一种用于混凝土表面防护的水性含氟-丙烯酸自分层乳液的制备方法技术

本发明专利技术提供一种用于混凝土表面防护的水性含氟-丙烯酸自分层乳液，是将利用乳液聚合方法得到的含氟改性丙烯酸核壳乳液、丙烯酸核壳乳液、各种助剂和水配制成混凝土表面防护的自分层乳液，简化了涂装工艺，最大限度的发挥含氟（甲基）丙烯酸酯的优良的耐候、耐玷污、憎水憎油性优点，同时环保，还降低了成本。

【技术实现步骤摘要】
一种用于混凝土表面防护的水性含氟-丙烯酸自分层乳液的制备方法
本专利技术涉及一种用于混凝土表面防护的水性含氟-丙烯酸自分层乳液的制备方法。
技术介绍
混凝土在服役过程中，面临着诸多外界有害介质的侵蚀，尤其是二氧化碳和氯离子。由二氧化碳和氯离子侵蚀引起的钢筋锈蚀膨胀导致的开裂问题是工程中面临的普遍问题，严重降低了混凝土的耐久性和服役寿命。混凝土的外表面经常承受温度变化、水流冲刷、干湿交替、冻融循环等作用，从而不断风化、剥蚀、碳化，随时间的推移逐步加剧，最终危及工程结构的安全。目前解决该问题的方法主要包括以下三个方面：1，在混凝土制备过程中，加强质量控制，避免因为原材料原因造成的混凝土密实度下降，尤其是开裂现象的发生；2，混凝土浇筑后，强化养护措施，保证水泥能够充分水化，增加混凝土的密实度，从而提升混凝土本身抗二氧化碳和氯离子侵蚀的能力；3，在混凝土服役过程中，涂敷保护层，从而降低二氧化碳和氯离子的侵蚀。混凝土表面涂层防护法是最为经济高效的方法，但是常规表面防护涂层在抗碳化、耐久性、防盐侵蚀等存在很多的不足。目前乳液涂敷保护层降低二氧化碳和氯离子侵蚀的方法都是涂刷一种乳液，例如专利201210431578.3公开了一种利用无皂乳液聚合得到的混凝土防护乳液。包括如下步骤：A、用含有乙烯基双键的反应性乳化剂，将60-90份具有乙烯基的单体和8-20份具有羰基或醛基的乙烯基单体制备为聚合物乳液；B、将4-20份具有肼基的单体溶于步骤A所得的聚合物乳液中，所述份数为质量份数。C、将30-70wt％的步骤B所得的物料与1-3wt％的成膜助剂、1-3wt％的增塑剂、1-2wt％的消泡剂、1-3wt％的流平剂和余量的水混合均匀，得高性能的混凝土防护材料。该专利技术通过无皂乳液聚合的方式，利用含有乙烯基双键的反应性乳化剂取代传统乳化剂分子，成功解决乳化剂的迁移问题，制备得到了高性能混凝土防护材料，能够减少混凝土28d碳化程度和氯离子渗透90％以上。但此种单层乳液漆膜很难集成本和性能为一体。现有的自分层技术很大一部分是应用在溶剂型的涂料中，例如CN103525284A公开了一种海洋重防腐自分层涂料，它是以环氧树脂E-44和氟碳树脂HFS-F-3000为基料，以巴斯夫异氰酸酯为固化剂，以N,N-二甲基乙酰胺和二甲苯为溶剂，以聚乙二醇600为分散剂，以三氧化二铁和磷酸锌为颜料，在各功能助剂的配合下经过常规制备工艺制备而成的。该专利技术既具备良好防腐性能，又具有强层间附着力，并且在实现工业上一次涂装。问题是使用溶剂型涂料，造成了环境的污染。
技术实现思路
为了解决现有混凝土防护中或性能好的单层漆膜成本昂贵的问题，以及附着性好的自分层漆膜使用溶剂造成环境污染的问题，本专利技术提供了一种用于混凝土表面防护的水性含氟-丙烯酸自分层乳液及其制备方法。本专利技术所述用于混凝土表面防护的水性含氟-丙烯酸自分层乳液，是将利用乳液聚合方法得到的含氟改性丙烯酸核壳乳液、丙烯酸核壳乳液、各种助剂和水配制成混凝土表面防护的自分层乳液，简化了涂装工艺，最大限度的发挥含氟(甲基)丙烯酸酯的优良的耐候、耐玷污、憎水憎油性优点，同时降低成本。