòu)的防滲水性能，通常，需要在混凝土結(jié)構(gòu)的表面涂覆防滲水涂料，一般而言，將水性或者油性的液狀防水涂料涂刷于各種建筑物及構(gòu)筑墻的表面，利用待水分或者溶劑增發(fā)后所留下的膜層獲得防水效果的組合物。

目前，我國新型防水涂料仍以瀝青基涂料為主，占全部涂料的80％，高分子涂料只占10％左右，其他涂料占余下的10％左右。高分子涂料質(zhì)量輕、強(qiáng)度高、低能耗、多功能，可以用于單層防水，且在彈性極限范圍內(nèi)使用時(shí)有優(yōu)良的回彈性，并且色彩豐富，可以美化環(huán)境。因此，隨著高分子涂料技術(shù)的革新，這種材料的應(yīng)用前景非常廣闊。但是，原料問題一直是高分子涂料行業(yè)的一大難題，諸多性能優(yōu)良的原料都大部分需要進(jìn)口，導(dǎo)致高分子涂料的價(jià)格相對偏高，從而使其推廣受到很大的限制。

聚氨酯-丙烯酸酯乳液防水涂料，具有環(huán)境友好、成膜性能好、附著牢固，涂層耐寒、耐熱、耐磨、富有彈性、光澤度好、防水性能優(yōu)良、耐候等性能，成為非常有發(fā)展前景的涂料品種。但是由于原材料種類有限，通過簡單的乳液復(fù)合所得的防水涂料其性能已經(jīng)無法滿足實(shí)際使用和科技發(fā)展的需求，特別是在機(jī)械強(qiáng)度、對基材潤濕能力以及高防水性能方面還存在亟待解決的問題。

此外，隨著社會的發(fā)展和人民生活水平的提高，人們開始更重視環(huán)保和身體健康。負(fù)離子是一種重要的空氣調(diào)節(jié)劑，被譽(yù)為空氣維生素和生長素，當(dāng)空氣中的負(fù)離子濃度較高時(shí)，不但能消除空氣中的異味，使空氣凈化清新，同時(shí)抑制多種病菌的繁殖，并且還能夠降低人體血液和增強(qiáng)心肌功能，促進(jìn)人體的新陳代謝，增強(qiáng)免疫系統(tǒng)功能，對人體健康影響極大。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供了一種改性高分子涂料及其制備方法，解決了現(xiàn)有技術(shù)中的防水涂料力學(xué)性能差，容易老化，防水效果欠佳，環(huán)保性差等技術(shù)問題。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種改性高分子涂料，所述高分子涂料包括了組分A和組分B，其中，所述組分A包括如下重量份的配料：

所述組分B包括如下重量份的配料：

其中，所述高分子涂料在使用時(shí)，組分A和組分B的重量配比為1：(2.5-3.5)。

優(yōu)選的，所述負(fù)離子組合物為平均粒徑為50-150nm的納米級負(fù)離子粉，與分散劑聚丙烯酸鈉混合分散得到，其中分散劑占分散劑與負(fù)離子粉總重量的1％-2.5％，經(jīng)過分散的負(fù)離子粉，不易發(fā)生團(tuán)聚，可確保在制成釋放負(fù)離子的無機(jī)防水材料時(shí)均勻分散；所述石墨烯是由3-10層以苯環(huán)結(jié)構(gòu)周期性緊密堆積的碳原子以ABC堆垛構(gòu)成的二維碳材料。

優(yōu)選的，該納米級負(fù)離子粉為電氣石粉、電氣石負(fù)離子粉及蛋白石粉中的一種或兩種以上。

優(yōu)選的，所述固化劑采用三聚磷酸鋁或磷酸硅。

優(yōu)選的，所述的交聯(lián)劑選自偏鋁酸鈉、焦銻酸鉀、硫酸鋁中的一種或幾種；所述增塑劑選自鄰苯二甲酸二乙酯、己二酸二辛脂、葵二酸二丁酯中的一種或幾種。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種制備上述改性高分子涂料的方法，該方法包括如下步驟：

