一种零VOC水泥基防水材料聚合乳液及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种零VOC水泥基防水材料聚合乳液及其制备方法。该制备方法包括零VOC聚合物乳液组分A和无机粉料组分B，零VOC聚合物乳液组分A由去离子水、丙烯酸烷基酯、苯乙烯、丙烯酸功能单体、乳化剂、引发剂、缓冲剂、阻聚剂、氧化剂、还原剂、杀菌剂、消泡剂通过预乳化半连续种子乳液聚合制得；无机粉料组分B包括普通硅酸盐水泥、石英砂、减水剂。本发明专利技术制备的乳液固体含量高，粘度低，粒径均一；乳液的稳定性好，具有优异的流变性能和低的涂膜吸水率；乳液产品中残留单体含量小于300ppm，符合国家零VOC乳液标准，环保无毒无污染；乳液和水泥的相容性好，得到的聚合物水泥防水涂料防水性能优异，低温柔性好，吸水率低。

Polymerization emulsion of zero VOC cement based waterproof material and preparation method thereof

The invention discloses a zero VOC cement based waterproof material polymerized emulsion and a preparation method thereof. The preparation method includes zero VOC polymer emulsion component A and inorganic powder component B, and zero VOC polymer emulsion component A is prepared from deionized water, alkyl acrylate, styrene, acrylic acid functional monomer, emulsifier, initiator, buffer, inhibitor, oxidant, reducing agent, bactericide, defoamer by pre emulsification and semi continuous seed emulsion polymerization. Inorganic powder component B includes PU. Portland cement, quartz sand, water reducer. The emulsion prepared by the invention has high solid content, low viscosity and uniform particle size. The emulsion has good stability, excellent rheological property and low water absorption rate of the film; the residual monomer content in the emulsion product is less than 300ppm, which is in line with the national zero VOC emulsion standard, environmental protection is non-toxic and pollution-free, the compatibility of the emulsion liquid and the cement is good, and the waterproof property of the polymer cement waterproof coating is excellent and low temperature. Good flexibility and low water absorption.

