一种用于黄土淤地坝的防水涂料及其制备方法与流程

本发明属于防水涂料，具体涉及一种用于黄土淤地坝的防水涂料及其制备方法。

背景技术：

1、黄土由细小风吹沙和粘土颗粒堆积而成，约占地球陆地表面的10％，其广泛分布于世界各地，包括亚洲、非洲、中欧和南欧、俄罗斯北部、美国中西部和法国北部。黄土是一种水源丰富、无毒、经济环保的天然无机矿物材料，化学成分主要含有sio2、al2o3、cao、fe2o3和mgo。

2、我国拥有丰富、优质、廉价的黄土资源，但迄今为止除作为植物的载体外，基本未被开发利用，每年黄土因水土流损失近16亿吨。黄土堆砌结构中存在大量间隙，且基本上为通孔，如此高的孔隙率使黄土易受到与自然土壤相同的湿陷破坏过程的影响，如冻融循环、可溶性盐结晶和流水冲蚀。

3、考虑到黄土的上述问题，需通过人工技术提高黄土的强度和疏水性，增强黄土的防渗、抗崩解和抗侵蚀能力，使其适应工程建设的要求。所选用防水涂料需要具备以下的性能：1)达到合适的渗透深度，这与黄土的特性(特别是其孔径分布)以及固结剂的固有特性(如粘度和表面张力)有关；2)无任何有害副产物；3)与土壤具有良好的化学、物理和机械相容性；4)与外部环境具有良好的相容性。

4、因此，开发一种能阻水，并能提高土壤强度的防水涂料是本领域目前研究的重点。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种用于黄土淤地坝的防水涂料及其制备方法，所述防水涂料能够有效提升黄土的防渗透性、耐磨性、抗冲蚀性能和防水性。

2、为达此目的，本发明采用以下技术方案：

3、第一方面，本发明提供一种用于黄土淤地坝的防水涂料，所述防水涂料按照重量份数包括如下组分：聚乙烯醇缩丁醛1.2～2.4份(例如1.2份、1.4份、1.6份、1.8份、2份、2.2份、2.4份等)，烷氧基硅烷60～70份(例如60份、62份、64份、66份、68份、70份等)，溶剂28.2～38.4份(例如28.2份、29份、30份、32份、34份、36份、38份、38.4份等)，催化剂0.05～0.1份(例如0.05份、0.06份、0.07份、0.08份、0.09份、0.1份等)。

4、本发明采用特定含量的聚乙烯醇缩丁醛、烷氧基硅烷、溶剂和催化剂，制得用于黄土淤地坝的防水涂料，所述防水涂料在黄土表面形成致密的交联网络结构，能够有效增强黄土的防渗透性、耐磨性、抗冲蚀性能和防水性。

5、在本发明中，烷氧基硅烷中的-si(och3)3基团水解形成硅醇-si(oh)3，其能够与聚乙烯醇缩丁醛中的羟基发生缩合反应形成-si-o-si-键；同时，该硅醇也能够与黄土表面的-oh脱水缩合反应形成-si-o-si-键；另外，硅醇自身同样可以发生脱水缩合反应形成-si-o-si-键，使得该防水涂料能够在黄土淤地坝表面充分形成致密的交联网络，从而使其具有了优异的疏水性、耐磨性、附着性和长效性。由此，本发明将特性具有较大差异的聚乙烯醇缩丁醛与烷氧基硅烷进行复配，能够使得二者发挥协同作用，从而提高所得防水涂料的综合性能，进而能够很好地应用于黄土淤地坝的防护。

6、优选地，所述烷氧基硅烷包括十二烷基三甲氧基硅烷、十六烷基三甲氧基硅烷或十八烷基三乙氧基硅烷中的任意一种或至少两种的组合。

7、优选地，所述聚乙烯醇缩丁醛的重均分子量为40000～70000，例如可以为40000、45000、50000、55000、60000、65000、70000等。

8、优选地，所述溶剂选自乙醇和/或丙酮。

9、优选地，所述催化剂包括二月桂酸二丁基锡和/或二乙酸二丁基锡。

10、第二方面，本发明提供了一种如第一方面所述的防水涂料的制备方法，所述制备方法包括：

11、将聚乙烯醇缩丁醛、烷氧基硅烷、溶剂和催化剂混合，得到所述防水涂料。

12、优选地，所述混合的温度为15～25℃，例如可以为15℃、18℃、20℃、22℃、25℃。

13、优选地，所述混合包括以下步骤：

14、(1)将聚乙烯醇缩丁醛和溶剂混合，搅拌、超声分散，得到混合溶液；

15、(2)将混合溶液和催化剂加入到烷氧基硅烷中，搅拌、超声分散。

16、优选地，步骤(1)所述混合溶液中聚乙烯醇缩丁醛的聚乙烯醇缩丁醛质量分数为4～6wt％，例如可以为4wt％、4.2wt％、4.4wt％、4.6wt％、4.8wt％、5wt％、5.2wt％、5.4wt％、5.6wt％、5.8wt％、6wt％等。

