一种水性聚脲复合改性单组分丙烯酸防水涂料及制备方法
阅读说明：本技术 一种水性聚脲复合改性单组分丙烯酸防水涂料及制备方法 (Water-based polyurea composite modified single-component acrylic acid waterproof coating and preparation method thereof ) 是由 宋爽 薛文军 于 2021-07-09 设计创作，主要内容包括：本发明涉及防水涂料技术领域,尤其涉及一种水性聚脲复合改性单组分丙烯酸防水涂料及制备方法。方法包括：石墨烯在去离子水中超声分散45～70min,得到石墨烯水性分散液；将石墨烯水性分散液依次加入分散剂、消泡剂、防霉剂,在搅拌速度800～1000r/min下,金红石型二氧化钛和无机填料,持续搅拌25～35min；再依次加入丙烯酸乳液和水性聚脲乳液,降低搅拌速度至400～600r/min,持续搅拌25～35min,静置得到水性聚脲复合改性单组分丙烯酸防水涂料。通过丙烯酸乳液改性水性聚脲乳液,并结合石墨烯和其它配料发挥协同作用,极大的提高防水涂料的力学性能,并克服了其吸水率高的问题。(The invention relates to the technical field of waterproof coatings, in particular to a water-based polyurea composite modified single-component acrylic waterproof coating and a preparation method thereof. The method comprises the following steps: carrying out ultrasonic dispersion on graphene in deionized water for 45-70 min to obtain a graphene aqueous dispersion liquid; sequentially adding a dispersing agent, a defoaming agent and a mildew preventive into the graphene aqueous dispersion liquid, and continuously stirring rutile titanium dioxide and inorganic filler at a stirring speed of 800-1000 r/min for 25-35 min; and sequentially adding the acrylic emulsion and the water-based polyurea emulsion, reducing the stirring speed to 400-600 r/min, continuously stirring for 25-35 min, and standing to obtain the water-based polyurea composite modified single-component acrylic waterproof coating. The acrylic emulsion is used for modifying the aqueous polyurea emulsion, and the graphene and other ingredients are combined to play a synergistic effect, so that the mechanical property of the waterproof coating is greatly improved, and the problem of high water absorption rate is solved.)
技术领域
本发明涉及防水涂料技术领域，尤其涉及一种水性聚脲复合改性单组分丙烯酸防水涂料及制备方法。
背景技术
水性聚脲复合改性单组分丙烯酸防水涂料具有优异的成膜性和较低的吸水率，能有效的应对基层的细小缝隙，保证防水层的连续性。同时能和基面有较高的粘结强度，保证产品不剥离、脱层。
传统常规单组分丙烯酸防水涂料以丙烯酸乳液、无机填料为主要组份，加入功能助剂混合而成的，其中因丙烯酸乳液性能限制、无机填料加量较多，材料力学强度低、吸水率高，严重的影响了该类材料的使用及推广。
