1.本发明涉及防水涂料技术领域，具体涉及双组分聚合物水泥基防水涂料组合物、双组分聚合物水泥基防水涂料及其制备方法和应用。


背景技术：

2.聚合物水泥基防水涂料(简称js防水涂料)是一种绿色环保材料，具有不污染环境、性能稳定、耐老化性优良、防水寿命长的优点，并且使用安全、施工方便，操作简单。
3.但是，在实际的应用中，js防水涂料却极少应用在地下工程或长期浸水的部位。主要是局限于常规js产品在长期浸水后的性能保持率难以满足长期直接浸水环境的要求。
4.gb 50108《地下工程防水技术规范》中针对聚合物水泥防水涂料的技术指标，以及即将颁布的《建筑与市政工程防水通用规范》标准，均对浸水后防水涂料的物理性能有较高的要求，分别是浸水后的粘结强度及抗渗性保持率大于等于80％，浸水168h处理后的拉伸强度≥1.5mpa，断裂延伸率≥80％，其中浸水拉伸强度和断裂延伸率是在浸水取出后只经擦干即进行试验所得的值。
5.上述物理性能指标对水性涂料在长期浸水环境中的验证有着重要的意义，同时，目前现有的聚合物水泥基防水涂料要达到上述指标仍有较大的难度。


技术实现要素：

6.本发明的目的是为了克服现有聚合物水泥基防水涂料存在的浸水后粘结强度、拉伸强度和断裂延伸率等指标难以达到国家标准的缺陷。
7.本发明的发明人在研究中发现，固含量为45-60质量％、平均粒径为100-200nm、ph值为6-9、玻璃化温度为-20℃至0℃的丁苯乳液能够提高成膜后的耐水性，并在后续与水泥填料混合时，具有良好的稳定性及开放时间；同时，引入羧基官能团，能够明显提高丁苯乳液对水泥填料的润湿性，提高防水涂料对基材，特别是混凝土的附着力。
8.为了实现上述目的，本发明第一方面提供一种双组分聚合物水泥基防水涂料组合物，该涂料组合物中含有组分a和组分b，所述组分a中含有各自独立保存或者两者以上混合保存的以下组分：丁苯乳液、分散剂、消泡剂、防腐剂、抗氧剂、交联剂和增稠剂，并任选含有水；所述组分b为水泥基组分；
9.以100重量份的所述组分a为基准，所述丁苯乳液的含量为60-98重量份，所述分散剂的含量为0.1-0.5重量份，所述消泡剂的含量为0.1-0.5重量份，所述防腐剂的含量为0.1-0.5重量份，所述抗氧剂的含量为0.1-1重量份，所述交联剂的含量为0.1-1重量份，所述增稠剂的含量为0.1-1重量份，所述水的含量为0-40重量份；
10.在所述涂料组合物中，所述组分a和所述组分b的含量重量比为1：0.8-2；
11.其中，所述丁苯乳液的固含量为45-60质量％，平均粒径为100-200nm，ph值为6-9，玻璃化温度为-20℃至0℃。
12.本发明第二方面提供一种制备双组分聚合物水泥基防水涂料的方法，该方法包括：将前述第一方面所述的涂料组合物中的各组分进行混合；其中，将所述涂料组合物中的各组分进行混合的操作包括以下步骤：
13.(1)将组分a中的各组分进行第一混合，得到混合物i，所述组分a中含有丁苯乳液、分散剂、消泡剂、防腐剂、抗氧剂、交联剂和增稠剂，并任选含有水；
14.(2)将组分b中的各组分进行第二混合，得到混合物ii，所述组分b为水泥基组分；
15.(3)将所述混合物i与所述混合物ii进行第三混合，得到所述双组分聚合物水泥基防水涂料。
16.本发明第三方面提供由前述第二方面所述的方法制备得到的双组分聚合物水泥基防水涂料。
17.本发明第四方面提供前述第三方面所述的双组分聚合物水泥基防水涂料在建筑物防水层中的应用。
18.与现存涂料技术相比，本发明提供的双组分聚合物水泥基防水涂料至少具有如下优势：
19.(1)本发明提供的双组分聚合物水泥基防水涂料的可操作时间远高于标准要求的30min，达到60min；
20.(2)本发明提供的双组分聚合物水泥基防水涂料的涂膜抗渗性远高于标准要求的0.3mpa，达到0.6mpa，浸水7d后抗渗性仍不下降；
21.(3)本发明提供的双组分聚合物水泥基防水涂料的浸水处理拉伸强度达到1.5mpa，浸水处理养护时间远长于标准要求的168h，达到1152h；
