一種用做混凝土表面防護(hù)的有機(jī)蒙脫土改性彈性涂料及其制備方法
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種用做混凝土表面防護(hù)的有機(jī)蒙脫土改性彈性涂料及其制備方法
[0001]
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明涉及一種用做混凝土表面防護(hù)的有機(jī)蒙脫土改性彈性涂料及其制備方法。
[0003]
【背景技術(shù)】
[0004]混凝土在硬化時(shí)，由于體積減縮而產(chǎn)生的硬化裂縫；溫度變化時(shí)，由于熱漲冷縮而產(chǎn)生的溫度裂縫；晴雨天干濕變化時(shí)，由于濕漲干縮而產(chǎn)生的干縮裂縫；冬天雨水在墻體凍融時(shí)，由于水結(jié)冰體積膨脹而產(chǎn)生的凍融裂縫；地基沉降時(shí)產(chǎn)生結(jié)構(gòu)裂縫等，導(dǎo)致混凝土表面保護(hù)裝飾涂層開(kāi)裂，雨水和空氣隨裂縫滲漏進(jìn)入墻體，加深對(duì)建筑物的破壞，如鋼筋銹蝕和混凝土碳化等危害建筑物。由于彈性涂料在一定溫度范圍內(nèi)保持較高的彈性、韌性和伸長(zhǎng)率，涂布在混凝土表面形成彈性保護(hù)層，當(dāng)混凝土產(chǎn)生裂紋時(shí)涂層不會(huì)斷裂，具有較好的防裂抗?jié)B漏性，因此近年來(lái)彈性涂料得到大力發(fā)展。
[0005]另外，混凝土在服役過(guò)程中，還面臨著諸多外界有害介質(zhì)的侵蝕，尤其是二氧化碳和氯離子。由二氧化碳和氯離子侵蝕引起的鋼筋銹蝕膨脹導(dǎo)致的開(kāi)裂問(wèn)題是工程中面臨的普遍問(wèn)題，嚴(yán)重降低了混凝土的耐久性和服役壽命?；炷恋耐獗砻娼?jīng)常承受溫度變化、水流沖刷、干濕交替、凍融循環(huán)等作用，從而不斷風(fēng)化、剝蝕、碳化，隨時(shí)間的推移逐步加劇，最終危及工程結(jié)構(gòu)的安全。在混凝土服役過(guò)程中，涂敷保護(hù)層，從而降低二氧化碳和氯離子的侵蝕。混凝土表面涂層防護(hù)法是最為經(jīng)濟(jì)高效的方法，但是常規(guī)表面抗碳化防護(hù)涂層在防裂抗?jié)B漏性、耐久性、防鹽侵蝕等存在很多的不足。
[0006]

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]為了解決混凝土裂縫滲漏和碳化的問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種用于混凝土表面防護(hù)的有機(jī)蒙脫土改性彈性涂料及其制備方法。
[0008]本發(fā)明利用乳液插層共聚方法，制備有機(jī)蒙脫土改性核殼丙烯酸乳液，該方法有效地將乳膠粒子插層聚合到有機(jī)蒙脫土中，使得蒙脫土片層剝離分散在核殼丙烯酸聚合物中，充分發(fā)揮了有機(jī)蒙脫土阻隔氣體、耐老化和核殼丙烯酸的防裂抗?jié)B漏性的優(yōu)點(diǎn)。
[0009]本發(fā)明所述用做混凝土表面防護(hù)的有機(jī)蒙脫土改性彈性涂料，由下述組分按下述重量百分比組成:
有機(jī)蒙脫土改性核殼丙烯酸乳液 20?40%,
顏填料25?35%，
PH調(diào)節(jié)劑0.01?0.1%
分散劑0.3?1%， 成膜助劑O?1%，
