本發(fā)明專利屬于涂料技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種防水型水泥基涂料及其制備方法。

背景技術(shù)：

JS防水涂料，“J”指(Ju)聚合物，“S”指(Shui)水泥，所以就是聚合物水泥防水材料，是以丙烯酸酯、乙烯- 醋酸乙烯酯等聚合物乳液和無機(jī)水泥復(fù)合而成的一種雙組分、水性建筑防水涂料，適用于屋面、廚衛(wèi)間地下室、水池和其它建筑防水工程。該類防水涂料既有無機(jī)材料的剛性, 又兼具聚合物的柔韌性和高粘結(jié)性，防水效果突出、無毒、無污染，施工簡(jiǎn)便、成本較低，受到建設(shè)管理部門和施工單位的普遍歡迎。目前美、日、德等工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家的聚合物水泥防水涂料在建筑防水材料中都占有相當(dāng)?shù)姆蓊~。我國(guó)從20 世紀(jì)90年代初開始研制聚合物水泥防水涂料，1995 年通過建設(shè)部技術(shù)鑒定，1998 年建設(shè)部把聚合物防水涂料列為首批推薦的13 種防水涂料之一, 屬國(guó)家大力提倡的環(huán)保產(chǎn)品。但是我國(guó)自行研發(fā)的聚合物水泥防水涂料，大都屬于低性能產(chǎn)品，如水性PVC 膠泥、氯丁膠改性瀝青涂料等，相對(duì)國(guó)外還有一定距離。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供了一種超疏水JS防水涂料及其制備方法，其特征在于，所述涂料包括組分A超疏水材料、組分B乳液和組分C無機(jī)粉料，按質(zhì)量份數(shù)比計(jì)，原料各成分組成如下：

組分A超疏水材料:

石墨烯 15-25份

水溶性陽(yáng)離子表面活性劑 2.5-6份

硅酸鈉溶液 55-75份

10%NaOH 10-15份

硅烷化試劑 25-45份

去離子水 8-15份

組分B乳液：

硬單體 35-55份

軟單體 35-55份

功能單體 2-5份

超疏水材料 2-10份

成膜助劑 1-5份

增塑劑 1-5份

乳化劑 0.8-1.5份

分散劑 0.5-1份

防腐劑 0.5-1份

消泡劑 0.05-1份

引發(fā)劑 0.05-0.1份

組分C無機(jī)粉料：

普通硅酸鹽水泥 25-45份

粉煤灰硅酸鹽水泥 25-45份

200目石英砂 20-30份

碳納米管 15-10份

減水劑 0.5-1份

所述超疏水JS防水涂料制備包括（一）組分A超疏水材料的制備，（二）組分B乳液的制備和（三）防水涂料的制備，具體步驟如下：

（一）組分A超疏水材料的制備：

1.1 采用去離子水超聲波清洗石墨烯25-40min，再置于恒溫45-80℃的干燥箱中干燥4.5-6h；

1.2 將2.5-6份水溶性陽(yáng)離子表面活性劑到8-15份去離子水中，攪拌均勻，放入15-25份石墨烯，磁力攪拌5-10min，靜置，清洗，干燥；

1.3 將55-75份硅酸鈉溶液依次通過陽(yáng)離子樹脂交換柱和弱堿性陰離子樹脂交換柱，得的硅酸膠稀溶液；用10%NaOH溶液將上述硅酸膠稀溶液pH調(diào)至7~8，先取總質(zhì)量五分之一的硅酸膠稀溶液放入減壓器中進(jìn)行減壓濃縮，10-15min后，以保持容器內(nèi)液面恒定為原則，緩緩加入剩余的硅酸膠稀溶液，繼續(xù)進(jìn)行減壓濃縮，濃縮溫度為75-80℃，濃縮時(shí)間為20-30min，制得原硅酸鈉溶液質(zhì)量五分之一的SiO₂納米溶膠；

1.4 將1.2的石墨烯加入到1.3的SiO₂納米溶膠中，采用超聲波恒溫35-50℃下震動(dòng)分散6-8.5h，取出石墨烯，去離子水清洗，室溫下通風(fēng)干燥12~24h；

1.5 將1.4的石墨烯加入到25-45份硅烷化試劑中，恒溫20-35℃下攪拌4.5-6h，取出石墨烯，用無水乙醇清洗至pH為6.8-7.2，在60℃下真空干燥6h，得到以石墨烯為基礎(chǔ)的組分A超疏水材料；

（二）組分B乳液的制備：

2.1 將35-55份硬單體、35-55份軟單體、2-5份功能性單體和0.8-1.5份乳化劑加入到去離子水中，均質(zhì)攪拌處理20-35min制得預(yù)乳化液；

