一种纳米纤维素/石墨烯改性防水涂料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种纳米纤维素/石墨烯改性防水涂料及其制备方法，本方案采用二维的石墨烯和一维的纳米纤维素通过协同作用来增强聚合物水泥防水涂料的物理阻隔能力和抗裂性能，通过纳米纤维素辅助石墨烯分散，同时来增强涂料的强度和抗裂性，同时石墨烯能增强对水分子的阻隔性，从而实现力学性能、耐水性、不透水性和耐久性的提高。和耐久性的提高。

【技术实现步骤摘要】
一种纳米纤维素/石墨烯改性防水涂料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及防水涂料，具体涉及聚合物水泥防水涂料。

技术介绍

[0002]聚合物水泥防水涂料是一种环境友好，涂膜强度高，低温柔性好的双组份、水性绿色建筑环保涂料，其施工方便，粘结力强，可直接在潮湿基面上施工，被广泛应用于厕浴间、厨房、阳台、楼地面及地暖等部位的防水工程。然而受限于长期浸水后耐水性变差，以及室外暴露后容易发硬、开裂等耐久性问题，限制了聚合物水泥防水涂料在地下、屋面等防水工程中的应用。
[0003]石墨烯因其独特的二维结构，能有效阻隔水分的渗透，提高涂膜的致密性，延长涂膜透水路径和抗渗压力，然而石墨烯的自发团聚一直限制了它的优异性能在其涂料中的发挥，较高的填充量不仅会增加了涂料的成本，而且较多团聚体的存在还将导致涂膜拉伸强度和断裂伸长率的降低。因此改善石墨烯在涂膜中的分散均匀性有助于提高涂膜的性能，降低涂料的成本。通过单层石墨烯与球状材料进行机械混合能部分改善石墨烯的分散性能，但是单层石墨烯的价格一直是制约其大规模应用的难点，而对于石墨烯的衍生物氧化石墨烯(GO)虽然其水相和部分有机相分散性能好，然而其制备过程采用存在潜在的环境污染。
[0004]公开号CN108911637A的中国专利申请，公开了一种石墨烯水泥基阻根防水涂料，其由以下组分和重量份组成：石英砂42
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51份、水泥20
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28份、单层石墨烯8
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15份、阻根剂7
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13份、硅灰石粉8
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15份、纳米纤维素3
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7份、聚乙二醇5
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11份、聚乳酸6
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10、丙烯酸胶粉1
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3份。该方案通过将各组分固体粉末混合搅拌即可制得，其聚合物含量低，因此整体上属于一种单组份无机涂料。另外该涂料使用前为粉料，使用时加水拌合进行施工，操作繁琐，其中单层石墨烯和纳米纤维素只是作为填充料，并且石墨烯含量大于8％，该无机涂料所形成涂膜在耐水性和耐久性等方面相对于现有方案并没有明显改善。