17、优选地，步骤(1)中所述搅拌的时间为2～3h，例如可以为2h、2.2h、2.4h、2.6h、2.8h、3h等。

18、优选地，步骤(1)和步骤(2)中所述搅拌的转速为400～500r/min，例如可以为400r/min、420r/min、440r/min、460r/min、480r/min、500r/min等。

19、优选地，步骤(1)和步骤(2)中所述超声分散的时间为15～30min，例如可以为15min、20min、25min、30min等。

20、优选地，步骤(1)和步骤(2)中所述超声分散的功率为200～400w，例如可以为200w、250w、300w、350w、400w等。

21、优选地，步骤(2)中所述搅拌的时间为1～2h，例如可以为1h、1.2h、1.5h、1.7h、2h等。

22、优选地，所述制备方法包括以下步骤：

23、(1)将聚乙烯醇缩丁醛和溶剂混合，15～25℃，400～500r/min下搅拌2～3h，而后200～400w下超声分散15～30min，得到混合溶液；

24、(2)将混合溶液和催化剂加入到烷氧基硅烷中，15～25℃，400～500r/min下搅拌1～2h，在200～400w下超声分散15～30min，得到所述防水涂料。

25、本发明所述防水涂料采用的涂布方式没有特别限制，例如可以为辊涂、喷涂、刷涂等，涂布后干燥温度为20～35℃，例如可以是20℃、25℃、30℃、35℃等，干燥时间为3～8天，例如可以是3天、4天、5天、6天、7天、8天等，干燥的环境湿度为10～50％，例如可以是10％、20％、30％、40％、50％等。

26、本发明所述的数值范围不仅包括上述列举的点值，还包括没有列举出的上述数值范围之间的任意的点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。

27、与现有技术相比，本发明的有益效果为：

28、本发明所述的用于黄土淤地坝的防水涂料中-si(och3)3基团水解形成硅醇-si(oh)3，硅醇与黄土表面的-oh脱水或聚乙烯醇缩丁醛中羟基发生缩合反应形成-si-o-si-键。同时，硅醇自身也发生脱水缩合反应形成-si-o-si-键，防水涂料在黄土淤地坝表面形成致密的交联网络，具有优异的疏水性、耐磨性、附着性和长效性。

技术特征：

1.一种用于黄土淤地坝的防水涂料，其特征在于，所述防水涂料按照重量份数包括如下组分：聚乙烯醇缩丁醛1.2～2.4份，烷氧基硅烷60～70份，溶剂28.2～38.4份，催化剂0.05～0.1份。

2.根据权利要求1所述的防水涂料，其特征在于，所述烷氧基硅烷包括十二烷基三甲氧基硅烷、十六烷基三甲氧基硅烷或十八烷基三乙氧基硅烷中的任意一种或至少两种的组合。

3.根据权利要求1或2所述的防水涂料，其特征在于，所述聚乙烯醇缩丁醛的重均分子量为40000～70000。

4.根据权利要求1～3任一项所述的防水涂料，其特征在于，所述溶剂选自乙醇和/或丙酮。

5.根据权利要求1～4任一项所述的防水涂料，其特征在于，所述催化剂包括二月桂酸二丁基锡和/或二乙酸二丁基锡。

6.一种根据权利要求1～5任一项所述的防水涂料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述混合的温度为15～25℃。

8.根据权利要求6或7所述的制备方法，其特征在于，所述混合包括以下步骤：

9.根据权利要求6～8任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述搅拌的时间为2～3h；

10.根据权利要求6～9任一项所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：

技术总结
本发明涉及一种用于黄土淤地坝的防水涂料及其制备方法，所述防水涂料按照重量份数包括如下组分：聚乙烯醇缩丁醛1.2～2.4份，烷氧基硅烷60～70份，溶剂28.2～38.4份，催化剂0.05～0.1份，所述防水涂料在黄土表面形成具有致密结构的疏水涂层，使黄土具有优异的耐水性、耐磨性、抗冲刷性和长效性，从而确保工程的稳定性和安全性。

技术研发人员：徐玥阳,赵军,张晖
受保护的技术使用者：国家纳米科学中心
技术研发日：
技术公布日：2024/12/12