本发明涉及一种有机硅聚丙烯酸酯基石膏复合防水剂的制备方法，属于石膏防水剂
技术领域：
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背景技术：
：石膏是一种传统无机胶凝材料，其使用历史悠久。当今社会，石膏胶凝材料主要用来生产建筑非承重墙体材料和室内装饰装修材料。石膏建材制品普遍具有优异的防火阻燃、装饰装潢、可再加工、隔音保温性特性，并可调节室内空气湿度，对人体亲和无害，已成为备受推崇的绿色节能型建筑材料。尽管石膏建材制品的认可度较高，但是其自身也存在诸如强度低，防水防潮性能差，受潮后强度损失大、易发生翘曲变形等不足之处。针对导致石膏耐水性差的三点原因，其防水途径也可相应分为三类：一是涂覆或浸渍可防止水分对石膏溶蚀的憎水性物质，隔绝水的方法；二是减小二水石膏晶体在水中的溶解度，增大其软化系数；三是减少石膏对水的吸收量，降低吸水率的方法。减少石膏对水的吸水量、降低吸水率的方法有：（1）提高石膏硬化体的密实度；（2）改变石膏硬化体内部孔隙的表面能。目前解决石膏耐水性差的方法是保证泡沫石膏保温制品内部结晶构造稳定规整，减少接触点的数量。减小石膏保温板内部孔径大小，保证内部结构裂缝最少。通过上述分析，有两种方法可以提高石膏保温板的抗水性：试样表面层涂刷处理、内掺防水材料到石膏体系内。试样表面层涂刷处理仅仅是对表层进行了防水处理，内部则没有防水作用，一旦外表层被破坏后，整个石膏保温板材料将作废。所以目前一般不会只用表层涂刷进行防水处理；内掺防水材料的方法是指在制作石膏保温板材时，将一些无机材料与石膏原料粉混合均匀后，加水搅拌倒模成型。但是加入无机材料后，石膏体系内生成的胶凝结构减低石膏板的力学强度，并且石膏的密度会增大，得不到轻质石膏板，从而限制了石膏板的利用。技术实现要素：本发明所要解决的技术问题：针对现有石膏用防水材料大多为无机材料，存在减低石膏板的力学强度的问题，提供了一种有机硅聚丙烯酸酯基石膏复合防水剂的制备方法。为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：（1）将改性聚石蜡乳液、白凡士林加入去离子水中，在40～60℃的水浴条件下以280～300r/min转速搅拌10～16min，得聚合物液；（2）将聚合物液、丙三醇加入有机硅改性聚丙烯酸酯乳液中，置于高剪切乳化机内，常温下以12000～16000r/min转速搅拌1～2h，再置于超声波分散机内，常温下超声处理30～40min，得有机硅聚丙烯酸酯基石膏防水剂。所述的有机硅改性聚丙烯酸酯乳液、丙三醇、改性聚石蜡乳液、白凡士林、去离子水的重量份数分别为：40～60份有机硅改性聚丙烯酸酯乳液、20～30份丙三醇、16～24份改性聚石蜡乳液、8～12份白凡士林、40～60份去离子水。所述的超声处理的功率为500～600w。所述的有机硅改性聚丙烯酸酯乳液的具体制备步骤为：（1）将辛基酚聚氧乙烯醚加入去离子水中，常温下以180r/min转速搅拌12～16min，得乳化剂液；（2）将丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯加入2/3质量的乳化剂液中，在40～60℃的水浴条件下以200～240r/min转速搅拌10～12min，保温，得预乳液；（3）将剩余1/3质量的乳化剂液缓慢加入预乳液中，在40～60℃的水浴条件下以240～280r/min转速搅拌20～30min，得乳化液；（4）将羟基硅油、正辛基三乙氧基硅烷、过硫酸铵加入乳化液中，在80～90℃的水浴条件下以300～350r/min转速搅拌2～4h，得混合乳液；（5）将混合乳液置于超声波分散机中，在70～80℃的条件下超声震荡20～30min，常温冷却，得有机硅改性聚丙烯酸酯乳液。所述的羟基硅油、正辛基三乙氧基硅烷、丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、辛基酚聚氧乙烯醚、过硫酸铵、去离子水的重量份数分别为：30～40羟基硅油、30～40份正辛基三乙氧基硅烷、20～30份丙烯酸、20～25份甲基丙烯酸甲酯、20～25份甲基丙烯酸乙酯、4～6份辛基酚聚氧乙烯醚、0.4～0.8份过硫酸铵、60～80份去离子水。