一种微水泥涂料及其制备方法与流程

本发明涉及涂料加工，具体涉及一种微水泥涂料及其制备方法。

背景技术：

1、建筑业高速发展的同时也伴随着诸多工程问题的出现，其中最重要也是亟待解决的难题之一就是工程渗漏问题，不利于建筑物的长期使用、严重的甚至引起房屋倾倒，而水泥涂料是一种常见的装饰材料，广泛应用于室内外墙面、楼梯、地面等装修工程中，其中的微水泥是一种颗粒细小、易弯曲的水泥胶浆，其附着力更强，适用于不同材质的基层表面；

2、现有技术中的微水泥涂料通常直接涂覆在建筑的表面，解决了传统涂料工艺和材料不足，造成的墙面泛碱、粉化、脱层、生霉、发黑、空鼓、潮湿、不防水、不耐污、不耐磨、难清洗等问题，但是现有的微水泥涂料通常是将水泥与其他填料通过简单混合制备得到，微水泥涂料中组成成分分散不均匀，微水泥涂料的抗水或液体的渗透性能差，并且传统的微水泥涂料在经过高温和碱性处理后，微水泥涂层容易出现粉化、开裂等现象，导致微水泥涂层损坏，微水泥涂料的耐高温和抗碱性能差；

3、针对此方面的技术缺陷，现提出一种解决方案。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种微水泥涂料及其制备方法，用于解决现有技术中微水泥涂料的抗水或液体的渗透性能差，和微水泥涂料在经过高温和碱性处理后，微水泥涂层容易出现粉化、开裂等现象，导致微水泥涂层损坏，微水泥涂料的耐高温和抗碱性能差的技术问题。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案实现：一种微水泥涂料，包括按重量份计的以下原料：水泥50-60份、复合填料30-40份、复合乳液60-80份、络合剂0.5-1.2份和余量的水，其中，所述微水泥涂料的粘稠度为4000-5000mpa·s；

3、所述复合填料由以下步骤加工得到：

4、a1、将聚乙烯醇、纯化水和分散剂加入到反应釜中，反应釜温度升高至65-75℃，搅拌至体系溶清，得到包膜液；

5、a2、将复合硅酸钙、改性钙粉加入到混合机中，设置混合机的温度为95-105℃，转速为600-700r/min，将包膜液以喷雾的形式添加到混合机中，包膜液添加完成之后，保温处理2-3h，混合机温度降低至室温，混合60-80min，得到复合填料；

6、所述水泥为硅酸盐水泥；

7、所述络合剂由乙二胺四乙酸、羟基亚乙基二膦酸和2-磷酸基-1,2,4-三羧酸丁烷按重量比2:1:1组成。

8、进一步的，步骤a1中聚乙烯醇、纯化水和分散剂的用量比为1g:4ml:0.02g，所述分散剂为十二烷基硫酸钠；步骤a2中复合硅酸钙、改性钙粉和包膜液的用量比为5g:3g:15ml。

9、进一步的，改性钙粉由以下步骤加工得到：

10、b1、将硅胶粉、硅凝胶、氧化钙、去离子水和表面活性剂加入到球磨机中，球磨3-4h，得到混合浆料；

11、b2、将混合浆料转移到不锈钢高压反应釜中，高压反应釜温度升高至190-200℃，保温处理12-14h，再经过后处理得到多孔钙粉；

12、b3、将多孔钙粉与甲基硅酸钠加入到三维混合机中，三维混合30-50min，得到改性钙粉。

13、进一步的，步骤b1中硅胶粉、硅凝胶、氧化钙、去离子水和表面活性剂的用量比为2g:6g:1g:60ml:0.03g，所述表面活性剂十二烷基酚聚氧乙烯醚，所述球磨机的球料比为3:1，磨料为粒径3-5mm的氧化锆球，球磨机的转速设置为100r/min；步骤b2中后处理操作包括：反应完成之后，高压反应釜温度降低至室温，打开高压反应釜，将高压反应釜中的反应体系转移到烘箱中，设置烘箱温度为190-200℃，保温干燥至恒重，降低至室温，研磨，过100目筛网，得到多孔钙粉；步骤b3中多孔钙粉与甲基硅酸钠的重量比4:1。

14、进一步的，所述硅凝胶的制备方法为：将无水乙醇、正硅酸乙酯和纯化水加入到反应釜中搅拌，反应釜温度降低至20-25℃，向反应釜中盐酸，调节体系ph＝2-3，保温搅拌8-10h，再经过后处理得到硅凝胶。

15、进一步的，所述无水乙醇、正硅酸乙酯和纯化水的用量比为4g:3g:50ml，所述后处理操作包括：反应完成之后，向反应釜中加入氨水，调节体系ph＝7，反应釜温度升高至55-60℃，减压蒸除溶剂，得到硅凝胶。

