一种快干型聚合物水泥防水浆料及其制备方法
阅读说明：本技术 一种快干型聚合物水泥防水浆料及其制备方法 (Quick-drying polymer cement waterproof slurry and preparation method thereof ) 是由 尹新民 熊亚京 韩光 于 2021-06-22 设计创作，主要内容包括：本发明属于水泥防水浆料领域,具体涉及一种快干型聚合物水泥防水浆料及其制备方法。该快干型聚合物水泥防水浆料包括液料和粉料；所述液料包括：丁苯乳液和成膜助剂；所述粉料包括：氧化钙、铝粉、铁粉、碳酸钠、氯化钙、铝氧熟料和活性炭。本发明通过向配方中加入氧化钙、铁粉、铝粉、铝氧熟料等特殊化学成分,达到提高防水浆料产品体系在应用过程中固化温度的目的,从而实现水分的快速挥发,同时配合特殊聚合物乳液及水泥速凝剂,达到浆料快干的目的。解决了聚合物水泥防水浆料产品在低温、高湿环境下水分挥发慢、干燥时间长的问题,可有效提高工人的施工效率。(The invention belongs to the field of cement waterproof slurry, and particularly relates to quick-drying polymer cement waterproof slurry and a preparation method thereof. The quick-drying polymer cement waterproof slurry comprises a liquid material and a powder material; the liquid material comprises: butylbenzene emulsion and film forming auxiliary agent; the powder material comprises: calcium oxide, aluminum powder, iron powder, sodium carbonate, calcium chloride, aluminum oxide clinker and activated carbon. According to the invention, special chemical components such as calcium oxide, iron powder, aluminum powder and aluminum oxide clinker are added into the formula, so that the aim of increasing the curing temperature of a waterproof slurry product system in the application process is fulfilled, the rapid volatilization of water is realized, and the aim of rapidly drying the slurry is fulfilled by matching with a special polymer emulsion and a cement accelerator. The problems of slow moisture volatilization and long drying time of the polymer cement waterproof slurry product in a low-temperature and high-humidity environment are solved, and the construction efficiency of workers can be effectively improved.)
技术领域
