一种无毒环保型建筑用防水涂料及其制备方法
技术领域
本发明属于建筑涂料技术领域，具体涉及一种无毒环保型建筑用防水涂料及其制备方法。
背景技术
防水涂料是指涂料形成的涂膜能够防止雨水或地下水渗漏的一种涂料。防水涂料经固化后形成的防水薄膜具有一定的延伸性、弹塑性、抗裂性、抗渗性及耐候性，能起到防水、防渗和保护作用，随着国内外建筑业的发展，防水涂料的使用更加广泛。
丙烯酸树脂在涂料领域具有广泛的应用，但是随着环境问题日益严峻，传统的溶剂型丙烯酸树脂涂料大多存有机挥发物等对人体健康不利的物质，慢慢被水性丙烯酸树脂涂料所取代。
水性丙烯酸树脂涂料虽然能够在环境污染以及生产成本上有一定提升，但是部分水性丙烯酸树脂涂料的涂料难以达到传统溶剂型丙烯酸树脂涂料的性能要求，在与基材附着力、耐老化等方面仍然有缺陷，并且随着时间延长易于产生裂缝和渗水的现象，不能完全满足建筑耐水工业涂料的需求。
发明内容
为解决现有技术存在的问题，对现有工艺进行进一步优化，本发明提供一种无毒环保型建筑用防水涂料及其制备方法，以实现无毒环保，无有毒成分释放，同时与基材附着力强、不易产生龟裂现象的发明目的。
为解决以上技术问题，本发明采用以下技术方案：
一种无毒环保型建筑用防水涂料，其特征在于，所述防水涂料的原材料组成，按重量份数计，包括：改性丙烯酸树脂30-50份、聚合物胶乳20-30份、交联剂0.5-2份、膨胀珍珠岩2-10份、轻钙粉4-8份、白炭黑3-10份、硬脂酸镁1-2份、成膜助剂2-6份、促进剂0.5-3份；
所述聚合物胶乳，为丙烯酸类胶乳，包括：水性羧基氯丁胶乳、苯丙胶乳中的一种或多种，固含量30-50%；
所述交联剂为有机过氧化物、有机胺类交联剂中的一种或多种；
所述促进剂为氧化锌、硅酸钠、铝酸钠中的一种或几种；
所述成膜助剂为丙二醇、聚乙烯醇或十二碳醇酯；
所述改性丙烯酸树脂，为有机硅改性丙烯酸树脂；
所述无毒环保型建筑用防水涂料的制备方法，其特征在于，包括改性丙烯酸树脂的制备；所述改性丙烯酸树脂的制备，包括以下步骤：
1）取纳米二氧化钛、二甲基二甲氧基硅烷加入乙醇溶剂中混合均匀，升温回流反应6-8h，后降至室温，过滤洗涤，得到有机硅改性纳米二氧化钛；
2）反应釜中加入异丙醇溶剂，滴加丙烯酸单体与引发剂的混合物，加入有机硅改性纳米二氧化钛，充分搅拌均匀，保温回流反应3-4h；
3）补加引发剂，补加量0.2-0.3％，继续保温2小时；
4）反应结束，向体系中加入1-2倍体积的去离子水，同时加入相转移剂，高速搅拌，实现体系转相；
5）升温至60℃，分阶段进行减压蒸馏，抽出体系中的异丙醇溶剂，完成溶剂相向水相的转变，得到水溶性改性丙烯酸树脂；
所述纳米二氧化钛与二甲基二甲氧基硅烷的质量比为1:3-5；
所述纳米二氧化钛，为金红石型，平均粒径8-20nm；
所述丙烯酸单体为甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯或甲基丙烯酸丁酯；
所述引发剂为过氧化二苯甲酰或偶氮二异丁腈；
引发剂的用量为丙烯酸单体的1-2.5%；
所述有机硅改性纳米二氧化钛的加入量为丙烯酸单体用量的25-50%；
所述相转移剂为%20N,N-二甲基乙醇胺或四丁基溴化铵；
所述相转移剂的加入量为10-20wt%；
所述减压蒸馏，先将真空度控制在3-5kPa，抽真空0.5-1小时后，再将真空度调整到0.5Mpa，抽真空0.5小时。
采用上述技术方案，本发明的有益效果为：
1、采用本发明方法制备的防水涂料，无毒环保，TVOC值为0g/l，甲醛释放值为0g/l，无有毒成分释放；
2、采用本发明方法制备的防水涂料，与基材附着力强，涂覆于马口铁、木制板表层，附着力0级；涂覆于玻璃表层，附着力1级，不易产生龟裂现象。
