CN111363501B - 一种水性环保密封膏 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水性环保密封膏,涉及建筑防水技术领域，组分包括：胶乳、增塑增韧剂、纳米功能填料、结晶母料、玻璃鳞片、膨润土微球以及水。本发明的产品具备以下综合特性：1)具有抗渗、密封、防水、防振动、隔音和隔热等作用；2)下垂度低，良好的嵌填、挤注、刮涂施工性，储存稳定；3)对液体、气体等介质低渗透性；4)能承受接缝位移并随伸缩运动而变形，在接缝中经受反复变形后，能保证充分恢复其性能和形状；5)有足够强度，能承受应力；6)与不同材质接缝基面粘结稳定，不发生剥离和脱胶，抗窜水，不污染基材；7)高温下不过度软化，低温下不脆裂，耐气候，不粉化、龟裂或过度收缩；8)环保，防霉，有足够长的使用寿命。

Description

一种水性环保密封膏

技术领域

本发明涉及建筑防水技术领域，尤其涉及一种水性环保密封膏及其生产工艺。

背景技术

当今世界，装配式建筑飞速发展。据统计，产业化住宅的比例在瑞典占80％，英国、美国、日本都在70％以上。国内装配式建筑已经进入快速发展期。但是建筑的渗漏、透水、粘接和密封等问题一直是困扰装配式建筑发展的瓶颈所在。

目前，国内外可用于装配式建筑的密封膏(胶)类产品已形成硅酮及改性硅酮、聚氨酯、聚硫3大系列高档密封材料，以普通丙烯酸酯、丁基橡胶为代表的中档密封材料，以及传统的油性、沥青基低档密封材料的格局。由于传统的油性、沥青基类密封产品不符合环保要求，性能较低，在发达国家已经退出历史舞台，在我国占有市场份额也日趋降低，逐渐被淘汰。高档和中档密封材料虽然占有相当高的市场份额，但是它们应用在装配式建筑中或多或少存在很多问题：1)硅酮和改性硅酮类密封产品粘接密封性能好，弹性及弹性回复率好，施工性能优异，耐久耐候性强。但是其对混凝土的粘接情况不理想，时间一长容易从混凝土表面脱离，造成隐患。另外，由于为了体系的稳定，其成分中往往添加增塑成分，增塑剂容易渗入混凝土中造成不可逆转的污染，用在建筑外墙时严重影响建筑物的美观；2)聚氨酯密封产品具有优良的弹性、耐低温性、耐磨性及耐油、耐水、耐溶剂性，并对基材有良好的粘接力。但是聚氨酯密封产品不耐热和太阳光照射，长期受热和紫外线照射情况下容易老化粉化；3)聚硫密封产品有优良的抗位移和抗撕裂能力，良好的耐油、耐水、耐溶剂、耐低温性能，长期浸水条件仍保持原性能，无毒无污染。但是其耐候性差，长期在户外暴露容易老化、逐渐变硬、失去弹性、表面出现龟裂，对施工温度要求高(必须在5℃以上)，否则影响粘接性和固化速度；4)普通丙烯酸类产品价格低廉，材料环保，耐热耐紫外线老化，耐酸碱，施工性能优异。但是由于其分子结构特点，弹性较差，尤其是不适合伸缩缝、变形缝等位移变化较大的场所。与材料的附着力较差；5)丁基橡胶类密封产品具有优异的耐气候老化、耐热、耐水、耐酸碱性能及优良的气密性、可塑性强、环保，使用寿命长等优点。但是丁基密封胶对温度较为敏感，且施工性能差。

由于不同产品特点不同，在装配式建筑施工时要根据不同位置选择不同性能的密封产品，这无疑增大了工人的劳动强度。产品种类选择不合适时，容易造成装配式建筑质量差的问题，甚至会产生安全隐患。随着建筑物结构形式、建筑材料以及施工技术的进步，房屋建筑越来越多采用板式构件、装配式结构，接缝的数量增多，尤其是变形缝、伸缩缝以及暴露在建筑物外表的立面接缝增多。这就要求密封材料性能向综合多用途方向发展。

发明内容

针对上述问题，本专利将开发的密封膏采用高分子改性技术和纳米改性技术，精选合适的功能性填料和助剂，针对各种密封膏产品的缺点进行技术改进，

本发明提供.一种水性环保密封膏，其组分包括：胶乳、增塑增韧剂、纳米功能填料、结晶母料、玻璃鳞片、膨润土微球以及水。

优选的，所述胶乳为水溶性超支化环氧树脂改性核壳丙烯酸高弹胶乳。

优选的，所述增塑增韧剂为纳米纤维素增强丙烯酸热塑性弹性体。

优选的，所述纳米功能填料为采用有机硅对表面进行修饰得到硅烷化碳纳米管。

优选的，所述膨润土微球是将水性硅烷对膨润土颗粒进行包覆而成。

优选的，所述玻璃鳞片目数为800～1500目。

优选的，组分以重量份计算为：胶乳39～43份，增塑增韧剂12～16份，纳米功能填料0～0.2份，结晶母料3～5份，玻璃鳞片3～8份，膨润土微球5～10份，水5～12份。