22.(4)本发明提供的双组分聚合物水泥基防水涂料具有绿色环保的优点，符合jc 1066-2008《建筑防水涂料中有害物质限量》a级标准和gb/t 35609-2017《绿色产品评价防水与密封材料》对水性防水涂料的要求，并且能通过gb 50108-2008《地下工程防水技术规范》以及即将颁布的《建筑与市政工程防水通用规范》标准，适用于景观水池、饮用水池、消防水池等长期浸水环境。
23.本发明的其它特征和优点将通过随后的具体实施方式部分予以详细说明。
具体实施方式
24.在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
25.需要说明的是，在本发明的各方面中，针对各方面中的相同的组分，本发明仅在其中一方面中描述一次而不重复进行描述，本领域技术人员不应理解为对本发明的限制。
26.如前所述，本发明的第一方面提供了一种双组分聚合物水泥基防水涂料组合物，该涂料组合物中含有组分a和组分b，所述组分a中含有各自独立保存或者两者以上混合保存的以下组分：丁苯乳液、分散剂、消泡剂、防腐剂、抗氧剂、交联剂和增稠剂，并任选含有水；所述组分b为水泥基组分；
27.以100重量份的所述组分a为基准，所述丁苯乳液的含量为60-98重量份，所述分散
剂的含量为0.1-0.5重量份，所述消泡剂的含量为0.1-0.5重量份，所述防腐剂的含量为0.1-0.5重量份，所述抗氧剂的含量为0.1-1重量份，所述交联剂的含量为0.1-1重量份，所述增稠剂的含量为0.1-1重量份，所述水的含量为0-40重量份；
28.在所述涂料组合物中，所述组分a和所述组分b的含量重量比为1：0.8-2；
29.其中，所述丁苯乳液的固含量为45-60质量％，平均粒径为100-200nm，ph值为6-9，玻璃化温度为-20℃至0℃。
30.优选地，所述水泥基组分含有水泥和填料，并任选还含有减水剂；
31.以100重量份的所述组分b为基准，所述水泥的含量为30-80重量份，所述填料的含量为20-70重量份，所述减水剂的含量为0-0.5重量份。
32.优选地，所述丁苯乳液的固含量为48-53质量％，平均粒径为120-180nm，ph值为7-9，玻璃化温度为-15℃至-5℃。
33.优选地，所述丁苯乳液由包括以下步骤的方法制备得到：
34.将用量重量比为1：2-6：2-6：30-80：20-80：0.5-2的乳化剂、羧酸单体、功能性单体、丁二烯、苯乙烯、引发剂进行自由基乳液共聚反应，所述乳化剂为反应性表面活性剂。本发明对制备所述丁苯乳液所用到的乳化剂、羧酸单体、功能性单体、丁二烯、苯乙烯、引发剂的具体种类没有特别的要求，可以为本领域内已知的上述物质的各种具体种类。
35.在该优选的实施方式下，发明人发现制备获得的丁苯乳液在成膜后具有极佳的耐水性和弹性高的特点，对水泥砂浆体系水化有较好的促进作用，能够充分发挥无机材料的耐水性能，从而具有较好的早期强度及耐久性。
36.优选地，所述分散剂选自聚丙烯酸盐、聚磷酸盐、聚羧酸盐、纤维素衍生物、脂肪酸聚乙二醇酯和十二烷基硫酸钠中的至少一种。本发明对分散剂的具体种类没有特别的要求，示例性地，可以为聚丙烯酸铵盐。
37.优选地，所述消泡剂选自脂肪酸及其盐类、磷酸酯类、烃油类、聚醚类、有机硅聚合物中的至少一种。本发明对消泡剂的具体种类没有特别的要求，示例性地，可以为聚硅氧烷。
38.优选地，所述防腐剂为1,2-苯并异噻唑啉酮、甲基异噻唑啉酮、甲基氯异噻唑啉酮中的至少一种。
39.根据一种特别优选的具体实施方式，所述分散剂选自聚丙烯酸盐、聚磷酸盐、聚羧酸盐、纤维素衍生物、脂肪酸聚乙二醇酯和十二烷基硫酸钠中的至少一种；所述消泡剂选自脂肪酸及其盐类、磷酸酯类、烃油类、聚醚类、有机硅聚合物中的至少一种；所述防腐剂为1,2-苯并异噻唑啉酮、甲基异噻唑啉酮、甲基氯异噻唑啉酮中的至少一种。
