一种超耐候屋面防水涂料的制作方法

本发明涉及一种超耐候屋面防水涂料，属于涂料。

背景技术：

1、屋面原本不是防水涂料的主要市场，由于屋面设计的变化，坡屋面增多，而且对坡屋面同时有造型要求，增加了屋面的异形部位，不太便于使用防水卷材，防水涂料易于施工的便利性使其非常适用于屋面防水。目前屋面防水涂料主要有聚氨酯类、改性沥青类、丙烯酸类和js防水涂料，上述四类防水涂料中，js防水涂料的性能相对较好，使用量较大，在建筑防水行业备受关注。

2、js防水涂料，全称为聚合物水泥基防水涂料，是以水性聚合物乳液和水泥为主体的双组份防水涂料，两组份在施工现场搅拌成均匀、细腻浆料，涂刷或喷涂于基体表面，固化后形成柔韧、高强的防水膜。这种涂料既有水泥类胶凝材料强度高、易与潮湿基面粘接，又兼有聚合物涂膜弹性大，防水性好的优点，尤其是以水为载体的水性体系，避免了沥青、焦油、有机溶剂型污染环境的弊端，是一种无毒无害、可湿作业、施工简便的绿色环保防水涂料。自20世纪末聚合物水泥基防水涂料被住建部列为13种推荐防水材料以来，在建筑外墙、屋顶、厨房、厕浴、地下建筑以及桥梁等场景中得到了广泛应用。但在实际应用中，聚合物水泥防水涂料用于屋面防水时，长年处于风吹日晒、雨雪霜露、昼夜温差以及反复冻融这些恶劣自然条件下，会逐渐出现耐水性变差、开裂等情况，简言之，目前聚合物水泥防水涂料的耐候性难以保证屋面位置防水的长久使用效果，因此急需开发耐候性超好的js防水涂料，以满足屋面长年防水的需要。

3、中国专利cn112341878a公开了聚合物水泥防水涂料、屋面防水层及其制备方法，所述涂料包括质量比为1:1～1.3的液料和粉料；液料组成：丙烯酸乳液59～88％，乙烯-聚醋酸乙烯共聚乳液5～30％，丁苯乳液3～5％，消泡剂0.1～0.7％和水1～5.5％；粉料组成：水泥25～35％份；石英粉32.5～44.5％份；滑石粉20～30％份；硅灰石1.5～3.5％份；所述屋面防水层包括由前述涂料制成的涂料层和胎基布层。所要解决的技术问题是改进现有js防水涂料的缺陷，使聚合物水泥防水涂料具有好的流动性和渗透性，由其制成的聚合物水泥防水涂料层与聚酯无纺布交替排列成整体的屋面防水层，其拉伸强度、耐热和耐紫外线等性能显著提升；在多种老化因素作用下，屋面防水层的断裂伸长率变化率降低，尺寸稳定性增强，耐候性显著提升，从而更加适于实用。该专利得到的聚合物水泥防水涂料需要和聚酯无纺布配合使用，才能达到较好的耐候性，施工上的便利性较差，用于异型设计的屋面时，施工过程非常困难。

4、中国专利cn116004073a公开了一种聚合物水泥防水涂料，包含液料和粉料；以重量份计，液料包含改性丙烯酸酯乳液100份；以重量份计，粉料包含硅酸盐水泥35至60份、填料10至25份、单宁酸2至15份；改性丙烯酸酯乳液由丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、端烯基环氧树脂按照质量比10:（20至30）:（5至15）反应制得。本技术的聚合物水泥防水涂料具有耐水性能好的优点。该专利制备的聚合物水泥防水涂料虽然具有较好的耐水性能，但加入很多生物基的高分子组分，这些组分的耐光老化、热老化的效果并不理想，所以耐候性难以达到屋面防水的要求。

