CN106554672A - 改性聚乙烯醇防水涂料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于有水性防水材料领域,具体涉及一种改性聚乙烯醇防水涂料及其制备方法。针对现有防水产品市场缺乏成膜性好、延伸性好、性价比高的防水涂料的问题，本发明提供一种改性聚乙烯醇防水涂料及其制备方法。该涂料组成为：聚乙烯醇改性乳液70～80％，着色耐水剂20～30％；所述聚乙烯醇改性乳液组成为：基料80～95％，乙二醇、邻苯二甲酸二丁酯和聚乙二醇的混合液5～20％；所述基料组成为：2699聚乙烯醇6.5～8％，抗冻剂2.42～3％，催化剂0.14～0.2％，改性剂3.3～3.8％，余量为水；所述的改性剂为氯化铝、硝酸铝、重铬酸钾、马来酸或酒石酸中的至少一种。本发明的涂料成膜性好、粘接性高，耐水性、耐老化性、耐低温性好，延伸性能优异，并且成本低廉，性价比高。

Description

改性聚乙烯醇防水涂料及其制备方法

技术领域

本发明属于有水性防水材料领域,具体涉及一种改性聚乙烯醇防水涂料及其制备方法。

背景技术

当前国内外的防水材料都是卷材和涂料两大类。无论是防水卷材还是防水涂料，它们都存在种种严重弊端和缺陷：卷材它没有延伸性能，当防水的基面因高低温变化而收缩，或者基础沉降出现了开裂或者断裂时，卷材就会随之而断裂，这样就不可避免出现漏水。或者由于卷材在拼装施工时要搭接，一般都使用热熔或者涂料粘接，这样往往也会不可避免出现漏缝，因而也必然漏水。防水涂料它们是不会出现卷材出现的搭接出现漏缝漏水问题，但是由于它们都是使用丙烯酸类的各种乳液加入填料生产的防水涂料，这样一来，它们的成本就很高。无论哪种乳液的价格都在6000元以上到一万元的吨价，这样的高成本高价格大大制约了防水乳液的发展。传统防水产品沥青，无论是水性沥青或者液体沥青还是乳化沥青，它们都不成膜，更不说什么延伸性能了。并且它们不耐低温，在10℃以下容易凝固，0℃以下就坚硬发脆，严重开裂，没有任何防水性可言了。

虽然使用SBS、丁苯橡胶乳液改性可以对它的耐低温性进行较大改变，但成本高出若干倍，也不能被市场所接受。或者使用防水涂料可以避免卷材带来的问题出现，但是由于乳液成本太高，制约了施工方大量做假，掺入了大量比例的水泥进去降低成本。这样也使防水膜缺乏好的延伸性能，从而也不可避免出现漏水问题。

鉴于防水产品市场存在的上述问题，防水市场迫切需要一种既有丙烯酸酯类防水涂料的很好成膜性能，同时也有SBS和丁苯乳胶改性沥青的膜的延伸性，并且生产成本低的新产品。

发明内容

本发明要解决的技术问题为：现有防水产品市场缺乏一种成膜性好、延伸性好、性价比高的防水涂料及其制备方法。

本发明解决技术问题的技术方案为：提供一种改性聚乙烯醇防水涂料及其制备方法。该涂料的组成为：

按重量百分比计，聚乙烯醇改性乳液70～80％，着色耐水剂20～30％；

所述聚乙烯醇改性乳液组成为：基料80～95％，乙二醇、邻苯二甲酸二丁酯和聚乙二醇的混合液5～20％；

所述基料组成为：2699聚乙烯醇6.5～8％，抗冻剂2.42～3％，催化剂0.14～0.2％，改性剂3.3～3.8％，余量为水；所述的改性剂为氯化铝、硝酸铝、重铬酸钾、马来酸或酒石酸中的至少一种。

