一种新型防水涂料的制备

   日期:2022-04-07     浏览:195    
核心提示:一种新型防水涂料的制备*荆 鹏, 刘 峰, 王晓蕾, 黄 玮* * , 丛玉凤( 辽宁石油化工大学环境与生物工程学院, 辽宁抚顺113001)随着
一种新型防水涂料的制备*

荆 鹏, 刘 峰, 王晓蕾, 黄 玮* * , 丛玉凤
( 辽宁石油化工大学环境与生物工程学院, 辽宁抚顺113001)

随着现代工业的快速发展, 人们对于生活质量的要求也越来越高[ 1] 。防水涂料作为建筑用涂料, 具有良好的耐水、耐侯、耐酸碱特性和优异的延伸性能[ 2] 。防水涂料可涂刷或喷涂在需要进行防水处理的基层表面上, 能满足工业与民用建筑的屋面、地下室、内墙以及外墙等部位的防水渗漏要求[ 3] 。防水涂料的主要成膜物质一般为沥青、合成高分子聚合物[ 4] 、合成高分子聚合物与沥青、合成高分子聚合物[ 5] 与水泥或无机复合材料等,但由于这些材料普遍存在造价较高且污染环境等缺点, 近些年来, 有逐渐被取代的趋势。氢化C5 石油树脂[ 6] , 在原有C5 石油树脂具有增粘、耐酸和耐候性等优点的基础上, 饱和或脱除了其中的发色团, 同时改善了流动性和色泽[ 7] ,可应用在防水涂料领域中。加氢改性后的氢化C5 石油树脂, 可作为防水涂料配方中的成膜物质, 再加入其它助剂, 就可制备出性能优良的防水涂料产品。由于氢化C5 石油树脂的引入, 可以提高涂料的固化速度、粘结能力和流平性, 同时氢化C5 石油树脂造价适中且具有环保的特效[ 8] , 进一步拓宽了防水涂料的种类, 也符合当前低能耗、污染小的要求。

1: 实验部分
1. 1: 试剂与仪器
58# 石蜡: 抚顺石油二厂; 乳化剂、钛白粉、滑石粉、硬脂酸锌: 沈阳国药集团有限公司; 氢化C5石油树脂: 自制, 性能见表1。涂-4 粘度计: 昆山市精佳仪器设备有限公司。

1. 2: 防水涂料的合成
向带有回流冷凝装置和温度计的三口瓶中加入氢化C5 石油树脂和石蜡, 用恒温油浴装置加热直至物料融化, 同时搅拌, 然后加入乳化剂, 并降温到80ºc , 加入去离子水, 快速搅拌至乳液均匀后, 加入钛白粉和滑石粉, 继续反应一段时间后,再加入消泡剂和pH 调节剂, 搅拌均匀, 反应完毕、出料并粗略观察防水涂料的分散性和流平性。
1. 3: 分析方法
粘度的测定方法按照GB/ T 1723-93( 采用涂-4 粘度计测定) , 漆膜耐冲击测定的方法按照GB/ T 1732-93 进行, 漆膜柔韧性测定的方法按照GB/ T 1731-93 进行。

2: 结果与讨论
2. 1: 乳液的制备
2. 1. 1: 乳化剂的筛选
选择3 种常见的乳化剂制备乳液, 考察各乳化剂的乳化效果, 实验结果见表2。

1 ) 复配1: V( OP-10) : V ( Tw een-80) = 1 : 1; 复配2: V ( OP- 10) :V ( Span- 80) = 1 :1; 复配3: V ( OP-10) : V( T w een-80 ) : V ( Span-80) = 1 : 1 : 1。
从表2 可知, 采用复配3 乳化剂得到乳液的稳定性好, 同时分散性达到一级, 储存未分层。这是由于固体石油树脂即使在熔融状态下与水也是互不相容的两相, 单凭搅拌不能形成稳定的分散体系。当有乳化剂存在时, 在搅拌作用下, 树脂形成许多珠滴。这些树脂珠滴的表面吸附上一层乳化剂, 其亲油基团伸向树脂珠滴内部, 亲水基团则露在水相。若采用阴( 阳) 离子型乳化剂, 那么在树脂珠滴表面就会带上一层负( 正) 电荷。这就在树脂珠滴之间存在着静电推斥力, 故不能达到较好的乳状液体系。而复配型乳化剂克服了上述缺点, 形成了分散性和储存稳定性均佳的乳液体系。所以实验选用复配3 乳化剂。
2. 1. 2: m ( 氢化C5 石油树脂) : m ( 石蜡) 的确定
实验利用复配型乳化剂, 制备氢化树脂乳液,通过对不同物料配比下乳液性能的测定, 得到佳的物料配比, 实验结果见表3。

从表3 可看出, 在m( 氢化石油树脂) :m( 石蜡) = 2 : 1 时, 乳液的稳定性、分散性等性能均达到佳。
2. 2: 防水涂料的制备
2. 2. 1: 乳液对防水涂料性能的影响
2. 2.1. 1: 氢化C5 石油树脂乳液对涂料粘度的影响
氢化C5 石油树脂乳液直接影响涂料的粘度,实验结果见图1。


