一种防水剂、其制备方法及应用

技术领域

本发明涉及防水材料技术领域，具体而言，涉及一种防水剂、其制备方法及应用。

背景技术

地板材料在长期使用过程中会受到水分的影响而使其性能变差甚至完全丧失作用，一般可通过添加防水材料来提高建筑材料以及地板材料的防水性能。目前，市场上使用的防水材料通常为有机材料，这种材料使用寿命较短，且大多数为粉末状，不利于施工。此外，有机防水材料多数为无色颜料，在连续施工过程中，很难辨别出哪些部分处理过，哪些地方未处理到位，无法保证产品性能的可靠性。

通常，涂料里通过添加有色无机颜料可以制备有色涂料，但无机材料与有机涂料存在一定的相容性问题，存储一段时间后容易发生沉降和结团的现象。

鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的目的在于提供一种防水剂及其制备方法，旨在制备有色防水剂，且能够避免沉降或结团现象的发生。

本发明的另一目的在于提供上述防水剂在地板制备中的应用。

本发明是这样实现的：

本发明提出一种防水剂，其包括改性无机颜料和有机防水剂，改性无机颜料与有机防水剂的质量比为0.03-3:100；

其中，改性无机颜料是采用硅烷偶联剂对无机颜料进行改性而得。

本发明还提出一种防水剂的制备方法，包括：按用量比例，将改性无机颜料与有机防水剂搅拌混合。

本发明还提出上述防水剂在地板制备中的应用。

本发明具有以下有益效果：发明创造性地利用硅烷偶联剂对无机颜料进行改性得到改性无机颜料，提高了与有机防水剂的相容性和抗水性，且改性的无机颜料粉体与有机抗水剂混合后不易沉降和团聚，显著提升了产品的保质期。

此外，本发明制备得到的有色防水剂，在保证防水剂防水性能的同时，在使用过程中能更清晰地分辨出处理过的部位和未处理过的部位，避免了因漏涂或重复涂刷而造成防水性能不足或材料浪费等问题。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。

本发明实施例提出一种防水剂的制备方法，其通过将改性无机颜料和有机防水剂进行混合，其中，改性无机颜料是采用硅烷偶联剂对无机颜料进行改性而得。

发明人创造性地利用硅烷偶联剂对无机颜料进行改性处理，可以显著提高无机颜料的疏水性，进一步提高改性无机颜料-有机防水剂二元体系的防水性能，改性后的无机颜料能提高与有机防水剂的相容性和分散性，能均匀的分散在有机防水剂中，不会发生沉降，结团等现象。

此外，本发明实施例还借助无机颜料的引入，在防水剂施工时可以更清晰地分辨出处理过的部位和未处理的部位，避免了因漏涂导致的防水性能不足的问题，也避免了因重复涂刷导致的材料浪费现象。

本发明实施例提出的一种防水剂的制备方法包括如下步骤：

S1、改性无机颜料的制备

采用硅烷偶联剂对无机颜料进行改性，利用硅烷偶联剂良好的疏水性能，将其与无机颜料通过化学键结合，提高了与有机防水剂的相容性和抗水性。

在实际操作过程中，将无机颜料、有机溶剂和硅烷偶联剂混合反应，有机溶剂可以在反应完成之后通过升温而去除。有机溶剂的原料选择不限，可以为乙醇、甲烷、丙酮等，但考虑到环保性能采用无水乙醇较好。

在优选的实施例中，将无机颜料在100-120℃且抽真空条件下搅拌30-50min，然后降温至反应温度，再与有机溶剂和硅烷偶联剂混合反应。通过将无机颜料在真空条件下在混合设备中搅拌一段时间，使无机颜料物料的均匀度更为理想，制备得到的有色防水剂的均匀性更高。其中，真空条件为-0.95MPa以下。

具体地，无机颜料的搅拌温度可以为100℃、105℃、110℃、115℃、120℃等，也可以为以上相邻温度值之间的任意值；搅拌时间可以为30min、35min、40min、45min、50min等，也可以为以上相邻时间值之间的任意值。

可选地，控制反应温度为70-90℃，反应时间为30-90min。通过进一步控制无机颜料和硅烷偶联剂的反应温度和时间，使反应充分地进行，显著改善无机颜料和有机防水剂的相容性问题。在优选的实施例中，为进一步提升有色防水剂的性能，反应温度为75-85℃，反应时间为60-70min。

