一種建筑用無機(jī)涂層材料的抗裂增強(qiáng)劑及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種建筑用無機(jī)涂層材料的抗裂增強(qiáng)劑及其制備方法。所述建筑用無機(jī)涂層材料的抗裂增強(qiáng)劑由補(bǔ)水組分、保水組分、降低表面張力組分與消泡組分混合而成。本發(fā)明可避免無機(jī)涂層材料開裂或改善無機(jī)涂層材料的抗裂效果，從而得到具有高抗裂、高耐候、綠色環(huán)保的建筑用無機(jī)涂層材料。
【專利說明】一種建筑用無機(jī)涂層材料的抗裂增強(qiáng)劑及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于建筑材料【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種建筑用無機(jī)涂層材料的抗裂增強(qiáng)劑及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]作為一種降低鋼筋混凝土建筑物發(fā)生腐蝕破壞風(fēng)險(xiǎn)的有效措施，外防護(hù)涂層材料由于其高性價(jià)比與施工便捷性一直受到國(guó)內(nèi)外學(xué)術(shù)界與工業(yè)界的廣泛關(guān)注。我國(guó)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JTJ275-2000《混凝土結(jié)構(gòu)防腐蝕技術(shù)規(guī)范》、JT/T695-2007《混凝土橋梁結(jié)構(gòu)表面涂層防腐技術(shù)條件》與JT/T821-2011《混凝土橋梁結(jié)構(gòu)表面用防腐涂料》均針對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)的外防護(hù)技術(shù)進(jìn)行了規(guī)定與要求。美國(guó)混凝土協(xié)會(huì)在代號(hào)為ACI222R-01的“混凝土中金屬防腐蝕保護(hù)”(Protection of Metals in Concrete Against Corrosion)報(bào)告中，明確把防護(hù)涂層材料視為可有效控制鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中金屬銹蝕的四種技術(shù)之一。
[0003]根據(jù)防護(hù)涂層材料中有效成分組成來源不同，可將其分為兩類:有機(jī)涂料與無機(jī)涂料。與有機(jī)防護(hù)材料相比，無機(jī)防腐涂料具有原料來源廣泛、成本與能耗低、便于運(yùn)輸儲(chǔ)存、耐老化性能好、綠色環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，屬環(huán)境友好型涂料，是綠色建筑材料的發(fā)展方向之一。無機(jī)涂層材料以水玻璃或硅溶膠等為主要基料，利用硅酸鹽成膜固化的原理，在鋼筋混凝土表面形成-S1-O-S1-結(jié)構(gòu)的保護(hù)性涂層，從而阻止水分和侵蝕性介質(zhì)與鋼筋混凝土表面直接接觸并發(fā)生傳輸。
[0004]盡管如此，涂層材料的薄層狀態(tài)及反應(yīng)機(jī)理，決定了無機(jī)涂層材料存在體積變形大與開裂敏感性強(qiáng)的技術(shù)難題，從而限制了無機(jī)防護(hù)材料在建筑領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。因此，在基本上不改變現(xiàn)有生產(chǎn)工藝與生產(chǎn)條件的前提下，開發(fā)適于無機(jī)涂層材料的抗裂增強(qiáng)劑對(duì)無機(jī)涂層材料的應(yīng)用具有重要意義?，F(xiàn)有文獻(xiàn)與專利中，針對(duì)無機(jī)涂層材料收縮大于易開裂的難題，主要從無機(jī)涂層`材料韌性提升、膨脹補(bǔ)償收縮的機(jī)理入手，主要采用纖維、聚合物乳液或膠粉、硬質(zhì)顆粒與膨脹劑等技術(shù)手段改善無機(jī)涂層材料的抗裂性能。
[0005]中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)?01110023484.8說明了一種用于涂料的無機(jī)高強(qiáng)填料，以白色石英砂、石英粉做骨料，摻入硅灰石粉、聚丙烯纖維抗裂材料，并摻入纖維素醚和膠粉配合。