40.优选地，所述抗氧剂中含有含量重量比为1：1-4的受阻酚和亚磷酸酯类抗氧剂，所述受阻酚选自四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯和β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸十八碳醇酯中的至少一种；所述亚磷酸酯类抗氧剂为三[2,4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯。
[0041]
发明人发现，所述抗氧剂能够抑制、捕获和分解丁苯乳液由于氧化反应所产生的自由基。
[0042]
优选地，所述交联剂选自乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、缩水甘油醚基丙基三甲氧基硅烷、苯基三丁酮肟基硅烷、甲基三丁酮肟基硅烷中的至少一种。
[0043]
更优选地，所述交联剂为含有第一交联剂和第二交联剂的组合，所述第一交联剂选自乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、缩水甘油醚基丙基三甲氧基硅烷中的至少一种，所述第二交联剂选自苯基三丁酮肟基硅烷、甲基三丁酮肟基硅烷中的至少一种，所述第一交联剂和所述第二交联剂的含量重量比为1：0.5-2。
[0044]
本发明中，将苯基三丁酮肟基硅烷、甲基三丁酮肟基硅烷作为交联剂应用于双组分聚合物水泥基防水涂料中尚属业内首次，发明人发现，在该优选的实施方式下，能够提高防水涂料浸水后强度及延伸率的保持率，并能够提高水泥填料的润湿性，防止涂料的絮凝和沉降。
[0045]
优选地，所述增稠剂选自膨润土、碱溶胀型丙烯酸、非离子型聚氨酯、纤维素醚类中的至少一种。本发明对增稠剂的具体种类没有特别的要求，示例性地，可以为缔合型碱溶胀型丙烯酸、羟乙基纤维素醚。
[0046]
根据一种特别优选的具体实施方式，所述交联剂为含有第一交联剂和第二交联剂的组合，所述第一交联剂选自乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、缩水甘油醚基丙基三甲氧基硅烷中的至少一种，所述第二交联剂选自苯基三丁酮肟基硅烷、甲基三丁酮肟基硅烷中的至少一种，所述第一交联剂和所述第二交联剂的含量重量比为1：0.5-2；所述增稠剂选自膨润土、碱溶胀型丙烯酸、非离子型聚氨酯、纤维素醚类中的至少一种。
[0047]
优选地，所述水泥选自硅酸盐水泥、高铝酸盐水泥和硫铝酸盐水泥中的至少一种。
[0048]
优选地，所述填料选自石英砂、石英粉、硅灰石粉、碳酸钙、矿渣和偏高岭土中的至少一种。
[0049]
优选地，所述减水剂选自木质素磺酸盐减水剂、萘系减水剂、密胺系减水剂、脂肪族减水剂和聚羧酸系减水剂中的至少一种。本发明对减水剂的具体种类没有特别的要求，示例性地，可以为萘磺酸钠甲醛缩合物、三聚氰胺甲醛缩合物。
[0050]
根据一种特别优选的具体实施方式，所述水泥选自硅酸盐水泥、高铝酸盐水泥和硫铝酸盐水泥中的至少一种；所述填料选自石英砂、石英粉、硅灰石粉、碳酸钙、矿渣和偏高岭土中的至少一种；所述减水剂选自木质素磺酸盐减水剂、萘系减水剂、密胺系减水剂、脂肪族减水剂和聚羧酸系减水剂中的至少一种。
[0051]
为了获得具有更高的抗渗性、耐水性和浸水处理拉伸强度的双组分聚合物水泥基防水涂料，如前所述，本发明的第二方面提供了一种制备双组分聚合物水泥基防水涂料的方法，该方法包括：将前述第一方面所述的涂料组合物中的各组分进行混合；其中，将所述涂料组合物中的各组分进行混合的操作包括以下步骤：
[0052]
(1)将组分a中的各组分进行第一混合，得到混合物i，所述组分a中含有丁苯乳液、分散剂、消泡剂、防腐剂、抗氧剂、交联剂和增稠剂，并任选含有水；
[0053]
(2)将组分b中的各组分进行第二混合，得到混合物ii，所述组分b为水泥基组分；
[0054]
(3)将所述混合物i与所述混合物ii进行第三混合，得到所述双组分聚合物水泥基防水涂料。
[0055]
优选地，在步骤(1)中，所述第一混合的条件至少满足：搅拌转速为500-800r/min，时间为30-40min，温度为5-35℃。