所述的剩余1/3质量的乳化剂液缓慢加入的速率为30～40ml/min。所述的超声震荡的功率为400～500w。所述的改性聚石蜡乳液的制备方法为：（1）按重量份数计，分别称量8～10份固体石蜡，3～5份硬脂酸钠，15～20份水加入乳化罐中，升温到55°c～75°c石蜡完全溶解后，在300～500r/min的低速搅拌条件下，加入3～5份环氧氯丙烷，继续升温到80～85°c，加入0.1～0.2份过硫酸铵，以1500～3000r/min保温搅拌45～55分钟；（2）在上述产物降温至55～75°c时，将重量份数为4～6份氨水缓慢加入装入步骤（2）反应产物的乳化罐中，并搅拌速度为2000～3000r/min搅拌，直至氨水加入完；（3）在氨水加入完后继续保温反应10～20min，冷却，当温度下降到35～45°c时放料，制得改性聚石蜡乳液。本发明与其他方法相比，有益技术效果是：（1）本发明以羟基硅油、正辛基三乙氧基硅烷为原料制备有机硅改性聚丙烯酸酯乳液，制备一种有机硅聚丙烯酸酯基石膏复合防水剂，有机硅改性聚丙烯酸酯乳液中的聚合物既有碳、氢等有机物组成元素，又有硅、氧等无机物组成元素，它的分子结构接近于硅酸盐的结构，是一种典型的半无机高分子，有机硅分子中含有si-o键和si-c键，si-o键的键能高，硅和氧的电负性差较大，接近于离子键，从而赋予它耐热、抗氧化、耐辐射等性能，si-c键中的si很难形成sp2杂化轨道，所以si-c键旋转，分子体积大、密度低，从而赋予分子很高的憎水性，在石膏基材表面涂刷或内部掺入有机硅改性聚丙烯酸酯乳液后，由于乳液与石膏的成分反应，能使得石膏中的孔隙微细孔与水的接触角增大，从而提高石膏的防水性能；并且有机硅可在石膏体系中发生水解缩合作用，可以自身缩合，也可以与无机基材中的羟基进行交联缩合，其分子中体积较大的烷基伸向外侧，而烷基属于疏水性基团，所以整个体系起到了抗水作用。石膏保温材料内部也会随着干燥固化而形成一种交联网膜结构，可以有效提高石膏的力学强度（2）本发明通过添加丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸乙酯，制备一种有机硅聚丙烯酸酯基石膏复合防水剂，丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸乙酯在乳液中可以形成聚丙烯酸酯，聚丙烯酸酯的粘度小，能交联成坚韧的疏水膜，具有优良的防水性，聚丙烯酸酯粒子分散在水中，水分子蒸发时粒子逐渐靠近，当使用时的温度高于乳液的最低成膜温度，那么聚丙烯酸酯粒子在相互靠近的时候可以变形，以填充粒子之间的空隙，最后形成透明且没有孔隙的膜，填充在石膏的毛细孔隙中，可以对石膏基材的性能进行改善，从而可以有效提高石膏的防水性能和力学性能；（3）本发明通过添加改性聚石蜡乳液和白凡士林，制备一种有机硅聚丙烯酸酯基石膏复合防水剂，改性聚石蜡乳液和白凡士林的分子可以与有机硅和聚丙烯酸酯交联，从而可以有效提高憎水膜的强度，提高憎水膜的成膜性，进一步改善石膏防水剂的综合性能。具体实施方式按重量份数计，分别称量30～40羟基硅油、30～40份正辛基三乙氧基硅烷、20～30份丙烯酸、20～25份甲基丙烯酸甲酯、20～25份甲基丙烯酸乙酯、4～6份辛基酚聚氧乙烯醚、0.4～0.8份过硫酸铵、60～80份去离子水，将辛基酚聚氧乙烯醚加入去离子水中，常温下以180r/min转速搅拌12～16min，得乳化剂液，将丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯加入2/3质量的乳化剂液中，在40～60℃的水浴条件下以200～240r/min转速搅拌10～12min，保温，得预乳液，将剩余1/3质量的乳化剂液以30～40ml/min的滴加速率缓慢加入预乳液中，在40～60℃的水浴条件下以240～280r/min转速搅拌20～30min，得乳化液，将羟基硅油、正辛基三乙氧基硅烷、过硫酸铵加入乳化液中，在80～90℃的水浴条件下以300～350r/min转速搅拌2～4h，得混合乳液，将混合乳液置于超声波分散机中，在70～80℃的条件下以400～500w的功率超声震荡20～30min，常温冷却，得有机硅改性聚丙烯酸酯乳液；再按重量份数计，分别称量40～60份有机硅改性聚丙烯酸酯乳液、20～30份丙三醇、16～24份改性聚石蜡乳液、8～12份白凡士林、40～60份去离子水，将改性聚石蜡乳液、白凡士林加入去离子水中，在40～60℃的水浴条件下以280～300r/min转速搅拌10～16min，得聚合物液，将聚合物液、丙三醇加入有机硅改性聚丙烯酸酯乳液中，置于高剪切乳化机内，常温下以12000～16000r/min转速搅拌1～2h，再置于超声波分散机内，常温下以500～600w的功率超声处理30～40min，得有机硅聚丙烯酸酯基石膏防水剂。