防凍劑0.3?1%，
消泡劑0.3?1%，
增稠劑0.3?1%，
殺菌劑0.1?0.2%，
水余S；，
所述有機(jī)蒙脫土改性核殼丙烯酸乳液由有機(jī)蒙脫土、(甲基)丙烯酸(酯)和酰胺類(lèi)功能單體經(jīng)乳液聚合形成的水分散乳液，乳液中樹(shù)脂的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度低于_8°C，固含量不低于 42% ；
所述酰胺類(lèi)功能單體為雙丙酮丙烯酰胺、丙烯酰胺；
所述顏填料由顏料和填料組成，所述顏料為鈦白粉，所述填料選自高嶺土、重鈣、滑石粉中的一種以上任意比例混合；
所述PH值調(diào)節(jié)劑選自2-氨基-2-甲基-1-丙醇(AMP95)或氨水；
所述分散劑選用聚羧酸鈉鹽；
所述成膜助劑為醇酯十二，乙二醇丁醚，丙二醇甲醚，丙二醇丁醚，丙二醇苯醚，二乙二醇單乙醚和二丙二醇甲醚中的一種以上任意比例的混合物；
所述防凍劑選用丙二醇；
所述消泡劑為C7-C22的高碳醇，聚醚類(lèi)和有機(jī)硅類(lèi)消泡劑的一種以上任意比例的混合物；
所述增稠劑為甲基纖維素，羥乙基纖維素，羥丙基甲基纖維素的一種以上任意比例的混合物；
所述有機(jī)蒙脫土改性核殼丙烯酸乳液由下述方法制備，
步驟一:有機(jī)蒙脫土的制備:
取鈉基蒙脫土(Na-MMT)置于反應(yīng)容器中，加相對(duì)于鈉蒙脫土的質(zhì)量為12倍的水，攪拌加熱到80°C反應(yīng)保溫30min，繼續(xù)加70?140meq/100g陽(yáng)離子乳液劑和相對(duì)于鈉基蒙脫土3倍水的分散液。保溫12h。用沉淀法洗滌10遍，80°C干燥研細(xì)后過(guò)200目篩子得到有機(jī)家脫土( O-MMT ) ο
[0010]步驟二:有機(jī)蒙脫土改性核殼丙烯酸乳液的制備:
取步驟一所得有機(jī)改性蒙脫土 O-MMT與首批混合核單體混合均勻，超聲2h后靜置24h，使有機(jī)單體滲到有機(jī)蒙脫土層間，得到核單體混合蒙脫土分散液；
將核單體混合蒙脫土分散液、PH緩沖劑、首批乳化劑溶液和首批引發(fā)劑加入反應(yīng)容器中，水浴加熱到75?80°C，反應(yīng)30min ;繼續(xù)滴加由剩余混合核單體、第二批乳化劑水溶液以及第二批引發(fā)劑高速攪拌得到的核預(yù)乳化液，滴加時(shí)間1.5h ;繼續(xù)保溫30min，
滴加由殼混合單體、第三批乳化劑水溶液以及第三批引發(fā)劑高速攪拌得到的殼預(yù)乳化液，滴加時(shí)間1.5h，加熱到85°C，保溫2h得到有機(jī)蒙脫土改性核殼丙烯酸乳液。
[0011 ] 所述混合核單體如前述分兩次加入，兩次的分別為40%，60%。
[0012]所述乳化劑溶液如前述分三次加入，首批、第二批、第三批分別占40%、23%、37%。
[0013]所述引發(fā)劑分三次加入，首批、第二批、第三批分別占30%、26%、44%。
[0014]步驟一所述陽(yáng)離子乳化劑為十二烷基三甲基溴化銨，十六烷基三甲基溴化銨，十八烷基三甲基溴化銨，十二烷基三甲基氯化銨，十六烷基三甲基氯化銨和十八烷基三甲基氯化銨中的一種；
步驟二所述乳化劑為陰離子乳化劑和非離子乳化劑以任意比例復(fù)配得到的。乳化劑/丙烯酸單體=3?5%，HLB=13-15之間；
所述非離子乳化劑為烷基酚聚氧乙烯醚或異構(gòu)十三醇醚，陰離子乳化劑選自十二烷基磺酸鈉或十二烷基苯磺酸鈉；