本发明属于水泥防水浆料领域，更具体地，涉及一种快干型聚合物水泥防水浆料及其制备方法。
背景技术
聚合物水泥防水浆料是由合成高分子聚合物乳液(如聚丙烯酸酯、聚醋酸乙烯酯、丁苯橡胶乳液等)及各种添加剂优化组合而成的液料和配套的粉料(由特种水泥、石英粉及各种添加剂组成)复合而成的具有一定柔性的双组分防水浆料，是一种既具有合成高分子聚合物材料耐水性、又有无机材料耐久性好的防水材料。
其固化机理为：在聚合物-水泥复合体系中，随着水泥水化的进行，水泥在涂层内部吸收聚合物乳液中的水分，生成水化硅酸钙、钙矾石、氢氧化钙等产物，胶乳中的另一部分水分则挥发到大气中，脱水后聚合物颗粒逐步靠近，最终相互连结，在水泥水化产物周围和表面形成薄膜或网络，这种具有粘结性和弹塑性的聚合物柔韧网络，将散凝系统中的水泥水化颗粒与粗细骨料咬合在一起形成强有力的粘接，最终形成具有阻止微裂缝发生及能阻止裂缝扩展的聚合物水泥砂浆。
聚合物水泥防水浆料为挥发固化型水性浆料，其干燥速度取决于浆料中水分的挥发速率，相比于溶剂型浆料，水的蒸发热较高，所以相同条件下水的蒸发速度要比溶剂型浆料慢十几倍甚至几十倍，尤其是在低温或高湿环境下，浆料体系内水分挥发速度进一步迟缓，就可能导致浆料出现干燥速率缓慢甚至不干的问题。
温度是影响聚合物水泥防水浆料涂层固化速度的重要影响因素，提高温度能有效加速浆料中水分蒸发效率，提高涂层固化速度。但固化温度不宜超过50℃，否则水分蒸发过快，可能导致防水涂层鼓包、翘曲、开裂、变色等问题。
发明内容
本发明的目的在于解决聚合物水泥防水浆料产品在低温、高湿环境下水分挥发慢、干燥时间长的问题，提供一种即使在低温及高湿环境下，也能实现快速干燥的聚合物水泥防水浆料制备方法。通过向配方中加入特殊化学物质，达到提高防水浆料产品体系在应用过程中固化温度的目的，实现水分的快速挥发，同时配合特殊聚合物乳液及水泥速凝剂，从而达到浆料快干的效果，可有效提高工人的施工效率。
为了实现上述目的，本发明的第一方面提供一种快干型聚合物水泥防水浆料，该快干型聚合物水泥防水浆料包括液料和粉料；
所述液料包括：丁苯乳液和成膜助剂；
所述粉料包括：氧化钙、铝粉、铁粉、碳酸钠、氯化钙、铝氧熟料和活性炭。
作为优选方案，丁苯乳液和成膜助剂的质量比为(20-40)：(0.5-1)。
作为优选方案，氧化钙、铝粉、铁粉、碳酸钠、氯化钙、铝氧熟料和活性炭的质量比为(2-4)：(0.8-1.2)：(2-5)：(0.4-0.6)：(0.2-0.4)：(1-4)：(1-2)。
作为进一步的优选方案，
所述液料还包括：水、消泡剂、防霉剂；
所述粉料还包括：灰水泥、重钙、石英砂、减水剂。
作为更进一步的优选方案，丁苯乳液、水、消泡剂、成膜助剂和防霉剂的质量比为(20-40)：(60-80)：(0.3-0.6)：(0.5-1)：(0.1-0.3)。
作为更进一步的优选方案，灰水泥、重钙、石英砂、氧化钙、铝粉、铁粉、碳酸钠、氯化钙、铝氧熟料、活性炭和减水剂的质量比为(30-50)：(20-40)：(30-40)：(2-4)：(0.8-1.2)：(2-5)：(0.4-0.6)：(0.2-0.4)：(1-4)：(1-2)：(0.1-0.3)。
特别地，为了再进一步地降低实干时间，对于粉料，灰水泥、重钙、石英砂、氧化钙、铝粉、铁粉、碳酸钠、氯化钙、铝氧熟料、活性炭和减水剂的质量比为(30-50)：(20-40)：(30-40)：(2-4)：(0.8-1.2)：(3-4)：(0.4-0.6)：(0.2-0.4)：(2-3.5)：(1-2)：(0.1-0.3)。
根据本发明，所述丁苯乳液可选用本领域技术人员常规采用的丁苯乳液，作为优选方案，所述丁苯乳液为BASF 7623乳液，该乳液具有粒径小、成膜温度低、吸水率低等特性，较同性能的苯丙乳液、VAE乳液具备更快的成膜速率。
根据本发明，所述成膜助剂可选用本领域技术人员常规采用的成膜助剂，作为优选方案，所述成膜助剂为Texanol成膜助剂。