图1: 氢化石油树脂乳液加入量对粘度的影响
从图1 可看出, 随着乳液加入量的增加, 涂料的粘度不断上升, 当m( 氢化C5 石油树脂乳液) :m( 涂料) = 20% 时, 涂料粘度的上升幅度越来越大。出现这样的现象是因为, 氢化C5 石油树脂乳液中的固体含量可达到30% 以上, 加入量的增多势必影响涂料的流平性, 进而影响了涂料和材料的润湿性, 从而使涂料的粘度增大。但作为涂料中的成膜物质, 其对防水涂料和涂膜的性能起着主导作用。所以m( 氢化C5 石油树脂乳液) :m( 涂料) 不应小于15% 。
2. 2. 1. 2: 氢化C5 石油树脂乳液对涂料冲击强度
氢化C5 石油树脂乳液对涂料冲击强度和柔软性有很大影响, 实验结果见表4。
表4: 氢化C5 石油树脂乳液加入量对涂料冲击强度和柔软性的影响

从表4 中的数据可看出, 当m( 氢化C5 石油树脂乳液) :m( 涂料) = 15% 以后, 柔软性和冲击强度都达到了国标的要求( 即柔软性, 1 mm, 冲击强度, 50 cm) 。因为当乳液加入量较少时, 涂料中的粘结剂分子分散过于均匀, 导致成模效果较差,直接影响了柔软性和冲击强度。随着石油树脂乳液加入量的不断增加, 其成分中的石油树脂和石蜡等物质都能起到良好的内增塑作用, 明显提高涂料成膜性, 进而改善了这些性能。通过对粘度、柔软性以及冲击强度等的分析,同时考虑到涂料工业的标准和成本等因素, 确定氢m( 氢化C5 石油树脂乳液) : m( 涂料) = 20%较为合理。
2. 2. 2: 钛白粉的加入量对防水涂料性能的影响
钛白粉主要影响涂料的粘度, 干燥时间以及细度等性能, 考察结果见表5。从表5 可知, 随着钛白粉加入量的不断增加, 尤其当m( 钛白粉) :m( 涂料) = 3% 以后, 除干燥时间有所减少外, 粘度增大, 分散程度明显下降, 这是由于钛白粉作为防水涂料配方中的增稠剂, 能明显提高防水涂料的表观粘度并赋予涂料的触变性, 所以当在其含量增加时, 大量的吸收水分, 使水相的粘度增大,干燥时间就会明显的缩短, 在涂膜过程中, 即使涂膜很厚也无流挂现象产生。但随之而来的问题是使涂料的流平性变差, 即粘度过大, 导致不能较好的分散在材料表面。综合分析, 应控制m( 钛白粉) : m( 涂料) = 3% , 较为适宜。

2. 2. 3: 滑石粉的加入量对防水涂料性能的影响
滑石粉的用量主要影响涂料的粘度、冲击强度和外观等性能, 实验结果见表6。

从表6 可知, 随着滑石粉加入量的增加, 粘度降低、冲击强度有一定的提高, 在m( 滑石粉) : m( 涂料) = 12% 以后, 各性能都达到了涂料行业的标准要求。之所以出现这种变化趋势是因为, 滑石粉作为防水涂料配方中的分散剂, 可有效的改善涂料的流平性, 增加涂料的机械强度。但随着加入量的进一步增加, 会使涂料的粘度降低的过多, 进而涂料容易发生流挂等显现, 终导致成膜效果较差。所以m( 滑石粉) : m( 涂料) = 12% 较合理。
2. 2. 4: 其它组分对防水涂料性能的影响
在防水涂料的制备中除了氢化C5 石油树脂乳液、钛白粉和滑石粉外, 还应加入一些其它辅助助剂。例如消泡剂。在防水涂料的制备过程中极易产生气泡, 涂料中的泡沫不仅给生产和施工带来麻烦, 并且会影响涂料的质量。因此, 应加入少量消泡剂来抑制泡沫的产生并消除泡沫, 同时还要考虑生产的成本, 所以要控制m( 消泡剂) : m( 涂料) = 2% ; 实验采用NaHCO3 作为pH 调节剂, 调节涂料的pH= 7~ 8, 以利于涂料与pH 呈碱性的水泥泥浆或石灰基层稳定粘接; 防沉剂, 涂料中往往含有一些沉淀物质, 影响了涂料的成膜,所以加入适量的防沉剂可有效的解决这一问题,加入量控制在总质量的1% ~ 3% ; 去离子水, 依靠水分的蒸发, 使涂料逐渐干燥固化, 终形成均匀稳定的连续性的涂膜, 所以水的量一定要适中,实验中m( 去离子水) : m( 涂料) = 55%。实验制备出环保型防水涂料产品的性能见表7, 从表7可以看出, 涂料的各种性能均达到了涂料行业的标准要求。

3: 结: 论
( 1) 通过以氢化C5 石油树脂作为成膜物质的乳化过程的考察, 采用复配型乳化剂, m( 氢化C5 石油树脂) : m( 石蜡) = 2 : 1 时, 乳液性能较佳。
( 2) 当m( 氢化C5 石油树脂乳液) :m( 涂料)= 20%, m( 滑石粉) : m( 涂料) = 12% , m( 钛白粉) : m( 涂料) = 3%, m( 去离子水) : m( 涂料)= 55% 时, 防水涂料的性能符合涂料行业标准的要求, 并且具有环保的优势, 可以较好的应用在内墙涂料和家居装饰等领域中。
 









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