一种超耐候屋面防水涂料及其制备方法和应用与流程

1.本发明属于防水材料技术领域，具体涉及一种超耐候屋面防水涂料及其制备方法和应用。


背景技术：

2.针对金属屋面渗漏，一般采用硅酮玻璃胶、sbs改性沥青卷材或pvc、tpo等高分子卷材进行维修。由于金属屋面温度及荷载变化较为复杂，上述几种材料往往很难满足其热胀冷缩的形变要求，且存在造价成本高、施工工艺繁琐等问题。而通过在金属屋面上应用涂料，可以得到集节能、防水为一体的屋面。
3.目前，大多工业厂房以彩钢板作为顶棚搭建，彩钢板顶棚经过环境侵蚀，一般3-5年就会出现锈蚀破损，造成屋面漏水，并且修补难度较大，且修补后寿命不长。现有的屋面防水涂料一般有沥青型防水涂料、聚氨酯防水涂料、丙烯酸防水涂料等，这些屋面防水涂料依旧存在较多不足之处，比如耐候性差，防水使用寿命仅2-3年；颜色以深色为主，用于屋面后，导致建筑内部温度升高，夏季尤为严重；市面上虽然有些白色或浅色的屋面防水涂料，但其耐污性较差，使用后会逐渐沾污变暗淡，甚至转变为灰色，另外屋面的结构存在一些复杂的构造，如天沟等，这些部位往往容易出现堵塞积水情况，而由于产品耐水性较差，一旦形成积水情况，极易产生脱层、起鼓现象。因此，开发一款耐候、耐污、耐水性能优异的防水涂料显得很有必要。


技术实现要素：

4.本发明的目的是提供一种超耐候屋面防水涂料及其制备方法和应用，该超耐候屋面防水涂料能满足1500h以上的人工老化要求，耐候性好；不易沾染灰尘，耐沾污性强；产品漆膜吸水率极低，耐水浸泡性优异。
5.为实现上述目的，本发明提供一种超耐候屋面防水涂料，包括以下重量份的组分：
6.纯丙烯酸乳液：350-550份；
7.分散剂：5-15份；
8.反应型氧化锌：5-30份；
9.交联剂：1-5份；
10.填料：250-350份；
11.钛白粉：50-150份；
12.消泡剂：2-4份；
13.成膜助剂：5-15份；
14.防冻剂：10-20份；
15.甲基丙烯酸：1-5份；
16.增稠剂：3-5份；
17.水：100-150份；
18.所述反应型氧化锌与交联剂的质量比为1-10:1；
19.所述分散剂为疏水改性共聚羧酸盐。
20.本技术方案以纯丙烯酸乳液为主料，利用其突出的耐水性、耐候性等特性，通过添加反应型氧化锌和交联剂，可有效提高产品的耐热、耐磨、耐污、抗老化以及机械强度，两者具有协同作用，可进一步提升制品的拉伸强度和粘结强度；通过添加疏水改性共聚羧酸盐作为分散剂，分散效果好，同时可提高制品的耐水性和耐污性；添加钛白粉，可提高制品的亮度及反射隔热作用；添加防冻剂可增加制品的防冻性能；添加甲基丙烯酸提高制品的耐久性和粘结性，得到的屋面防水涂料综合性能优异。
21.进一步地，上述技术方案中，所述纯丙烯酸乳液的玻璃化转变温度为零下40℃-零下20℃。本技术方案中通过控制纯丙烯酸乳液的的玻璃化转变温度，可提高屋面防水涂料的低温柔性。
22.进一步地，上述技术方案中所述反应型氧化锌的粒径为25-40nm，比表面积大于85m2/g。本技术方案中反应型氧化锌即为活性氧化锌，是一种纳米材料，同时具有纳米材料和传统氧化锌的双重特性。与传统氧化锌产品相比，其比表面积大、化学活性高，并且能显著增强光吸收、有较好的遮蔽紫外线性能，其紫外线遮蔽率高达98％；同时具有抗菌抑菌、祛味防酶性能，用量可以减少。此外，活性氧化锌还能提高物料的拉伸性能、耐磨性能以及抗老化性能，且均优于普通氧化锌。
23.进一步地，上述技术方案中，所述疏水改性共聚羧酸盐在25℃的固含量为25-26％，粘性为50-100mpa.s。
24.进一步地，上述技术方案中，所述疏水改性共聚羧酸盐为orotan 731a和hy-65a重量比为1-2:1的混合物。orotan 731a是一种通用性聚羧酸钠盐分散剂，分散性能优异，稳定性好，同时还具有优越的耐水性能。hy-65a是一种具有aba结构的疏水改性聚羧酸共聚物钠盐，同时兼具疏水性和分散性，在有效提高耐水性与耐污性的同时对填料等起到有效的助分散作用。本发明将两者结合使用可进一步提高耐水性、耐污性以及分散性能，使得涂料漆膜耐水性好，泡水也不易鼓包。