根据本发明，所述氧化钙可选用本领域技术人员常规采用的氧化钙，作为优选方案，所述氧化钙的粒径为350-450目，如选用粒径为400目的氧化钙。
作为优选方案，所述铝粉的粒径为200-300目。
作为优选方案，所述铁粉的粒径为200-300目。
作为优选方案，所述铝氧熟料为海岩兴业CA-100L铝氧熟料；
根据本发明，所述活性炭可选用本领域技术人员常规采用的活性炭，作为优选方案，所述活性炭的粒径为350-450目，如选用粒径为400目的活性炭。
根据本发明，所述消泡剂可选用本领域技术人员常规采用的消泡剂，作为优选方案，所述消泡剂为有机硅消泡剂，如瓦克SILFOAM SC-120有机硅消泡剂。
根据本发明，所述防霉剂可选用本领域技术人员常规采用的防霉剂，作为优选方案，所述防霉剂为卡松防霉剂。
作为优选方案，所述灰水泥为42.5灰水泥，如42.5灰水泥(MMA)。
作为优选方案，所述重钙的粒径为250-300目，如选用粒径为280目的重钙。
作为优选方案，所述石英砂的粒径为70-140目。
作为优选方案，所述减水剂为同舟化工SSJS减水剂。
作为优选方案，所述的快干型聚合物水泥防水浆料中，液料和粉料的质量比为1：(2.5-3.5)。
本发明的第二方面提供上述的快干型聚合物水泥防水浆料的制备方法，该制备方法包括：
将液料中的各组分混合均匀，得到液料；
将粉料中的各组分混合均匀，得到粉料。
本发明的创新点(或改进点)在于：
1、本发明配方粉料中含有一定量生石灰(CaO)，它和液料中的水混合接触之后可以生成氢氧化钙。在这个过程中会释放大量热量，提高产品在使用过程中的温度，增加浆料中水分挥发速率，这是该防水浆料实现快干的主要因素；
2、本发明配方粉料中加入铝粉、铁粉，可以和配方中的活性炭、水分、盐分形成原电池效应，通过氧化还原反应释放热量，提高产品在使用过程中的温度，增加浆料中水分挥发速率，这是该防水浆料实现快干的另一主要因素；
3、本发明配方粉料中加入铝粉，可与强碱发生反应并释放热量，增加浆料中水分挥发速率；
4、本发明配方粉料中加入铝氧熟料(主要成分是铝酸钠)，可促进水泥水化速率，加快浆料干燥速率；
5、本发明配方粉料中加入碳酸钠、氯化钙等成分，主要是用来吸收渗入包装内的微量水分，防止氧化钙逐渐失效，同时在化学反应中起到辅助作用并释放热量；
6、本发明配方液料选用特制丁苯乳液作为防水涂膜主要成膜物质，该乳液具有粒径小、成膜温度低、吸水率低等特性，较同性能的苯丙乳液、VAE乳液具备更快的成膜速率；
本发明的关键技术原理在于：
1、生石灰与水迅速反应生成氢氧化钙并释放大量热量，快速提高浆料体系在应用过程中的温度，加速浆料中水分的挥发，实现浆料快干；
CaO+H2O＝Ca(OH)2+热量
2、铁粉、铝粉与配方中的活性炭和氯化钠等电解质形成“原电池”效应，发生氧化还原反应，并释放热量，且该反应持续时间较长，可有效保证浆料在干燥过程中长时间保持较高温度，延长浆料中水分快速挥发的时间，实现浆料快干；
(正极)O2+2H2O+4e-＝4OH- (负极)Fe-2e-＝Fe2+
(正极)O2+2H2O+4e-＝4OH- (负极)Al-3e-＝Al3+
3、配方中含大量水泥和生石灰等物质，体系为强碱性，铝粉和强碱反应生产偏铝酸盐和氢气，并释放热量，加速浆料中水分的挥发，实现浆料快干；另一方面，生产的偏铝酸盐与水泥中的石膏作用，使石膏丧失其原有的缓凝作用，加快水泥水化速度，从而实现浆料的快干；
Al+OH-＝AlO2 -+H2+热量
AlO2 -+H2O＝Al(OH)3+OH-，OH-+CaSO4＝Ca(OH)2+Na2SO4
4、氢氧化钙和碳酸钠反应生产碳酸钙和氢氧化钠并释放热量，并在其他化学反应中起辅助作用，有利于其他化学反应的进行；
Ca(OH)2+Na2CO3＝CaCO3+2NaOH+热量
氯化钙和氢氧化钠反应生成氢氧化钙和氯化钠并释放热量，生成的氯化钠作为“原电池”效应中的电解质；