步驟二所述引發(fā)劑為過(guò)硫酸鈉，過(guò)硫酸鉀，過(guò)硫酸銨中的一種。
[0015]所述用做混凝土表面防護(hù)的有機(jī)蒙脫土改性彈性涂料的制備方法:將所有原材料在800r/min~2500r/min速度下分散10_30min即得到有機(jī)蒙脫土改性彈性涂料。
[0016]相對(duì)于傳統(tǒng)的防護(hù)材料，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和有益效果在于:分子設(shè)計(jì)和組分的合理發(fā)配。首先，核殼結(jié)構(gòu)的丙烯酸乳液，將低Tg的核層包裹在里面，高Tg的殼層包裹在外面，不僅有利于乳液本身的穩(wěn)定，而且有利于增加分子內(nèi)聚力和拉伸性能，另外，將納米級(jí)的有機(jī)蒙脫土片層結(jié)構(gòu)引入到核殼丙烯酸聚合物中，蒙脫土本身的片層結(jié)構(gòu)的“迷宮效應(yīng)”使氣體進(jìn)入涂膜的路徑變長(zhǎng)，從而提高所制備漆膜的抗碳化性能，而且作為納米無(wú)機(jī)材料，蒙脫土還能提高涂膜的耐玷污性和耐候性。與現(xiàn)有防護(hù)技術(shù)相比，同時(shí)具備了現(xiàn)有彈性涂料以抗碳化涂料兩種涂料的優(yōu)點(diǎn)。
[0017]
【具體實(shí)施方式】
[0018]為了更好地理解本發(fā)明，下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的內(nèi)容作進(jìn)一步的說(shuō)明，但本發(fā)明的內(nèi)容并不局限于實(shí)施例表述的范圍。
[0019]各實(shí)施例中，斷裂伸長(zhǎng)率和拉伸強(qiáng)度按照建筑工業(yè)行業(yè)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)JG/T172-2011《彈性建筑涂料》要求測(cè)定。混凝土碳化程度按照建筑工業(yè)行業(yè)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)JG/T335-2011《混凝土結(jié)構(gòu)防護(hù)用成膜型涂料》要求測(cè)定。
[0020]實(shí)施例1
I)有機(jī)蒙脫土 O-MMT的制備:取50gNa-MMT于2L三口燒瓶中，加600g水，攪拌加熱到80°C反應(yīng)保溫30min，繼續(xù)加10.78g (70meq/100g)十二烷基三甲基溴化銨和150g水分散液。保溫12h，用沉淀法洗滌10遍，80°C干燥研細(xì)后過(guò)200目篩子得到有機(jī)改性的蒙脫土。
[0021]2)有機(jī)蒙脫土改性核殼丙烯酸乳液:53.3g甲基丙烯酸甲酯，100.7g丙烯酸丁酯，3.1g丙烯酸，2.3g雙丙酮丙烯酰胺混合均勻得到核混合單體。75.Sg甲基丙烯酸甲酯，78.2g丙烯酸丁酯，3.1g丙烯酸，2.3g雙丙酮丙烯酰胺混合均勻得到殼混合單體。取63.8g核混合單體和3.2g機(jī)改性蒙脫土 O-MMT混合均勻后超聲2h后靜置24h，使核混合單體滲到有機(jī)蒙脫土O-MMT層間得到蒙脫土和有機(jī)單體混合物。