25.进一步地，上述技术方案中，所述交联剂为taic(三烯丙基异三聚氰酸酯)或tmptma(三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯)。taic的均聚物-聚三烯丙基异三聚酸酯为一种透明、硬度、耐热、电绝缘优良的树脂，能与丙烯酸等乳液进行接枝共聚反应，可显著提高制品的耐热性、耐候性、耐磨性以及机械强度等；tmptma作为一种耐热、耐候、抗冲、抗湿等性能的单体，可与其它单体进行共聚，与丙烯酸等乳液接枝共聚可提高制品的抗污染、耐热、抗腐蚀、耐候等性能，提高粘合强度。
26.进一步地，上述技术方案中，所述填料为滑石粉、碳酸钙、石英粉中的一种或几种；所述成膜助剂为醇酯12系列；所述防冻剂为丙二醇或乙二醇；所述增塑剂为hec(羟乙基纤维素)、dop(邻苯二甲酸二辛酯)、dinp(邻苯二甲酸二异壬酯)中的一种或几种。
27.上述配方中未公开的成分均采用本领域常规产品即可。
28.本发明还提供一种超耐候屋面防水涂料的制备方法，包括以下具体步骤：
29.s1.按配比将水预先加入到搅拌装置，并开始搅拌，然后分别加入分散剂、消泡剂，搅拌20-30min后，再加入钛白粉、反应型氧化锌、填料，以500-600r/min的速度继续搅拌30-40min，得到混合物a；
30.s2.将增稠剂与防冻剂混合，搅拌混合均匀，得到混合物b；
31.s3.将纯丙烯酸乳液、交联剂、甲基丙烯酸在35-45℃温度下预混合，然后加入成膜剂，并以500-600r/min的速度搅拌混合均匀，得到混合物c；
32.s4.将混合物c缓慢加入到混合物a中，混合均匀，然后加入混合物b，并以300-400r/min搅拌30-40min，得到屋面防水涂料。
33.本发明预先将分散剂、消泡剂、钛白粉、反应型氧化锌、填料混合均匀成浆液，可有效避免后续混合不均匀的问题以及减少后续混合时间；将增稠剂与防冻剂预先混合，利用防冻剂粘性和吸湿性好的特性，与增稠剂混合均匀，进一步提高粘性和抗冻性；将纯丙烯酸乳液、交联剂、甲基丙烯酸先进行接枝聚合反应，可提高乳液的耐候性、机械强度和粘结强度，最后将三者混合，得到的屋面防水涂料耐候性、耐水性、防污性能以及力学优异，同时还能反射隔热，具有节能功效。
34.本发明还提供一种由上述的超耐候屋面防水涂料在屋面及屋面改造防护体系中的应用。将该屋面防水涂料用于屋面及屋面改造防护体系中，防水性好，能完好地解决渗漏问题；柔韧性及耐候性好，可满足各类气候条件；能反射太阳辐射，改善工作环境、提升节能效果；使用简单方便，无固体废弃物产生。
35.进一步地，所述超耐候屋面防水涂料能满足1500h以上人工老化要求。
36.本发明具有的有益效果是：
37.1.本发明以纯丙烯酸乳液为主料，通过添加各助剂，并控制各助剂的配比，得到的屋面防水涂料，耐候性、耐水性、耐污性以及拉伸强度等综合性能优异；
38.2.本发明通过使用反应性氧化锌，不仅可提高制品的拉伸性能、耐磨性能以及抗老化性能，还具有一定的遮蔽紫外线性能和抗菌防霉性能；其与交联剂配合使用可有效提高拉伸强度、粘结强度、耐污性等，具有协同增效作用；
39.3.本发明制备的丙烯酸酯聚合物乳液防水涂料，添加功能性粉体填料和助剂，可以满足jgt 375-2012的全项要求，并且耐候性优异，满足1500h以上的人工老化要求，能有效反射隔热，具有节能功效；同时耐沾污性强，不易沾染灰尘；耐水浸泡性优异，不鼓包；可适用于金属屋面防水及改造；此外，可根据需要随意调配颜色，用于屋面装饰。
具体实施方式
40.下述实施例中的实验方法，如无特别说明，均为常规方法。下述实施例涉及的原料若无特别说明，均为普通市售品，皆可通过市场购买获得。