5、以上可以看到，目前聚合物水泥基防水涂料仍存在耐候性较差，难以长期用于屋面防水的突出问题，因此开发一种超耐候屋面防水涂料具有非常现实的意义。

技术实现思路

1、针对上述现有技术存在的不足，本发明提供一种超耐候屋面防水涂料，实现以下发明目的：制备出耐光老化、耐热老化且耐冻融循环的屋面防水用超耐候聚合物水泥防水涂料。

2、为实现上述发明目的，本发明采取以下技术方案：

3、一种超耐候屋面防水涂料，所述超耐候屋面防水涂料由a组份和b组份组成，使用时a组份和b组份按质量比10: 7至20混合使用；

4、所述a组份的具体配方为，以重量份计：

5、聚丙烯酸酯乳液 200至300份、

6、橡胶包覆纳米二氧化硅 5至20份、

7、改性木质素乳液 20至50份、

8、成膜助剂 2至6份、

9、增塑剂 3至9份、

10、消泡剂 1至3份、

11、去离子水 20至50份；

12、所述聚丙烯酸酯乳液的固含量45至65%，粘度1000至5000mpa·s， ph值5.5至7；

13、所述成膜助剂为丙二醇甲醚醋酸酯；

14、所述增塑剂为三醋酸甘油酯和1,2,6-己三醇的混合物；

15、所述三醋酸甘油酯和1,2,6-己三醇的质量比为1至15:30；

16、所述消泡剂为磷酸三丁酯；

17、所述b组份的具体配方为，以重量份计：

18、硅酸盐水泥 130至170份、

19、石英粉 30至80份、

20、助交联剂 5至10份、

21、交联剂 15至30份；

22、所述石英粉粒径为0.05至3μm；

23、所述助交联剂为1,2,3,4-丁烷四羧酸、1,3,5-戊三羧酸中的一种；

24、所述交联剂为n-羟乙基丙烯酰胺、n-羟甲基丙烯酰胺、n-(2-羟丙基)甲基丙烯酰胺、双丙酮丙烯酰胺中的一种；

25、以下是对上述技术方案的进一步改进：

26、步骤1、橡胶包覆纳米二氧化硅的制备

27、将纳米二氧化硅、甲苯、磷酸三异丁酯加到高速分散釜中，控制分散速率8800至10000转/分下，强力分散6至12小时后，降低分散速率至2000至4000转/分，同时升温并恒温至60至80℃，接着加入3-异氰酸酯基丙基三乙氧基硅烷，反应5至9小时后，加入液体橡胶，继续恒温反应5至11小时后，降至室温，离心分离，分离得到的固体用乙醇洗涤2至4遍后，放入真空烘箱中，30至50℃下干燥6至9小时后，得到橡胶包覆纳米二氧化硅；

28、所述纳米二氧化硅的粒径为10至100nm；

29、所述液体橡胶为端羧基液体丁腈橡胶、端羧基液体聚丁二烯橡胶中的一种；

30、所述液体橡胶的分子量为1000至9000g/mol；

31、所述纳米二氧化硅、甲苯、磷酸三异丁酯、3-异氰酸酯基丙基三乙氧基硅烷、液体橡胶的投料质量比为35至50:230至350:3至6:2.5至5.5:8至14。

32、步骤2、改性木质素乳液的制备

33、将木质素粉末、无水乙醇加入反应釜中，控温30至50℃，在3000至5000转/分下强力搅拌分散4至8小时后，将搅拌速率降至900至1500转/分，然后加入氢氧化钾将反应体系的ph值调节到8至9，再加入马来酸酐，恒温搅拌反应6至13小时，然后降至室温，加入柠檬酸水溶液将反应体系的ph调节至3至4，继续在室温下搅拌2至5小时，充分酸化后，离心分离，得到马来酸酐改性木质素，接着将马来酸酐改性木质素加到高速分散釜中，再加入去离子水，控制分散速率5000至9000转/分下，搅拌分散6至10小时，然后加入水溶性氨基硅油，继续分散乳化7至12小时，得到均一稳定的乳液，即为改性木质素乳液；

34、所述木质素粉末的粒径为0.5至6μm；

35、所述木质素粉末、无水乙醇、马来酸酐的投料质量比为20至45:150至210:5至10；

36、所述柠檬酸水溶液，其柠檬酸的质量含量为30至50wt%；

37、所述马来酸酐改性木质素、去离子水、水溶性氨基硅油的投料质量比为30至55:120至220:4至8；

38、所述水溶性氨基硅油为氨基聚醚改性二甲基硅油，其25℃下的粘度为500至1200mpa·s。

39、步骤3、a组份的制备

40、按a组份以重量份计的具体配方，先将去离子水、橡胶包覆纳米二氧化硅、消泡剂放入高速分散釜中，在6000至9000转/分的转速下强力分散3至6小时后，再加入聚丙烯酸酯乳液、改性木质素乳液、成膜助剂、增塑剂，继续强力分散1至4小时后，出料灌装入塑料包装桶中，得到a组份。

41、步骤4、b组份的制备

42、按b组份以重量份计的具体配方，将硅酸盐水泥、石英粉、助交联剂、交联剂放入v型粉体混合釜中，控制混料转速90至160转/分下，持续混合9至14小时后出料装入防潮的包装袋中，得到b组份。