(1)制備組分A

將負(fù)離子組合物分散在所述純水中，超聲分散均勻后形成水相，然后將所述石墨烯、有機(jī)硅改性水性環(huán)氧樹脂、乙二醇和固化劑混合均勻后形成油相，將水相和油相進(jìn)行混合后進(jìn)行高速剪切，再加入到超聲分散，將所述混合物料置于反應(yīng)容器中進(jìn)行加熱反應(yīng)，控制反應(yīng)溫度為150℃-160℃，反應(yīng)至所述混合物料形成溶液狀態(tài)得到組分A；

(2)制備組分B

將所述三元乙丙橡膠、聚氨基甲酸酯、聚醋酸乙烯酯加入高速混合機(jī)中預(yù)熱到85-95℃，攪拌混合30-40min，攪拌速度1500-2000轉(zhuǎn)/min，冷卻到室溫后，加入到純水中，均質(zhì)攪拌處理30-40min制得預(yù)乳化液；

將所述硫酸鎂、抗氧化劑、絡(luò)合劑、增塑劑和防腐劑加入超聲粉碎機(jī)，超聲粉碎機(jī)功率為200-300W，粉碎時(shí)間50-60min，得到超聲粉碎混合物；

將所述預(yù)乳化液、水性氟改性含磷丙烯酸酯乳液、超聲粉碎混合物倒入反應(yīng)釜中，升溫至75-90℃，攪拌，繼續(xù)加入所述交聯(lián)劑，攪拌轉(zhuǎn)速為300-500r/min，攪拌時(shí)間為5-10min，得到組分B；

(3)將所述組分A和組分B按照重量配比為1：(2.5-3.5)混合，得到高分子涂料。

優(yōu)選的，步驟(1)中高速剪切速度為7000-8000轉(zhuǎn)/min，時(shí)間為10-15min。

優(yōu)選的，所述步驟(3)中，具體采用如下工藝混合組分A和組分B：

將組分A加入到攪拌器中，機(jī)械攪拌2-5min后，加入組分B，繼續(xù)攪拌15-25min，攪拌轉(zhuǎn)速控制在300-500r/min；

停止攪拌，將初步混合物放置于超聲波分散機(jī)中進(jìn)行分散，超聲波功率為150-250W，分散時(shí)間為5-10min，分散溫度為25-35℃，得到所述高分子涂料。

本發(fā)明提供的一個(gè)或多個(gè)技術(shù)方案，至少具有如下技術(shù)效果或優(yōu)點(diǎn)：(1)防水性能好，可在涂布表面形成一層致密牢固、機(jī)械性能好的保護(hù)膜；(2)高分子涂料中含有負(fù)離子組合物顆粒，可誘發(fā)大量的負(fù)離子，有利于人體健康；(3)在涂料組分中添加的石墨烯，具有很高的比表面積，表面吸附力強(qiáng)，能在涂料干燥時(shí)形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)了涂料和基材之間的吸附作用，使涂層更加致密，增強(qiáng)了涂料對基材的附著力；(4)高分子涂料中含有的抗氧化劑和防腐劑，有效抑制了防水涂層的老化，延長了涂層的使用壽命；(5)所采用的配料均具有較低的毒性，優(yōu)化的制備工藝，減少了排放；(6)原料廉價(jià)、工藝簡單，適于大規(guī)模工業(yè)化運(yùn)用，實(shí)用性強(qiáng)。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例一

本實(shí)施例的高分子涂料包括了組分A和組分B。其中，所述組分A包括如下重量份的配料：負(fù)離子組合物10份，石墨烯1份，有機(jī)硅改性水性環(huán)氧樹脂8份，乙二醇14份，固化劑1份，純水32份。