CaCl2+2NaOH＝Ca(OH)2+2NaCl+热量
5、铝氧熟料主要成分为铝酸钠，在碱性溶液中迅速与水泥中的石膏反应形成硫酸钠，使石膏丧失其原有的缓凝作用，从而导致铝酸钙矿物迅速水化，并在溶液中析出其水化产物晶体，从而加快水泥水化速度，实现浆料的快干；
AlO2 -+H2O＝Al(OH)3+OH-，OH-+CaSO4＝Ca(OH)2+Na2SO4
6、本发明采用丁苯乳液作为防水浆料的成膜物质，较苯丙乳液、VAE乳液对水泥早期的水化抑制作用较小，且粒径小、吸水率低，较苯丙乳液、VAE乳液有利于防水浆料实现快干，另外配方中的成膜助剂对浆料的干燥也有一定促进作用。
本发明的有益效果：
本发明提供了一种快干型聚合物水泥防水浆料制备方法，通过向配方中加入氧化钙、铁粉、铝粉、铝氧熟料等特殊化学成分，达到提高防水浆料产品体系在应用过程中固化温度的目的，从而实现水分的快速挥发，同时配合特殊聚合物乳液及水泥速凝剂，达到浆料快干的目的。解决了聚合物水泥防水浆料产品在低温、高湿环境下水分挥发慢、干燥时间长的问题，可有效提高工人的施工效率。
本发明的其它特征和优点将在随后
具体实施方式
部分予以详细说明。
具体实施方式
下面将更详细地描述本发明的优选实施方式。虽然以下描述了本发明的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本发明更加透彻和完整，并且能够将本发明的范围完整地传达给本领域的技术人员。
本发明实施例中，丁苯乳液为BASF 7623乳液，消泡剂为瓦克SILFOAM SC-120有机硅消泡剂，成膜助剂为Texanol成膜助剂，防霉剂为卡松防霉剂，水泥为42.5灰水泥(MMA)，重钙为280目的重钙，石英砂的粒径为70-140目，氧化钙为400目的氧化钙，铝粉的粒径为200-300目，铁粉的粒径为200-300目，碳酸钠、氯化钙为本领域技术人员常规采用的碳酸钠、氯化钙，铝氧熟料为海岩兴业CA-100L铝氧熟料，活性炭为400目的活性炭，减水剂为同舟化工SSJS减水剂。
表1
浆料实干时间、抗压强度、抗折强度、横向变形能力、抗渗压力性能按照JC/T2090-2011聚合物水泥防水浆料标准中要求进行测试；浆料温度采用红外测温枪在标准环境条件下进行测试，涂膜厚度为1.5mm，一般常规聚合物水泥防水浆料根据配方体系(乳液类型及用量、水泥种类及用量、填料种类及用量、液粉配比等)的不同，在23℃、50％湿度环境条件下，实干时间为2-5h；在10℃、50％湿度环境条件下，实干时间为5-10h；在10℃、90％湿度环境条件下，实干时间为12-24h。
实施例1-4，液料保持一致，只在粉料中氧化钙、铁粉、铝氧熟料的用量上做了区分；
实施例1较常规聚合物水泥防水浆料，浆料初始温度远高于环境温度，30min后与环境温度保持一致，涂膜实干时间大幅缩短，且力学性能保持较高水平。
实施例2较实施例1增加了氧化钙的用量，浆料液粉混合后释放更多热量，所以浆料初始温度有较大幅度提升，30min后涂膜温度略高于环境温度，涂膜实干时间较实施例1进一步缩短，但涂膜各项力学性能明显下降，说明增加氧化钙用量虽能加快浆料干燥速率，但也会对涂膜的力学性能造成较大影响。
实施例3较实施例2增加了铁粉的用量，浆料液粉混合后初始温度基本保持一致，但30min后涂膜温度明显高于实施例2，说明铁粉在浆料体系中具有释放热量速率慢但持续时间长的特性，同时对力学性能影响较小。
实施例4较实施例3增加了铝氧熟料的用量，水泥水化速率加快，释放一定热量，浆料液粉混合后初始温度及30min后涂膜温度较实施例3有较小幅度提升，但该成分对力学性能有较明显明显变化，浆料涂膜抗压抗折强度提高。
以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。
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