在公开号为CN202010702204.5中公开了一种水性EAU防腐涂料及其制备方法，水性EAU丙烯酸乳液和石墨烯分散液的优势，并结合其余原料组分的协同作用，使得制得的防腐涂料具有较优的耐酸性和耐候性，使得制得的涂料在相对苛刻的环境下对基材也能够起到较优的防护作用，但是所得到的防腐涂料其拉伸强度依然不够。
在公开号为CN201810254270.3中公开了一种防腐防污抗蛋白水性聚脲接枝石墨烯涂层材料的制备方法，其通过聚脲接枝丙烯酸的方式，提高涂料的强度。但是其制备方法相对复杂，导致成本升高。
发明内容
(一)要解决的技术问题
鉴于现有技术的上述缺点、不足，本发明提供一种水性聚脲复合改性单组分丙烯酸防水涂料，其通过丙烯酸乳液改性水性聚脲乳液，并结合石墨烯和其它配料发挥协同作用，极大的提高防水涂料的力学性能，并克服了其吸水率高的问题。
相应地，本发明还提供一种水性聚脲复合改性单组分丙烯酸防水涂料的制备方法。
(二)技术方案
为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：
第一方面，本发明实施例提供一种水性聚脲复合改性单组分丙烯酸防水涂料的制备方法，其包括以下步骤：
S1石墨烯在去离子水中超声分散45～70min，得到石墨烯水性分散液；
S2将石墨烯水性分散液依次加入分散剂、消泡剂、防霉剂，在搅拌速度800～1000r/min下，金红石型二氧化钛和无机填料，持续搅拌25～35min；
S3再依次加入丙烯酸乳液和水性聚脲乳液，降低搅拌速度至400～600r/min，持续搅拌25～35min，静置得到水性聚脲复合改性单组分丙烯酸防水涂料。
丙烯酸乳液复合水性聚脲乳液的方法，利用丙烯酸乳液优异的延伸性与水性聚脲乳液低吸水率的特点，同时加入石墨烯粉体，可不规则地分布在涂料体系中，在固化成膜时，片层结构的石墨烯也会被固定在涂膜结构中，这种片层结构能够提高涂膜的屏蔽作用，减弱水分子对涂膜的穿透能力，从而降低了涂膜的吸水率，进而使防水涂料具有优异的力学性能(拉伸强度1.0MPa,断裂伸长率300％)，较高的固体含量(65％)和极低的吸水率，极大的延长建筑物的防水寿命。
为使所得到的防水涂料具有最低的吸水率和最高的拉伸强度，本发明制备方法可选地方案中，按重量份，石墨烯0.1～1份、去离子水2～6份、分散剂0.2～0.5份、消泡剂0.5～1份、金红石型二氧化钛5～10份、无机填料30～35份、防霉剂0～0.1份、丙烯酸乳液45～50份、水性聚脲乳液5～10份。
本发明制备方法可选地方案中，丙烯酸乳液为玻璃化温度为-20℃的纯丙丙烯酸防水乳液；可以进一步提高防水涂料的力学性能。
本发明制备方法可选地方案中，水性聚脲乳液为最低成膜温度0℃的水性聚脲乳液；可以进一步降低防水涂料的吸水率。
本发明制备方法可选地方案中，消泡剂为矿物油类消泡剂、有机硅消泡剂中的一种或两种任意组合。
本发明制备方法可选地方案中，无机填料为800目硫酸钡、800目重质碳酸钙、800目云母粉、1000目滑石粉中的一种或两种以上的组合。本发明所优选的无机填料能与丙烯酸乳液、水溶性聚脲乳液的高分子链均匀结合，保证了力学性能，同时能有效的控制防水涂料粘度，保障施工流畅性。
本发明制备方法可选地方案中，石墨烯的层数为1～3层数，为粒径7～12μm的石墨烯粉体。只有在7～12μm的石墨烯粉体应用于本发明的涂料中，才能使石墨烯与其它组分发挥良好的协同作用。
第二方面，本发明还提供上述任一方案中的制备方法制备得到的水性聚脲复合改性单组分丙烯酸防水涂料。
(三)有益效果
本发明的有益效果是：本发明的水性聚脲复合改性单组分丙烯酸防水涂料，通过丙烯酸乳液复合水性聚脲乳液和石墨烯粉体混合协同作用的方法，相对于现有技术而言，使所得到的防水涂料在65％较高固体含量的前提下，拉伸强度依然能达到1.0MPa以上，断裂伸长率300％以上，并且依然具有极低的吸水率，极大的延长建筑物的防水寿命；粘度低，使其具有优异的施工性能；
其中，本发明利用丙烯酸乳液优异的延伸性与水性聚脲乳液低吸水率的特点，以及石墨烯粉体片层结构的涂抹屏蔽作用，减弱水分子的穿透能力，从而进一步降低吸水性。
其中，本发明的制备方法简单，使所得到的防水涂料成本低，售价低，利于市场推广和应用。
具体实施方式
为了更好的解释本发明，以便于理解，下面通过具体实施方式，对本发明作详细描述。
本发明实施例提出的水性聚脲复合改性单组分丙烯酸防水涂料的制备方法，其通过其通过丙烯酸乳液改性水性聚脲乳液，并结合石墨烯和其它配料发挥协同作用，极大的提高防水涂料的力学性能，并降低了防水涂料的吸水率。
为了更好的理解上述技术方案，下面将更详细地描述本发明的示例性实施例。虽然以下显示了本发明的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更清楚、透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。