3、采用本发明方法制备的防水涂料，干膜厚度为0.2-0.5mm，拉伸强度2.5-2.8MPa，断裂伸长率420-455%，粘结强度达到1.8-1.9MPa；
4、采用本发明方法制备的防水涂料，涂膜耐水压高，在0.3MPa水压力下4h未出现透水现象，防水效果好，材料抗渗性好，可抗渗达到2.1-2.4MPa，适合屋面墙体建筑使用。
具体实施方式：
下面结合具体的实施例，进一步阐述本发明。
实施例1一种无毒环保型建筑用防水涂料及其制备方法
所述防水涂料的原材料组成，按重量份数计，包括：
改性丙烯酸树脂30份、聚合物胶乳30份、交联剂2份、膨胀珍珠岩10份、轻钙粉8份、白炭黑10份、硬脂酸镁2份、成膜助剂6份、促进剂2份；
其中：所述聚合物胶乳，为苯丙胶乳，固含量35%；
所述交联剂为过氧化二异丙苯DCP；
所述促进剂为氧化锌；
所述成膜助剂为丙二醇；
所述改性丙烯酸树脂，为有机硅改性丙烯酸树脂；
所述改性丙烯酸树脂，具体制备方法，包括以下步骤：
1）取纳米二氧化钛、二甲基二甲氧基硅烷加入乙醇溶剂中混合均匀，升温回流反应6h，后降至室温，过滤洗涤，得到有机硅改性纳米二氧化钛；
所述纳米二氧化钛与二甲基二甲氧基硅烷的质量比为1:3；
所述纳米二氧化钛，为金红石型，平均粒径8nm；
2）反应釜中加入异丙醇溶剂，滴加丙烯酸单体与引发剂的混合物，加入有机硅改性纳米二氧化钛，充分搅拌均匀，保温回流反应3h；
所述丙烯酸单体为甲基丙烯酸甲酯；
所述引发剂为过氧化二苯甲酰；
引发剂的用量为丙烯酸单体的1.5%；
有机硅改性纳米二氧化钛的加入量为丙烯酸单体用量的25%；
3）补加一次引发剂，补加量0.2％，继续保温2小时；
4）反应结束，向体系中加入1倍体积的去离子水，同时加入相转移剂，高速搅拌，实现体系转相；
所述相转移剂为%20N,N-二甲基乙醇胺；
所述相转移剂的加入量为20wt%；
5）升温至60℃，分阶段进行减压蒸馏，抽出体系中的异丙醇溶剂，完成溶剂相向水相的转变，得到水溶性改性丙烯酸树脂；
所述减压蒸馏，先将真空度控制在5kPa，抽真空1小时后，再将真空度调整到0.5Mpa，抽真空0.5小时。
所述防水涂料的制备方法，包括以下步骤：
1、将聚合物胶乳和交联剂搅拌均匀，常温下混合反应2h，得到交联聚合物胶乳；
2、按重量称取膨胀珍珠岩、轻钙粉、白炭黑和硬脂酸镁，采用球磨机干混，得到混合粉料；
3、向交联聚合物胶乳中加入改性丙烯酸树脂、混合粉料与成膜助剂，加入促进剂的水溶液，充分搅拌混合，形成乳液混合物产品。
实施例2一种无毒环保型建筑用防水涂料及其制备方法
所述防水涂料的原材料组成，按重量份数计，包括：
改性丙烯酸树脂40份、聚合物胶乳25份、交联剂2份、膨胀珍珠岩8份、轻钙粉8份、白炭黑8份、硬脂酸镁2份、成膜助剂5份、促进剂2份；
其中：所述聚合物胶乳，为水性羧基氯丁胶乳，固含量42%；
所述交联剂为二叔丁基过氧化物(DTBP)；
所述促进剂为硅酸钠；
所述成膜助剂为聚乙烯醇；
所述改性丙烯酸树脂，为有机硅改性丙烯酸树脂；
所述改性丙烯酸树脂，具体制备方法，包括以下步骤：
1）取纳米二氧化钛、二甲基二甲氧基硅烷加入乙醇溶剂中混合均匀，升温回流反应8h，后降至室温，过滤洗涤，得到有机硅改性纳米二氧化钛；
所述纳米二氧化钛与二甲基二甲氧基硅烷的质量比为1:3.8；
所述纳米二氧化钛，为金红石型，平均粒径10nm；
2）反应釜中加入异丙醇溶剂，滴加丙烯酸单体与引发剂的混合物，加入有机硅改性纳米二氧化钛，充分搅拌均匀，保温回流反应3h；
所述丙烯酸单体为甲基丙烯酸乙酯；
所述引发剂为偶氮二异丁腈；
引发剂的用量为丙烯酸单体的2.0%；