16、进一步的，复合硅酸钙由以下步骤加工得到：

17、c1、将硅酸钙粉体用气流磨粉机粉碎，过600目筛网，得到硅酸钙粉末；

18、c2、将硅酸钙粉末、纯化水、无水乙醇和氨水加入到反应釜中，超声分散60-80min，反应釜温度升高至体系微回流，向反应釜中加入3-氨基丙基三乙氧基硅烷，保温反应3-5h，再经过后处理得到改性硅酸钙；

19、改性硅酸钙的合成反应原理为：

20、

21、式中，为硅酸钙粉末。

22、c3、将改性硅酸钙、n,n-二甲基甲酰胺加入到反应釜中，超声分散40-60min，向反应釜中滴加异氰酸丙基三乙氧基硅烷，滴加完毕，反应釜温度升高至50-60℃，保温反应5-7h，再经过后处理得到复合硅酸钙。

23、复合硅酸钙的合成反应原理为：

24、

25、进一步的，步骤c2中硅酸钙粉末、纯化水、无水乙醇、氨水和3-氨基丙基三乙基硅烷的用量比为3g:10ml:15ml:2g:2g，所述氨水的质量浓度为25％，步骤c2中的后处理操作包括：反应完成之后，反应釜温度降低至室温，抽滤，滤饼用纯化水洗涤至中性后抽干，将滤饼转移到温度为55-65℃的干燥箱中，干燥至恒重，得到改性硅酸钙；步骤c3中改性硅酸钙、n,n-二甲基甲酰胺和异氰酸丙基三乙氧基硅烷的用量比为3g:18ml:2g，所述后处理操作包括：反应完成之后，反应釜温度降低至室温，抽滤，滤饼用无水乙醇洗涤三次后抽干，将滤饼转移到温度为50-60℃的干燥箱中，真空干燥至恒重，得到复合硅酸钙。

26、进一步的，复合乳液由以下步骤加工得到：

27、d1、将甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、烯丙酸乙氧乙酯、甲苯和引发剂加入到氮气保护的反应釜中搅拌，反应釜温度升高至80-86℃，保温反应4-6h，反应釜温度降低至室温，向反应釜中滴加异氰酸丙基三乙氧基硅烷溶液，滴加完毕，室温环境下搅拌反应2-3h，再经过后处理得到聚烯烃；

28、聚烯烃的合成反应原理为：

29、

30、r1：

31、r2:

32、d2、将硬脂酸甘油酯、聚乙二醇4000、吐温-80、司盘20和纯化水加入到反应釜中搅拌均匀，调节反应釜ph＝7-8，得到乳化液；

33、d3、将乳化液加入到反应釜中搅拌，室温环境下，向反应釜中分批次的加入聚烯烃，搅拌至体系溶清，得到复合乳液。

34、进一步的，步骤d1中甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、烯丙酸乙氧乙酯、甲苯、引发剂和异氰酸丙基三乙氧基硅烷溶液的用量比为5g:2g:1g:26ml:0.1g:2g，所述引发剂为偶氮二异丁腈，所述异氰酸丙基三乙氧基硅烷溶液由异氰酸丙基三乙氧基硅烷和甲苯按重量比2:1组成，所述后处理操作包括：反应完成之后，反应釜温度升高至80-86℃，减压蒸除溶剂，得到聚烯烃；步骤d2中硬脂酸甘油酯、聚乙二醇4000、吐温-80、司盘20和纯化水的用量比为3g:1g:2g:0.7g:100ml；步骤d3中乳化液和聚烯烃的重量比为20:3。

