CN108192469A - 一种制备纳米渗透型防水涂料的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种制备纳米渗透型防水涂料的方法，具体步骤如下：步骤一，将纳米二氧化硅在催化剂条件下用硅烷进行疏水化处理，得到纳米二氧化硅分散液；步骤二，在纳米二氧化硅分散液中加入防水树脂、填料和颜料并且在高速分散机中分散。本发明制备的成品含有活性羟基与水泥、石材、金属、木材等表面或深层的羟基具有极高的反应活性和亲和性；含有长链疏水基团与丙烯酸树脂、环氧树脂、聚脲树脂、聚天门冬安酸树脂等的活性基团具有反应性和亲和性，因此本发明制备的纳米渗透型防水涂料具有渗透性和粘接性双重特性，特别适宜用于屋面、桥面、道路、地下工程的结构物等公共或民用建筑领域的第一道防水处理。

Description

一种制备纳米渗透型防水涂料的方法

技术领域

本发明涉及纳米涂料制备领域，具体是一种制备纳米渗透型防水涂料的方法。

背景技术

防水材料是建筑物的围护结构要防止雨水、雪水和地下水的渗透；要防止空气中的湿气、蒸汽和其他有害气体与液体的侵蚀；分隔结构要防止给排水的渗翻。这些防渗透、渗漏和侵蚀的材料统称。防水涂料具有不受建筑物形状所限、施工方便、防水效果优异等特点，越来越受到业界的青睐。

建筑物需要进行防水处理的部位主要是路面、桥面、屋面、墙面、地面和地下室等。目前市场上现有防水涂料多为苯丙乳液、纯丙乳液、硅丙乳液或丙烯酸树脂、醇酸树脂、环氧树脂、氟碳树脂、聚氨酯树脂、聚脲树脂等，配以各种填料和颜色制成防水涂料。为了使涂层有足够的弹性，其成膜物质的分子量往往很大，分子链很长。这些超长的分子链的聚合物只能在水泥、石材、金属、木材表面形成一层薄膜，依靠物理吸附力如范德华力附着在被保护的材料表面，当被保护基材内部的有气体或水分子逸出时，表面的防水涂层往往发生鼓泡、脱落，严重时丧失保护功能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种制备纳米渗透型防水涂料的方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种制备纳米渗透型防水涂料的方法，具体步骤如下：

步骤一，将纳米二氧化硅在催化剂条件下用硅烷进行疏水化处理，得到纳米二氧化硅分散液；

步骤二，在纳米二氧化硅分散液中加入防水树脂、填料和颜料并且在高速分散机中分散，即可得到成品。

作为本发明进一步的方案：纳米二氧化硅的粒径为1-100nm，纳米二氧化硅的比表面积为25-500m²/g，纳米二氧化硅包括但不限于沉淀法二氧化硅、气相法二氧化硅、碱性溶胶二氧化硅和酸性溶胶二氧化硅。

作为本发明进一步的方案：催化剂包括酸和碱，催化剂的添加量为纳米二氧化硅重量的1-1000000ppm，酸包括但不限于有机酸和无机酸，有机酸包括但不限于甲酸、乙酸、丙酸、丁酸、辛酸、己二酸、乙二酸、丙二酸、丁二酸、马来酸、酒石酸、苯甲酸、苯乙酸、邻苯二甲酸、对苯二甲酸、戊酸、己酸、癸酸、硬脂酸、软脂酸和丙烯酸中的至少一种，无机酸包括但不限于盐酸、硝酸、硼酸、氢氰酸、氢氟(卤)酸、亚硝酸、 高卤酸、卤酸、亚卤酸、次卤酸和偏铝酸中的至少一种，碱包括但不限于有机碱和无机碱，无机碱包括但不限于烧碱、固体烧碱、氢氧化钾、氢氧化钡、氢氧化钙、氢氧化铝、氢氧化锂、氢氧化镁、氢氧化锌、氢氧化铜、氢氧化铁、氢氧化铅、氢氧化钴、氢氧化铬、氢氧化锆、氢氧化镍、氢氧化铵、纯碱、碳酸钠(一水、七水、十水)、碳酸氢钠、碳酸钾和碳酸氢钾中的至少一种，有机碱包括但不限于三乙胺、三乙烯二胺（DABCO）、DBU、DBN、DMAP、吡啶、N-甲基吗啉、四甲基乙二胺、TMG叔丁醇钾/钠、正丁基锂、KHMDS、NaHMDS和LDA中的至少一种。