41.下面结合实施例对本发明作进一步详细描述：
42.实施例1
43.一种超耐候屋面防水涂料，包括以下重量份的组分：
44.纯丙烯酸乳液：350份；
45.疏水改性共聚羧酸盐：5份；
46.反应型氧化锌：10份；
47.taic：1份；
48.石英粉：250份；
49.钛白粉：80份；
50.消泡剂：2份；
51.成膜助剂：5份；
52.丙二醇：10份；
53.甲基丙烯酸：1份；
54.增稠剂hec：3份；
55.水：100份；
56.所述疏水改性共聚羧酸盐为orotan 731a和hy-65a重量比为1:1的混合物；
57.其制备方法包括以下具体步骤：
58.s1.按配比将水预先加入到搅拌装置，并开始搅拌，然后分别加入分散剂、消泡剂，搅拌20min后，再加入钛白粉、反应型氧化锌、石英粉，以600r/min的速度继续搅拌40min，得到混合物a；
59.s2.将增稠剂与防冻剂混合，搅拌混合均匀，得到混合物b；
60.s3.将纯丙烯酸乳液、交联剂、甲基丙烯酸在35℃温度下预混合，然后加入成膜剂，并以600r/min的速度搅拌混合均匀，得到混合物c；
61.s4.将混合物c缓慢加入到混合物a中，混合均匀，然后加入混合物b，并以300r/min搅拌40min，得到屋面防水涂料。
62.实施例2
63.一种超耐候屋面防水涂料，包括以下重量份的组分：
64.纯丙烯酸乳液：450份；
65.疏水改性共聚羧酸盐：10份；
66.反应型氧化锌：20份；
67.tmptma：3份；
68.碳酸钙：300份；
69.钛白粉：100份；
70.消泡剂：3份；
71.成膜助剂：10份；
72.丙二醇：15份；
73.甲基丙烯酸：3份；
74.增稠剂dop：4份；
75.水：130份；
76.所述疏水改性共聚羧酸盐为orotan 731a和hy-65a重量比为1.5:1的混合物；
77.其制备方法包括以下具体步骤：
78.s1.按配比将水预先加入到搅拌装置，并开始搅拌，然后分别加入分散剂、消泡剂，搅拌25min后，再加入钛白粉、反应型氧化锌、石英粉，以550r/min的速度继续搅拌35min，得到混合物a；
79.s2.将增稠剂与防冻剂混合，搅拌混合均匀，得到混合物b；
80.s3.将纯丙烯酸乳液、交联剂、甲基丙烯酸在40℃温度下预混合，然后加入成膜剂，并以550r/min的速度搅拌混合均匀，得到混合物c；
81.s4.将混合物c缓慢加入到混合物a中，混合均匀，然后加入混合物b，并以350r/min
搅拌35min，得到屋面防水涂料。
82.实施例3
83.一种超耐候屋面防水涂料，包括以下重量份的组分：
84.纯丙烯酸乳液：550份；
85.疏水改性共聚羧酸盐：15份；
86.反应型氧化锌：30份；
87.taic：5份；
88.石英粉和滑石粉：350份；
89.钛白粉：150份；
90.消泡剂：4份；
91.成膜助剂：15份；
92.乙二醇：20份；
93.甲基丙烯酸：5份；
94.增稠剂dinp：5份；
95.水：150份；
96.所述疏水改性共聚羧酸盐为orotan 731a和hy-65a重量比为2:1的混合物；
97.其制备方法包括以下具体步骤：
98.s1.按配比将水预先加入到搅拌装置，并开始搅拌，然后分别加入分散剂、消泡剂，搅拌30min后，再加入钛白粉、反应型氧化锌、石英粉，以500r/min的速度继续搅拌30min，得到混合物a；
99.s2.将增稠剂与防冻剂混合，搅拌混合均匀，得到混合物b；
100.s3.将纯丙烯酸乳液、交联剂、甲基丙烯酸在45℃温度下预混合，然后加入成膜剂，并以500r/min的速度搅拌混合均匀，得到混合物c；
101.s4.将混合物c缓慢加入到混合物a中，混合均匀，然后加入混合物b，并以400r/min搅拌30min，得到屋面防水涂料。
102.对比例1
103.一种屋面防水涂料，与实施例1的区别在于，用的是普通氧化锌。
104.对比例2
