一种防水建筑涂料及其制备方法与流程

本发明涉及涂料，具体而言，涉及一种防水建筑涂料及其制备方法。

背景技术：

1、在多种建筑防水材料中，防水涂料施工方便，广泛用于建筑的地下室、日常路面或墙面等部位，起到防水、防渗、保护建筑的作用。防水涂料的品种众多，有沥青基防水涂料、高分子类防水涂料和无机类防水涂料等。由于在建筑领域，很多建筑物都有防水、抗渗透的需求。而普通混凝土水泥的抗渗、防水性能较差，水可慢慢渗入混凝土内部，最终导致混凝土水泥柱出现裂痕，甚至被侵蚀、摧毁。

2、对此，本领域常在普通混凝土的表面包覆抗水材料或是涂抹防水涂料。包覆抗水材料的方法成本高，且施工难度大，防水效果一般。涂敷防水涂料的抗渗、防水效果明显优于包覆法，但现有防水涂料的防护程度有限，抗渗、防水效果仍然无法满足使用者需求。尤其是随着时间的延长，其力学性能大大降低，产生微裂缝，随着微裂缝的发展，贯通，导致粘结面破坏，使得其防水性能也随之大幅减弱。

3、如公开号为：cn107163697a的中国专利公开了一种建筑用防水防腐涂料及制备方法，该涂料包括如下重量份数的各原料制备而成：eva泡沫20～30份、环氧树脂10～15份、丙烯酸酯10～20份、聚氨酯20～30份、玻璃纤维5～10份、石油树脂10～15份、填充剂15～20份、抗氧化剂3～8份、防霉剂1～5份、稳定剂3～6份、增塑剂5～8份、改性剂2～5份；其不仅具有较好的防水防腐效果，还具有绿色无污染的特点；其主要是利用石墨烯具有独特的片层状结构，层层叠加形成致密的物理隔绝层，使得石墨烯改性后制备得到的防水涂料具有较好的物理隔绝防水作用，然而，随着建筑基面在外界作用力下不断发生破坏，微裂缝也会逐渐扩展，从而大大减弱了其防水性能及力学性能。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种防水建筑涂料，其具有良好的抗渗防水性、耐磨性及力学性能。

2、本发明的实施例通过以下技术方案实现：

3、一种防水建筑涂料，按重量份数计，包括丙烯酸酯乳液70-90份、改性聚氨酯乳液40-60份、三聚磷酸钠10-20份、高氯酸钙5-10份、氧化石墨烯1-10份、碳纳米纤维1-10份及助剂5-10份；所述改性聚氨酯乳液为通过纳米二氧化硅和聚二甲基硅氧烷协同改性处理的聚氨酯乳液。

4、进一步地，按重量份数计，包括丙烯酸酯乳液75-85份、改性聚氨酯乳液50-60份、络合剂15-20份、高氯酸钙7-10份、氧化石墨烯5-10份、碳纳米纤维5-10份及助剂5-8份。

5、进一步地，所述改性聚氨酯的制备方法为：

6、(1)将纳米二氧化硅颗粒加入到溶剂中加热搅拌，同时加入硅烷偶联剂，并超声处理；

7、(2)向上述溶液中加入聚二甲基硅氧烷、聚氨酯单体、硅烷偶联剂及固化剂加热搅拌，并超声处理，再加入聚氨酯，随后强力搅拌，即得到改性聚氨酯乳液。

8、进一步地，步骤(1)中加热至70～110℃，步骤(2)中加热至1200～140℃。

9、进一步地，所述固化剂为二氮双酚芴。

10、进一步地，所述助剂包括成膜剂、表面活性剂、消泡剂、减水剂或引发剂中一种或多种。

11、进一步地，所述改性聚氨酯中所述纳米二氧化硅、聚二甲基硅氧烷及聚氨酯乳液的重量比为：1～3:1:4～9。

12、本发明利用丙烯酸酯乳液、改性聚氨酯乳液作为基础乳液，增加涂层体系中各成分的粘合力，并增强涂料与基底的粘合力，避免涂层脱落问题的发生；尤其是本发明中通过改性处理的聚氨酯乳液可在增强涂层力学性能的同时，显著提高其抗磨减摩性能，具体地：

