一类液料中含无机粉料的特殊聚合物水泥涂料的制作方法

一类液料中含无机粉料的特殊聚合物水泥涂料
1.发明名称
2.
3.本发明涉及建筑材料技术领域，特别是适用服役于长期浸水环境或持续高湿环境的柔性聚合物水泥基涂料。


背景技术：

4.在建筑领域，水性涂料因其安全性得到了持续的关注与推广。聚合物水泥涂料因其优异的基层粘接能力与防水能力在民用建筑及商业建筑领域均得到了广泛的应用。服役状态下的水泥涂料因受环境的长期影响，其性能一般会出现大幅衰减。究其原因，一为涂料中所含原料本体性能受环境长期影响而导致，二为涂料中大量亲水性物质导致各组分界面间的作用力受环境影响而大幅衰减。水泥涂料中的无机组分通常由于水泥的水化可实现较强的化学键链接，而涂料中的重要组分聚合物与无机材料间若无特殊处理通常无法形成化学键链接。一个普遍的例子为应用于防水领域的聚合物水泥涂料，在长期高湿或浸水环境下其物理力学性能通常有大幅度变化。
5.本发明旨在解决聚合物水泥涂料在服役状态下的性能缺陷问题。


技术实现要素：

6.为了增强聚合物乳液中乳液胶粒与无机填料间的作用力，从而实现保持甚至提升最终涂料涂层在服役状态下的性能，包括特殊条件下的性能，本发明所披露的方法和配方允许将表面具有化学活性的填料预先加入液料中，在化合物的帮助下使得填料表面与乳液胶粒表面实现化学键链接，从而实现上述目标。
7.本发明公开了一种水性的柔性聚合物水泥涂料，包括：液料组分与粉料组分。其液料组分，包括：聚合物乳液，及至少一种表面具有化学活性的无机粉料，不包含或包含至少一种无机填料，及一种或多种硅烷，硅氧烷或其组合。其粉料组分，包括：水泥，不包含或包含一种或多种无机填料，零种或至少一种助剂(水泥减水剂，流变助剂，粘接助剂，消泡剂，分散助剂，等其他助剂)。
8.所述表面具有化学活性的无机粉料选自粉碎沙粒，二氧化硅粉，石英粉，云母，长石，硅藻土及其组合。化学活性指带有羟基或硅羟基。
9.所述无机填料选自沙子，碳酸钙，二氧化硅，二氧化钛，氧化锌，白云石，硫酸钡，粉煤灰，偏高岭土，云母，长石，硅藻土，霞石正长岩，滑石及其组合。
10.在一些实施方式中，碳酸钙选自重质碳酸钙，轻质碳酸钙及其组合。其优选平均粒径为小于50微米，更优选平均粒径为小于15微米。其有益效果是避免液料中的无机组分在长时间储存后发生沉降。
11.在一些实施方式中，粉料组分所含水泥可为不同种水泥的组合。其有益效果是调
整涂料的固化时间，强度，抗粉化能力，涂料成膜干燥后的颜色及外观，及水泥的水化时间及程度。
12.在一些实施方式中，粉料组分包括水泥，至少一种水泥减水剂，不含无机填料。其有益效果是提高液料中无机组分含量避免发生沉降。
13.所述聚合物乳液选自纯丙，苯丙，乙酸乙烯酯乙烯共聚物(vae)，苯乙烯丁二烯共聚物(丁苯)，醋丙，及其组合。其中至少一种乳液是硅烷改性或者带有酸性官能团。
14.所述硅烷，硅氧烷的每个分子水解后有至少两个硅羟基或每个分子水解后包含至少一个环氧官能团和至少一个硅羟基。所述硅烷及硅氧烷包含硅烷，硅氧烷，卤化硅烷，硅烷醇，硅醚及其组合。其有益效果是在聚合物与活性无机粉料间建立化学键链接。
15.在一些实施方式中，液料组分包含带有酸性官能团的丁苯乳液，表面具有化学活性的无机粉料，和包含至少一个环氧官能团和至少一个可水解官能团的硅烷或硅氧烷。所述可水解官能团包含硅烷，硅氧烷，卤化硅烷，硅烷醇，硅醚及其组合。其有益效果是借由抗水解能力较优的丁苯乳液提高最终产品在服役环境下的稳定性。
16.在一些实施方式中，液料组分包含硅烷改性的丙烯酸乳液，表面具有化学活性的无机粉料，和包含水解后产生至少两个硅羟基的硅烷或硅氧烷。所述可水解官能团包含硅烷，硅氧烷，卤化硅烷，硅烷醇，硅醚及其组合。
17.所述聚合物固体与无机材料的质量比为1:1至1:5。
具体实施方式
18.以下结合实例对本发明进一步详细描述。本发明的实施例仅是对本发明进行的说明性而非限制性描述，是为了帮助本领域技术人员对本发明的理解。在不脱离由权利要求所限定的相关保护范围的情况下，本领域的技术人员可以做出变更或修改。
19.为了保证液料与粉料混合后制得的涂膜在常温下具有柔性，所采用的聚合物或聚合物组合中的一种聚合物的玻璃化温度(tg)需低于摄氏10度。
20.实施例1：
21.本实施例的涂料由液料及粉料两种组分组成，具体配比如下：
22.液料组成：
23.硅烷改性丙烯酸乳液：100份
24.重质碳酸钙粉末：90份
25.二氧化硅粉末：30份
26.硅烷：0.4份
27.消泡剂：0.4份
28.润湿剂：0.3份
29.增稠剂：0.1至0.2份
30.表面活性剂：1.5份
31.粉料组成：
