一种绿色环保防水涂料及其制备方法

本发明涉及防水涂料，具体为一种绿色环保防水涂料及其制备方法。

背景技术：

1、水性聚氨酯涂料以水为分散介质，具有难燃、无毒、不污染环境以及绿色环保等优点而被广泛应用。但水性聚氨酯涂料相较于溶剂型聚氨酯涂料而言，其交联密度是偏低的，导致水性聚氨酯涂料在防水、防腐蚀方面表现较差。目前，为了提高水性聚氨酯涂料的抗渗透性，会向基体内添加经过偶联剂改性的纳米填料，通过纳米填料在基体内的均匀分散填充可在一定程度上提高抗渗透性。使用纳米填料虽然可以改善最终涂层的致密度，但无法在最终涂层内形成防水屏障层，对水性聚氨酯涂料抗渗透性能的提升有限。

技术实现思路

1、对现有技术的不足，本发明提供了一种绿色环保防水涂料及其制备方法，添加的链网式玻璃鳞片在成型涂层内会构成两道防水屏障，提高了涂层的抗渗透性，防水效果好。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种绿色环保防水涂料，包括以下重量份原料：水性聚氨酯乳液60-80份、链网式玻璃鳞片20-30份、成膜助剂2-5份、流平剂1-3份、消泡剂1-2份、增稠剂0.5-1份。

3、优选的，成膜助剂包括但不限于丙二醇丁醚和苯甲醇；流平剂包括但不限于醋酸-丁酸纤维素和聚二甲基硅氧烷；增稠剂包括但不限于为羟丙基甲基纤维素和羟乙基纤维素；消泡剂为有机硅消泡剂。

4、优选的，链网式玻璃鳞片的制备方法如下：s1、在碳纤维表面包覆纳米二氧化硅层，并用硅烷偶联剂对其进行处理，经干燥后得到改性碳纤维；s2、将多巴胺碱溶液和玻璃鳞片倒入反应室内，空气经过鼓泡盘不断地形成气泡并通入反应室内进行搅动，保持有氧碱性环境，在室温反应2-3h；s3、将改性碳纤维倒入反应室内并加入适量硅烷偶联剂，继续鼓泡反应3-5h，得到含链网式玻璃鳞片混合液；s4、对含链网式玻璃鳞片混合液进行过滤、洗涤、干燥，制得链网式玻璃鳞片。

5、优选的，步骤s1中，碳纤维表面包覆纳米二氧化硅层的方法如下：将碳纤维分散于硅酸盐溶液中，过滤后在其表面喷淋8wt％的硫酸溶液，在40-50℃下反应30-40min；重复上述操作2-4次，随后进行干燥，即得。

6、优选的，硅酸盐溶液由5％的硅酸钠溶液和15wt％的氯化钠溶液按体积比3：2配制而成。

7、优选的，步骤s1-s2中，玻璃鳞片的厚度为5-8μm，且其片径为200-250μm；碳纤维的长度为20-50μm。

8、优选的，步骤s2中，多巴胺碱溶液制备如下：将tris盐酸盐(三羟甲基氨基甲烷盐酸盐)溶解于去离子水中，调节ph为8.5，然后再加入多巴胺进行超声分散，即得。

9、优选的，tris盐酸盐与去离子水的料液比为1：1000g/ml，且tris盐酸盐与多巴胺的质量比为1：1。

10、优选的，步骤s2-s3中，改性碳纤维和玻璃鳞片的质量比为1：(2-4)；硅烷偶联剂与多巴胺碱溶液的体积比为1：15。

11、本发明还提供了一种绿色环保防水涂料的制备方法，包括以下步骤：

12、(1)将水性聚氨酯乳液注入搅拌釜中，并向搅拌釜中加入成膜助剂、流平剂以及消泡剂，搅拌均匀；

13、(2)将链网式玻璃鳞片分批次加入搅拌釜中进行搅拌分散，而后加入增稠剂继续搅拌，制得绿色环保防水涂料。

14、本发明提供了一种绿色环保防水涂料及其制备方法，与现有技术相比具备以下有益效果：

15、本发明中添加的链网式玻璃鳞片会在基体形成多层平行排列结构，通过搭接和重叠产生类密封效应，加上渗透路径曲折蜿蜒，也就具有了良好的抗渗透性，形成了第一道防水屏障；同时，通过多巴胺聚合以及与硅烷偶联剂的键合，可将改性碳纤维接枝在玻璃鳞片表面，在其表面构成复杂交错的链网式结构，产生类迷宫效应，延长了介质的渗透路径，形成的第二道防水屏障进一步提高了抗渗透性。