【技术实现步骤摘要】
一种零VOC水泥基防水材料聚合乳液及其制备方法
本专利技术涉及一种防水涂料，特别是涉及一种零VOC水泥基防水材料聚合乳液及其制备方法。
技术介绍
近年来，房地产行业飞速发展，直接推动建筑业发展，涌现出一批优质的建筑工程，但同时建筑质量问题也很突出，我国建筑物多为混凝土结构和砌筑结构，而混凝土的破坏以碳化、冻融破坏为常见，水分的存在和迁移是破坏混凝土和砌筑结构性能的重要原因，以及墙体的泛碱、发霉现象均与水的存在和迁移有关。渗漏问题致使许多建筑物的使用寿命大大缩短，造成极大社会资源浪费。混凝土结构渗漏的主要原因是内部孔隙和微细裂缝的结构缺陷，解决这个问题，不但要提高其自身密实性，还要应用防水材料作为一个增强手段。聚合物水泥防水涂料是一种新型环保型建筑防水材料，广泛应用于厕浴、厨房、建筑物外墙、坡瓦屋面、地下工程和储液池等的防水。聚合物乳液和水泥均匀共混搅拌，经无机粉料的水化反应以及水性乳液交联固化复合，形成高强坚韧的防水涂膜。聚合物水泥防水涂料既有无机的水泥，又含有机的聚合物乳液，其中无机黏结料的水泥可以粘结砂料，又可提供骨架的强度和基面的机械黏结力，及长期的耐久性；聚合物作为有机胶凝材料，可以对水泥体系进行改性增强，聚合物均匀地分布于砂浆体系中提高砂浆基体的密实性，增强体系的内聚力，减少裂缝的发生。聚合物所形成的柔性链胶膜网络，使得水泥刚性体系变成带有一定柔性，能适应可能的应力变形，聚合物对难粘光滑表面有较好的黏结力，弥补了水泥粘结性的不足。通过使用高性能的聚合物对水泥砂浆进行改性，不仅提升防水抗渗性，而且可以降低施工厚度。中国专利技术专利申请CN103059653A公布了一种JS防水涂料，将苯丙乳液、防腐剂、减水剂、消泡剂、水泥和石英粉进行混合，制备出绿色环保的聚合物水泥防水涂料。该方法综合了聚合物乳液的韧性和水泥的强度，制备出性能稳定和耐老化的防水材料。但是，该方法使用的苯丙乳液在干燥过程中形成涂膜的交联密度不高，导致最终得到的聚合物水泥防水涂料防水性能差；同时苯丙乳液中的残留单体，再加上制备JS防水涂料过程中使用诸多助剂，增加了产品中VOC的含量，对人体健康产生危害，对环境产生污染。聚合物乳液对聚合物水泥防水涂料的耐水性、弹性、韧性等综合性能起着决定性作用。只有提高乳液的品质，才能从根本上提高聚合物水泥防水涂料的性能，满足防水材料行业的发展需求。传统VAE乳液配制的聚合物水泥防水涂料通常存在以下不足：液粉比大而弹性并不高，涂膜长期浸水后明显软化，强度下降，抗紫外线能力不强，耐候性差，一些产品在屋面暴露两三年后明显变硬，延伸率下降。近年来，丙烯酸酯类乳液涂料在水性涂料中占绝对优势，并以其耐候性、湿附着力和流平性好而受到广泛重视。其中苯丙乳液具有优越的成膜性，良好的耐水性、耐油性和耐候性，同时还具有保色性、抗污性、成本低等优点，故而成为最通用的乳液品种。中国专利技术专利申请CN104356700A公布了一种JS(水泥聚合物)防水抗碱环保外墙漆，将高铝白水泥、活性高岭土、有机硅憎水剂、抗碱助剂、润湿剂、弹性防水乳液、纯丙乳液均匀混合，制备出耐刷洗、耐候性、遮盖力高、防渗漏的聚合物水泥防水涂料。但是该方法中使用的纯丙乳液的耐水性往往比苯丙乳液差，从而影响JS防水涂料其他诸多性能的提高；弹性防水乳液和纯丙乳液使用大量的丙烯酸酯类单体，而如今丙烯酸酯类单体价格较高，使得制备该防水涂料的成本显著增加。中国专利技术专利申请CN101139413A公布了一种用于水泥基防水涂料的羧基丁苯胶乳的合成方法，该制备方法在丁苯乳液中引入功能性单体甲基丙烯酸、衣康酸，制备出的羧基丁苯乳胶转化率高，相容性好，改性的砂浆具有抗渗性好，粘结强度高等优点。但是，丁苯胶乳在与水泥混合的过程中容易浮水，且丁苯胶乳成本较高；后处理过程中使用真空脱气处理，该处理方法能源消耗大、脱气时间长、生产成本高，操作复杂，不利于工业化生产。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对上述技术的不足，提供一种制备成本相对较低、环境友好、拉伸强度、交联密度和防水性能都优异的零VOC水泥基防水材料聚合乳液制备方法。本专利技术将聚合物乳液添加到水泥基材料中，能显著地提高水泥基材料的韧性，乳液在成膜以后与水泥水化产物形成网络结构，减缓了水泥的收缩，有效抑制微裂纹的产生，消除毛细孔，改变了水泥基材料的微孔结构，显著降低水泥基材料的渗透性。选用的是阴离子乳化剂和非离子乳化剂互配的乳化剂，阴离子乳化剂亲水性强，乳化效果好，非离子乳化剂有较大的支链，具有很大的空间位阻作用，可以稳定乳液体系，使得制备的乳液在和水泥混合的过程中不破乳，乳液和水泥的相容性好。通过共聚的方式在苯丙乳液中引入微量功能性单体，合成了一种稳定性高的乳液，降低乳液的粘度，提高防水涂料的拉伸强度、交联密度和防水性能；微量功能性单体的引入，可大大改善苯丙乳液的性能，拓宽苯丙乳液的应用范围，赋予苯丙乳液某些特殊的或专门的性能。采用预乳化半连续种子乳液聚合制备的零VOC水泥基防水材料聚合乳液，乳液的固体含量高，粘度低，粒径均一；乳液的离子稳定性高，机械稳定性强、稀释稳定性好，具有优异的流变性能和低的涂膜吸水率；乳液产品中残留单体含量小于300ppm，不含成膜助剂(醇酯-12)和赋予涂料耐冻融稳定性的二元醇类等有机助剂，符合国家零VOC乳液标准，环保无毒无污染；乳液和水泥的相容性好，得到的聚合物水泥防水涂料防水性能优异，低温柔性好，吸水率低，综合了乳液和水泥各方面优异的性能。本专利技术解决其技术问题所采取的技术方案是：一种零VOC水泥基防水材料聚合乳液，固体含量达到55.2％-56.3％，，粘度小于1000cp，乳液产品中残留单体含量小于300ppm，不含成膜助剂和赋予涂料耐冻融稳定性有机助剂，符合国家零VOC乳液标准，环保无毒无污染；乳液和水泥的相容性好，得到的聚合物水泥防水涂料防水性能优异，交联密度大，低温柔测试无裂纹，拉伸强度达到1.41MPa-2.4MPa，断裂伸长率为73.8％-230％，不透水测试通过，吸水率为2.82％-7.96％；零VOC水泥基防水材料聚合乳液包括零VOC聚合物乳液组分A和无机粉料组分B，按质量份数比计，原料各组分如下：零VOC聚合物乳液组分A：无机粉料组分B：所述的丙烯酸功能单体为丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酰胺、丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸羟乙酯中的一种或多种；所述的乳化剂包括阴离子乳化剂和非离子乳化剂，阴离子乳化剂和非离子乳化剂质量比为1：4–4:1；所述的阴离子乳化剂为BASFSLS103、陶氏DOWFAX2A1、德国汉姆NP-10和艾迪科SR-1025中的一种或多种；所述的非离子乳化剂为德国汉姆TX-10、BASFEUMULGINCO40、BASFA25和司盘20中的一种或多种。为进一步实现本专利技术目的，优选地，所述的丙烯酸烷基酯为丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸异丁酯、甲基丙烯酸甲酯中的一种或多种。优选地，所述的引发剂为过硫酸铵、过硫酸钠和过硫酸钾中的一种或多种。优选地，所述的缓冲剂为碳酸钠和碳酸氢钠中的一种或多种；所述的阻聚剂为对苯二酚、四氯苯醌和硫化钠中的一种或多种。优选地，所述的氧化剂为叔丁基过氧化氢、异丙苯过氧化氢和对异丙基异丙苯过氧化氢中的一种或多种。优选地，所述的还原剂为抗坏血酸本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种零VOC水泥基防水材料聚合乳液，其特征在于，固体含量达到55.2％‑56.3％，，粘度小于1000cp，乳液产品中残留单体含量小于300ppm，不含成膜助剂和赋予涂料耐冻融稳定性有机助剂，符合国家零VOC乳液标准，环保无毒无污染；乳液和水泥的相容性好，得到的聚合物水泥防水涂料防水性能优异，交联密度大，低温柔测试无裂纹，拉伸强度达到1.41MPa‑2.4MPa，断裂伸长率为73.8％‑230％，不透水测试通过，吸水率为2.82％‑7.96％；零VOC水泥基防水材料聚合乳液包括零VOC聚合物乳液组分A和无机粉料组分B，按质量份数比计，原料各组分如下：零VOC聚合物乳液组分A：