[0056]
优选地，在步骤(2)中，所述第二混合的条件至少满足：搅拌转速为100-300r/min，时间为20-30min，温度为5-35℃。
[0057]
优选地，在步骤(3)中，所述第三混合的条件至少满足：搅拌转速为500-800r/min，时间为5-10min，温度为5-35℃。
[0058]
根据一种特别优选的具体实施方式，将所述涂料组合物中的各组分进行混合的操作包括以下步骤：
[0059]
(1)将丁苯乳液、分散剂、消泡剂、防腐剂、抗氧剂和交联剂依次加入分散缸中，在500-800r/min、5-35℃下搅拌15-20min，再加入增稠剂和水，继续搅拌15-20min，得到混合物i；
[0060]
(2)将水泥、填料和减水剂加入混合搅拌器中，在100-300r/min、5-35℃下搅拌20-30min，得到混合物ii；
[0061]
(3)将所述混合物i与所述混合物ii在500-800r/min、5-35℃下搅拌5-10min，得到所述双组分聚合物水泥基防水涂料。
[0062]
如前所述，本发明的第三方面提供了由前述第二方面所述的方法制备得到的双组分聚合物水泥基防水涂料。
[0063]
如前所述，本发明的第四方面提供了前述第三方面所述的双组分聚合物水泥基防水涂料在建筑物防水层中的应用。
[0064]
以下将通过实例对本发明进行详细描述。
[0065]
以下实例中，在没有特别说明的情况下，涉及到的实验仪器和原料均为市售品。
[0066]
实验仪器
[0067]
微机控制电子万能试验机：etm 530b 5000n，深圳万测试验设备有限公司；
[0068]
防水卷材不透水仪：tds-5，沧州大地龙华仪器有限公司；
[0069]
砂浆数显抗渗仪：sjs-1.5s，无锡建仪仪器机械有限公司；
[0070]
拉拔试验机：lby-v 0.5级，中国建材检验认证集团苏州有限公司。
[0071]
原料
[0072]
丁苯乳液：丁苯乳液i，8763，盛禧奥聚合物有限公司，固含量为50
±
1质量％，平均粒径为150nm，ph值为7-9，玻璃化温度为-15℃；
[0073]
丁苯乳液：丁苯乳液ii，7811，巴斯夫化工公司，固含量为54
±
1质量％，平均粒径为168nm，ph值为7.0-8.5，玻璃化温度为-10℃；
[0074]
丁苯乳液：丁苯乳液iii，eco-7623，巴斯夫化工公司，固含量为51
±
1质量％，平均粒径为200nm，ph值为7-9，玻璃化温度为14℃；
[0075]
分散剂：聚丙烯酸铵盐，固含量为43质量％，sn-5027，日本圣诺普科公司；
[0076]
消泡剂：有机硅，sn-154，日本圣诺普科公司；
[0077]
消泡剂：聚醚，df-103，美国陶氏公司；
[0078]
防腐剂：1,2-苯并异噻唑啉酮，bit20n，朗盛化学有限公司；
[0079]
防腐剂：含量重量比为1：3的甲基异噻唑啉酮和甲基氯异噻唑啉酮，lxe，美国罗门哈斯公司；
[0080]
抗氧剂：四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯，irganox 1010，巴斯夫化工有限公司；
[0081]
抗氧剂：β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸十八碳醇酯，irganox 1076，巴斯夫化工有限公司；
[0082]
抗氧剂：三[2,4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯，irgafos 168，巴斯夫化工有限公司；
[0083]
交联剂：缩水甘油醚基丙基三甲氧基硅烷，a187，美国迈图公司；
[0084]
交联剂：乙烯基三甲氧基硅烷，a171，美国迈图公司；
[0085]
交联剂：甲基三丁酮肟基硅烷，d30，湖北新蓝天新材料股份公司；
[0086]