所述組分B包括如下重量份的配料：三元乙丙橡膠11份，聚氨基甲酸酯8份，聚醋酸乙烯酯21份，羧甲基纖維素鉀1份，硫酸鎂1份，水性氟改性含磷丙烯酸酯乳液1份，抗氧化劑0.1份，交聯(lián)劑1份，絡(luò)合劑1.5份，增塑劑1份，防腐劑0.5份，純水31份。其中，所述高分子涂料在使用時(shí)，組分A和組分B的重量配比為1：2.5。

所述負(fù)離子組合物為平均粒徑為50-150nm的納米級負(fù)離子粉，與分散劑聚丙烯酸鈉混合分散得到，其中分散劑占分散劑與負(fù)離子粉總重量的1％，經(jīng)過分散的負(fù)離子粉，不易發(fā)生團(tuán)聚，可確保在制成釋放負(fù)離子的無機(jī)防水材料時(shí)均勻分散；所述石墨烯是由3-10層以苯環(huán)結(jié)構(gòu)周期性緊密堆積的碳原子以ABC堆垛構(gòu)成的二維碳材料。

優(yōu)選的，該納米級負(fù)離子粉為電氣石粉、電氣石負(fù)離子粉及蛋白石粉中的一種或兩種以上。所述固化劑采用三聚磷酸鋁或磷酸硅。所述的交聯(lián)劑選自偏鋁酸鈉、焦銻酸鉀、硫酸鋁中的一種或幾種；所述增塑劑選自鄰苯二甲酸二乙酯、己二酸二辛脂、葵二酸二丁酯中的一種或幾種。

將負(fù)離子組合物分散在所述純水中，超聲分散均勻后形成水相，然后將所述石墨烯、有機(jī)硅改性水性環(huán)氧樹脂、乙二醇和固化劑混合均勻后形成油相，將水相和油相進(jìn)行混合后進(jìn)行高速剪切，再加入到超聲分散，將所述混合物料置于反應(yīng)容器中進(jìn)行加熱反應(yīng)，控制反應(yīng)溫度為150℃，反應(yīng)至所述混合物料形成溶液狀態(tài)得到組分A；優(yōu)選的高速剪切速度為7000轉(zhuǎn)/min，時(shí)間為10min。

將所述三元乙丙橡膠、聚氨基甲酸酯、聚醋酸乙烯酯加入高速混合機(jī)中預(yù)熱到85℃，攪拌混合30min，攪拌速度1500轉(zhuǎn)/min，冷卻到室溫后，加入到純水中，均質(zhì)攪拌處理30min制得預(yù)乳化液。

將所述硫酸鎂、抗氧化劑、絡(luò)合劑、增塑劑和防腐劑加入超聲粉碎機(jī)，超聲粉碎機(jī)功率為200W，粉碎時(shí)間50min，得到超聲粉碎混合物；

將所述預(yù)乳化液、水性氟改性含磷丙烯酸酯乳液、超聲粉碎混合物倒入反應(yīng)釜中，升溫至75℃，攪拌，繼續(xù)加入所述交聯(lián)劑，攪拌轉(zhuǎn)速為300r/min，攪拌時(shí)間為5min，得到組分B；

將所述組分A和組分B按照重量配比為1：2.5混合，得到高分子涂料。具體采用如下工藝混合組分A和組分B：將組分A加入到攪拌器中，機(jī)械攪拌2min后，加入組分B，繼續(xù)攪拌15min，攪拌轉(zhuǎn)速控制在300r/min；停止攪拌，將初步混合物放置于超聲波分散機(jī)中進(jìn)行分散，超聲波功率為150W，分散時(shí)間為5min，分散溫度為25℃，得到所述高分子涂料。

實(shí)施例二

本實(shí)施例的高分子涂料包括了組分A和組分B。其中，所述組分A包括如下重量份的配料：負(fù)離子組合物20份，石墨烯2份，有機(jī)硅改性水性環(huán)氧樹脂8.5份，乙二醇18份，固化劑1.5份，純水42份。