具体地，反应温度可以为70℃、75℃、80℃、85℃、90℃等，也可以为以上相邻温度值之间的任意值；反应时间可以为30min、40min、50min、60min、70min、80min、90min等，也可以为以上相邻时间值之间的任意值。

在优选的实施例中，在反应完成之后，升温至110-120℃，在抽真空的条件下处理30-40min，以去除低沸物，然后再降温至室温即得到改性无机颜料。其中，真空条件可以为-0.95MPa以下。

可选地，无机颜料选自二氧化钛、铁红、铁黄、铁棕、铁绿、铁蓝、蓝青、钴蓝、钴绿和铜铬黑中的至少一种。本发明实施例中提供的制备方法适合于以上多种颜料，根据应用环境选择具体颜色。

可选地，硅烷偶联剂选自十二烷基三甲氧基硅烷、十六烷基三甲氧基硅烷、3-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷和3-甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷中的至少一种。发明人发现，硅烷偶联剂选择以上几种能够使最终制备的有色防水剂的防水性能更好，且更不容易出现沉降和团聚现象，保质期更长。

可选地，硅烷偶联剂与无机颜料的质量比为0.2-1.5:100，如0.2:100、0.5:100、0.8:100、1.0:100、1.2:100、1.5:100，也可以为以上相邻比例值之间的任意值，优选为0.8-1.2:100。通过进一步控制硅烷偶联剂的用量，以达到更好的改性效果。

可选地，有机溶剂与无机颜料的质量比为1-5:100，如1:100、2:100、3:100、4:100、5:100，也可以为以上相邻比例值之间的任意值。

S2、有机防水剂的制备

有机防水剂可以为现有的有机防水剂，如水性改性聚氨酯类防水剂。可选地，有机防水剂是以有机硅改性聚氨酯树脂为主要原料制备而得，有机硅改性聚氨酯树脂为市购原料，原料易得，且环保性能较好；更为重要的是，采用有机硅改性聚氨酯树脂为主要原料有利于进一步改善防水剂的防水效果。

在一些实施例中，有机防水剂的制备过程包括将有机硅改性聚氨酯树脂、甲基硅酸钾、增粘剂、固化剂、渗透流平剂和消泡剂混合；以质量份数计，有机防水剂的原料包括有机硅改性聚氨酯树脂30-70份、甲基硅酸钾20-50份、增粘剂0.5-2份、固化剂0.2-5份、渗透流平剂0.1-1份和消泡剂0.1-0.5份。通过进一步控制有机防水剂的原料选择和用量，利用有机硅改性聚氨酯树脂、甲基硅酸钾、增粘剂、固化剂、渗透流平剂和消泡剂的配合，能够进一步提升防水剂的防水效果。

需要说明的是，甲基硅酸钾是一种价格低廉的原料，其与二氧化碳反应后在基材表层形成一层不能溶解的网状防水透气膜，具有优秀的防水效果和防渗、防潮、阻锈、抗老化、抗污染等优点。

在一些实施例中，有机硅改性聚氨酯树脂为固含量30-40％的有机硅水性聚氨酯树脂，以进一步保证防水剂的防水效果。

在一些实施例中，增粘剂选自γ―氨丙基三乙氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷、N-(β-氨乙基-γ-氨丙基)三甲氧基硅烷和γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷中的至少一种，增粘剂可以为以上几种原料中的任意一种或几种。

在一些实施例中，渗透流平剂选自聚醚改性聚硅氧烷聚合物流平剂和氟改性丙烯酸共聚物流平剂(也称为氟改性丙烯酸共聚物水性流平剂)中的至少一种，可以为其中一种也可以为两种。

在一些实施例中，固化剂为0.2-5份的异氰酸酯类固化剂或0.2-2份的氮丙啶类固化剂。由于这两种固化剂对有机硅改性聚氨酯树脂的固化效率有所差异，用量上也会有所不同：若选择异氰酸酯类固化剂，则用量控制在0.2-5份；若选择氮丙啶类固化剂，则用量控制在0.2-2份。

具体地，异氰酸酯类固化剂可以为亲水性脂肪族聚异氰酸酯、二苯甲烷二异氰酸酯、甲苯二异氰酸；优选为亲水性脂肪族异氰酸酯。氮丙啶类固化剂可以为二官能度氮丙啶固化剂、三官能度氮丙啶固化剂。