所述的改性聚石蜡乳液的制备方法为：（1）按重量份数计，分别称量8～10份固体石蜡，3～5份硬脂酸钠，15～20份水加入乳化罐中，升温到55°c～75°c石蜡完全溶解后，在300～500r/min的低速搅拌条件下，加入3～5份环氧氯丙烷，继续升温到80～85°c，加入0.1～0.2份过硫酸铵，以1500～3000r/min保温搅拌45～55分钟；（2）在上述产物降温至55～75°c时，将重量份数为4～6份氨水缓慢加入装入步骤（2）反应产物的乳化罐中，并搅拌速度为2000～3000r/min搅拌，直至氨水加入完；（3）在氨水加入完后继续保温反应10～20min，冷却，当温度下降到35～45°c时放料，制得改性聚石蜡乳液。实施例1按重量份数计，分别称量30羟基硅油、30份正辛基三乙氧基硅烷、20份丙烯酸、20份甲基丙烯酸甲酯、20份甲基丙烯酸乙酯、4份辛基酚聚氧乙烯醚、0.4份过硫酸铵、60份去离子水，将辛基酚聚氧乙烯醚加入去离子水中，常温下以180r/min转速搅拌12min，得乳化剂液，将丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯加入2/3质量的乳化剂液中，在40℃的水浴条件下以200r/min转速搅拌10min，保温，得预乳液，将剩余1/3质量的乳化剂液以30ml/min的滴加速率缓慢加入预乳液中，在40℃的水浴条件下以240r/min转速搅拌20min，得乳化液，将羟基硅油、正辛基三乙氧基硅烷、过硫酸铵加入乳化液中，在80℃的水浴条件下以300r/min转速搅拌2h，得混合乳液，将混合乳液置于超声波分散机中，在70℃的条件下以400w的功率超声震荡20min，常温冷却，得有机硅改性聚丙烯酸酯乳液；再按重量份数计，分别称量40份有机硅改性聚丙烯酸酯乳液、20份丙三醇、16份改性聚石蜡乳液、8份白凡士林、40份去离子水，将改性聚石蜡乳液、白凡士林加入去离子水中，在40℃的水浴条件下以280r/min转速搅拌10min，得聚合物液，将聚合物液、丙三醇加入有机硅改性聚丙烯酸酯乳液中，置于高剪切乳化机内，常温下以12000r/min转速搅拌1h，再置于超声波分散机内，常温下以500w的功率超声处理30min，得有机硅聚丙烯酸酯基石膏防水剂。所述的改性聚石蜡乳液的制备方法为：（1）按重量份数计，分别称量8份固体石蜡，3份硬脂酸钠，15份水加入乳化罐中，升温到55°c石蜡完全溶解后，在300r/min的低速搅拌条件下，加入3份环氧氯丙烷，继续升温到80°c，加入0.1份过硫酸铵，以1500r/min保温搅拌45分钟；（2）在上述产物降温至55°c时，将重量份数为4份氨水缓慢加入装入步骤（2）反应产物的乳化罐中，并搅拌速度为2000r/min搅拌，直至氨水加入完；（3）在氨水加入完后继续保温反应10min，冷却，当温度下降到35°c时放料，制得改性聚石蜡乳液。实施例2按重量份数计，分别称量35羟基硅油、35份正辛基三乙氧基硅烷、25份丙烯酸、22份甲基丙烯酸甲酯、22份甲基丙烯酸乙酯、5份辛基酚聚氧乙烯醚、0.6份过硫酸铵、70份去离子水，将辛基酚聚氧乙烯醚加入去离子水中，常温下以180r/min转速搅拌14min，得乳化剂液，将丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯加入2/3质量的乳化剂液中，在50℃的水浴条件下以220r/min转速搅拌11min，保温，得预乳液，将剩余1/3质量的乳化剂液以35ml/min的滴加速率缓慢加入预乳液中，在50℃的水浴条件下以260r/min转速搅拌25min，得乳化液，将羟基硅油、正辛基三乙氧基硅烷、过硫酸铵加入乳化液中，在85℃的水浴条件下以325r/min转速搅拌3h，得混合乳液，将混