作为本发明进一步的方案：硅烷的添加量为纳米二氧化硅重量的1-55%，硅烷包括但不限于甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、二甲基二甲氧基硅烷、三乙氧基硅烷、三甲氧基氢硅烷、四乙氧基硅烷、四丙氧基硅烷、甲基乙烯基二甲氧基硅烷、甲基乙烯基二乙氧基硅烷、乙烯基三异丙氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三（β-甲氧基乙氧基）硅烷、N-(β-氨乙基)- γ-氨丙基三甲氧基硅烷、3-氨丙基三甲氧基硅烷、3-氨丙基三乙氧基硅烷、N-（2-氨乙基）-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、3-氨丙基甲基二乙氧基硅烷、3-[(2,3)-环氧丙氧]丙基甲基二甲氧基硅烷、3-(2,3-环氧丙氧)丙基甲基二乙氧基硅烷、3-(2,3-环氧丙氧)丙基三乙氧基硅烷、环氧丙基三乙氧基硅烷、β-（3，4-环氧环己基）乙基三甲氧基硅烷、3-巯丙基三甲氧基硅烷、r-巯丙基三乙氧基硅烷、r-巯丙基甲基二甲氧基硅烷、3-氯丙基三乙氧基硅烷、3-氯丙基三甲氧基硅烷、3-氯丙基甲基二甲氧基硅烷、3-氯丙基甲基二乙氧基硅烷、二苯基二甲氧基硅烷、苯基三乙氧基硅烷、苯基三甲氧基硅烷、甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、七甲基三硅氧烷、双- [3-(三乙氧基硅)丙基]-四硫化物和十六烷基三甲氧基硅烷中的至少一种。

作为本发明进一步的方案：氟硅烷包括但不限于十七氟癸基三甲氧基硅烷、十七氟癸基三乙氧基硅烷和十三氟辛基三乙氧基硅烷、全氟癸基三乙氧基硅烷、全氟癸基三甲氧基硅烷、全氟辛基三乙氧基硅烷、全氟辛基三甲氧基硅烷。

作为本发明进一步的方案：防水树脂的添加量为纳米二氧化硅重量的5-55%，反应性防水树脂包括但不限于丙烯酸树脂、环氧树脂、聚氨酯树脂、聚脲树脂、聚天门冬安酸树脂各类树脂中的至少一种，填料的添加量为纳米二氧化硅重量的5-55%，填料包括但不限于碳酸钙（重钙、轻钙）、重晶石粉（硫酸钡）、滑石粉、高岭土（瓷土地）、多孔粉石英（二氧化硅）、白碳黑、沉淀硫酸钡、云母粉、硅灰石、膨润土各类彩砂和玻璃微珠中的至少一种。

作为本发明进一步的方案：各类彩砂包括但不限于天然彩砂、烧结彩砂和染色彩砂。作为本发明进一步的方案：玻璃微珠包括但不限于空心玻璃微珠和实心玻璃微珠。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明制备的成品含有活性羟基与水泥、石材、金属、木材等表面或深层的羟基具有极高的反应活性和亲和性，极易渗透到这些材料的内部；另一方面，含有长链疏水基团与丙烯酸树脂、环氧树脂、聚氨酯树脂、聚脲树脂、聚天门冬安酸树脂等的活性基团具有反应性和亲和性，与上述树脂具有极强的粘接强度，因此本发明制备的纳米渗透型防水涂料具有渗透性和粘接性双重特性，特别适宜用于屋面、桥面、道路、地下工程的结构物等公共或民用建筑领域的第一道防水处理。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。

实施例1

取四甲氧基硅烷40份，醋酸1份，二苯基二甲氧基硅烷10份，通过高速分散机充分混合，去离子水15份，加入十六烷基三甲氧基硅烷1份，加热至45度，继续高速搅拌4-6小时，然后用高速离心机净化，得到纳米二氧化硅分散液。将纳米二氧化硅分散液、羟基丙烯酸、甲基三甲氧基硅烷、r-巯丙基甲基二甲氧基硅烷、乙基三甲氧基硅烷、环氧树脂、纳米二氧化硅粉和氧化铁红以45:20:2:10:20:30:15:2:5的质量比在高速分散机充分混合即得成品。