在一些实施例中，消泡剂选自改性硅聚二甲基硅氧烷消泡剂和聚醚改性消泡剂中的至少一种，可以为其中一种也可以为两种。

S3、有色防水剂的制备

将改性无机颜料与有机防水剂搅拌混合，混合时间可以为20-30min，以达到混合均匀的状态。

具体地，混合时间可以为20min、25min、30min等，也可以为以上相邻时间值之间的任意值。

可选地，改性无机颜料与有机防水剂的质量比为0.03-3:100，优选为1-2:100。如0.03:100、0.1:100、0.5:100、1.0:100、1.5:100、2.0:100、3.0:100等，也可以为以上相邻比例值之间的任意值。通过对两种原料的用量进行精确控制，以进一步保证有色防水剂的防水效果。

本发明实施例还提出一种防水剂，其包括改性无机颜料和有机防水剂，可以通过上述制备方法进行制备，是一种有色防水剂，该防水剂作为涂料可以在地板制备中得到应用。

本发明实施例制备的防水剂具备以下优点：(1)该有色防水剂在保证防水剂防水性能的同时，在使用过程中能更清晰地分辨出处理过的部位和未处理过的部位，避免了因漏涂或重复涂刷而造成防水性能不足或材料浪费等问题。(2)通过对无机颜料进行改性，不仅可以提高无机颜料的疏水性，进一步提高二元体系的防水性能，改性后的无机颜料能提高与有机防水剂的相容性和分散性，能均匀的分散在有机防水剂中，不会发生沉降、结团等现象。(3)采用环保水性改性聚氨酯等原料制备的有机防水剂，不含甲苯、二甲苯、石油醚等挥发性有机溶剂，无刺激性气味，对人体安全对环境无污染。(4)制备方法中所使用的原料均为市售常见原料，其中甲基硅酸钾与二氧化碳反应后在基材表层形成一层不能溶解的网状防水透气膜，具有优秀的防水效果和防渗、防潮、阻锈、抗老化、抗污染等优点。

以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。

实施例1

本实施例提供一种防水剂的制备方法，包括如下步骤：

(1)将100份的铁黄加入到混合设备中，搅拌升温至110℃，抽真空(-0.95MPa以下)30min，降温至80℃，加入乙醇和硅烷偶联剂(十二烷基三甲氧基硅烷)，搅拌并保温反应40分钟，升温至120℃，抽真空(-0.95MPa以下)30分钟除去低沸物，降温至室温即得改性无机颜料。其中，乙醇与无机颜料的质量比为1:100，硅烷偶联剂与无机颜料的质量比为0.2:100。

(2)以质量份数计，将70份的有机硅改性聚氨酯树脂、27份的甲基硅酸钾、0.5份的γ―氨丙基三乙氧基硅烷、0.2份的渗透流平剂(鸿瑞化工HR-6052，聚醚改性聚硅氧烷聚合物)、1份的消泡剂(百聚科技F528，聚硅氧烷—聚醚共聚物乳液)于混合容器内搅拌20min，加入1份的固化剂(金华圣新材J2655，亲水性脂肪族聚异氰酸酯)，搅拌5min，即得有机防水剂。

(3)将0.3份的改性无机颜料加入到100份的有机防水剂中，搅拌20mim，即得改性有色环保防水剂。

实施例2

本实施例提供一种防水剂的制备方法，包括如下步骤：

(1)将100份的蓝青加入到混合设备中，搅拌升温至115℃，抽真空(-0.95MPa以下)40min，降温至85℃，加入乙醇和硅烷偶联剂(十六烷基三甲氧基硅烷)，搅拌并保温反应50分钟，升温至120℃，抽真空(-0.95MPa以下)40分钟除去低沸物，降温至室温即得改性无机颜料。其中，乙醇与无机颜料的质量比为5:100，硅烷偶联剂与无机颜料的质量比为1.5:100。

(2)将50份的有机硅改性聚氨酯树脂、48份的甲基硅酸钾、1份的N-(β-氨乙基-γ-氨丙基)三甲氧基硅烷、0.5份的渗透流平剂(鸿瑞化工HR-6052，聚醚改性聚硅氧烷聚合物)、0.1份的消泡剂(浙创化工ST-502A，非硅聚合物混合消泡剂)于混合容器内搅拌30min，加入0.5份的固化剂(荣协化工RX-35，氮丙啶固化剂)，搅拌10min，即得有机防水剂。