2.2在裝有攪拌裝置、冷凝裝置、氮?dú)獗Ｗo(hù)裝置及加料裝置的反應(yīng)釜中加入去離子水，開啟攪拌裝置，將1/5預(yù)乳液、1/5用量的引發(fā)劑倒入反應(yīng)釜中，升溫至80℃，攪拌，反應(yīng)至得到帶藍(lán)色光澤的乳液， 開始滴加剩余預(yù)乳化液和引發(fā)劑，預(yù)乳化液控制在2.5-3.5h滴完，引發(fā)劑控制在3.5h-4h滴完，溫度保持在80-85℃，攪拌轉(zhuǎn)速控制在100r/min，引發(fā)劑滴完后保溫30min，繼續(xù)加入1-5份成膜助劑、1-5份增塑劑、0.5-1份分散劑、0.05-1份消泡劑和0.5-1份防腐劑，攪拌轉(zhuǎn)速為80r/min，攪拌時(shí)間為15-30min ，過濾出料；

2.3 將步驟1.5中超疏水材料加入到步驟2.2所述的混合液料中，采用超聲波進(jìn)行分散處理，所述超聲波處理頻率為20~130KHz，處理時(shí)間為3-5min，得到組分A液料；

（三）防水涂料的制備：

繼續(xù)攪拌步驟（二）中組分B乳液，分三次，邊攪拌邊加入25-45份普通硅酸鹽水泥和25-45份粉煤灰硅酸鹽水泥，攪拌均勻后，繼續(xù)加入20-30份200目石英砂，最后加入15-10份碳納米管和0.5-1份減水劑，攪拌30-60min，得到所述聚合物水泥防水涂料。

所述石墨烯是由3-10層以苯環(huán)結(jié)構(gòu)周期性緊密堆積的碳原子以ABC堆垛構(gòu)成的二維碳材料。

所述水溶性陽(yáng)離子表面活性劑為聚二甲基二烯丙基氯化銨、N-十八烷基-雙季銨鹽、雙十二烷基二甲基-多胺-雙季銨鹽和3-氯-2-羥丙基三甲基氯化銨中的任意一種；所述硅烷化試劑為乙烯基硅烷、乙氧基硅烷、氨基硅烷和甲基丙烯酰氧基硅烷中的一種或幾種。

所述硅酸鈉溶液的模數(shù)為3.5、SiO₂含量4%、Na₂O含量1.15%。

所述SiO₂納米溶膠，其中含SiO₂ 20%、Na₂O 0.33%，pH為9.6，平均粒徑為20~30nm。

所述軟單體為丙烯酸丁酯、丙烯酸乙酯和丙烯酸異辛酯中的一種或幾種；所述硬單體為苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、醋酸乙烯、丙烯腈、丙烯酸甲酯、丙烯酸和丙烯酰胺中的一種或幾種；所述功能性單體為羥甲基丙烯酰胺和丙烯酸；所述引發(fā)劑為過硫酸銨或過硫酸鉀；所述乳化劑為十二烷基硫酸鈉、脂肪酸聚氧乙烯酯、烷基酚聚乙氧基醚硫酸銨、SPAN系列和吐溫系列中的一種或幾種。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益成果如下：

（1）石墨烯本身具有很高的比表面積，表面吸附力強(qiáng)，表面能大，能在涂料干燥時(shí)形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)了聚合物和水泥組分之間、涂料整體和基材之間的吸附作用，使涂層更加致密，增強(qiáng)了涂料對(duì)基材的附著力，提高了涂料層的耐沖擊性能；

（2）通過電化學(xué)層積法，利用陽(yáng)離子表面活性劑與帶負(fù)電的SiO₂納米溶膠之間的電荷吸引作用對(duì)石墨烯表面進(jìn)行硅烷化防水處理，制得超疏水材料，然后參與到乳液聚合過程中，能在涂刷過程中更加均勻地分布于涂料層中，從而賦予了涂料層更加均勻良好的防水性能。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明，并非對(duì)本發(fā)明的限制，凡是依照本發(fā)明公開內(nèi)容所進(jìn)行的任何本領(lǐng)域的等同替換，均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。

實(shí)施例一

一種超疏水JS防水涂料及其制備方法，涂料包括組分A超疏水材料、組分B乳液和組分C無機(jī)粉料，按質(zhì)量份數(shù)比計(jì)，原料各成分組成如下：

組分A超疏水材料：石墨烯20份、聚二甲基二烯丙基氯化銨3份、硅酸鈉溶液55份、10%NaOH10份、甲基丙烯酰氧基硅烷25份和去離子水8份；

組分B乳液：苯乙烯40份，丙烯酸丁酯35份，丙烯酸5份，改性石墨烯5份，丙二醇丁醚2份，鄰苯二甲酸二丁酯1.5份，脂肪醇聚氧乙烯醚0.8份，聚丙烯酰胺0.8份，1，2-苯并異噻唑啉-3-酮（BIT）0.5份，聚硅氧烷-多烷氧基醚共聚物0.05份，過硫酸銨0.05份；