本专利技术所述用于混凝土表面防护的水性含氟-丙烯酸自分层乳液，由下述组分以下述质量比组成：所述水性含氟-丙烯酸自分层乳液的固含量不低于20wt％；所述PH值调节剂选自2-氨基-2-甲基-1-丙醇(AMP95)或氨水。所述的成膜助剂为醇酯十二，乙二醇丁醚，丙二醇甲醚，丙二醇丁醚，丙二醇苯醚，二乙二醇单乙醚和二丙二醇甲醚中的一种以上任意比例的混合物。所述增塑剂为邻苯二甲酸二丁酯。所述的消泡剂为C7-C22的高碳醇，聚醚类和有机硅类消泡剂的一种以上任意比例的混合物。所述的流平剂为有机硅类流平剂，丙烯酸类流平剂和氟类流平剂的一种以上任意比例的混合物。配制自分层乳液时不需要加引发剂。所述含氟改性丙烯酸核壳乳液由下述步骤制备得到：(甲基)丙烯酸(酯)和(或)苯乙烯单体、含氟(甲基)丙烯酸酯和乙酰乙酸基甲基丙烯酸乙酯(AAEM)按质量比为100：1-10：1-5经乳液聚合而得到所述含氟改性丙烯酸核壳乳液。所述丙烯酸核壳乳液由下述步骤制备得到：(甲基)丙烯酸(酯)和/或苯乙烯和异氰酸酯单体按质量比100：1-5经乳液聚合而得到丙烯酸核壳乳液。在上述含氟改性丙烯酸核壳乳液和丙烯酸核壳乳液的制备步骤中所用的(甲基)丙烯酸(酯)单体选自甲基丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸辛酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸辛酯中的一种或种或两种以上的混合物。在上述含氟改性丙烯酸核壳乳液和丙烯酸核壳乳液的制备步骤中，还使用乳化剂、引发剂和PH缓冲剂；相对于总单体的质量，三者用量依次为1.5-3％、0.4％-0.6％、0.02-0.04％。所述的乳化剂为阴离子乳化剂和/或非离子乳化剂的混合物。引发剂为过硫酸钠、过硫酸钾、过硫酸铵中的一种或两种以上的混合物，PH缓冲剂为NaHCO3。在上述丙烯酸核壳乳液的制备步骤中所用的异氰酸酯为甲基丙烯酸异氰基乙酯(IEM)、3-异丙基-二甲基苄基异氰酸酯(TMI)、甲基丙烯酰异氰酸酯(MAI)中的一种或多种的混合物。本专利技术所述用于混凝土表面防护的水性含氟-丙烯酸自分层乳液的制备方法，为将以上物料按配比进行复配得到含氟-丙烯酸自分层乳液。相对于传统的混凝土防护材料，本专利技术的优点和有益效果在于：分子设计和组分的合理分配,引入自分层技术得到梯度涂层。在防护剂干燥成膜过程中丙烯酸核壳乳液自动向基层运动，增加与水泥表面的附着力，而含氟改性丙烯酸核壳乳液向表层运动，提高聚合物漆膜的耐候、耐玷污、憎水憎油性，从而提高混凝土抗碳化、防盐侵蚀和抗渗能力。在成膜过程中，两种乳液的界面处含氟改性丙烯酸核壳乳液中核或壳层乙酰乙酰基甲基官能团与丙烯酸核壳乳液中壳或核异氰酸酯官能团发生交联反应而改善两种乳液的相容性但又能自分层，克服了自分层乳液相容性差配比范围窄的特点。本方法简化施工工艺，明显降低含氟改性丙烯酸核壳乳液的用量，而且乳液综合了丙烯酸核壳乳液和含氟改性丙烯酸核壳乳液的优势得到性能优越的混凝土防护材料。附图说明图1：实施例5所得含氟-丙烯酸自分层乳液漆膜底部的XPS图片，从图片可以看出F元素含量为零。图2：验证对比例1所得的含氟改性丙烯酸核壳乳液漆膜底部的XPS图片，从图片可以看出F元素含量为2.27％。具体实施方式为了更好地理解本专利技术，下面结合实施例对本专利技术的内容作进一步的说明，但本专利技术的内容并不局限于实施例表述的范围。各实施例中，冻融次数、混凝土碳化程度和氯离子渗透深度按照建筑工业行业产品标准JG/T335-2011《混凝土结构防护用成膜型涂料》要求测定。