交联剂：苯基三丁酮肟基硅烷，d36，湖北新蓝天新材料股份公司；
[0087]
增稠剂：碱溶胀型丙烯酸，tt-935，美国罗门哈斯公司；
[0088]
水泥：硅酸盐水泥，p
·
o42.5，佛山海螺水泥有限责任公司；
[0089]
填料：硅灰石粉，400目，河北燕西矿产品加工厂；
[0090]
填料：偏高岭土，1250目，河北省灵寿县金源矿产业加工厂；
[0091]
填料：重钙粉，400目，贺州市桂宝粉体有限责任公司；
[0092]
填料：矿渣，s95级，灵寿县航帆矿产品贸易有限公司；
[0093]
减水剂：聚羧酸减水剂，540p，西卡中国有限公司。
[0094]
以下实例中的组分用量均以重量份表示。在没有特别说明的情况下，每重量份的质量为1kg。
[0095]
以下实例中，涉及到的性能测试方法如下：
[0096]
按照gb 50108-2008《地下工程防水技术规范》标准和gb/t 23445-2009《聚合物水泥防水涂料》标准中聚合物水泥防水涂料的技术要求进行性能测试，以gb 50108-2008《地下工程防水技术规范》标准为主，其中未注明的按照gb/t 23445-2009《聚合物水泥防水涂料》标准进行。
[0097]
实施例1
[0098]
本实施例用于说明本发明所述的双组分聚合物水泥基防水涂料组合物按照表1中的配方和工艺参数，并按如下所述的方法制备双组分聚合物水泥基防水涂料。
[0099]
所述制备双组分聚合物水泥基防水涂料的方法包括以下步骤：
[0100]
(1)将丁苯乳液、分散剂、消泡剂、防腐剂、抗氧剂和交联剂依次加入分散缸中，在600r/min、25℃下搅拌20min，再加入增稠剂和水，继续搅拌20min，得到混合物i；
[0101]
(2)将水泥、填料和减水剂加入混合搅拌器中，在200r/min、25℃下搅拌30min，得到混合物ii；
[0102]
(3)将所述混合物i与所述混合物ii在800r/min、25℃下搅拌10min，得到双组分聚合物水泥基防水涂料s1。
[0103]
在没有特别说明的情况下，其余实施例采用与实施例1相同的流程进行，不同的是所采用的双组分聚合物水泥基防水涂料组合物配方和工艺参数不同，具体参见表1中。
[0104]
实施例4
[0105]
本实施例采用与实施例1相似的步骤进行，所不同的是：配方中采用等质量的丁苯乳液ii替代丁苯乳液i，具体参见表1。
[0106]
对比例1
[0107]
本对比例采用与实施例1相似的步骤进行，所不同的是：配方中采用等质量的丁苯乳液iii替代丁苯乳液i，具体参见表1。
[0108]
对比例2
[0109]
本对比例采用与实施例1相似的步骤进行，所不同的是：配方中不含有分散剂，具
体参见表1。
[0110]
对比例3
[0111]
本对比例采用与实施例1相似的步骤进行，所不同的是：配方中不含有抗氧剂，具体参见表1。
[0112]
对比例4
[0113]
本对比例采用与实施例1相似的步骤进行，所不同的是：配方中不含有交联剂，具体参见表1。
[0114]
表1
[0115]
[0116][0117]
表1(续表)
[0118]
[0119]
[0120][0121]
采用前述测试方法对各实例中获得的双组分聚合物水泥基防水涂料进行性能测定，具体结果见表2。
[0122]
表2
[0123][0124]
表2(续表)
[0125]
[0126][0127]
从以上结果可以看出，本发明提供的双组分聚合物水泥基防水涂料组合物制备得到的双组分聚合物水泥基防水涂料具有优异的抗渗性、耐水性和浸水处理拉伸强度，其浸水168h后吸水率均小于5％，浸水1152h后拉伸强度均大于1.5mpa，其优异的耐水性及耐久性完全能够满足gb 50108-2008《地下工程防水技术规范》标准的要求。
[0128]
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合，这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。