一种建筑面复合纳米内成膜防水层及制备方法

技术领域

本发明涉及建筑防水工程技术领域，特别涉及一种建筑面复合纳米内成膜防水层及制备方法。

背景技术

现有的建筑防水层几乎都是通过表面成膜来达到防水憎水的目的，这就给下一个工序如抹灰、贴瓷砖等带来诸多问题，因为表面成膜后防水层的表面就会很光滑，常规的水泥灰油、水泥砂浆、瓷砖粘结剂都经常会出现剥离现象，导致空鼓、脱落等，往往柔韧性越好的防水层越是容易空鼓脱落；为了减少这种情况发生，常规做法是墙面立面用刚性防水，地面用柔性防水。但刚性防水由于温差应变，易开裂渗水；柔性防水，多为沥青、油毡等有机材料，易老化，寿命短。

发明内容

基于背景技术存在的问题，本发明提供了一种建筑面复合纳米内成膜防水层及制备方法，膜结构形成于基面层的孔隙中，防水层表面粗糙，增加粘结强度，基本上避免了空鼓和脱落的现象，达到使用范围和性能的全面性。

本发明通过以下技术方案实施：

一种建筑面复合纳米内成膜防水层，该防水层由内成膜防水涂料涂刷而得，包括基面层和内膜结构，基面层粗糙，内膜结构形成于基面层的孔隙中，基面层材料和内膜材料之间形成互穿网络结构。

进一步地，内成膜防水涂料包含粉剂和乳液；

其中，粉剂按重量份计包含硅酸盐水泥60-80份、石英砂20-30份、重质碳酸钙10-20份、纳米二氧化钛10-20份、羟丙基甲基纤维素5-10份、甲酸钙0.5-1份；

乳液按重量份计包含丙烯酸乳液40-60份、改性剂2-3份、引发剂0.5-1份、分散剂2-4份、内成膜助剂2-8份、乳化剂1-4份、去离子水30-50份。

进一步地，丙烯酸乳液由苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸制得，其中，苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸的质量比为(15-25)：(5-15)：(15-25)：1。

进一步地，改性剂为2-氟苯乙烯、3-氟苯乙烯、4-氟苯乙烯、2,4-二氟苯乙烯、2,6-二氟苯乙烯、3,4-二氟苯乙烯、3,5-双三氟甲基苯乙烯、间三氟甲基苯乙烯和五氟苯乙烯中的一种或几种。

进一步地，引发剂为过硫酸铵、过硫酸钾和过硫酸钠中的一种或几种；

分散剂为为六偏磷酸钠或分散剂5040；

内成膜助剂为丙二醇丁醚或乙二醇丁醚；

乳化剂为烷基苯磺酸钠或烷基苯磺酸氨中的一种或几种。

进一步地，粉剂的制备方法包括如下：

将硅酸盐水泥、石英砂、重质碳酸钙、纳米二氧化钛、羟丙基甲基纤维素、甲酸钙按重量份投入搅拌机中，搅拌30-60mi n，即得粉剂，袋装备用；

进一步地，乳液的制备方法包括如下步骤：

S1、将40-50％去离子水和50-80％的乳化剂加入反应釜A中，搅拌均匀，加入丙烯酸乳液和改性剂，乳化30-60mi n，得到混合液A；

S2、将剩余的去离子水和乳化剂加入反应釜B中，搅拌30-60mi n，升温至60-80℃，加入20-30％S1中制得的混合液A和10-20％引发剂，搅拌10-30mi n，继续升温至80-100℃，搅拌至乳液泛蓝光加入剩余混合液A和引发剂，继续搅拌60-120mi n，降温至30-40℃，加入分散剂和内成膜助剂，搅拌30-60mi n，搅拌完成后冷却至室温，即得乳液，罐装备用。

进一步地，建筑面复合纳米内成膜防水层通过以下步骤制备：

S1、将需要进行防水处理的墙面或地面上多余的杂质清除干净，并进行预湿，保持墙面或地面湿润；

S2、将粉剂加入乳液中，采用电动搅拌钻进行搅拌处理，使得粉剂和乳液充分搅拌至无沉淀的膏状；

S3、将搅拌好的膏状涂料均匀地涂刷在墙面或地面上；

S4、涂刷完毕且涂料干固后，即得建筑面复合纳米内成膜防水层。

进一步地，步骤S2中，粉剂和乳液的重量比为1：(1.5-3)。

进一步地，步骤S3中，根据实际需求，采用多次涂刷的方式，两次涂刷之间的间隔时长为2-4h，防水层的厚度为1-2mm。

进一步地，在乳液的制备方法中，反应釜B还包括PI D温度控制器，该PI D温度控制器采用了3-4-1结构(输入层3个节点，隐层4个节点，输出层1个节点)的RBF神经网络来整定温度控制模型的参数，设置神经网络的学习速率为43，动量因子为1.1，其计算方法如下：