优选的，其组分还包括普通填料、阻燃剂、杀菌剂、分散剂、润湿剂。

优选的，所述普通填料至少包含重钙、硫酸钡、石英粉、硅微粉、高岭土、滑石粉、膨润土、钛白粉、白炭黑的任一种。

进一步的，所述润湿剂是烷基聚氧乙烯醚或十二烷基磺酸盐中的一种或两种；所述分散剂是聚丙烯酸盐分散剂或聚羧酸盐分散剂或三聚磷酸盐分散剂中的一种或几种的组合。

一种水性环保密封膏的生产工艺，其步骤包括：

1)将水、润湿剂、分散剂、液体丙烯酸弹性体加入搅拌釜中，高速分散至均匀；

2)将功能填料和普通填料加入搅拌釜中，高速打浆，直至分散均匀细腻无颗粒；

3)将胶乳和防霉剂添加到搅拌釜中，调低转速，继续分散至均匀膏状；将搅拌釜调至真空状态，提高转速，运行一段时间后降温；

4)将步骤3)得到的膏状混合物由搅拌釜转至研磨机进行研磨；

5)出料分装。

本发明制取的成品具备以下综合特性：1)具有抗渗、密封、防水、防振动、隔音和隔热等作用；2)下垂度低，良好的嵌填、挤注、刮涂施工性，储存稳定；

3)对液体、气体等介质低渗透性；4)能承受接缝位移并随伸缩运动而变形，在接缝中经受反复变形后，能保证充分恢复其性能和形状；5)有足够强度，能承受应力；6)与不同材质接缝基面粘结稳定，不发生剥离和脱胶，抗窜水，不污染基材；7)高温下不过度软化，低温下不脆裂，耐气候，不粉化、龟裂或过度收缩；8)环保，防霉，有足够长的使用寿命。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步说明。

实施例1：

一种水性环保密封膏：

原材料名称	质量份	原材料名称	质量份
				胶乳	42	碳酸钙	14
增塑增韧剂	12	聚磷酸铵	5
				纳米功能填料	0	杀菌剂	0.5
渗透结晶母料	3	分散剂	0.6
				玻璃鳞片	3	润湿剂	0.3
膨润土微球	8	去离子水	11.6

实施实例2：

原材料名称	质量份	原材料名称	质量份
				胶乳	42	硫酸钡	14
增塑增韧剂	12	阻燃剂	5
				纳米功能填料	0.1	杀菌剂	0.5
渗透结晶母料	4	分散剂	0.6
				玻璃鳞片	6	润湿剂	0.3
膨润土微球	8	去离子水	7.5

实施实例3：

原材料名称	质量份	原材料名称	质量份
				胶乳	40	硅藻土	14
增塑增韧剂	14	阻燃剂	5
				纳米功能填料	0.1	杀菌剂	0.5
渗透结晶母料	4	分散剂	0.6
				玻璃鳞片	6	润湿剂	0.3
膨润土微球	8	去离子水	7.5

实施实例4：

胶乳是指新型水溶性超支化环氧树脂改性核壳丙烯酸高弹胶乳。该胶乳是一种以柔性环氧树脂超支化后的聚合物对丙烯酸酯进行改性得到的一种树脂胶乳。柔性环氧树脂通过配位聚合和自由基聚合的方式，通过控制反应条件控制接枝点的位置和接枝点的密度对环氧树脂进行超支化处理，超支化处理后由于结构高度支化而粘度降低，溶解性增加。通过无乳聚合、核壳聚合等方式用超支化处理后的聚合物对丙烯酸酯进行改性处理得到最终的水溶性超支化环氧树脂改性核壳丙烯酸高弹胶乳。该胶乳环保无毒，玻璃化温度低(-30℃)，耐低温，不仅能保持丙烯酸胶乳耐候、耐热、耐紫外线老化的特性，还具有环氧树脂附着力强、耐水浸泡等优点。另外由于改性后分子结构变化，使得胶乳丙烯酸分子模量改善，弹性大大提高。

