本发明涉及防水材料技术领域，尤其涉及一种能够释放负离子的无机防水材料及其制备方法和应用。
背景技术：
建筑用的水泥混凝土由于存在各种孔隙或产生裂缝和裂纹，而使得气相、液相和可溶性离子易于进入其中，容易出现渗水及腐蚀混凝土材料的内部结构，进而加速混凝土的碳化和降低其耐久性，影响路面和建筑物的强度和稳定度，缩短混凝土材料的使用寿命。为了防止腐蚀性物质的侵入，提高混凝土的密实度，目前，大多数都采用有机防水材料喷洒于混凝土材料的表面，这类型的防水材料可以渗透到混凝土内部，在特定条件下生成结晶物质封住孔隙，阻止水及其他有害物质渗入。不过，有机防水材料容易老化，耐候性差，并且在生产过程中容易污染环境。
近年来，由于人们环保意识的不断增强，路面及房屋建设等领域的材料除了需要具备基本的功能外，还被赋予能够有利于人类身心健康的附加功能。因此，如何增加建筑材料的附加功能已经成为建筑研究及施工的趋势。
负离子是一种重要的空气调节剂，被誉为空气维生素和生长素，当空气中的负离子浓度较高时，不但能消除空气中的异味，使空气净化清新，同时因具有较高的氧化活性而能破话细菌的生物活性，抑制多种病菌的繁殖，并且还能够降低人体血液和增强心肌功能，促进人体的新陈代谢，增强免疫系统功能，对人体健康影响极大。世界卫生组织规定，清新空气中的负离子含量不应低于1000～1500个/cm3。近年来可释放负离子的功能材料已经被广泛应用于纺织品、室内空气净化、功能纤维、电器及保健等方面，如何将具有能够释放负离子功 能的材料用于建筑、道路交通中仍有待研究。
技术实现要素：
本发明实施例的目的在于克服建筑、道路防水材料中现有技术的上述不足，提供一种释放负离子的无机防水材料及其制备方法。
本发明实施例的另一目的在于提供该释放负离子的无机防水材料的应用。
为达到上述发明目的，本发明的实施例采用了如下技术方案：
一种释放负离子的无机防水材料，该释放负离子的无机防水材料由如下重量百分比的配方组成：
以及，上述释放负离子的无机防水材料的制备方法，该释放负离子的无机防水材料的制备方法包括如下步骤：
按照上述释放负离子的无机防水材料的配方比例分别称取各组分；
对称取的所述组分进行混料处理，形成混合物料；然后将所述混合物料置于反应容器中进行加热反应，控制反应温度为160℃～180℃，反应至所述混合物料形成溶液状态。
以及，上述释放负离子的无机防水材料或由上述释放负离子的无机防水材料的制备方法制备的释放负离子的无机防水材料在建筑、道桥建设中的应用。
上述实施例的释放负离子的无机防水材料，体系稳定，环保无害，用于建筑、道桥的混凝土中具有良好的抗渗性能，还可提高建筑、道桥混凝土的强度。 该释放负离子的无机防水材料中添加负离子粉材料，能有效的释放负离子，使得该释放负离子的无机防水材料除了具有防水抗渗效果外，还具有净化空气的作用，从而使得防水材料能够有益于人体的身心健康。
采用上述方法制备释放负离子的无机防水材料，操作简便，且生产过程中无污染，反应温度仅为160℃～180℃，反应能耗低，生产成本低，制备的产品体系稳定，适合大规模的工业生产。
上述实施例中释放负离子的无机防水材料在建筑、道桥中的应用，具有增强混凝土强度和防水抗渗性能；同时还能够释放负离子净化空气，达到对身体身心健康有益的效果。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明的实施例提供了一种释放负离子的无机防水材料，该释放负离子的无机防水材料由如下重量百分比的配方组成：
其中，
在任一实施例中，上述配方组分的负离子粉采用平均粒径为100～300nm的纳米级负离子粉。该纳米级的负离子粉相对于普通离子粉具有更高效的负离子释 放效率。在一具体实施例中，该纳米级的负离子粉为电气石粉、电气石负离子粉及蛋白石粉中的一种或两种以上。在一具体实施例中，负离子粉使用前，应当将负离子粉与分散剂聚丙烯酸钠混合分散，然后投入使用，其中分散剂占分散剂与负离子粉总重量的0.5％～2.0％，经过分散的负离子粉，不易发生团聚，可确保在制成释放负离子的无机防水材料时均匀分散，达到高效释放负离子的目的。优选地，用325目普通电气石粉或电气石负离子粉或蛋白石粉中的一种或两种以上与聚丙烯酸钠进行球磨至少6h，然后超声分散处理而得到100～300nm的负离子粉，其中，聚丙烯酸钠占聚丙烯酸钠和负离子粉总重量的0.5％～2.0％。