組分C無機(jī)粉料：普通硅酸鹽水泥35份，粉煤灰硅酸鹽水泥25份，200目石英砂25份，碳納米管15份，木質(zhì)素磺酸鹽0.5份；

所述防水型水泥基涂料制備包括（一）組分A超疏水材料的制備，（二）組分B乳液的制備和（三）防水涂料的制備，具體步驟如下：

（一）組分A超疏水材料的制備：

1.1采用去離子水超聲波清洗石墨烯25min，再置于恒溫65℃的干燥箱中干燥5h；

1.2將3份聚二甲基二烯丙基氯化銨到8份去離子水中，攪拌均勻，放入20份石墨烯，磁力攪拌6min，靜置，清洗，干燥；

1.3將55份硅酸鈉溶液依次通過陽(yáng)離子樹脂交換柱和弱堿性陰離子樹脂交換柱，得含SiO₂ 3.6%、Na₂O 0.005%、pH為2.5的硅酸膠稀溶液；用10%NaOH溶液將上述硅酸膠稀溶液pH調(diào)至7~8，先取總質(zhì)量五分之一的硅酸膠稀溶液放入減壓器中進(jìn)行減壓濃縮，10min后，以保持容器內(nèi)液面恒定為原則，緩緩加入剩余的硅酸膠稀溶液，繼續(xù)進(jìn)行減壓濃縮，濃縮溫度為75℃，濃縮時(shí)間為30min，制得原硅酸鈉溶液質(zhì)量五分之一的SiO₂納米溶膠，其中含SiO₂ 20%、Na₂O 0.33%，pH為9.6，平均粒徑為20~30nm；

1.4將1.2的石墨烯加入到1.3的SiO₂納米溶膠中，采用超聲波恒溫35℃下震動(dòng)分散8h，取出石墨烯，去離子水清洗，室溫下通風(fēng)干燥12h；

1.5將1.4的石墨烯加入到25份甲基丙烯酰氧基硅烷中，恒溫25℃下攪拌6h，取出石墨烯，用無水乙醇清洗至pH為7.1，在60℃下真空干燥6h，得到以石墨烯為基礎(chǔ)的組分A超疏水材料；

（二）組分B乳液的制備

2.1 將苯乙烯40份，丙烯酸丁酯35份，丙烯酸5份和脂肪醇聚氧乙烯醚0.8份加入到去離子水中，均質(zhì)攪拌處理25min制得預(yù)乳化液；

2.2在裝有攪拌裝置、冷凝裝置、氮?dú)獗Ｗo(hù)裝置及加料裝置的反應(yīng)釜中加入去離子水，開啟攪拌裝置，將1/5預(yù)乳液、1/5用量即0.01份的過硫酸銨倒入反應(yīng)釜中，升溫至80℃，攪拌，反應(yīng)至得到帶藍(lán)色光澤的乳液，開始滴加剩余預(yù)乳化液和過硫酸銨，預(yù)乳化液控制在2.5h滴完，過硫酸銨控制在3.5h滴完，溫度保持在80-85℃，攪拌轉(zhuǎn)速控制在100r/min，引發(fā)劑滴完后保溫30min，繼續(xù)加入丙二醇丁醚2份、鄰苯二甲酸二丁酯1.5份、聚丙烯酰胺0.8份、1，2-苯并異噻唑啉-3-酮（BIT）0.5份、聚硅氧烷-多烷氧基醚共聚物0.05份，攪拌轉(zhuǎn)速為80r/min，攪拌時(shí)間為20min ，過濾出料；

2.3 將步驟1.3 中超疏水材料加入到步驟2.2所述的混合液料中，采用超聲波進(jìn)行分散處理，所述超聲波處理頻率為80KHz，處理時(shí)間為3min，得到組分B乳液；

（三）防水涂料的制備：

繼續(xù)攪拌步驟（二）中組分B乳液，分三次，邊攪拌邊加入25份普通硅酸鹽水泥和45份粉煤灰硅酸鹽水泥，攪拌均勻后，繼續(xù)加入20份200目石英砂，最后加入10份碳納米管和0.5份木質(zhì)素磺酸鹽，攪拌45min，得到所述防水型水泥基涂料。

經(jīng)檢驗(yàn)，本實(shí)例中涂膜的各指標(biāo)如下：

標(biāo)準(zhǔn)要求 檢驗(yàn)結(jié)果

拉伸強(qiáng)度（浸水后） ≥60%/70% 85%

斷裂伸長(zhǎng)率（浸水后） ≥150%/65%/20% 175%

粘結(jié)強(qiáng)度（浸水后） ≥0.5/0.7/1.0MPa 1.2MPa

不透水性 不透水 不透水

抗?jié)B性（背水面） ≥0.6/0.8MPa 0.97MPa

低溫柔性 -10℃,無裂痕 -15℃，無裂痕。