以下各实施例和对比例中的原料分别来源为：
丙烯酸乳液：陶氏化学；
水性聚脲乳液：万华化学；
消泡剂：巴斯夫；
分散剂：陶氏化学；
防霉剂：Thor；
无机填料：旭丰粉体原料有限公司；
金红石型二氧化钛：四川龙蟒集团；
石墨烯：凯纳石墨烯。
实施例1
水性聚脲复合改性单组分丙烯酸防水涂料的制备方法，其步骤为：
S1将层数为1的粒径为12μm的石墨烯粉体在去离子水中超声分散45min，得到石墨烯水性分散液；
S2将石墨烯水性分散液依次加入分散剂、有机硅消泡剂、防霉剂，在搅拌速度1000r/min下，金红石型二氧化钛、800目硫酸钡、800目重质碳酸钙，持续搅拌35min；
S3再依次加入玻璃化温度为-20℃的纯丙丙烯酸防水乳液和最低成膜温度0℃的水性聚脲乳液，降低搅拌速度至600r/min，持续搅拌30min，静置得到水性聚脲复合改性单组分丙烯酸防水涂料；
本实施例中，按重量份，石墨烯1份、去离子水6份、分散剂0.5份、有机硅消泡剂1份、金红石型二氧化钛10份、800目硫酸钡、800目重质碳酸钙30份、防霉剂0.1份、丙烯酸乳液45份、水性聚脲乳液10份。
实施例2
水性聚脲复合改性单组分丙烯酸防水涂料的制备方法，其步骤为：
S1将层数为3的粒径为7μm的石墨烯粉体在去离子水中超声分散60min，得到石墨烯水性分散液；
S2将石墨烯水性分散液依次加入分散剂、矿物油类消泡剂、防霉剂，在搅拌速度800r/min下，金红石型二氧化钛、800目硫酸钡、800目云母粉、1000目滑石粉，持续搅拌25min；
S3再依次加入玻璃化温度为-20℃的纯丙丙烯酸防水乳液和最低成膜温度0℃的水性聚脲乳液，降低搅拌速度至500r/min，持续搅拌25min，静置得到水性聚脲复合改性单组分丙烯酸防水涂料；
本实施例中，按重量份，石墨烯0.5份、去离子水4份、分散剂0.2份、矿物油类消泡剂0.5份、金红石型二氧化钛5份、800目硫酸钡10份、800目云母粉10份、1000目滑石粉15份、防霉剂0.05份、丙烯酸乳液48份、水性聚脲乳液5份。
实施例3
水性聚脲复合改性单组分丙烯酸防水涂料的制备方法，其步骤为：
S1将层数为2的粒径为10μm的石墨烯粉体在去离子水中超声分散70min，得到石墨烯水性分散液；
S2将石墨烯水性分散液依次加入分散剂、矿物油类消泡剂、有机硅消泡剂，在搅拌速度900r/min下，金红石型二氧化钛、800目硫酸钡、800目重质碳酸钙、800目云母粉、1000目滑石粉，持续搅拌30min；
S3再依次加入玻璃化温度为-20℃的纯丙丙烯酸防水乳液和最低成膜温度0℃的水性聚脲乳液，降低搅拌速度至400r/min，持续搅拌35min，静置得到水性聚脲复合改性单组分丙烯酸防水涂料；
本实施例中，按重量份，石墨烯1份、去离子水2份、分散剂0.4份、矿物油类消泡剂1份、金红石型二氧化钛7份、800目硫酸钡18份、800目重质碳酸钙12份、800目云母粉3份、丙烯酸乳液50份、水性聚脲乳液10份。
对比例1
水性聚脲复合改性单组分丙烯酸防水涂料的制备方法，其步骤为：其它步骤同实施例3，不同点在于：水性聚脲乳液替换为丙烯酸乳液，步骤S1中未加入石墨烯。
对比例2
水性聚脲复合改性单组分丙烯酸防水涂料的制备方法，其步骤为：其它步骤同实施例3，不同点在于：丙烯酸乳液替换为水性聚脲乳液，步骤S1中未加入石墨烯。
对比例3
水性聚脲复合改性单组分丙烯酸防水涂料的制备方法，其步骤为：其它步骤同实施例3，不同点在于：水性聚脲乳液替换为丙烯酸乳液。
对比例4
水性聚脲复合改性单组分丙烯酸防水涂料的制备方法，其步骤为：其它步骤同实施例3，不同点在于：丙烯酸乳液替换为水性聚脲乳液。
对比例5
水性聚脲复合改性单组分丙烯酸防水涂料的制备方法，其步骤为：其它步骤同实施例3，不同点在于：步骤S1中未加入石墨烯。
将上述实施例1-3和对比例1-4所得到的水性聚脲复合改性单组分丙烯酸防水涂料经过性能测试，测试依据JC/T 864-2008《聚合物乳液建筑防水涂料》得到如表1所示的结果：
表1水性聚脲复合改性单组分丙烯酸防水涂料性能测试
从表1的数据可以得到，实施例1-3具有较强综合性能，包括拉伸强度、断裂伸长率和耐水性，其性能显著强于对比例1-4。从对比例1-4和实施例3的数据对比可得到：丙烯酸乳液、水性聚脲乳液和石墨烯之间对于防水涂料在拉伸强度和防水率方面的性能具有协同增效作用。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
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