各实施例中，冻融次数、混凝土碳化程度和氯离子渗透深度按照建筑工业行业产品标准JG/T335-2011《混凝土结构防护用成膜型涂料》要求测定。实施例11)含氟改性丙烯酸核壳乳液的制备：称取30.3g甲基丙烯酸甲酯，19.7g丙烯酸丁酯，1g乙酰乙酸基甲基丙烯酸乙酯(AAEM)搅拌均匀为核混合单体。称取23.9g甲基丙烯酸甲酯，26.1g丙烯酸丁酯，1g丙烯酸六氟丁酯搅拌均匀为壳混合单体。取10g核混合单体，1g十二烷基磺酸钠(SDS)，1g辛烷基苯酚聚氧乙烯醚-1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于混凝土表面防护的水性含氟‑丙烯酸自分层乳液，其特征在于：由下述组分以下述质量比组成：含氟改性丙烯酸核壳乳液           5‑40%，丙烯酸核壳乳液                  11‑60 %，PH调节剂                       0.5‑3%，成膜助剂                          1‑6%，增塑剂                            1‑6%，消泡剂                            1‑6%，流平剂                            1‑6%，水                                余量；所述水性含氟‑丙烯酸自分层乳液的固含量不低于20wt%；所述PH值调节剂选自2‑氨基‑2‑甲基‑1‑丙醇（AMP95）或氨水；所述的成膜助剂选自醇酯十二，乙二醇丁醚，丙二醇甲醚，丙二醇丁醚，丙二醇苯醚，二乙二醇单乙醚和二丙二醇甲醚中的一种以上任意比例的混合物；所述增塑剂为邻苯二甲酸二丁酯；所述的消泡剂选自C7‑C22的高碳醇，聚醚类和有机硅类消泡剂的一种以上任意比例的混合物；所述的流平剂选自有机硅类流平剂，丙烯酸类流平剂和氟类流平剂的一种以上任意比例的混合物。...

【技术特征摘要】
1.一种用于混凝土表面防护的水性含氟-丙烯酸自分层乳液，其特征在于：由下述组分以下述质量比组成：所述水性含氟-丙烯酸自分层乳液的固含量不低于20wt％；所述pH值调节剂选自2-氨基-2-甲基-1-丙醇或氨水；所述的成膜助剂选自醇酯十二，乙二醇丁醚，丙二醇甲醚，丙二醇丁醚，丙二醇苯醚，二乙二醇单乙醚和二丙二醇甲醚中的一种以上任意比例的混合物；所述增塑剂为邻苯二甲酸二丁酯；所述的消泡剂选自C7-C22的高碳醇，聚醚类和有机硅类消泡剂的一种以上任意比例的混合物；所述的流平剂选自有机硅类流平剂，丙烯酸类流平剂和氟类流平剂的一种以上任意比例的混合物；所述含氟改性丙烯酸核壳乳液由下述步骤制备：(甲基)丙烯酸(酯)和/或苯乙烯单体、含氟(甲基)丙烯酸酯和乙酰乙酸基甲基丙烯酸乙酯(AAEM)按质量比为100：1-10：1-5经乳液聚合得到所述含氟改性丙烯酸核壳乳液；所述丙烯酸核壳乳液由下述步骤制备：(甲基)丙烯酸(酯)和/或苯乙烯和异氰酸酯单体按质量比100：1-5经乳液聚合而得到丙烯酸核壳乳液。2.根据权利要求1所述的用于混凝土表面防护的水性含氟-丙烯酸自分层乳液，其特征在于，在上述含氟改性丙烯酸核壳乳液和丙烯酸核壳乳液的制...

【专利技术属性】
技术研发人员：李磊，蒋永菁，王洪松，王瑞，田倩，
申请(专利权)人：江苏苏博特新材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32