所述組分B包括如下重量份的配料：三元乙丙橡膠15份，聚氨基甲酸酯13份，聚醋酸乙烯酯24份，羧甲基纖維素鉀1.5份，硫酸鎂1.5份，水性氟改性含磷丙烯酸酯乳液1.2份，抗氧化劑0.6份，交聯(lián)劑1.6份，絡(luò)合劑2.5份，增塑劑1.5份，防腐劑1份，純水33份。其中，所述高分子涂料在使用時(shí)，組分A和組分B的重量配比為1：3。

所述負(fù)離子組合物為平均粒徑為50-150nm的納米級負(fù)離子粉，與分散劑聚丙烯酸鈉混合分散得到，其中分散劑占分散劑與負(fù)離子粉總重量的2％，經(jīng)過分散的負(fù)離子粉，不易發(fā)生團(tuán)聚，可確保在制成釋放負(fù)離子的無機(jī)防水材料時(shí)均勻分散；所述石墨烯是由3-10層以苯環(huán)結(jié)構(gòu)周期性緊密堆積的碳原子以ABC堆垛構(gòu)成的二維碳材料。

優(yōu)選的，該納米級負(fù)離子粉為電氣石粉、電氣石負(fù)離子粉及蛋白石粉中的一種或兩種以上。所述固化劑采用三聚磷酸鋁或磷酸硅。所述的交聯(lián)劑選自偏鋁酸鈉、焦銻酸鉀、硫酸鋁中的一種或幾種；所述增塑劑選自鄰苯二甲酸二乙酯、己二酸二辛脂、葵二酸二丁酯中的一種或幾種。

將負(fù)離子組合物分散在所述純水中，超聲分散均勻后形成水相，然后將所述石墨烯、有機(jī)硅改性水性環(huán)氧樹脂、乙二醇和固化劑混合均勻后形成油相，將水相和油相進(jìn)行混合后進(jìn)行高速剪切，再加入到超聲分散，將所述混合物料置于反應(yīng)容器中進(jìn)行加熱反應(yīng)，控制反應(yīng)溫度為155℃，反應(yīng)至所述混合物料形成溶液狀態(tài)得到組分A；優(yōu)選的高速剪切速度為7500轉(zhuǎn)/min，時(shí)間為12min。

將所述三元乙丙橡膠、聚氨基甲酸酯、聚醋酸乙烯酯加入高速混合機(jī)中預(yù)熱到92℃，攪拌混合35min，攪拌速度1800轉(zhuǎn)/min，冷卻到室溫后，加入到純水中，均質(zhì)攪拌處理36min制得預(yù)乳化液。

將所述硫酸鎂、抗氧化劑、絡(luò)合劑、增塑劑和防腐劑加入超聲粉碎機(jī)，超聲粉碎機(jī)功率為250W，粉碎時(shí)間55min，得到超聲粉碎混合物；

將所述預(yù)乳化液、水性氟改性含磷丙烯酸酯乳液、超聲粉碎混合物倒入反應(yīng)釜中，升溫至80℃，攪拌，繼續(xù)加入所述交聯(lián)劑，攪拌轉(zhuǎn)速為400r/min，攪拌時(shí)間為7min，得到組分B；

將所述組分A和組分B按照重量配比為1：3混合，得到高分子涂料。具體采用如下工藝混合組分A和組分B：將組分A加入到攪拌器中，機(jī)械攪拌3min后，加入組分B，繼續(xù)攪拌20min，攪拌轉(zhuǎn)速控制在400r/min；停止攪拌，將初步混合物放置于超聲波分散機(jī)中進(jìn)行分散，超聲波功率為200W，分散時(shí)間為7min，分散溫度為30℃，得到所述高分子涂料。

實(shí)施例三

本實(shí)施例的高分子涂料包括了組分A和組分B。其中，所述組分A包括如下重量份的配料：負(fù)離子組合物25份，石墨烯3份，有機(jī)硅改性水性環(huán)氧樹脂9份，乙二醇25份，固化劑2份，純水45份。