(3)将0.05份的改性无机颜料加入到100份的有机防水剂中，搅拌30mim，即得改性有色环保防水剂。

实施例3

本实施例提供一种防水剂的制备方法，包括如下步骤：

(1)将100份的铁棕加入到混合设备中，搅拌升温至100℃，抽真空(-0.95MPa以下)50min，降温至70℃，加入乙醇和硅烷偶联剂(3-甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷)，搅拌并保温反应90分钟，升温至110℃，抽真空(-0.95MPa以下)30分钟除去低沸物，降温至室温即得改性无机颜料。其中，乙醇与无机颜料的质量比为1:100，硅烷偶联剂与无机颜料的质量比为0.2:100。

(2)以质量份数计，将70份的有机硅改性聚氨酯树脂、50份的甲基硅酸钾、2份的γ-甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷、1份的渗透流平剂(鸿瑞化工HR-6052)、0.5份的消泡剂(百聚科技F528)于混合容器内搅拌20min，加入5份的固化剂(金华圣新材J2655)，搅拌5min，即得有机防水剂。

(3)将0.03份的改性无机颜料加入到100份的有机防水剂中，搅拌20mim，即得改性有色环保防水剂。

实施例4

本实施例提供一种防水剂的制备方法，包括如下步骤：

(1)将100份的铁绿加入到混合设备中，搅拌升温至120℃，抽真空(-0.95MPa以下)30min，降温至90℃，加入乙醇和硅烷偶联剂(3-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷)，搅拌并保温反应30分钟，升温至120℃，抽真空(-0.95MPa以下)40分钟除去低沸物，降温至室温即得改性无机颜料。其中，乙醇与无机颜料的质量比为5:100，硅烷偶联剂与无机颜料的质量比为1.5:100。

(2)将30份的有机硅改性聚氨酯树脂、20份的甲基硅酸钾、0.5份的N-(β-氨乙基-γ-氨丙基)三甲氧基硅烷、0.1份的渗透流平剂(鸿瑞化工HR-6052)、0.1份的消泡剂(浙创化工ST-502A)于混合容器内搅拌30min，加入0.2份的固化剂(荣协化工RX-35)，搅拌10min，即得有机防水剂。

(3)将3份的改性无机颜料加入到100份的有机防水剂中，搅拌30mim，即得改性有色环保防水剂。

实施例5

本实施例提供一种防水剂的制备方法，与实施例3不同之处仅在于：硅烷偶联剂与无机颜料的质量比为0.8:100，步骤(3)中是将1份的改性无机颜料加入到100份的有机防水剂中。

实施例6

本实施例提供一种防水剂的制备方法，与实施例3不同之处仅在于：硅烷偶联剂与无机颜料的质量比为1.2:100，步骤(3)中是将2份的改性无机颜料加入到100份的有机防水剂中。

对比例1

本对比例提供一种防水剂的制备方法，与实施例3不同之处仅在于：步骤(1)将100份的铁棕加入到混合设备中，搅拌升温至100℃，抽真空(-0.95MPa以下)50min，降温至室温即得改性无机颜料。即本对比例不采用硅烷偶联剂进行改性。

对比例2

本对比例提供一种防水剂，为市购原料，具体成分为有机硅树脂。

对比例3

本对比例提供一种防水剂，实施例1中步骤(2)制备得到的防水剂。

对比例4

本对比例提供一种防水剂的制备方法，与实施例3不同之处仅在于：硅烷偶联剂3-氨丙基三乙氧基硅烷替换为辛基三乙氧基硅烷。

对比例5

本对比例提供一种防水剂的制备方法，与实施例3不同之处仅在于：硅烷偶联剂3-氨丙基三乙氧基硅烷替换为3-巯丙基三乙氧基硅烷。

对比例6

本对比例提供一种防水剂的制备方法，与实施例3不同之处仅在于：偶联剂加入后搅拌时间仅10min。

试验例

测试实施例1-6和对比例1-6中制备得到防水剂的性能，测试项目包括：(1)防水性能，测试方法参照GBT 11970；(2)6个月存放后有无出现团聚、结块现象。

表1防水剂性能测试结果

从表1可以看出：本发明实施例制备得到的有色防水剂的防水性能十分优异，且经过长期储存不会出现团聚和结块现象。

对比实施例5-6和实施例3可知：在一定范围内，硅烷偶联剂和改性无机颜料加量越大，防水效果越好。

对比对比例和实施例3可知：在本发明所选用的硅烷偶联剂为效果较佳处理剂，其他硅烷偶联剂也能起到类似的效果，但综合效果稍差。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。