在任一实施例中，上述配方组分的纯水，不含杂质，导电性能差，硬度低，不易发生变质，用于制备本发明释放负离子的无机防水材料能有效维护防水材料体系的稳定。
在任一实施例中，上述配方组分的水溶性硅酸盐为硅酸钠或硅酸钾或硅酸锂中的一种或两种以上。在一具体实施例中，优选硅酸钠，硅酸钠具有良好的粘结性能，且耐酸、耐热性能良好，强度较高，能有效提高该释放负离子的无机防水材料的密实度、强度、抗渗性、抗冻性和耐水性等。
在任一实施例中，固化剂为氟硅酸钠。上述配方组分的氟硅酸钠作为硅酸钠的固化剂，能够有效促进其固化速度，并提高固化强度。在一具体实施例中，所述固化剂还可以采用三聚磷酸铝、磷酸硅中的任一种替代。
在任一实施例中，上述配方组分的络合剂为EDTA，该络合剂具有六个配位原子，分子量为292，是一种性能优越的络合剂。在本发明配方中EDTA能够快速渗透到混凝土中与其中氢氧化钙发生螯合反应，把游离的钙离子转化形成稳定的不溶物，可有效提高混凝土的抗裂抗渗水性能及整体性能。
在任一实施例中，上述配方组分的水性环氧树脂为有机硅改性水性环氧树脂。该类环氧树脂能够增强抗水性，同时具有粘结纳米负离子粉的作用，且施工过程中能够增强对材料的粘结力。
在任一实施例中，上述配方组分的催化剂采用氧化钙。氧化钙能够催化钙离子络合物与氢氧化钙发生螯合反应，加快本发明释放负离子的无机防水材料在混凝土中的渗透速度和提高渗透效率。
相应地，在本发明上述实施例提供的释放负离子的无机防水材料配方的基础上，本发明的实施例还提供了该释放负离子的无机防水材料的制备方法。在一实施例中，该释放负离子的无机防水材料的制备方法具体包含如下步骤：
步骤S01、按照上述释放负离子的无机防水材料的配方比例分别称取各组分；
步骤S02、将称取好的各组分进行混料处理，形成混合物料；
步骤S03、将所述混合物料置于反应容器中进行加热反应，控制反应温度为160℃～180℃，反应至所述混合物料形成溶液状态。
具体地，上述步骤S01中称取的各组分均如上文释放负离子的无机防水材料中的各组分，为节约篇幅，在此不再赘述。
上述步骤S02中混料处理时，在一实施例中，先将负离子粉、去离子水、水溶性硅酸盐、固化剂及络合剂进行混料，混合均匀后再加入水性环氧树脂和催化剂继续进行混料处理，直至物料再次混合均匀。按照该操作顺序，可以尽可能的避免水性环氧树脂及催化剂过早发生反应，同时尽可能降低前期反应速率，避免因前期反应的反应温度过而低发生其他副反应等，进而避免影响产品的最终性能。
在一实施例中，本发明实施例的上述步骤S03中反应容器为但不仅仅为反应釜。
具体地，为了使本发明实施例在制备时更加安全以及因骤冷而发生意外，或对操作者人身安全可能造成的危害，在上述步骤S03后，停止加热，采用自然冷却的方式进行冷却，待反应产物冷却至室温再进行包装处理。
本发明实施例提供的释放负离子的无机防水材料的制备方法绿色环保，整个生产过程无污染，工艺过程简单可行，操作便捷，且反应温度在160℃～180℃， 生产成本低，制备的产品体系稳定，适合大规模生产。
本发明实施例提供的释放负离子的无机防水材料或者本发明实施例提供的释放负离子的无机防水材料的制备方法制备的释放负离子的无机防水材料，在房屋建筑、道路交通建设、桥梁建设方面具有广泛应用。该释放负离子的无机防水材料中的水溶性硅酸盐具有良好的粘结性能、且耐酸、耐热性能良好，喷洒于建筑墙体或道路路面或桥梁表面具有增强混凝土强度和防水抗渗的作用；同时，该释放负离子的无机防水材料所含的负离子粉，能够释放负离子，具有净化空气，达到对人体身心健康有益的效果。
以下通过多个实施例来举例说明上述释放负离子的无机防水材料及其制备方法。
实施例1
一种释放负离子的无机防水材料及其制备方法。其中，该释放负离子的无机防水材料由如下重量百分比的配方组成：