所述組分B包括如下重量份的配料：三元乙丙橡膠18份，聚氨基甲酸酯15份，聚醋酸乙烯酯26.5份，羧甲基纖維素鉀2份，硫酸鎂2份，水性氟改性含磷丙烯酸酯乳液2份，抗氧化劑1份，交聯(lián)劑3份，絡(luò)合劑3.5份，增塑劑2份，防腐劑1.5份，純水38份。其中，所述高分子涂料在使用時(shí)，組分A和組分B的重量配比為1：3.5。

所述負(fù)離子組合物為平均粒徑為50-150nm的納米級負(fù)離子粉，與分散劑聚丙烯酸鈉混合分散得到，其中分散劑占分散劑與負(fù)離子粉總重量的2.5％，經(jīng)過分散的負(fù)離子粉，不易發(fā)生團(tuán)聚，可確保在制成釋放負(fù)離子的無機(jī)防水材料時(shí)均勻分散；所述石墨烯是由3-10層以苯環(huán)結(jié)構(gòu)周期性緊密堆積的碳原子以ABC堆垛構(gòu)成的二維碳材料。

優(yōu)選的，該納米級負(fù)離子粉為電氣石粉、電氣石負(fù)離子粉及蛋白石粉中的一種或兩種以上。所述固化劑采用三聚磷酸鋁或磷酸硅。所述的交聯(lián)劑選自偏鋁酸鈉、焦銻酸鉀、硫酸鋁中的一種或幾種；所述增塑劑選自鄰苯二甲酸二乙酯、己二酸二辛脂、葵二酸二丁酯中的一種或幾種。

將負(fù)離子組合物分散在所述純水中，超聲分散均勻后形成水相，然后將所述石墨烯、有機(jī)硅改性水性環(huán)氧樹脂、乙二醇和固化劑混合均勻后形成油相，將水相和油相進(jìn)行混合后進(jìn)行高速剪切，再加入到超聲分散，將所述混合物料置于反應(yīng)容器中進(jìn)行加熱反應(yīng)，控制反應(yīng)溫度為160℃，反應(yīng)至所述混合物料形成溶液狀態(tài)得到組分A；優(yōu)選的高速剪切速度為8000轉(zhuǎn)/min，時(shí)間為15min。

將所述三元乙丙橡膠、聚氨基甲酸酯、聚醋酸乙烯酯加入高速混合機(jī)中預(yù)熱到95℃，攪拌混合40min，攪拌速度2000轉(zhuǎn)/min，冷卻到室溫后，加入到純水中，均質(zhì)攪拌處理40min制得預(yù)乳化液。

將所述硫酸鎂、抗氧化劑、絡(luò)合劑、增塑劑和防腐劑加入超聲粉碎機(jī)，超聲粉碎機(jī)功率為300W，粉碎時(shí)間60min，得到超聲粉碎混合物；

將所述預(yù)乳化液、水性氟改性含磷丙烯酸酯乳液、超聲粉碎混合物倒入反應(yīng)釜中，升溫至90℃，攪拌，繼續(xù)加入所述交聯(lián)劑，攪拌轉(zhuǎn)速為500r/min，攪拌時(shí)間為10min，得到組分B；

將所述組分A和組分B按照重量配比為1：3.5混合，得到高分子涂料。具體采用如下工藝混合組分A和組分B：將組分A加入到攪拌器中，機(jī)械攪拌5min后，加入組分B，繼續(xù)攪拌25min，攪拌轉(zhuǎn)速控制在500r/min；停止攪拌，將初步混合物放置于超聲波分散機(jī)中進(jìn)行分散，超聲波功率為250W，分散時(shí)間為10min，分散溫度為35℃，得到所述高分子涂料。

經(jīng)測試，本發(fā)明各實(shí)例中的高分子涂料形成10mm的涂膜后的各技術(shù)指標(biāo)如下：

由上表可知，本發(fā)明的高分子涂料強(qiáng)度高、機(jī)械性能優(yōu)越，環(huán)保，可誘發(fā)大量負(fù)離子。

以上所述實(shí)施例僅表達(dá)了本申請的具體實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對本申請保護(hù)范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本申請技術(shù)方案構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本申請的保護(hù)范圍。