[0006]中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)?01110127465.X中說明了一種無機(jī)涂料中抗裂添加劑為80~120目的粗顆粒石粉或者是短切玻璃纖維或者是聚丙烯纖維。
[0007]中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)?3108713.2說明了外墻膩?zhàn)又羞€添加了纖維材料和彈性乳液成分，從而提高了膩?zhàn)芋w系的抗裂性。
[0008]中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)?00610025870.X所述一種砂漿抗裂劑利用改性的水溶性聚合物、膨脹劑和聚丙烯纖維改善砂漿收縮性。
[0009]雖然上述專利申請(qǐng)說明書中使用了增加韌性與收縮抑制的技術(shù)，但是存在改善抗裂效果較差或成本高昂的問題，并不能從根本上解決嚴(yán)酷條件下具有薄層結(jié)構(gòu)特征的無機(jī)涂層材料的開裂問題。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明的目的在于提供一種建筑用無機(jī)涂層材料的抗裂增強(qiáng)劑及其制備方法，該方法可避免無機(jī)涂層材料開裂或改善無機(jī)涂層材料的抗裂效果，制備出具有高抗裂、高耐候、綠色環(huán)保的建筑用無機(jī)涂層材料。
[0011]現(xiàn)有技術(shù)中有關(guān)無機(jī)涂層材料或水泥砂漿中抗裂組分均采用了傳統(tǒng)的抗裂組分與方法，但實(shí)際上無機(jī)涂層材料作為一種涂覆于建筑物表面的薄層材料，在環(huán)境溫濕度作用下的開裂機(jī)理主要表現(xiàn)為薄層材料快速失水后的過大干燥收縮應(yīng)力超過無機(jī)涂層材料的極限抗拉強(qiáng)度。因此，針對(duì)上述機(jī)理，采用經(jīng)時(shí)逐層釋水的方法，將可有效緩解無機(jī)涂層材料在薄層狀態(tài)下的快速失水效應(yīng)，從而降低或避免無機(jī)防護(hù)材料的開裂。
[0012]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是:本發(fā)明提供一種建筑用無機(jī)涂層材料的抗裂增強(qiáng)劑，其組成包括:補(bǔ)水組分、保水組分、降低表面張力組分與消泡組分，前述四者的質(zhì)量比依次為1:0.I~1.5:0.5~1.5:0.05~0.5 ;
[0013]所述的補(bǔ)水組分為高分子吸水樹脂材料，需滿足如下技術(shù)指標(biāo):在5_50°C條件下，0.5小時(shí)吸堿溶液(Ca(OH)2飽和溶液)倍率大于20g/g ;60°C條件下，2小時(shí)保水率大于50% ；
[0014]所述吸堿溶液(Ca(OH)2飽和溶液)倍率的測(cè)試方法如下:用表面皿稱取高分子吸水樹脂材料約10g，放入烘箱中105°C干燥至恒重，用500目尼龍布袋稱取5g吸水樹脂，并放入盛有Ca(OH)2飽和溶液的1000ml燒杯中，待樹脂吸水溶脹0.5小時(shí)后，取出吸水樹脂并確定其質(zhì)量，以高分子吸水樹脂材料吸堿溶液前后的質(zhì)量差除以高分子吸水樹脂材料質(zhì)量得到吸水倍率。
[0015]凡是滿足上述兩個(gè)條件的高分子吸水樹脂材料均可用于本發(fā)明，例如聚丙烯酸鈉吸水樹脂，聚丙烯酸-丙烯酰胺吸水樹脂，聚乙烯醇吸水樹脂等。
[0016]所述的保水組分為由纖維素制成的具有醚結(jié)構(gòu)的高分子化合物，該保水組分需滿足如下技術(shù)指標(biāo):旋轉(zhuǎn)粘度值為20000-100000 ;凝膠溫度為40-100°C ;20°C條件下，保水率大于80%。
[0017]所述的降低表面張力組分為可降低堿性溶液(Ca(OH)2飽和溶液)表面張力的表面活性劑，該降低表面張力組分需滿足如下技術(shù)指標(biāo):在25°C, PH=8-14范圍內(nèi)，溶液表面張力小于50mN/m。
[0018]所述的消泡組分為固體消泡劑，由改性聚硅氧烷、單甘酯、甘露糖醇中的任意一種或任意二種的以任意比例的混合。
[0019]所述保水組分是指甲基纖維素、羥乙基甲基纖維素、羧甲基纖維素、乙基纖維素、芐基纖維素、羥乙基纖維素、羥丙基甲基纖維素、氰乙基纖維素、芐基氰乙基纖維素、羧甲基羥乙基纖維素和苯基纖維素等中的任意一種或任意二種的以任意比例的混合；
[0020]所述降低表面張力組分是指硬脂酸鈉，十二烷基苯磺酸鈉，季銨化合物，卵磷脂、三乙醇胺、三異丙醇胺、乙二醇丁醚、氟碳表面活性劑、有機(jī)硅表面活性劑的任意一種或任意二種的以任意比例的混合。