43、与现有技术相比，本发明取得以下有益效果：

44、1、本发明以磷酸三异丁酯为分散剂，先将纳米二氧化硅在甲苯溶液中做了均匀分散，纳米尺度分散的纳米二氧化硅经3-异氰酸酯基丙基三乙氧基硅烷改性后，表面被异氰酸酯官能团或乙氧基硅烷官能团覆盖，加入端羧基液体丁腈橡胶或端羧基液体聚丁二烯橡胶后，异氰酸酯官能团或乙氧基硅烷与羧基反应，纳米二氧化硅表面便均匀包裹上了橡胶分子链，这些包裹上的橡胶高分子，末端仍有未反应掉的羧基，这保留了纳米二氧化硅的极性，使其容易在水性体系中得到分散，另外橡胶包裹的纳米二氧化硅在涂层中均匀分散并且固化后，表面的橡胶层与聚合物水泥涂料涂层中的无机颗粒紧密接触并通过羧基和水泥中的钙离子紧密络合并最终形成离子键结合后，形成一层柔韧性和弹性非常好的橡胶无机颗粒过渡层，因为端羧基液体丁腈橡胶和端羧基液体聚丁二烯橡胶具有非常优异的耐低温性、柔韧性和耐候性，所以上述这层有机无机过渡结构，对提高聚合物水泥防水涂料的耐低温性能、抗冻融性能以及耐候性能起到非常关键的作用；

45、2、本发明在氢氧化钾的乙醇溶液所构造的强碱反应体系中，用马来酸酐对木质素做了改性，木质素中的酚羟基反应成为羧羟基结构，这些羧羟基在柠檬酸的酸化处理后，能够保持住活性较高的端羧基状态，然后这些带有高活性端羧基的木质素颗粒，和水溶性氨基硅油发生乳化作用，变成稳定的微乳液滴悬浮在液体体系中，而且木质素颗粒表面的高活性端羧基和氨基硅油的端氨基发生一定程度的中和反应，使氨基硅油紧密的包裹住木质素颗粒，这进一步提高了改性木质素乳液的稳定性，改性木质素乳液在掺入聚合物水泥防水涂料配方后，涂料经喷涂固化成涂层的过程中，随着水分的脱出，改性木质素乳液破乳后，因氨基硅油的表面张力较低，会较为迅速的向涂层表面迁移，这样氨基硅油包裹的木质素颗粒会连带向涂层表面迁移，涂料固化后，涂层表面木质素含量会显著高于涂层内部木质素的含量，木质素本身具备非常好的耐候性，在涂层表面固化后，会赋予涂层极其优异的耐候性，另外木质素颗粒表面仍具有非常多的端羧基，这些羧基和水泥中的钙离子以离子键结合在一起，会形成较为致密的交联固化层，这进一步增强了涂层表面和内部的交联度，极大提高了涂层的力学性能和耐候性能；

46、3、本发明通过加入n-羟乙基丙烯酰胺、n-羟甲基丙烯酰胺、n-(2-羟丙基)甲基丙烯酰胺、双丙酮丙烯酰胺等反应活性非常高的交联剂，同时还加入了能和钙离子产生离子键结合反应的多羧基小分子，1,2,3,4-丁烷四羧酸或1,3,5-戊三羧酸，交联剂和聚丙烯酸酯乳液发生化学交联反应，形成交联密度较高的致密高分子膜，助交联剂能够催化交联剂和聚丙烯酸酯乳液之间的交联反应，另外助交联剂自身也同步和钙离子发生离子键结合交联反应，上述这两种交联反应会形成一定程度的互穿网络聚合物结构，这种致密度极高的互穿交联网络，能够极大的提高涂层整体的致密度，赋予涂料涂层非常优异的力学性能和极佳的耐候性；

47、4、本发明得到的超耐候屋面防水涂料，表干时间为0.8至1.3h，实干时间为2.2至2.7h，不透水性在0.3mpa、30min条件下为不透水，拉伸强度：无处理为3.46至3.69mpa，热处理保持率92至96%，碱处理保持率90至94%，浸水处理保持率95至99%，紫外处理保持率90至94%；断裂伸长率：无处理为361至382%，热处理保持率为90至94%，碱处理保持率为87至92%，浸水处理保持率为95至99%，紫外处理保持率85至91%；粘接强度：无处理为1.53至1.66mpa，潮湿基层保持率为90至94%，碱处理保持率为82至86%，浸水处理保持率为93至98%，紫外处理保持率为85至88%；低温柔性-36至-42℃，抗冻融破坏性38至43次，耐人工气候老化无异常时间为4394至4659小时。