【技术特征摘要】
1.一种零VOC水泥基防水材料聚合乳液，其特征在于，固体含量达到55.2％-56.3％，，粘度小于1000cp，乳液产品中残留单体含量小于300ppm，不含成膜助剂和赋予涂料耐冻融稳定性有机助剂，符合国家零VOC乳液标准，环保无毒无污染；乳液和水泥的相容性好，得到的聚合物水泥防水涂料防水性能优异，交联密度大，低温柔测试无裂纹，拉伸强度达到1.41MPa-2.4MPa，断裂伸长率为73.8％-230％，不透水测试通过，吸水率为2.82％-7.96％；零VOC水泥基防水材料聚合乳液包括零VOC聚合物乳液组分A和无机粉料组分B，按质量份数比计，原料各组分如下：零VOC聚合物乳液组分A：无机粉料组分B：所述的丙烯酸功能单体为丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酰胺、丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸羟乙酯中的一种或多种；所述的乳化剂包括阴离子乳化剂和非离子乳化剂，阴离子乳化剂和非离子乳化剂质量比为1：4–4:1；所述的阴离子乳化剂为BASFSLS103、陶氏DOWFAX2A1、德国汉姆NP-10和艾迪科SR-1025中的一种或多种；所述的非离子乳化剂为德国汉姆TX-10、BASFEUMULGINCO40、BASFA25和司盘20中的一种或多种。2.根据权利要求1所述的零VOC水泥基防水材料聚合乳液，其特征在于，所述的丙烯酸烷基酯为丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸异丁酯、甲基丙烯酸甲酯中的一种或多种。3.根据权利要求1所述的零VOC水泥基防水材料聚合乳液，其特征在于，所述的引发剂为过硫酸铵、过硫酸钠和过硫酸钾中的一种或多种。4.根据权利要求1所述的零VOC水泥基防水材料聚合乳液，其特征在于，所述的缓冲剂为碳酸钠和碳酸氢钠中的一种或多种；所述的阻聚剂为对苯二酚、四氯苯醌和硫化钠中的一种或多种。5.根据权利要求1所述的零VOC水泥基防水材料聚合乳液，其特征在于，所述的氧化剂为叔丁基过氧化氢、异丙苯过氧化氢和对异丙基异丙苯过氧化氢中的一种或多种。6.根据权利要求1所述的零VOC水泥基防水材料聚合乳液，其特征在于，所述的还原剂为抗坏血酸、抗坏血酸钠和亚硫酸氢钠中的一种或多种。7.根据权利要求1所述的零VOC水泥基防水材料聚合乳液，其特征在于，所述的杀菌剂为GucideTM15H、BEK-500Y和KORDEKMLX中的一种或多种；所述的消泡剂为聚硅氧烷型LG-20GB消泡剂、聚硅...

【专利技术属性】
技术研发人员：张心亚，张雄，李利宏，李红强，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东,44