有机硅改性纳米二氧化钛的加入量为丙烯酸单体用量的30%；
3）补加一次引发剂，补加量0.3％，继续保温2小时；
4）反应结束，向体系中加入2倍体积的去离子水，同时加入相转移剂，高速搅拌，实现体系转相；
所述相转移剂为%20N,N-二甲基乙醇胺；
所述相转移剂的加入量为20wt%；
5）升温至60℃，分阶段进行减压蒸馏，抽出体系中的异丙醇溶剂，完成溶剂相向水相的转变，得到水溶性改性丙烯酸树脂；
所述减压蒸馏，先将真空度控制在5kPa，抽真空1小时后，再将真空度调整到0.5Mpa，抽真空0.5小时。
所述防水涂料的制备方法，包括以下步骤：
1、将聚合物胶乳和交联剂搅拌均匀，常温下混合反应2h，得到交联聚合物胶乳；
2、按重量称取膨胀珍珠岩、轻钙粉、白炭黑和硬脂酸镁，采用球磨机干混，得到混合粉料；
3、向交联聚合物胶乳中加入改性丙烯酸树脂、混合粉料与成膜助剂，加入促进剂的水溶液，充分搅拌混合，形成乳液混合物产品。
实施例3一种无毒环保型建筑用防水涂料及其制备方法
所述防水涂料的原材料组成，按重量份数计，包括：
改性丙烯酸树脂50份、聚合物胶乳20份、交联剂1份、膨胀珍珠岩10份、轻钙粉4份、白炭黑7份、硬脂酸镁1份、成膜助剂4份、促进剂3份；
其中：所述聚合物胶乳，为水性羧基氯丁胶乳，固含量50%；
所述交联剂为氮丙啶交联剂；
所述促进剂为铝酸钠；
所述成膜助剂为十二碳醇酯；
所述改性丙烯酸树脂，为有机硅改性丙烯酸树脂；
所述改性丙烯酸树脂，具体制备方法，包括以下步骤：
1）取纳米二氧化钛、二甲基二甲氧基硅烷加入乙醇溶剂中混合均匀，升温回流反应8h，后降至室温，过滤洗涤，得到有机硅改性纳米二氧化钛；
所述纳米二氧化钛与二甲基二甲氧基硅烷的质量比为1:5；
所述纳米二氧化钛，为金红石型，平均粒径20nm；
2）反应釜中加入异丙醇溶剂，滴加丙烯酸单体与引发剂的混合物，加入有机硅改性纳米二氧化钛，充分搅拌均匀，保温回流反应4h；
所述丙烯酸单体为甲基丙烯酸丁酯；
所述引发剂为偶氮二异丁腈；
引发剂的用量为丙烯酸单体的2.5%；
有机硅改性纳米二氧化钛的加入量为丙烯酸单体用量的30%；
3）补加一次引发剂，补加量0.3％，继续保温2小时；
4）反应结束，向体系中加入2倍体积的去离子水，同时加入相转移剂，高速搅拌，实现体系转相；
所述相转移剂为四丁基溴化铵；
所述相转移剂的加入量为10wt%；
5）升温至60℃，分阶段进行减压蒸馏，抽出体系中的异丙醇溶剂，完成溶剂相向水相的转变，得到水溶性改性丙烯酸树脂；
所述减压蒸馏，先将真空度控制在5kPa，抽真空1小时后，再将真空度调整到0.5Mpa，抽真空0.5小时。
所述防水涂料的制备方法，包括以下步骤：
1、将聚合物胶乳和交联剂搅拌均匀，常温下混合反应2h，得到交联聚合物胶乳；
2、按重量称取膨胀珍珠岩、轻钙粉、白炭黑和硬脂酸镁，采用球磨机干混，得到混合粉料；
3、向交联聚合物胶乳中加入改性丙烯酸树脂、混合粉料与成膜助剂，加入促进剂的水溶液，充分搅拌混合，形成乳液混合物产品。
对比例1：
仅采用传统方法制备的丙烯酸树脂，其它组分同实施例3，其丙烯酸树脂制备方法为：
反应釜内加入异丙醇溶剂，滴加丙烯酸树脂单体和引发剂的混合物，保温回流反应4h；补加一次引发剂，补加量0.3％，保温2小时，向体系中加入2倍体积的去离子水，同时加入相转移剂，高速搅拌实现体系转相，后升温到60℃，减压蒸馏，抽出体系中的异丙醇溶剂出料。
对采用实施例1-3以及对比例1的技术方案制备的防水涂料进行相关性能的检测，结果如下表所示：
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