实施例2

取四乙氧基硅烷40份，醋酸1份，二苯基二甲氧基硅烷20份，通过高速分散机充分混合，加入十六烷基三甲氧基硅烷1份，加热至45度，继续高速搅拌4-6小时，然后用高速离心机净化，得到纳米二氧化硅分散液。将二氧化硅分散液、320目硅微粉、甲基三甲氧基硅烷、羟基丙烯酸树酯、200目石英粉、硫酸钡、纳米二氧化硅和氧化铁黄以55:20:2:10:25:30:10:2:5的质量比在高速分散机充分混合即得成品。

实施例3

取纳米二氧化硅40份，醋酸1份，二苯基二甲氧基硅烷20份，通过高速分散机充分混合，加入十六烷基三甲氧基硅烷1份，加热至45度，继续高速搅拌4-6小时，然后用高速离心机净化，得到纳米二氧化硅分散液。将二氧化硅分散液、320目硅微粉、甲基三甲氧基硅烷、80-100目彩砂、丙烯酸树酯、80目石英粉、320目氧化铝和纳米二氧化硅以55:20:2:5:35:20:10:2的质量比在高速分散机充分混合即得成品。

实施例4

取纳米二氧化硅40份，醋酸1份，二苯基二甲氧基硅烷20份，通过高速分散机充分混合，加入十六烷基三甲氧基硅烷1份，加热至45度，继续高速搅拌4-6小时，然后用高速离心机净化，得到纳米二氧化硅分散液。将二氧化硅分散液、1000目硅微粉、甲基三甲氧基硅烷、环氧树脂、60目石英粉、80目石英粉、320目氧化铝和纳米二氧化硅以65:20:4:5:35:30:10:2的质量比在高速分散机充分混合即得成品。

本发明制备的成品有如下特点：

高渗透性：目前市场上防水涂料多为成膜型涂料，如PU、环氧、丙烯酸、聚脲等，涂层无法渗透到被保护基材的内部，一旦基材内水汽等分子逸出，极易发生涂层脱落，本发明制备的防水涂料可以渗透到被保护基材内部，使基材表面一定的深度范围内都具有防水性，不易发生脱落。

高粘接性：本发明制备的防水涂料的主要成分为纳米二氧化硅，其表面含有长链疏水基团，而这些基团与上部的防水树脂有极强的反应性和亲和性，粘接力极强。

附着力好：本发明制备的纳米渗透型防水涂料在成膜时和水泥等基材间不仅有物理的“锚固”附着作用，同时纳米颗粒的表面羟基与地面水泥、沙粒等表面羟基进行化学缩合反应，更有纳米颗粒渗透至水泥内毛细管并与之产生化学键，因此涂膜和基材的附着力更强。

施工简单：本发明的方法施工简易。

玻璃微珠包括但不限于彩色玻璃微珠和无色玻璃微珠。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (8)

1.一种制备纳米渗透型防水涂料的方法，其特征在于，具体步骤如下：

步骤一，将纳米二氧化硅在催化剂条件下用硅烷进行疏水化处理，得到纳米二氧化硅分散液；

步骤二，在纳米二氧化硅分散液中加入防水树脂、填料和颜料并且在高速分散机中分散，即可得到成品。

2.根据权利要求1所述的制备纳米渗透型防水涂料的方法，其特征在于，所述纳米二氧化硅的粒径为1-100nm，纳米二氧化硅的比表面积为25-500m²/g，纳米二氧化硅包括但不限于沉淀法二氧化硅、气相法二氧化硅、碱性溶胶二氧化硅和酸性溶胶二氧化硅。