16、本发明在碳纤维的表面重复多次包覆纳米二氧化硅，在其表面形成密实的纳米二氧化硅层，具有良好的疏水性，也解决了碳纤维自身脆性大的问题，可提高涂层的强度和防水性。

17、本发明首先在玻璃鳞片表面初步聚合多巴胺，然后添加改性碳纤维，通过多巴胺继续聚合反应，加之碳纤维表面的硅烷偶联剂与多巴胺键合反应，可使得改性碳纤维紧密的链接在玻璃鳞片上，从而形成复杂交错的链网式结构。

18、本发明还使用了链网式玻璃鳞片制造机，提供了良好的有氧碱性环境，有助于改性碳纤维与玻璃鳞片的链接。

技术特征：

1.一种绿色环保防水涂料，其特征在于，包括以下重量份原料：水性聚氨酯乳液60-80份、链网式玻璃鳞片20-30份、成膜助剂2-5份、流平剂1-3份、消泡剂1-2份、增稠剂0.5-1份。

2.根据权利要求1所述的一种绿色环保防水涂料，其特征在于，成膜助剂包括但不限于丙二醇丁醚和苯甲醇；流平剂包括但不限于醋酸-丁酸纤维素和聚二甲基硅氧烷；增稠剂包括但不限于为羟丙基甲基纤维素和羟乙基纤维素；消泡剂为有机硅消泡剂。

3.根据权利要求1所述的一种绿色环保防水涂料，其特征在于，链网式玻璃鳞片的制备方法如下：

4.根据权利要求3所述的一种绿色环保防水涂料，其特征在于，步骤s1中，碳纤维表面包覆纳米二氧化硅层的方法如下：将碳纤维分散于硅酸盐溶液中，过滤后在其表面喷淋8wt％的硫酸溶液，在40-50℃下反应30-40min；重复上述操作2-4次，随后进行干燥，即得。

5.根据权利要求4所述的一种绿色环保防水涂料，其特征在于，硅酸盐溶液由5％的硅酸钠溶液和15wt％的氯化钠溶液按体积比3：2配制而成。

6.根据权利要求3所述的一种绿色环保防水涂料，其特征在于，步骤s1-s2中，玻璃鳞片的厚度为5-8μm，且其片径为200-250μm；碳纤维的长度为20-50μm。

7.根据权利要求3所述的一种绿色环保防水涂料，其特征在于，步骤s2中，多巴胺碱溶液制备如下：将tris盐酸盐溶解于去离子水中，调节ph为8.5，然后再加入多巴胺进行超声分散，即得。

8.根据权利要求7所述的一种绿色环保防水涂料，其特征在于，tris盐酸盐与去离子水的料液比为1：1000g/ml，且tris盐酸盐与多巴胺的质量比为1：1。

9.根据权利要求3所述的一种绿色环保防水涂料，其特征在于，步骤s2-s3中，改性碳纤维和玻璃鳞片的质量比为1：(2-4)；硅烷偶联剂与多巴胺碱溶液的体积比为1：15。

10.根据权利要求1-9任一所述的绿色环保防水涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

技术总结本发明涉及防水涂料技术领域，具体为一种绿色环保防水涂料及其制备方法，包括：(1)将水性聚氨酯乳液注入搅拌釜中，并向搅拌釜中加入成膜助剂、流平剂以及消泡剂，搅拌均匀；(2)将链网式玻璃鳞片分批次加入搅拌釜中进行搅拌分散，而后加入增稠剂继续搅拌，制得绿色环保防水涂料。本发明中添加的链网式玻璃鳞片会在基体形成多层平行排列结构，通过搭接和重叠产生类密封效应，加上渗透路径曲折蜿蜒，具有了良好的抗渗透性，形成了第一道防水屏障；同时，通过多巴胺聚合以及与硅烷偶联剂的键合，可将改性碳纤维接枝在玻璃鳞片表面，构成复杂交错的链网式结构，产生类迷宫效应，形成的第二道防水屏障进一步提高了抗渗透性。技术研发人员：王玉芳,耿海波,高霞,郭会灿,高华明,刘璇受保护的技术使用者：石家庄职业技术学院（石家庄开放大学）技术研发日：技术公布日：2024/6/18