[0021]所述的消泡組分為固體消泡劑，由改性聚硅氧烷、單甘酯、甘露糖醇等的任意一種或任意二種的以任意比例的混合。
[0022]上述抗裂增強(qiáng)劑中補(bǔ)水組分、保水組分、降低表面張力組分與消泡組分及其各自質(zhì)量比例可實(shí)現(xiàn)如下綜合效果:保水組分有利于實(shí)現(xiàn)無機(jī)涂層材料自涂覆后的塑性狀態(tài)至凝結(jié)固化狀態(tài)初期材料中水分的保持，避免涂層材料表面水分快速散失造成的收縮應(yīng)力快速增加；補(bǔ)水組分可實(shí)現(xiàn)水分快速散失條件下，動(dòng)態(tài)補(bǔ)充涂層材料表面水分，有效抑制干燥條件下涂層材料過快失水，同時(shí)保障涂層材料凝結(jié)固化中后期水分的釋放與補(bǔ)充；降低表面張力組分可實(shí)現(xiàn)無機(jī)涂層材料毛細(xì)孔中溶液表面張力的有效降低，從而在補(bǔ)水組分與保水組分降低失水速率的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)毛細(xì)孔中彎月面所產(chǎn)生表面張力的降低，進(jìn)一步降低涂層材料干燥開裂風(fēng)險(xiǎn)；消泡組分，將避免摻加抗裂增強(qiáng)劑無機(jī)涂層材料所產(chǎn)生的氣泡缺陷，避免影響無機(jī)涂層材料產(chǎn)品外觀。
[0023]綜上所述，抗裂增強(qiáng)劑上述四種組分及其配比有利于實(shí)現(xiàn)無機(jī)涂層材料在塑性階段與凝結(jié)硬化階段的抗干燥收縮開裂能力，具有明顯的協(xié)同增強(qiáng)效應(yīng)。
[0024]本發(fā)明所述的建筑用無機(jī)涂層材料的抗裂增強(qiáng)劑的制備方法包括下述步驟:按配比稱取前述組分，經(jīng)粉磨至顆粒粒徑小于300目后，再經(jīng)攪拌均勻后得無機(jī)涂層材料的抗裂增強(qiáng)劑。
[0025]本發(fā)明所述的建筑用無機(jī)涂層材料的抗裂增強(qiáng)劑，采用外摻法等量替代無機(jī)涂層材料重量的I~10%。
[0026]本發(fā)明的有益效果是:
[0027]第一，本發(fā)明所述建筑用無機(jī)涂層材料的抗裂增強(qiáng)劑混合無機(jī)涂層材料涂覆于建筑物表面時(shí)，實(shí)現(xiàn)涂層材料表面硬化初期的無機(jī)涂層材料內(nèi)部水分得到有效保持。
[0028]第二，無機(jī)涂層材料服役過程中，經(jīng)歷環(huán)境作用與內(nèi)部化學(xué)反應(yīng)時(shí)，降低無機(jī)涂層材料內(nèi)部水分損失速率。
`[0029]第三，降低薄層無機(jī)涂層材料內(nèi)部孔隙結(jié)構(gòu)的表面張力。
[0030]因上述三項(xiàng)原因，提高了涂層材料的抗裂性、耐候性。
【具體實(shí)施方式】
[0031]為了更好地理解本發(fā)明，下面結(jié)合實(shí)施例進(jìn)一步闡明本發(fā)明的內(nèi)容，但本發(fā)明的內(nèi)容不僅僅局限于下面的實(shí)施例。
[0032]實(shí)施例1:
[0033]一種建筑用無機(jī)涂層材料的抗裂增強(qiáng)劑的制備方法，它包括如下步驟:
[0034]I)補(bǔ)水組分:工業(yè)級(jí)聚丙烯酸鈉吸水樹脂，在5_50°C條件下，0.5小時(shí)吸堿溶液(Ca(OH)2飽和溶液)倍率為30g/g ;60°C條件下，2小時(shí)保水率為60%。
[0035]2)降低表面張力組分:工業(yè)級(jí)羥乙基甲基纖維素，旋轉(zhuǎn)粘度值為40000 ;凝膠溫度為60°C ;20°C條件下，保水率為88% ；
[0036]3)降低表面張力組分:工業(yè)級(jí)十二烷基苯磺酸鈉，在25°C，PH= 12范圍內(nèi)，溶液表面張力為40mN/m ；
[0037]4)消泡組分:工業(yè)級(jí)固體改性聚硅氧烷消泡劑。
[0038]5)制備方法:首先，將上述補(bǔ)水組分、保水組分、降低表面張力組分與消泡組分，按照質(zhì)量比為1:0.8:1:0.2稱量；其次，將上述材料組分經(jīng)粉磨至顆粒粒徑小于300目后，再經(jīng)攪拌均勻后得無機(jī)涂層材料的抗裂增強(qiáng)劑。