3.根据权利要求1所述的制备纳米渗透型防水涂料的方法，其特征在于，所述催化剂包括酸和碱，催化剂的添加量为纳米二氧化硅重量的1-1000000ppm，酸包括但不限于有机酸和无机酸，有机酸包括但不限于甲酸、乙酸、丙酸、丁酸、辛酸、己二酸、乙二酸、丙二酸、丁二酸、马来酸、酒石酸、苯甲酸、苯乙酸、邻苯二甲酸、对苯二甲酸、戊酸、己酸、癸酸、硬脂酸、软脂酸和丙烯酸中的至少一种，无机酸包括但不限于盐酸、硝酸、硼酸、氢氰酸、氢氟(卤)酸、亚硝酸、 高卤酸、卤酸、亚卤酸、次卤酸和偏铝酸中的至少一种，碱包括但不限于有机碱和无机碱，无机碱包括但不限于烧碱、固体烧碱、氢氧化钾、氢氧化钡、氢氧化钙、氢氧化铝、氢氧化锂、氢氧化镁、氢氧化锌、氢氧化铜、氢氧化铁、氢氧化铅、氢氧化钴、氢氧化铬、氢氧化锆、氢氧化镍、氢氧化铵、纯碱、碳酸钠(一水、七水、十水)、碳酸氢钠、碳酸钾和碳酸氢钾中的至少一种，有机碱包括但不限于三乙胺、三乙烯二胺（DABCO）、DBU、DBN、DMAP、吡啶、N-甲基吗啉、四甲基乙二胺、TMG叔丁醇钾/钠、正丁基锂、KHMDS、NaHMDS和LDA中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的制备纳米渗透型防水涂料的方法，其特征在于，所述硅烷的添加量为纳米二氧化硅重量的1-55%，硅烷包括但不限于甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、二甲基二甲氧基硅烷、三乙氧基硅烷、三甲氧基氢硅烷、四乙氧基硅烷、四丙氧基硅烷、甲基乙烯基二甲氧基硅烷、甲基乙烯基二乙氧基硅烷、乙烯基三异丙氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三（β-甲氧基乙氧基）硅烷、N-(β-氨乙基)- γ-氨丙基三甲氧基硅烷、3-氨丙基三甲氧基硅烷、3-氨丙基三乙氧基硅烷、N-（2-氨乙基）-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、3-氨丙基甲基二乙氧基硅烷、3-[(2,3)-环氧丙氧]丙基甲基二甲氧基硅烷、3-(2,3-环氧丙氧)丙基甲基二乙氧基硅烷、3-(2,3-环氧丙氧)丙基三乙氧基硅烷、环氧丙基三乙氧基硅烷、β-（3，4-环氧环己基）乙基三甲氧基硅烷、3-巯丙基三甲氧基硅烷、r-巯丙基三乙氧基硅烷、r-巯丙基甲基二甲氧基硅烷、3-氯丙基三乙氧基硅烷、3-氯丙基三甲氧基硅烷、3-氯丙基甲基二甲氧基硅烷、3-氯丙基甲基二乙氧基硅烷、二苯基二甲氧基硅烷、苯基三乙氧基硅烷、苯基三甲氧基硅烷、甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、七甲基三硅氧烷、双- [3-(三乙氧基硅)丙基]-四硫化物和十六烷基三甲氧基硅烷中的至少一种。

5.根据权利要求4所述的制备纳米渗透型防水涂料的方法，其特征在于，所述氟硅烷包括但不限于十七氟癸基三甲氧基硅烷、十七氟癸基三乙氧基硅烷和十三氟辛基三乙氧基硅烷、全氟癸基三乙氧基硅烷、全氟癸基三甲氧基硅烷、全氟辛基三乙氧基硅烷、全氟辛基三甲氧基硅烷。

6.根据权利要求1所述的制备纳米渗透型防水涂料的方法，其特征在于，所述防水树脂的添加量为纳米二氧化硅重量的5-55%，防水树脂包括但不限于丙烯酸树脂、环氧树脂、聚氨酯树脂、聚脲树脂、聚天门冬安酸树脂各类树脂中的至少一种，填料的添加量为纳米二氧化硅重量的5-55%，填料包括但不限于碳酸钙（重钙、轻钙）、重晶石粉（硫酸钡）、滑石粉、高岭土（瓷土地）、多孔粉石英（二氧化硅）、白碳黑、沉淀硫酸钡、云母粉、硅灰石、膨润土各类彩砂和玻璃微珠中的至少一种。

7.根据权利要求6所述的制备纳米渗透型防水涂料的方法，其特征在于，所述各类彩砂包括但不限于天然彩砂、烧结彩砂和染色彩砂。

8.根据权利要求6所述的制备纳米渗透型防水涂料的方法，其特征在于，所述玻璃微珠包括但不限于空心玻璃微珠和实心玻璃微珠。