35、一种微水泥涂料的制备方法，包括以下步骤：

36、s1、将水泥、纯化水加入到搅拌釜中，搅拌50-60min，静置浸泡2-3h，分液，去除上层清液；

37、s2、向搅拌釜中加入复合填料、复合乳液和络合剂，搅拌均匀；

38、s3、向反应釜中加入纯化水，调节体系粘稠度为4000-5000mpa·s，得到微水泥涂料。

39、本发明具备下述有益效果：

40、1、本发明的微水泥涂料，以硅酸盐水泥、复合填料为骨料，以复合乳液、络合剂与水为稀释剂，通过调节各组成的用量比例，制备得到，在制备微水泥涂料时，通过纯化水对硅酸盐水泥进行搅拌和浸泡处理，使得纯化水能够与硅酸盐水泥完全混合，促进水泥与纯化水充分混合，并且，水泥与纯化水能够发生水化反应，形成新的凝胶和水化钙矿物等产物，这些产物填充了水泥颗粒之间的空隙，从而使得水泥在纯化水中形成均匀的水泥浆体，保证水泥浆体分布的均匀性，复合填料的外部包覆有pva膜层，能够有效的避免复合填料中的活性组分与空气中的水分接触，导致复合填料中的活性成分变性，并且pva膜层能够在水中溶解，一方面，溶解的pva能够促进微水泥涂料的分散性，另一方面，pva溶解后，复合填料中的活性位点暴露，能够与其他组成发生活性交联，提高微水泥涂料的交联度，进而提高微水泥涂料的机械性能，复合乳液、络合剂构成的水性稀释剂与骨料混合，络合剂通过优化乙二胺四乙酸、羟基亚乙基二膦酸和2-磷酸基-1,2,4-三羧酸丁烷的重量配比，利用乙二胺四乙酸上的羧基和氨基、羟基亚乙基二膦酸上的磷酸基团和羟基和2-磷酸基-1,2,4-三羧酸丁烷上的磷酸基团，这些官能团均能够与钙离子发生配位作用，与钙离子形成配位键，增加了络合物的稳定性，减少钙离子在微水泥涂料中的游离，有助于降低水分和其他液体的渗透性，从而提高微水泥涂料的抗渗性能。

41、2、本发明的微水泥涂料，在制备过程中，以甲基丙烯酸丁酯为硬性链段、甲基丙烯酸甲酯为柔性链段、烯丙酸乙氧乙酯为功能性链段，在偶氮二异丁腈的引发作用下，甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、烯丙酸乙氧乙酯发生自由基聚合反应，生成烯烃缩聚物，异氰酸丙基三乙氧基硅烷上的异氰酸酯基与烯烃聚合物上的羟基发生缩合反应，生成具有三乙氧基硅烷修饰的聚烯烃；通过优化甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、烯丙酸乙氧乙酯的用量比例，生成具有柔性与硬性链段嵌合的烯烃聚合物，柔性链段填充和覆盖微观缺陷，硬性链段增加了涂料的稳定性和致密性，聚烯烃上修饰的三乙氧基硅烷作为活性基团，能够与微水泥涂料组成发生交联聚合，有助于阻碍水分和其他液体穿透微水泥涂料的可能性，进而提升微水泥涂料的抗渗性与机械性能，聚烯烃乳液能够与涂料中的碱性物质发生化学反应或物理作用，形成一层保护膜或稳定的络合物，从而减少了碱性物质对微水泥涂料的侵蚀作用，提高了微水泥涂料的耐碱性。

42、3、本发明的微水泥涂料，在制备过程中，以正硅酸乙酯为原料，在纯化水/乙醇的混合溶液中，进行酸化分解和自组装反应，通过控制纯化水和乙醇的比例，促进正硅酸乙酯上的硅氧烷充分水解，生成聚硅氧烷的硅凝胶，硅胶粉、硅凝胶、氧化钙和十二烷基酚聚氧乙烯醚经过球磨机球磨成超细粉末后，经过高压水热反应，制备得到多孔钙粉，甲基硅酸钠与多孔钙粉之间混合，甲基硅酸钠能够进入到多孔钙粉的内部，形成多孔钙粉负载甲基硅酸钠的改性钙粉；3-氨基丙基三乙氧基硅烷对硅酸钙粉末进行表面修饰，得到改性硅酸钙，改性硅酸钙表面修饰的活性氨基能够与异氰酸酯基丙基三乙氧基硅烷的异氰酸酯基反应，在硅酸钙的表面形成三乙基硅烷修饰，得到复合硅酸钙；在复合硅酸钙与改性钙粉的表面包覆一层聚乙烯醇膜层，避免复合填料吸收空气中的水分，导致复合填料上的活性物质吸水变质，并且，通过在复合填料的外部包覆一层聚乙烯醇膜，能够促进复合填料在复合乳液中均匀分散，甲基硅酸钠伴随复合填料同步均匀分散到微水泥涂料中，甲基硅醇钠遇水和二氧化碳生成甲基硅醇，生的甲基硅醇进一步缩合反应生成网状有机硅树脂膜，形成憎水层，同时，硅树脂与水泥发生水化反应填充微水泥涂料的孔隙，提高了微水泥涂料的密实度和抗渗性能；甲基硅酸钠在水环境中分解，生成硅羟基与氢氧化钠，硅氧乙烷在碱性的水环境中发生断键，生成活性的硅羟基能够与微水泥涂料中的活性官能团发生交联聚合，通过提高多孔钙粉的孔隙率，提高多孔钙粉对甲基硅酸钠的负载量，并且较高的孔隙率会增加改性钙粉的表面积，使得其更容易吸收水分，从而延长涂料的干燥时间，使得微水泥涂料中的各组成与水的接触时间，促进甲基硅酸钠和硅氧乙烷充分水解和聚合，提高微水泥涂料的交联度，进而有效的提高微水泥涂层的拉伸性能与耐高温性能。