利用神经网络整定控制模型参数采用最小误差原则，其衡量指标F如下：

其中，Er为反应釜B温度控制误差，其控制模型输入参数如下：

a

a

a

则，控制模型输出为：

w(s)＝w(s-1)+Q

其中，其中a

利用衡量指标F以及梯度下降法来优化控制系统内部参数获得最终系统控制模型如下：

其中，α

本发明的有益效果：

1、本发明的防水层由内成膜防水涂料涂刷而得，防水层表面粗糙，便于一个工序的进行；同时，内成膜形成于基面层的孔隙，基面层材料和内膜材料之间形成互穿网络结构，赋予防水层优良的防水性能。

2、在本发明中的内成膜防水涂料，由粉剂和乳液组成，粉剂中添加大量的纳米二氧化钛增强了防水层的耐磨性能，同时纳米二氧化钛还具体抗菌防潮、耐腐蚀的功效，进一步地提升了防水层的使用寿命。粉剂中羟丙基甲基纤维素能够提高防水层的粘度和抗裂性，重质碳酸钙增强了防水层的韧性和强度，石英颗粒可以进一步地增强防水层表面粗糙度。乳液中，以丙烯酸乳液为主要原料，同时添加改性剂，保持原有丙烯酸乳液的防水性能的同时，改性剂的加入进一步地提升了内成膜的防水性、抗渗性和耐久性；改性剂有效克服了丙烯酸乳液热黏冷脆的缺陷，最大限度的保护内成膜结构不受破坏。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步解释，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为实施例2中内成膜防水涂料涂刷得到的复合纳米内成膜防水层表面示意图；

图2为对比例4中防水涂料涂刷得到的防水层表面示意图；

图3为本发明复合纳米内成膜防水层在装修中实际应用的示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明的技术方案做进一步的详述，但本发明的保护范围并不仅限于以下实施例。

本发明提供了一种建筑面复合纳米内成膜防水层及制备方法，该防水层由内成膜防水涂料涂刷而得，包括基面层和内膜结构，基面层粗糙，内膜结构形成于基面层的孔隙中，基面层材料和内膜材料之间形成互穿网络结构。

实施例1

一种建筑面复合纳米内成膜防水层的制备方法，包括以下步骤：

本实施例中复合纳米内成膜防水层的厚度为1.5mm，分三次涂刷(每次0.5mm)，具体步骤如下：

S1、将需要进行防水处理的墙面或地面上多余的杂质清除干净，并进行预湿，保持墙面或地面湿润；

S2、粉剂和乳液的重量比为1：2，将粉剂加入乳液中，采用电动搅拌钻进行搅拌处理，使得粉剂和乳液充分搅拌至无沉淀的膏状；

S3、将搅拌好的膏状涂料均匀地涂刷在墙面或地面上；

S4、间隔4h，在表干的涂层上第二次涂刷内成膜防水涂料；

S5、间隔4h，在表干的涂层上第三次涂刷内成膜防水涂料；

S6、涂刷完毕且涂料干固后，即得建筑面复合纳米内成膜防水层。

实施例2

本实施例制备了内成膜防水涂料。

在本实施例中，硅酸盐水泥强度等级为52.5级，石英砂粒径为200目，重质碳酸钙粒径为400目；丙烯酸乳液由苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸制得，其中，苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸的质量比为20：10：20：1；改性剂为2-氟苯乙烯；引发剂为过硫酸铵；分散剂为六偏磷酸钠；内成膜助剂为丙二醇丁醚；乳化剂为十二烷基苯磺酸钠。

本实施例中，内成膜防水涂料包含粉剂和乳液；其中，粉剂按重量份计包含硅酸盐水泥70份、石英砂25份、重质碳酸钙15份、纳米二氧化钛15份、羟丙基甲基纤维素8份、甲酸钙0.8份；

乳液按重量份计包含丙烯酸乳液50份、改性剂2份、引发剂0.8份、分散剂3份、内成膜助剂4份、乳化剂2份、去离子水40份。

内成膜防水涂料包括粉剂和乳液，分别通过以下方法制得：

粉剂：

将硅酸盐水泥、石英砂、重质碳酸钙、纳米二氧化钛、羟丙基甲基纤维素、甲酸钙按重量份投入搅拌机中，搅拌40mi n，即得粉剂，袋装备用；

乳液：

S1、将50％去离子水和60％的乳化剂加入反应釜A中，搅拌均匀，加入丙烯酸乳液和改性剂，乳化40mi n，得到混合液A；

S2、将剩余的去离子水和乳化剂加入反应釜B中，搅拌40mi n，升温至60℃，加入20％S1中制得的混合液A和10％引发剂，搅拌20mi n，继续升温至80℃，搅拌至乳液泛蓝光加入剩余混合液A和引发剂，继续搅拌100mi n，降温至30℃，加入分散剂和内成膜助剂，搅拌40mi n，搅拌完成后冷却至室温，即得乳液，罐装备用。

实施例3

本实施例制备了一种内成膜防水涂料。

本实施例中所用原料与实施例1相同。

本实施例中，内成膜防水涂料包含粉剂和乳液；其中，粉剂按重量份计包含硅酸盐水泥60份、石英砂25份、重质碳酸钙15份、纳米二氧化钛10份、羟丙基甲基纤维素8份、甲酸钙0.8份；