增塑增韧剂是新型纳米纤维素增强丙烯酸热塑性弹性体。该弹性体是先对甲基丙烯酸月桂酯和甲基丙烯酸四氢糠酯进行ATRP聚合,得到全丙烯酸酯类热塑性弹性体。然后用酸化处理得到的纳米纤维素通过原位聚合方式对其进行改性处理，得到的一种全新纳米纤维素增强符合材料。由该材料制备的密封膏具有拉伸强度高，断裂伸长率高，热稳定性好，弹性高，收缩率低、固化速率快和适应性好等优点。

纳米功能填料是用有机硅对表面进行修饰得到硅烷化碳纳米管，碳纳米管是一种新型纳米材料，将极少量碳纳米管添加到密封膏中，不仅可使其粘接性、防水性、耐冲击性、柔韧性、弹性回复率、耐老化性、抗腐蚀性等传统性能得到极大改善和提高，而且还能够使涂料增加很多新的功能。本专利用有机硅对碳纳米管表面进行改性修饰得到硅烷化碳纳米管，解决了碳纳米管粒子之间的范德华力很强，应用在密封膏中极易发生团聚现象，提高碳纳米管在基料中的分散性和与基料的粘合力。同时引入有机硅活性基团，在密封膏成膜过程中与树脂胶乳形成有机硅/丙烯酸酯/环氧树脂互穿网络，使密封膏同时具有有机硅树脂、丙烯酸树脂和环氧树脂的性能，密封膏性能得到极大提升。

结晶母料是指含有的活性比较高的化学物质在遇水时通过渗透、扩散和迁移等作用进入混凝土内部，与混凝土内部可溶性物质和水等发生作用，在混凝土内部形成不溶于水的沉淀物并结晶生长，填塞毛细孔道，从而使混凝土致密、防水的一类或相似功能的填料或外加剂。

玻璃鳞片目数在800～1500目之间。

膨润土微球是采用新型纳米技术将水性硅烷对膨润土颗粒进行包覆而成。处理后的膨润土在密封膏中的分散更均匀，增强与基料的配伍性和相容性。

阻燃剂是指聚磷酸铵、包覆性聚磷酸铵等无卤阻燃剂，但不限于此。

普通颜填料包括重钙、硫酸钡、石英粉、硅微粉、高岭土、滑石粉、膨润土、钛白粉、白炭黑等，但不限于此。

杀菌剂是杀菌剂为苯并咪唑类杀菌剂、卡松杀菌剂或其它复合型广谱杀菌剂。

润湿剂是烷基聚氧乙烯醚或十二烷基磺酸盐中的一种或两种。

分散剂是聚丙烯酸盐分散剂或聚羧酸盐分散剂或三聚磷酸盐分散剂中的一种或几种的组合。

上述实施例的制备步骤如下：

1)将去离子水、润湿剂、分散剂、液体丙烯酸弹性体加入真空多轴高速立式混合搅拌釜中，高速分散20min至均匀；

2)将所有功能填料和普通填料加入搅拌釜中，高速打浆，时间为30min，用刮板细度计检测，直至分散均匀细腻无颗粒；

3)将胶乳和防霉剂添加到搅拌釜中，适当调低转速，继续分散20min至均匀膏状；

3)将搅拌釜调至真空状态，提高转速，真空运行20min,并降温；

4)将膏状体由搅拌釜打入三辊研磨机进行充分研磨；

5)研磨充分后出料分装

将以上实施案例制备的用于装配式建筑的全能水性环保密封膏，根据JC/T 484-2006《丙烯酸酯建筑密封胶》、JC/T 881-2017《混凝土接缝用建筑密封胶》、GB/T 23261-2009《石材用建筑密封胶》、JC/T 485-2007《建筑窗用弹性密封胶》、JC/T 501-2016《建筑构件连接处防水密封膏》和GB/T 16777-2008《建筑防水涂料试验方法》等标准进行性能检测，主要指标检测结果见下表：

由上表可以看出，本专利发明的一种用于装配式建筑的全能水性环保密封膏其技术指标将满足相关标准规定值，并且对部分指标进行了升级优化，具备优异的防水性能、抗渗防漏性能、防火性能、密封性能、粘接性能、耐候性能和节能环保性，克服了装配式建筑施工时需要根据施工部位的位置的特点选择不同密封膏的麻烦，避免出现安全隐患。显然的是，在本发明的构思下，可以变化的具体实施方法还有很多，在此，应该声明，在本发明的发明构思下所做出的任何改变都将落入本发明的保护范围内。

