一种耐低温聚合物水泥基防水涂料的制作方法

本发明涉及一种耐低温聚合物水泥基防水涂料，属于涂料。

背景技术：

1、聚合物水泥基防水涂料，又称js防水涂料，是以水性聚合物乳液和水泥为主体的双组份防水涂料，两组份在施工现场搅拌成均匀、细腻浆料，涂刷或喷涂于基体表面，固化后形成柔韧、高强的防水膜。这种涂料既有水泥类胶凝材料强度高、易与潮湿基面粘接，又兼有聚合物涂膜弹性大，防水性好的优点，尤其是以水为载体的水性体系，避免了沥青、焦油、有机溶剂型污染环境的弊端，是一种无毒无害、可湿作业、施工简便的绿色环保防水涂料。自20世纪末聚合物水泥基防水涂料被住建部列为13种推荐防水材料以来，在建筑外墙、屋顶、厨房、厕浴、地下建筑以及桥梁等场景中得到了广泛应用。但是由于水性聚合物乳液对温度比较敏感，加之为了控制成本需要降低涂料中聚合物乳液的质量占比，导致涂料低温施工时固化速度慢，柔性差，抗冻融循环次数有限，难以长期用于低温环境，尤其是北方寒冷地区，上述问题更为显著。

2、中国专利cn105130321a公开了一种低温环境下可以使用的聚合物水泥防水涂料，由a组分和b组分组成，a组分：聚合物乳液15~25份，分散剂0.5~1.5份，消泡剂0.5~1份，丙二醇8~12份，硝酸钾0.5~1份，水9~15份；b组分：快硬水泥35~45份，200目石英砂15~25份，氯化锂0.4~1.2份、氯化钙0.5~1份，聚乙烯醇0.1~0.8份。该专利通过加入氯化锂和氯化钙这两种含氯离子的无机盐，来降低水的冰点，实现了聚合物水泥防水涂料在-5℃环境中的固化成膜，但公知技术认为氯离子对钢筋存在加速腐蚀作用，再者该专利并未披露涂料成膜后在低温环境中长期使用时的性能有无下降。

3、中国专利cn104591599a公开了一种聚合物水泥基防水涂料，包括：液料，按照重量组分计其包含55~60份的丙烯酸酯乳液，7~10份的分散剂，7~10份成膜助剂，2~6份的流平剂，2~6份的催干剂，3~7份的防腐剂，3~7份的水和2~6份的消泡剂；粉料，按照重量组分计其包含40~45份的水泥，20~25份的石英粉，5~12份的金刚砂，2~7份的改性蒙脱土，3~7份的增塑剂和3~7份的纤维。该专利在聚合物水泥基防水涂料配制中增加催干剂，改性蒙脱土和纤维，得到了固化时间短，防水性能持久，能在潮湿或干燥的多种材质基层上施工且粘接强度高的聚合物防水涂料，但该专利并未披露所得聚合物水泥基防水涂料在低温环境中的使用情况，尤其耐冻融循环次数的情况。

4、以上可以看到，目前聚合物水泥基防水涂料仍存在低温施工时固化速度慢，柔性差，抗冻融循环次数有限，难以长期耐受低温环境等问题，因此开发一种耐低温聚合物水泥基防水涂料具有非常现实的意义。

技术实现思路

1、针对上述现有技术存在的不足，本发明提供一种耐低温聚合物水泥基防水涂料，实现以下发明目的：制备出低温施工时固化速度快，柔性好，抗冻融性能优异，能长期耐受低温环境的聚合物水泥基防水涂料。

2、为实现上述发明目的，本发明采取以下技术方案：

3、一种耐低温聚合物水泥基防水涂料，所述耐低温聚合物水泥基防水涂料由a组份和b组份组成，使用时a组份和b组份按质量比10: 5~9混合使用；

4、所述a组份的具体配方为，以重量份计：

5、聚丙烯酸酯乳液                             240~330份、

6、水性丁腈胶乳                               20~50份、

7、氧化淀粉溶液                               40~70份、

8、成膜助剂                                   5~10份、

9、复合增塑剂                                 3~9份、

10、消泡剂                                     1~3份、

11、去离子水                                   20~50份；

12、所述聚丙烯酸酯乳液的固含量50~60%，粘度2000~4000mpa·s， ph值6~8；

13、所述水性丁腈胶乳的固含量40~60%，ph值5~7，粘度40~200mpa·s；

14、所述成膜助剂为醋酸(3-甲氧基丁基)酯、丁二酸二异丙酯、蔗糖乙酸异丁酸酯、三醋酸甘油酯中的一种；

15、所述复合增塑剂为三羟甲基丙烷和氨基丁三醇的混合物；

16、所述三羟甲基丙烷和氨基丁三醇的质量比为1~15:30；

17、所述消泡剂为磷酸三丁酯；

18、所述b组份的具体配方为，以重量份计：

19、硅酸盐水泥                                 100~140份、

20、石英粉                                     40~70份、

21、三元聚羧酸                                 10~40份、

22、复合交联剂                                 10~30份、

23、催干剂                                     1~2.5份；

24、所述石英粉粒径为0.1~5μm；

25、所述复合交联剂为单宁酸和羟丙基二淀粉磷酸酯的混合物；

26、所述单宁酸和羟丙基二淀粉磷酸酯的质量比为1~9:15；

27、所述催干剂为高锰酸锌；

28、以下是对上述技术方案的进一步改进：

29、步骤1、氧化淀粉溶液的制备

30、将直链淀粉加入去离子水中，控制搅拌速率800~1200转/分下，升温至80~90℃，待直链淀粉完全溶解成粘稠糊状物后，将温度降至60~75℃，搅拌速率降至500~750转/分，接着加入4-乙酰氨-2,2,6,6-四甲基哌啶-1-氧和辛酰羟肟酸，恒温搅拌1~2.5小时后，以1~50克/分的速率滴加双氧水，滴加完毕后，继续恒温搅拌反应6~13小时后，降至室温，停止反应得到氧化淀粉溶液；