该释放负离子的无机防水材料的制备方法包括如下步骤：
步骤S01，称取分别占总重量为20.0％、50.0％、25.0％、1.5％及1.0％的纳米电气石粉、纯水、硅酸钠、氟硅酸钠及EDTA的物料组分，置于反应釜中，混合均匀；
步骤S02，向反应釜中继续添加占总重量0.5％的水性环氧树脂和占总重量2.0％的氧化钙，继续搅拌至物料再次混合均匀；
步骤S03，加热至反应温度为180℃，待反应釜内混合物料充分反应成溶液状态，停止加热，自然冷却至室温，然后对反应产物进行包装处理。
实施例2
一种释放负离子的无机防水材料及其制备方法。其中，该释放负离子的无机防水材料由如下重量百分比的配方组成：
该释放负离子的无机防水材料的制备方法包括如下步骤：
步骤S01，称取分别占总重量为15.0％、47.0％、25.0％、0.5％及6.0％的纳米电气石负离子粉、纯水、硅酸钾、氟硅酸钠及EDTA的物料组分，置于反应釜中，混合均匀；
步骤S02，向反应釜中继续添加占总重量5.0％的水性环氧树脂和占总重量1.5％的氧化钙，继续搅拌至物料再次混合均匀；
步骤S03，加热至反应温度为170℃，待反应釜内混合物料充分反应成溶液状态，停止加热，自然冷却至室温，然后对反应产物进行包装处理。
实施例3
一种释放负离子的无机防水材料及其制备方法。其中，该释放负离子的无机防水材料由如下重量百分比的配方组成：
该释放负离子的无机防水材料的制备方法包括如下步骤：
步骤S01，称取分别占总重量为20.0％、40.0％、30.0％、1.0％及8.0％的纳米蛋白石粉、纯水、硅酸锂、氟硅酸钠及EDTA的物料组分，置于反应釜中，混合均匀；
步骤S02，向反应釜中继续添加占总重量0.5％的水性环氧树脂和占总重量0.5％的氧化钙，继续搅拌至物料再次混合均匀；
步骤S03，加热至反应温度为160℃，待反应釜内混合物料充分反应成溶液状态，停止加热，自然冷却至室温，然后对反应产物进行包装处理。
实施例4
一种释放负离子的无机防水材料及其制备方法。其中，该释放负离子的无机防水材料由如下重量百分比的配方组成：
该释放负离子的无机防水材料的制备方法包括如下步骤：
步骤S01，称取分别占总重量为16.0％、40.0％、30.0％、1.0％及10.0％的纳米电气石粉、纯水、硅酸钠、氟硅酸钠及EDTA的物料组分，置于反应釜中，混合均匀；
步骤S02，向反应釜中继续添加占总重量2.0％的水性环氧树脂和占总重量1.0％的氧化钙，继续搅拌至物料再次混合均匀；
步骤S03，加热至反应温度为165℃，待反应釜内混合物料充分反应成溶液状态，停止加热，自然冷却至室温，然后对反应产物进行包装处理。
性能测试：
为验证本发明提供的实施例1～4所制备的释放负离子的无机防水材料的性能，将本发明实施例1～4制备的释放负离子的无机防水材料喷洒于普通混凝土路面，并参照《GB18445-2012水泥基渗透结晶型防水材料》、《JC/T1016-2006材料负离子发生量的测试方法》、《HG/T4109-2009负离子功能涂料》以及《JC/T1018-2006水性渗透型无机防水剂》的测试方法进行相关参数测试，测试结果如表1所示。
表1本发明实施例1～4喷洒于普通混凝土路面参数测试数据
通过表格1提供的外观、密度、pH、凝胶化时间、抗折抗压强度等性能检测数据，与国家标准、行业标准的指标对比，可见本发明实施例释放负离子的无机防水材料具有良好的耐水性、高强度、耐候性等；负离子浓度和负离子诱生量的数据表明本发明实施例通过引入负离子释放材料，可以使释放负离子的无机防水材料诱导负离子的产生，实施例1～4加入的负离子材料量分别为20％、15％、20％、16％，相应的负离子浓度数据显示出良好的正相关性。并且采用最少掺杂量为15％时，负离子浓度依然高达5168个/cm3，说明本发明能够高效释 放负离子，净化空气，对环境保护及人体健康有重大益处。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。