合乳液置于超声波分散机中，在75℃的条件下以450w的功率超声震荡25min，常温冷却，得有机硅改性聚丙烯酸酯乳液；再按重量份数计，分别称量50份有机硅改性聚丙烯酸酯乳液、25份丙三醇、20份改性聚石蜡乳液、10份白凡士林、50份去离子水，将改性聚石蜡乳液、白凡士林加入去离子水中，在50℃的水浴条件下以290r/min转速搅拌13min，得聚合物液，将聚合物液、丙三醇加入有机硅改性聚丙烯酸酯乳液中，置于高剪切乳化机内，常温下以14000r/min转速搅拌1h，再置于超声波分散机内，常温下以550w的功率超声处理35min，得有机硅聚丙烯酸酯基石膏防水剂。所述的改性聚石蜡乳液的制备方法为：（1）按重量份数计，分别称量9份固体石蜡，4份硬脂酸钠，18份水加入乳化罐中，升温到65°c石蜡完全溶解后，在500r/min的低速搅拌条件下，加入4份环氧氯丙烷，继续升温到80°c，加入0.1份过硫酸铵，以1500r/min保温搅拌50分钟；（2）在上述产物降温至65°c时，将重量份数为5份氨水缓慢加入装入步骤（2）反应产物的乳化罐中，并搅拌速度为3000r/min搅拌，直至氨水加入完；（3）在氨水加入完后继续保温反应20min，冷却，当温度下降到45°c时放料，制得改性聚石蜡乳液。实施例3按重量份数计，分别称量40羟基硅油、40份正辛基三乙氧基硅烷、30份丙烯酸、25份甲基丙烯酸甲酯、25份甲基丙烯酸乙酯、6份辛基酚聚氧乙烯醚、0.8份过硫酸铵、80份去离子水，将辛基酚聚氧乙烯醚加入去离子水中，常温下以180r/min转速搅拌16min，得乳化剂液，将丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯加入2/3质量的乳化剂液中，在60℃的水浴条件下以240r/min转速搅拌12min，保温，得预乳液，将剩余1/3质量的乳化剂液以40ml/min的滴加速率缓慢加入预乳液中，在60℃的水浴条件下以280r/min转速搅拌30min，得乳化液，将羟基硅油、正辛基三乙氧基硅烷、过硫酸铵加入乳化液中，在90℃的水浴条件下以350r/min转速搅拌4h，得混合乳液，将混合乳液置于超声波分散机中，在80℃的条件下以500w的功率超声震荡30min，常温冷却，得有机硅改性聚丙烯酸酯乳液；再按重量份数计，分别称量60份有机硅改性聚丙烯酸酯乳液、30份丙三醇、24份改性聚石蜡乳液、12份白凡士林、60份去离子水，将改性聚石蜡乳液、白凡士林加入去离子水中，在60℃的水浴条件下以300r/min转速搅拌16min，得聚合物液，将聚合物液、丙三醇加入有机硅改性聚丙烯酸酯乳液中，置于高剪切乳化机内，常温下以16000r/min转速搅拌2h，再置于超声波分散机内，常温下以600w的功率超声处理40min，得有机硅聚丙烯酸酯基石膏防水剂。所述的改性聚石蜡乳液的制备方法为：（1）按重量份数计，分别称量10份固体石蜡，5份硬脂酸钠，20份水加入乳化罐中，升温到75°c石蜡完全溶解后，在500r/min的低速搅拌条件下，加入5份环氧氯丙烷，继续升温到85°c，加入0.2份过硫酸铵，以3000r/min保温搅拌55分钟；（2）在上述产物降温至75°c时，将重量份数为6份氨水缓慢加入装入步骤（2）反应产物的乳化罐中，并搅拌速度为3000r/min搅拌，直至氨水加入完；（3）在氨水加入完后继续保温反应20min，冷却，当温度下降到45°c时放料，制得改性聚石蜡乳液。对照例：河南某公司生产的石膏防水剂。将实施例及对照例制备得到的石膏防水剂进行检测，具体检测如下：抗折、抗压强度：按照gb/t17669.3-1999《建筑石膏力学性能的测定》中抗折、抗压强度的试验方法，测试4cm×4cm×16cm建筑砌块石膏试样的抗折、抗压强度，每次试验测试三条试样，取其平均值。吸水率：参照gb/t9775-2008《纸面石膏板》中吸水率试验方法测试绝干脱硫建筑石膏试样的质量吸水率，试验每次测试5个试样，取其平均值。具体测试结果如表1。表1性能表征对比表检测项目实施例1实施例2实施例3对照例抗折强度/mpa12.212.112.49.5抗压强度/mpa7.17.37.25.3吸水率/%5.85.45.620.5由表1可知，本发明制备的防水剂用于石膏材料后提高其抗折、抗压强度和耐水性。当前第1页12