技术实现思路

[0005]针对现有聚合物水泥防水涂料耐水性和耐久性差等问题，本专利技术的目的在于提供一种纳米纤维素/石墨烯改性防水涂料，改善聚合物水泥防水涂料的耐水性和耐久性，提高涂膜的拉伸强度和断裂伸长率；在此基础上，本专利技术还进一步提供了针对该防水涂料的制备方案，由此能够形成高性能的聚合物水泥防水涂料，可有效克服现有技术所存在的问题。
[0006]为了达到上述目的，本专利技术提供的纳米纤维素/石墨烯改性防水涂料，所述防水涂料的原料组成包括：液料和粉料，
[0007]所述液料原材料包括以下重量份的组分：
[0008][0009]所述粉料原材料包括以下重量份的组分：
[0010][0011]在本专利技术的一些实例中，所述纳米纤维素分散液包含但不限于细菌纤维素分散液、纤维素纳米晶分散液或纤维素纳米纤维分散液其中的一种或多种。
[0012]在本专利技术的一些实例中，所述石墨烯的碳氧比大于5，其层数小于10层。
[0013]在本专利技术的一些实例中，所述纳米纤维素分散液的固含量与石墨烯的质量比为1：2～1：1。
[0014]在本专利技术的一些实例中，所述聚合物乳液包含但不限于苯丙乳液、丙烯酸酯乳液、丁苯乳液、乙酸乙烯共聚乳液其中的一种或多种。
[0015]在本专利技术的一些实例中，所述消泡剂包含但不限于有乳化硅油、高碳醇脂肪酸酯复合物、聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚、聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚、聚氧丙烯甘油醚、聚氧丙烯聚氧乙烯甘油醚、聚二甲基硅氧烷、矿物油其中的一种或多种。
[0016]在本专利技术的一些实例中，所述成膜助剂包含但不限于丙二醇、十二碳醇酯、丙二醇乙醚、己二醇丁醚醋酸酯、丙二醇丁醚、丙二醇甲醚醋酸酯其中的一种或多种。
[0017]在本专利技术的一些实例中，所述增稠剂包含但不限于聚氨酯类、纤维素类、聚酰胺类其中的一种或多种。
[0018]在本专利技术的一些实例中，所述减水剂包含但不限于萘系减水剂、聚羧酸系减水剂、木质素类减水剂、淀粉类减水剂其中的一种或多种。
[0019]为了达到上述目的，本专利技术提供的纳米纤维素/石墨烯改性防水涂料的制备方法，包括以下具体步骤：
[0020](1)按比例在纳米纤维素分散液中加入分散剂，并使其分散均匀，加入石墨烯后进行超声处理，得到纳米纤维素/石墨烯混合液；
[0021](2)将步骤(1)得到的纳米纤维素/石墨烯混合液按比例加入到聚合物乳液中，并按比例添加增稠剂、成膜助剂、消泡剂、去离子水搅拌后得到纳米纤维素/石墨烯改性防水
涂料的混合液相乳液待用；
[0022](3)按比例将白水泥、粉煤灰、石英砂、钙粉、减水剂混合均匀制成混合粉料待用；
[0023](4)将步骤(2)所述混合液料和步骤(3)所述混合粉料按照1:1～1:1.5的比例进行搅拌处理，得到纳米纤维素/石墨烯改性防水涂料。
[0024]本专利技术中，所述的一种纳米纤维素/石墨烯改性防水涂料的制备方法，其特征在于其特征在于步骤(1)中针对加入石墨烯后进行超声处理的方式在室温下进行，包含但不限于探头超声、水浴超声其中的一种或多种，其中超声时间为30～60min；步骤(2)中针对液料的搅拌，其中搅拌转速为800～1500rpm，时间为30～45min；步骤(4)中针对粉料和液料的搅拌处理，其中搅拌转速为200～1000rpm，时间为10～30min。
[0025]本专利技术提供的防水涂料方案与现有技术相比具有以下有益的效果：
[0026](1)本专利技术添加的二维的石墨烯和一维的纳米纤维素通过协同作用能增强聚合物防水涂料的物理阻隔能力和抗裂性能，从而实现耐水性、不透水性和耐久性的提高；
[0027](2)本专利技术采用的石墨烯能对外界的紫外线进行吸收，从而减弱防水涂料中聚合物的紫外老化，提高聚合物水泥防水涂料的抗老化性能；
[0028](3)本专利技术无需使用任何有机溶剂，整个过程简单高效、绿色环保、成本低廉，有利于其大规模应用；
[0029](4)本专利技术采用的纳米纤维素不仅能辅助石墨烯的水相分散，而且其表面丰富的亲水基团与水泥颗粒相互作用强，能对涂膜进行增强增韧，并且其属于天然材料，来源广泛。
[0030]本专利技术提供的防水涂料方案，采用纤维素作石墨烯和纳米为功能组分进行聚合物水泥防水涂料制备，能够解决了传统聚合物水泥防水涂料耐水性差、耐久性差和不透水性差等问题，为拓宽聚合物水泥防水涂料在地下、屋面等诸多防水工程中的应用提供了一种有效途径。
[0031]本专利技术的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以说明。
具体实施方式
[0032]为了使本专利技术实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实例，进一步阐述本专利技术。
[0033]纳米纤维素含有丰富的亲水基团和疏水部分，同时其刚性的特征有望改善水泥材料的自收本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.纳米纤维素/石墨烯改性防水涂料，其特征在于，所述防水涂料的原料组成包括：液料和粉料，所述液料原材料包括以下重量份的组分：所述粉料原材料包括以下重量份的组分：2.根据权利要求1所述的纳米纤维素/石墨烯改性防水涂料，其特征在于，所述纳米纤维素分散液包含但不限于细菌纤维素分散液、纤维素纳米晶分散液或纤维素纳米纤维分散液其中的一种或多种。3.根据权利要求1所述的纳米纤维素/石墨烯改性防水涂料，其特征在于，所述石墨烯的碳氧比大于5，其层数小于10层。4.根据权利要求1所述的纳米纤维素/石墨烯改性防水涂料，其特征在于，所述纳米纤维素分散液的固含量与石墨烯的质量比为1：2～1：1。5.根据权利要求1所述的纳米纤维素/石墨烯改性防水涂料，其特征在于，所述聚合物乳液包含但不限于苯丙乳液、丁苯乳液、乙酸乙烯共聚乳液其中的一种或多种。6.根据权利要求1所述的纳米纤维素/石墨烯改性防水涂料，其特征在于，所述消泡剂包含但不限于有乳化硅油、高碳醇脂肪酸酯复合物、聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚、聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚、聚氧丙烯甘油醚、聚氧丙烯聚氧乙烯甘油醚、聚二甲基硅氧烷、矿物油其中的一种或多种。7.根据权利要求1所述的纳米纤维素/石墨烯改性防水涂料，其特征在于，所述成膜助剂包含但不限于丙二醇、十二碳醇酯、丙二醇乙醚、己二醇丁醚醋酸酯、丙二醇丁醚、丙二醇甲醚醋酸酯其中的一种或多种。8.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘绍学，张云鹏，桂强，白洁，陈立，郑为升，陈扬，
申请(专利权)人：中国建筑第八工程局有限公司，
类型：发明
国别省市：