[0039]應(yīng)用:本發(fā)明的無機(jī)涂層材料的抗裂增強(qiáng)劑，采用外摻法等量代替無機(jī)涂層材料質(zhì)量的6%。從而制備得到具備高抗裂特性的無機(jī)涂層材料。采用的原材料配比為:市售無機(jī)涂層材料:1000kg;抗裂增強(qiáng)劑:6kg (質(zhì)量百分比，0.6%)。其中，抗裂增強(qiáng)劑配比為:補(bǔ)水組分:2kg ;保水組分:1.6kg ;降低表面張力組分:2kg ;消泡組分:0.4kg。將通過計(jì)量上述抗裂增強(qiáng)劑組分放入粉磨機(jī)處理15分鐘，待顆粒粒徑小于300目即可完成增強(qiáng)劑制備。
[0040]通過抗裂試驗(yàn)對(duì)比市售無機(jī)涂層材料與摻加抗裂增強(qiáng)劑的市售無機(jī)涂料，
[0041]所述市售無機(jī)涂料是指廣州市藍(lán)海通建材有限公司的藍(lán)海通領(lǐng)越無機(jī)涂料。
[0042]結(jié)果表明:在室溫為20±2°C，相對(duì)濕度為50%條件下，經(jīng)歷50瓦燈泡加熱與，2m/s鼓風(fēng)機(jī)的共同作用9小時(shí),涂覆于300 X 300mm水泥砂楽;表面的市售無機(jī)涂層材料發(fā)生開裂與剝落現(xiàn)象，而使用抗裂增強(qiáng)劑的無機(jī)涂層材料未發(fā)生開裂與剝落現(xiàn)象。
[0043]為了說明本發(fā)明抗裂增強(qiáng)劑對(duì)無機(jī)涂層材料抗裂性的有益效果，對(duì)比了不同抗裂增強(qiáng)劑對(duì)無機(jī)涂層材料性能的影響，具體試驗(yàn)結(jié)果請(qǐng)見表1。由表1可知，摻加本發(fā)明抗裂增強(qiáng)劑的該涂層材料性能滿足JT/T695-2007《混凝土橋梁結(jié)構(gòu)表面涂層防腐技術(shù)條件》的技術(shù)要求。
[0044]表1涂層性能指標(biāo)
【權(quán)利要求】
1.一種建筑用無機(jī)涂層材料的抗裂增強(qiáng)劑，其特征在于:其組成包括:補(bǔ)水組分、保水組分、降低表面張力組分與消泡組分，前述四者的質(zhì)量比依次為1:0.1~1.5:0.5~1.5:0.05 ~0.5 ; 所述的補(bǔ)水組分為高分子吸水樹脂材料，需滿足如下技術(shù)指標(biāo):在5-50°C條件下，0.5小時(shí)吸堿溶液(Ca (OH)2飽和溶液)倍率大于20 g/g ;60°C條件下，2小時(shí)保水率大于50% ； 所述的保水組分為由纖維素制成的具有醚結(jié)構(gòu)的高分子化合物，該保水組分需滿足如下技術(shù)指標(biāo):旋轉(zhuǎn)粘度值為20000-100000 ;凝膠溫度為40-100 V ;20°C條件下，保水率大于 80% ； 所述的降低表面張力組分為可降低堿性溶液(Ca(OH)2飽和溶液)表面張力的表面活性劑，該降低表面張力組分需滿足如下技術(shù)指標(biāo)::在25°C,PH=8-14范圍內(nèi)，溶液表面張力小于 50 mN/m ； 所述的消泡組分為固體消泡劑，是指改性聚硅氧烷、單甘酯、甘露糖醇中的任意一種或任意二種的以任意比例的混合。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的建筑用無機(jī)涂層材料的抗裂增強(qiáng)劑，其特征在于:所述保水組分是指甲基纖維素、羥乙基甲基纖維素、羧甲基纖維素、乙基纖維素、芐基纖維素、羥乙基纖維素、羥丙基甲基纖維素、氰乙基纖維素、芐基氰乙基纖維素、羧甲基羥乙基纖維素和苯基纖維素等中的任意一種或任 意二種的以任意比例的混合。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的建筑用無機(jī)涂層材料的抗裂增強(qiáng)劑，其特征在于:所述降低表面張力組分是指硬脂酸鈉，十二烷基苯磺酸鈉，季銨化合物，卵磷脂、三乙醇胺、三異丙醇胺、乙二醇丁醚、氟碳表面活性劑、有機(jī)硅表面活性劑的任意一種或任意二種的以任意比例的混合。
4.權(quán)利要求1至3中的任一項(xiàng)所述的建筑用無機(jī)涂層材料的抗裂增強(qiáng)劑的制備方法，其特征是:按配比稱取前述組分，經(jīng)粉磨至顆粒粒徑小于300目后，再經(jīng)攪拌均勻后即得所述建筑用無機(jī)涂層材料的抗裂增強(qiáng)劑。
【文檔編號(hào)】C04B24/42GK103803844SQ201310715107
【公開日】2014年5月21日 申請(qǐng)日期:2013年12月20日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月20日
【發(fā)明者】穆松, 劉加平, 劉建忠, 姜騫, 崔鞏 申請(qǐng)人:江蘇蘇博特新材料股份有限公司