32.水泥：22份
33.高效减水剂：0.2份
34.本实施例的硅烷改性丙烯酸乳液自市场采购，起玻璃化温度低于摄氏10度。
35.本实施例中重质碳酸钙粉末的优选平均粒径小于15微米。
36.本实施例中二氧化硅粉末自市场采购，粒径为325目。
37.本实施例中硅烷采购自瓦克化学。
38.本实施例中消泡剂采购自巴斯夫。
39.本实施例中的润湿剂为水性润湿分散机，采购自海明斯。
40.本实施例中的增稠剂自市场采购，为陶氏化学的产品。
41.本实施例中水泥为42.5型，自市场采购，为阿尔博水泥公司的产品。
42.本实施例中的高效减水剂为粉状萘系减水剂，自市场采购。
43.将上述液料及粉料各自按照比例搅拌均匀制备后，将粉料倒入液料中充分搅拌至无粉团，即可得到柔性水泥涂料并应用于施工或制膜。
44.按照国标gb/t23445
‑
2009方法进行测试及参照地下工程防水规范gb/t50108
‑
2008的规定，基本性能如下表所示。
[0045][0046]
由性能表可知，根据本实施例1中的配方所制样品在浸水168小时后的拉伸强度高于地下工程防水规范gb/t50108
‑
2008所规定的1.5mpa，断裂延伸率也高于80％。
[0047]
实施例2：
[0048]
本实施例的涂料由液料及粉料两种组分组成，具体配比如下：
[0049]
液料组成：
[0050]
含有羧酸基的丁苯乳液：100份
[0051]
重质碳酸钙粉末：90份
[0052]
二氧化硅粉末：35份
[0053]
环氧硅烷：0.4份
[0054]
消泡剂：0.4份
[0055]
润湿剂：0.3份
[0056]
增稠剂：0.1份
[0057]
粉料组成：
[0058]
水泥：15份
[0059]
高效减水剂：0.2份本实施例的含有羧酸基的丁苯乳液自市场采购，玻璃化温度低于摄氏
‑
5度。
[0060]
本实施例中重质碳酸钙粉末的优选平均粒径小于15微米。
[0061]
本实施例中二氧化硅粉末自市场采购，粒径为325目。
[0062]
本实施例中环氧硅烷自市场采购。
[0063]
本实施例中消泡剂采购自巴斯夫。
[0064]
本实施例中的润湿剂为水性润湿分散机，采购自海明斯。
[0065]
本实施例中的增稠剂自市场采购，为陶氏化学的产品。
[0066]
本实施例中水泥为42.5型，自市场采购。
[0067]
本实施例中的高效减水剂为粉状萘系减水剂，自市场采购。
[0068]
将上述液料及粉料各自按照比例搅拌均匀制备后，将粉料倒入液料中充分搅拌至无粉团，即可得到柔性水泥涂料并应用于施工或制膜。
[0069]
按照国标gb/t23445
‑
2009方法进行测试及参照地下工程防水规范gb/t50108
‑
2008的规定，基本性能如下表所示。竞品自市场采购，为主流js 2型产品。
[0070][0071]
由对比数据可知，本实施例2中配方在浸水168小时后的拉伸强度远优于竞品，具有非常出色的在长期浸水或长期高湿环境下的服役性能。
[0072]
实施例3：
[0073]
本实施例的涂料由液料及粉料两种组分组成，在最终配方中聚合物与无机材料的质量比分别为1:1，1:3及1:5。具体配比如下：
[0074][0075]
本实施例的丁苯乳液自市场采购，带有羧酸基，其玻璃化温度低于摄氏
‑
10度。
[0076]
本实施例中重质碳酸钙粉末的优选平均粒径小于15微米。
[0077]
本实施例中二氧化硅粉末自市场采购，粒径为325目。
[0078]
本实施例中环氧硅烷自市场采购。
[0079]
本实施例中消泡剂采购自巴斯夫。
[0080]
本实施例中的润湿剂为水性润湿分散机，采购自海明斯。
[0081]
本实施例中的两种增稠剂均自市场采购。
[0082]
本实施例中水泥为52.5型，自市场采购。
[0083]
本实施例中的高效减水剂为粉状聚羧酸减水剂，自市场采购。
[0084]
将上述液料及粉料各自按照比例搅拌均匀制备后，将粉料倒入液料中充分搅拌至无粉团，即可得到柔性水泥涂料并应用于施工或制膜。
[0085]
按照国标gb/t23445
‑
2009方法进行测试及参照地下工程防水规范gb/t50108
‑
2008的规定，基本性能如下表所示。竞品自市场采购，为主流js 2型产品。
[0086]
此三个配方所对应的性能对比如下。
[0087][0088]
由对比数据可知，在聚合物与物及材料的质量比为1:1及1:5的情况下，其浸水后的拉伸强度均远低于质量比1:3的情况。质量比为1:1级1:5的两个情况下的浸水168小时后的拉伸强度与实施例2中所示的竞品的浸水后拉伸强度接近，在浸水或长期潮湿服役条件下的拉伸强度与已经商业化的竞品相比不具有优势。