31、所述直链淀粉的分子量为1.0×104~2.5×105g/mol；

32、所述双氧水中过氧化氢的质量浓度为10~25wt%；

33、所述直链淀粉、去离子水、4-乙酰氨-2,2,6,6-四甲基哌啶-1-氧、辛酰羟肟酸、双氧水的投料质量比为65~100:35~60:1~2:0.5~1.5:25~50。

34、步骤2、a组份的制备

35、按a组份以重量份计的具体配方，将去离子水、聚丙烯酸酯乳液、水性丁腈胶乳、氧化淀粉溶液、成膜助剂、复合增塑剂、消泡剂放入混料釜中，控制搅拌速率400~650转/分下搅拌5~10小时后灌装入塑料包装桶中，得到a组份。

36、步骤3、b组份的制备

37、按b组份以重量份计的具体配方，将硅酸盐水泥、石英粉、三元聚羧酸、复合交联剂、催干剂放入v型粉体混合釜中，控制混料转速100~150转/分下，持续混合10~16小时后出料装入防潮的包装袋中，得到b组份。

38、与现有技术相比，本发明取得以下有益效果：

39、1、本发明以辛酰羟肟酸为氧化反应速率控制剂，通过加入4-乙酰氨-2,2,6,6-四甲基哌啶-1-氧这种温和型的氧化剂和定量滴加强氧化剂双氧水来可控的氧化直链淀粉，达到既防止直链淀粉过度氧化而造成断链又能保证淀粉分子链末端绝大部分端羟基被氧化成端羧基，继而得到分子链完整的端羧基淀粉，以保证淀粉对涂料交联度的提升作用；

40、2、本发明制备出的氧化淀粉溶液中所含的淀粉，为端羧基淀粉，这些端羧基在聚合物水泥基防水涂料固化过程中，端羧基能以水化离子的形式和水泥中的钙离子进行络合以及离子键合，从而提高涂料固化后涂层的交联致密度以及聚合物和无机水泥颗粒网络之间的作用，最终提高了涂料涂层的力学性能以及耐低温性能；

41、3、本发明通过添加水性丁腈胶乳和三羟甲基丙烷、氨基丁三醇两种物质构成的复合增塑剂来提高聚合物水泥基防水涂料的低温弹性和韧性，其中丁腈橡胶是靠自身具备的低温柔性来提升涂料涂层的柔韧性，三羟甲基丙烷、氨基丁三醇两种物质通过降低聚丙烯酸酯乳液固化过程中的结晶速率来控制最终涂层中聚丙烯酸酯聚合物的结晶度和晶体聚集形态来提升涂层的力学柔韧性和低温性能；

42、4、本发明中单宁酸和羟丙基二淀粉磷酸酯构成的复合交联剂，在高锰酸锌催干剂的作用下，与氧化淀粉发生交联反应，这样能够促进涂料在低温环境下快速固化，使涂料具备低温下施工的便利性；

43、5、本发明加入的醋酸(3-甲氧基丁基)酯、丁二酸二异丙酯、蔗糖乙酸异丁酸酯、三醋酸甘油酯这类成膜助剂，能够显著降低聚丙烯酸酯乳液的成膜温度，并最终和乳液所成的固化膜融为一体，既促进了涂料的固化速率，同时也提高了涂层的韧性和塑性，提高了耐低温性能；

44、6、本发明涂料配方中加入的端羧基氧化淀粉和三元聚羧酸这两种富含羧基的物质，在单宁酸和羟丙基二淀粉磷酸酯构成的复合交联剂的作用下发生致密度很高的交联，端羧基氧化淀粉和三元聚羧酸交联过程与聚丙烯酸酯乳液、水性丁腈胶乳两种聚合物成膜过程同步进行，上述四种物质会形成不同高聚物的互穿网络结构，同时羧基和水泥中的钙离子发生化学键合，使涂料内的有机聚合物和无机物交联在一起，因此本发明得到的涂料涂层，最终是不同高聚物之间以及高聚物与无机物之间构成的整体交联网络，所以本发明得到的涂料涂层具备非常优异的耐低温性能；

45、7、本发明得到的耐低温聚合物水泥基防水涂料，表干时间为0.8~1.2h，实干时间为2.7~3.1h，拉伸强度为2.2~2.6mpa，断裂伸长率：无处理为496~524%，热处理为444~465%，碱处理为394~428%，浸水处理为473~497%，粘接强度：无处理为2.2~2.8mpa，潮湿基层为1.9~2.4mpa，碱处理为1.6~1.9mpa，浸水处理为1.8~2.3mpa，低温柔性-38~-45℃，抗冻融破坏性30~35次。