将以上实施例进行检测，结果如下：

由以上数据可以看出，1、本专利发明的产品在性能和施工方面的优势：

1)优异的力学性能

添加通过分子改性技术和纳米改性技术改造的高弹胶乳、弹性体、碳纳米管和弹性微球等特殊组分，密封膏的力学性能提升明显。按照有关标准进行检测：密封膏的断裂伸长率能达到260％(JC/T 484-2006《丙烯酸酯建筑密封胶》中断裂伸长率要求为≥100％)；弹性恢复率为98％以上(JC/T 881-2017《混凝土接缝用建筑密封胶》和GB/T 23261-2009《石材用建筑密封胶》对弹性恢复率的要求为≥80％)；与铝板、玻璃和塑料等建筑连接件的粘接强度能达到1.0MPa以上(JC/T 501-2016《建筑构件连接处防水密封膏》的要求为大于等于0.5MPa)。另外由于添加了渗透结晶母料，密封膏中的母料遇水溶解并与混凝土和砂浆中的钙离子反应生成枝蔓装结晶，在密封膏和水泥基面间起到了桥连作用，粘接强度有了质的提高，能达到1.5MPa以上(JC/T 501-2016《建筑构件连接处防水密封膏》的要求为大于等于0.5MPa)，使用过程中无剥离脱胶现象。除此之外，拉伸强度和耐冲击性能等指标也远远高于市面上的现有产品。

2)优异的耐候性能

由于使用了耐侯性胶乳和弹性体，同时添加了碳纳米管和超细微玻璃鳞片粉末等耐老化功能填料，密封膏的耐候性能优异。按照JC/T 501-2016《建筑构件连接处防水密封膏》中低温柔性、耐热性、热老化等指标的检测方法进行检测：该密封膏在-35℃低温条件下放置5h，检测无裂纹；120℃高温添加下放置10h，无流淌、滑动、滴落，表面无密集气泡；70℃×168h后低温柔性等指标仍然满足标准要求。按照GB/T 16777-2008《建筑防水涂料试验方法》对密封膏涂膜进行酸处理、紫外线处理和人工气候老化处理检测，效果非常理想。尤其是人工气候老化处理后膜片不起粉、不龟裂、不变硬，表面无明显变化，测试后断裂伸长率仍超200％，弹性恢复率≥95％。耐候性能非常突出。

3)良好的施工性能

新型纳米纤维素增强丙烯酸热塑性弹性体和包覆性膨润土微球的加入使得密封膏施工性获得了质的提升。该专利的密封膏下垂度仅为0.7mm，表干时间为0.6h，挤出性为210ml/min，质量损失率为2.3％，收缩率低，体积变化率仅为6％。施工过程可嵌填、可挤注、可刮涂、可刷涂、可辊涂。施工手感较好，施工效率成倍提升。可成倍降低施工难度，降低施工成本。

4)其它良好性能

密封性能好，节能保温；隔音、隔热；VOC含量低，环保；产品为水性成分，不添加有机溶剂，对混凝土和石材等基面无污染，不影响建筑物美观等。

该密封膏将防水性能、抗渗防漏性能、防火性能、密封性能、粘接性能、耐候性能和节能环保性等性能集于一身，将硅酮类、聚氨酯类、聚硫类、普通丙烯酸类、沥青类和橡胶类产品的优秀性能进行整合，仅用一种产品就可进行装配式建筑所有部位的施工。这在防水行业属于首创，具有非常明显的创新性。

Claims (5)

1.一种水性环保密封膏，其特征在于，其组分以重量份计算包括：胶乳39～43份，增塑增韧剂12～16份，纳米功能填料0～0.2份，结晶母料3～5份，玻璃鳞片3～8份，膨润土微球5～10份，水5～12份；所述胶乳为水溶性超支化环氧树脂改性核壳丙烯酸高弹胶乳，所述增塑增韧剂为纳米纤维素增强丙烯酸热塑性弹性体，所述纳米功能填料为采用有机硅对表面进行修饰得到硅烷化碳纳米管，所述膨润土微球是将水性硅烷对膨润土颗粒进行包覆而成。

2.根据权利要求1所述的水性环保密封膏，其特征在于，所述玻璃鳞片目数为800～1500目。

3.根据权利要求1所述的水性环保密封膏，其特征在于，其组分还包括普通填料、阻燃剂、杀菌剂、分散剂、润湿剂。

4.根据权利要求3所述的水性环保密封膏，其特征在于，所述润湿剂是烷基聚氧乙烯醚或十二烷基磺酸盐中的一种或两种；所述分散剂是聚丙烯酸盐分散剂或聚羧酸盐分散剂或三聚磷酸盐分散剂中的一种或几种的组合。

5.根据权利要求3所述的水性环保密封膏，其特征在于，所述普通填料至少包含重钙、硫酸钡、石英粉、硅微粉、高岭土、滑石粉、膨润土、钛白粉、白炭黑的任一种。