2.76g十二烷基磺酸鈉(SDS)，5.52g辛烷基苯酚聚氧乙烯醚-10 (0P-10)分散在405.6g水中得到乳化劑溶液，將全部O-MMT和有機(jī)單體混合物、165.6g乳化劑溶液、0.57g過(guò)硫酸鈉以及0.95g碳酸氫鈉加入三口燒瓶中，水浴加熱到75°C，反應(yīng)30min，繼續(xù)滴加由剩余的核混合單體、95.2乳化劑溶液以及0.50g過(guò)硫酸鈉高速乳化的核預(yù)乳化液，滴加時(shí)間1.5h。保溫45min，繼續(xù)滴加由殼混合單體、153.1乳化劑溶液以及0.84g過(guò)硫酸鈉高速乳化的殼預(yù)乳化液，滴加時(shí)間1.5。加熱到85°C繼續(xù)保溫2h得到有機(jī)蒙脫土改性核殼丙烯酸乳液。
[0022]3)有機(jī)蒙脫土改性彈性涂料的制備:41.0g有機(jī)蒙脫土改性純丙乳液，0.14g乙二酸二酰肼ADH，20.0g鈦白粉，4.0g滑石粉，8.0g重質(zhì)碳酸鈣，0.0lgPH調(diào)節(jié)劑AMP-95，0.5g分散劑聚丙烯酸鈉，0.5g成膜助劑醇酯十二，0.4g防凍劑丙三醇，0.4g有機(jī)硅消泡劑，0.5g纖維素類(lèi)增稠劑，0.2g殺菌劑，24.4g水，攪拌均勻，即獲得有機(jī)蒙脫土改性彈性涂料。涂層拉伸強(qiáng)度2.2MPa，斷裂伸長(zhǎng)率360%，減少28d碳化程度91%。
[0023]實(shí)施例2
I)有機(jī)蒙脫土 O-MMT的制備:取50gNa-MMT于2L三口燒瓶中，加600g水，攪拌加熱到80°C反應(yīng)保溫30min，繼續(xù)加9.2g (70meq/100g)十二烷基三甲基氯化銨和150g水分散液。保溫12h，用沉淀法洗滌10遍，80°C干燥研細(xì)后過(guò)200目篩子得到有機(jī)改性的蒙脫土。
[0024]2)有機(jī)蒙脫土改性核殼丙烯酸乳液:48.3g甲基丙烯酸甲酯，105.7g丙烯酸丁酯，3.1g丙烯酸，2.3g雙丙酮丙烯酰胺混合均勻得到核混合單體。71.5g甲基丙烯酸甲酯，82.5g丙烯酸丁酯，3.1g丙烯酸，2.3g雙丙酮丙烯酰胺混合均勻得到殼混合單體。取63.8g核混合單體和3.2g機(jī)改性蒙脫土 O-MMT混合均勻后超聲2h后靜置24h，使核混合單體滲到有機(jī)蒙脫土O-MMT層間得到蒙脫土和有機(jī)單體混合物。2.76g十二烷基磺酸鈉(SDS)，5.52g辛烷基苯酚聚氧乙烯醚-10 (0P-10)分散在405.6g水中得到乳化劑溶液，將全部O-MMT和有機(jī)單體混合物、165.6g乳化劑溶液、0.57g過(guò)硫酸鈉以及0.95g碳酸氫鈉加入三口燒瓶中，水浴加熱到75°C，反應(yīng)30min，繼續(xù)滴加由剩余的核混合單體、95.2乳化劑溶液以及0.50g過(guò)硫酸鈉高速乳化的核預(yù)乳化液，滴加時(shí)間1.5h。保溫45min，繼續(xù)滴加由殼混合單體、153.1乳化劑溶液以及0.84g過(guò)硫酸鈉高速乳化的殼預(yù)乳化液，滴加時(shí)間1.5。加熱到85°C繼續(xù)保溫2h得到有機(jī)蒙脫土改性核殼丙烯酸乳液。
[0025]3)有機(jī)蒙脫土改性彈性涂料的制備:41.0g有機(jī)蒙脫土改性純丙乳液，0.14g乙二酸二酰肼ADH，20.0g鈦白粉，4.0g滑石粉，8.0g重質(zhì)碳酸鈣，0.0lgPH調(diào)節(jié)劑AMP-95，0.5g分散劑聚丙烯酸鈉，0.5g成膜助劑醇酯十二，0.4g