13、硅烷偶联剂处理后的纳米二氧化硅颗粒能够在聚氨酯乳液中均匀分散，降低纳米二氧化硅粒子的表面能，使得纳米二氧化硅颗粒在体系中不发生团聚，提高了与聚氨酯乳液的相容性；同时聚二甲基硅氧烷的加入与处理后的纳米二氧化硅颗粒的协同作用下，聚氨酯乳液涂层与丙烯酸酯乳液的润滑稳定性和抗磨性能得到显著提升，具体地：利用分散的纳米二氧化硅颗粒与聚二甲基硅氧烷及聚氨酯乳液之间的交联结构和氢键不仅可增强聚氨酯乳液的韧性，抑制乳液大分子的滑移，在乳液基体中可起到弥散强化作用，提高乳液基体的硬度，进而提高乳液涂层的承载力，而且可以填充涂层中的孔隙、减小孔隙率和涂层中的缺陷，不仅使腐蚀物质难以与基体接触，提高涂层的阻隔性能，而且避免外力作用下微裂缝扩展间隙过大，有利于应力转移，显著增强了涂层的防水阻隔性、力学性能和摩擦性能，使得涂料应用于基体表面之后具有更好的耐磨性，从而可更持久的发挥涂层的防护效果。

14、另外，由于建筑施工水泥遇水后水泥水化反应可生成大量氢氧化钙和水化硅酸钙，降低建筑体的抗渗性。而本发明涂料即可利用三聚磷酸钠与钙离子反应生成钙络合物，向建筑基体(如混凝土路面)孔隙和裂缝处迁移，使得钙络合物中的钙离子与混凝土中阴离子基团(如硅酸根等)反应生成沉淀物从而填充空基体内的空隙和裂缝等并析出络合阴离子，析出的络合阴离子再次结合混凝土内游离钙离子生成钙络合物沉淀，从而有效提高建筑基体的抗渗和防水性能，当再遇水时，即可循环以上反应历程，从而起到良好的防水效果，有效抑制混凝土的腐蚀进程，提高路面寿命。整个反应过程中三聚磷酸钠的量基本不变，长此以往，即使长时间使用后，仍可发挥良好的抗渗防水效果；考虑到长时间的使用，发明人还添加高氯酸钙为体系补充钙离子，含有足够钙离子从而可持续发挥上述循环作用，起到良好的防水效果；

15、氧化石墨烯的片层结构与碳纳米纤维的网状结构的配合可在体系中交互联合形成更紧密的网状结构，使得纳米二氧化硅及络合剂等能更稳定地填充在氧化石墨烯与碳纳米纤维的网格的空隙之中，从而更均匀地分散于体系中，且可利用网状分子链作用加强体系组分间的联系，提高体系的强度，即使受到外界作用力，也不会轻易被破坏产生裂缝，提高了涂层的使用寿命，使得涂料可更长久地保持力学性能及耐磨性能。

16、一种上述防水建筑涂料的制备方法，包括以下步骤：

17、s1.将丙烯酸酯乳液、改性聚氨酯乳液按比例称量好，加入消泡剂、减水剂混合搅拌，并超声处理，得料液a；

18、s2.将络合剂、高氯酸钙加水混合加热搅拌后，得料液b；

19、s3.将料液a和料液b混合加热后(40-50℃)，加入氧化石墨烯和碳纳米纤维，再加入成膜剂、表面活性剂、引发剂混合搅拌，并超声处理，即得所述防水建筑涂料。

20、本发明实施例的技术方案至少具有如下优点和有益效果：

21、1、本发明利用硅烷偶联剂处理后的纳米二氧化硅颗粒与聚二甲基硅氧烷及聚氨酯乳液之间的交联结构和氢键不仅可增强聚氨酯乳液的韧性，抑制乳液大分子的滑移，在乳液基体中可起到弥散强化作用，提高乳液基体的硬度；而且可以填充涂层中的孔隙、减小孔隙率，不仅使腐蚀物质难以与基体接触，提高涂层的阻隔性能，而且避免外力作用下微裂缝扩展间隙过大，有利于应力转移，显著增强了涂层的防水阻隔性、力学性能和摩擦性能。

22、2、本发明利用三聚磷酸钠与钙离子反应生成钙络合物，向建筑基体孔隙和裂缝处迁移，使得钙络合物中的钙离子与混凝土中阴离子基团反应生成沉淀物从而填充空基体内的空隙和裂缝等并析出络合阴离子，析出的络合阴离子再次结合混凝土内游离钙离子生成钙络合物沉淀，从而有效提高建筑基体的抗渗和防水性能。

23、3、本发明利用氧化石墨烯的片层结构与碳纳米纤维的网状结构的配合可在体系中交互联合形成更紧密的网状结构，使得纳米二氧化硅及络合剂等能更稳定地填充在氧化石墨烯与碳纳米纤维的网格的空隙之中，从而更均匀地分散于体系中，且可利用网状分子链作用加强体系组分间的联系，提高体系的强度，即使受到外界作用力，也不会轻易被破坏产生裂缝，提高了涂层的使用寿命，使得涂料可更长久地保持力学性能及耐磨性能。