105.一种屋面防水涂料，与实施例1的区别在于，所用交联剂为dcp。
106.对比例3
107.一种屋面防水涂料，与实施例1的区别在于，不添加甲基丙烯酸。
108.对比例4
109.一种屋面防水涂料，与实施例1的区别在于，所用分散剂为普通阴离子分散剂tegodispers 757w。
110.对比例5
111.一种屋面防水涂料，包括以下重量份的组分：
112.纯丙烯酸乳液：350份；
113.疏水改性共聚羧酸盐：5份；
114.反应型氧化锌：0.5份；
115.taic：1份；
116.石英粉：250份；
117.钛白粉：80份；
118.消泡剂：2份；
119.成膜助剂：5份；
120.丙二醇：10份；
121.甲基丙烯酸：1份；
122.增稠剂hec：3份；
123.水：100份；
124.所述疏水改性共聚羧酸盐为orotan 731a和hy-65a重量比为1:1的混合物；
125.制备方法同实施例1。
126.对比例6
127.一种超耐候屋面防水涂料，其配比同实施例1，其制备方法包括以下具体步骤：
128.按配比将水预先加入到搅拌装置，并开始搅拌，分别加入分散剂、消泡剂、钛白粉、反应型氧化锌、石英粉，以600r/min的速度继续搅拌40min；然后加入纯丙烯酸乳液、交联剂、甲基丙烯酸并以600r/min的速度搅拌混合均匀；最后加入增稠剂与丙二醇混合，以300r/min搅拌40min，得到屋面防水涂料。
129.试验例
130.将实施例1-3和对比例1-6所制备的屋面防水涂料的关键性能进行测试(按热反射型测试)，结果如表1所示。测试方法和标准按照《jgt375-2012金属屋面丙烯酸高弹防水涂料》中的要求进行。
131.表1 性能测试结果
132.[0133][0134]
从表1的结果可以看出，采用本发明配比及制备方法获得的屋面防水涂料各性能指标均能达到甚至优于jgt375-2012中标准要求，且其耐候性能优异，能满足1500h以上的人工老化要求。
[0135]
对比例1中，使用普通氧化锌，得到的屋面防水涂料其拉伸强度、剥离粘结性、抗老化性以及耐污性能相对于实施例1均显著下降，说明反应型氧化锌较普通氧化锌的活性更强，有利于提高涂料的综合性能；对比例2中，使用dcp交联剂，得到的屋面防水涂料其拉伸强度、剥离粘结性、抗老化性以及耐污性能相对于实施例1均显著下降，说明交联剂对涂料的综合性能也有影响，此外，结合对比例1和2以及实施例1可以看出，本发明中反应型氧化锌和交联剂具有协同作用。
[0136]
对比例3中，未添加甲基丙烯酸，得到的屋面防水涂料其综合性能相对于实施例1均显著下降，特别是剥离粘结性、抗老化性能，说明甲基丙烯酸能提高涂料的粘结性和耐久性。
[0137]
对比例4中，使用普通阴离子分散剂，得到的屋面防水涂料其吸水率、不透水性以及耐污性能相对于实施例1均显著下降，说明本发明的疏水改性共聚羧酸盐能有效改善涂料制品的耐水性和耐污性能。
[0138]
对比例5中，反应型氧化锌与交联剂的比例过低时，得到的屋面防水涂料其综合性能相对于实施例1具有一定的下降，说明两者配比不合适。
[0139]
对比例6中，制备方法使用直接混合的方式，相对于实施例1中分开混合分开反应得到的屋面防水涂料，综合性能均有所下降，说明直接一块混合不利反应及各成分作用的
发挥。
[0140]
综上所述，本发明以纯丙烯酸乳液为主料，通过添加功能性助剂和填料，并控制各组分的配比，得到的屋面防水涂料，耐候性、耐水性、耐污性以及拉伸强度等综合性能优异，优于jgt 375-2012的全项要求，尤其耐候性能优异，可满足1500h以上的人工老化要求。
[0141]
最后需要强调的是，以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种变化和更改，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。