乳液按重量份计包含丙烯酸乳液60份、改性剂3份、引发剂0.8份、分散剂3份、内成膜助剂4份、乳化剂2份、去离子水30份。

内成膜防水涂料包括粉剂和乳液，制备步骤同实施例1。

实施例4

本实施例制备了一种内成膜防水涂料。

在本实施例中，硅酸盐水泥强度等级为42.5级，石英砂粒径为300目，重质碳酸钙粒径为400目；丙烯酸乳液由苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸制得，其中，苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸的质量比为25：10：15：1；改性剂为2,4-二氟苯乙烯；引发剂为过硫酸钾；分散剂为六偏磷酸钠；内成膜助剂为乙二醇丁醚；乳化剂为十二烷基苯磺酸钠。

本实施例中，内成膜防水涂料包含粉剂和乳液；其中，粉剂按重量份计包含硅酸盐水泥70份、石英砂25份、重质碳酸钙15份、纳米二氧化钛20份、羟丙基甲基纤维素8份、甲酸钙0.8份；

乳液按重量份计包含丙烯酸乳液60份、改性剂3份、引发剂0.8份、分散剂3份、内成膜助剂4份、乳化剂2份、去离子水30份。

内成膜防水涂料包括粉剂和乳液，制备步骤同实施例1。

对比例1

与实施例2不同的是，内成膜防水涂料的乳液中，不包含改性剂。

对比例2

与实施例2不同的是，内成膜防水涂料的粉剂中，不包纳米二氧化钛。

对比例3

与实施例2不同的是，内成膜防水涂料的粉剂中，不包重质碳酸钙。

对比例4

市售普通防水涂料。

试验例1

根据GB/T 23445-2009对实施例1-3和对比例1-3的防水涂料进行的物理力学性能，即固体含量、拉伸强度、断裂伸长率、低温柔性、粘结强度、不透水性和抗渗性进行检测，具有结果见表1。

表1

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从表1的数据可以看出，本发明实施例1-3所制备的内成膜防水涂料和复合纳米内成膜防水层具有较高的拉伸强度、断裂伸长率、粘结强度以及优异的防水性能，其性能明显由于对比例4中市售普通防水涂料。从对比例1结果可以明显看出，未加改性剂的内成膜防水涂料的各项性能明显降低，尤其经加热处理后的拉伸强度和断裂伸长率下降17％和47％。对比例2中未添加纳米二氧化钛，防水层的耐碱性明显变弱。对比例3中未添加重质碳酸钙，防水层强度明显变弱。

试验例2

将实施例2的内成膜防水涂料和对比例4的市售普通防水涂料，按照实施例1的方法分别涂刷在相同环境下的墙面，待其干燥后分别观察其表面。

图1是实施例2内成膜防水涂料形成的复合纳米内成膜防水层；图2是对比例4的市售普通防水涂料形成的防水层。通过图1和图2的对比，可以明显看出图2为外成膜型涂料，表面较光滑，不利于下一道工序的进行。而本发明的复合纳米内成膜防水层表面粗糙，内膜结构形成于基面层的孔隙中，基面层材料和内成膜材料之间形成互穿网络结构从而达到防水效果。图3为使用本发明复合纳米内成膜防水层在实际装修中的应用，从图中可以明显看出，使用本发明的复合纳米内成膜防水层表面粗糙，有利于下一个工序的开展，基本上避免了空鼓和脱落的现象，达到使用范围和性能的全面性。

实施例5

在实施例1的乳液的制备方法中，反应釜B还包括PI D温度控制器，该PI D温度控制器采用了3-4-1结构(输入层3个节点，隐层4个节点，输出层1个节点)的RBF神经网络来整定温度控制模型的参数，设置神经网络的学习速率为43，动量因子为1.1，其计算方法如下：

利用神经网络整定控制模型参数采用最小误差原则，其衡量指标F如下：

其中，Er为反应釜B温度控制误差，其控制模型输入参数如下：

a

a

a

则，控制模型输出为：

w(s)＝w(s-1)+Q

其中，其中a

利用衡量指标F以及梯度下降法来优化控制系统内部参数获得最终系统控制模型如下：

其中，α

上述发明的有益效果：

在本发明反应釜B中，反应釜内的产物形态在不断地变化，传热系数也会随着产物形态的变化而无规律变化，再加上搅拌机和一些外界设备需要与之联锁控制等因素，使得反应釜B的温度控制较为复杂。采用RBF神经网络的PI D温度控制器，具备调节时间段、稳态误差小、波动度小的特点，还可以利用RBF神经网络的自学习功能调节PID温度控制器参数以适应系统的变化，从而改善控制性能。采用RBF神经网络的PID温度控制器可以精准控制降温过程中的降温速率，防止降温速率过快使反应釜内反应变得迟缓，产生“釜僵”现象，从而使得生产效率下降，产品品质变差。

最后应说明的是：以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，并不用以限制本发明创造，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明创造的保护范围之内。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。