优选的，上述改性聚乙烯醇防水涂料中，其组成为：

按重量百分比计，聚乙烯醇改性乳液75～80％，着色耐水剂20～25％；

所述聚乙烯醇改性乳液组成为：基料90～95％，乙二醇、邻苯二甲酸二丁酯和聚乙二醇的混合液5～10％；

所述基料组成为：2699聚乙烯醇6.5～7％，抗冻剂2.42～2.8％，催化剂0.14～0.18％，改性剂3.3～3.6％，余量为水；所述的改性剂为氯化铝、硝酸铝、重铬酸钾、马来酸或酒石酸中的至少一种。

优选的，上述改性聚乙烯醇防水涂料中，还包括重钙粉、滑石粉或水泥中的至少一种；所述重钙粉、滑石粉或水泥的加入量为占聚乙烯醇改性乳液和着色耐水剂总量的20～40％。

其中，上述改性聚乙烯醇防水涂料中，所述的催化剂为甲酸或盐酸。

其中，上述改性聚乙烯醇防水涂料中，所述的抗冻剂为乙二醇、尿素和氯化石蜡的混合液。

其中，上述改性聚乙烯醇防水涂料中，所述的着色耐水剂为碳黑浆或沥青。

本发明还提供了一种上述改性聚乙烯醇防水涂料的制备方法，包括以下步骤：

a、将抗冻剂、改性剂、催化剂分别加水溶解，备用；

将基料配方中剩余量的水加热至60℃，搅拌下加入聚乙烯醇，升温至92～95℃，保温1h，待聚乙烯醇完全溶解后，加入溶解的抗冻剂、再加入溶解的催化剂，混匀后加入溶解的改性剂，在80℃以上反应30～40min，制得基料；

b、取步骤a的基料，按重量比基料﹕乙二醇、邻苯二甲酸二丁酯和聚乙二醇的混合液＝80～95﹕5～20加入乙二醇、邻苯二甲酸二丁酯和聚乙二醇的混合液，搅拌均匀，制得聚乙烯醇改性乳液；

c、取步骤b所得聚乙烯醇改性乳液，按重量比聚乙烯醇改性乳液﹕着色耐水剂＝70～80﹕20～30加入着色耐水剂，搅拌均匀，制得改性聚乙烯醇防水涂料。

本发明的有益效果为：本发明提供了一种改性聚乙烯醇防水涂料，通过使用催化剂、改性剂等对2699聚乙烯醇进行改性，使得改性聚乙烯醇具有好的成膜性、粘接性高，耐水性优，耐老化性好，延伸性能优异，耐低温性好；同时，本发明的原料易得、成本低廉，原材料成本约为1200元/吨左右，相比丙烯酸酯类防水涂料(5000元/吨左右)、SBS树脂和丁苯乳胶改性沥青(8000元/吨左右)具有超高的性价比。本发明的改性聚乙烯醇防水涂料制备方法操作简单易行、工艺不复杂，能广泛的进行工业生产。

具体实施方式

本发明提供一种改性聚乙烯醇防水涂料，其组成为：

按重量百分比计，聚乙烯醇改性乳液70～80％，着色耐水剂20～30％；

所述聚乙烯醇改性乳液组成为：基料80～95％，乙二醇、邻苯二甲酸二丁酯和聚乙二醇的混合液5～20％；

所述基料组成为：2699聚乙烯醇6.5～8％，抗冻剂2.42～3％，催化剂0.14～0.2％，改性剂3.3～3.8％，余量为水；所述的改性剂为氯化铝、硝酸铝、重铬酸钾、马来酸或酒石酸中的至少一种。

优选的，上述改性聚乙烯醇防水涂料中，其组成为：

按重量百分比计，聚乙烯醇改性乳液75～80％，着色耐水剂20～25％；

所述聚乙烯醇改性乳液组成为：基料90～95％，乙二醇、邻苯二甲酸二丁酯和聚乙二醇的混合液5～10％；

所述基料组成为：2699聚乙烯醇6.5～7％，抗冻剂2.42～2.8％，催化剂0.14～0.18％，改性剂3.3～3.6％，余量为水；所述的改性剂为氯化铝、硝酸铝、重铬酸钾、马来酸或酒石酸中的至少一种。

优选的，上述改性聚乙烯醇防水涂料中，还包括重钙粉、滑石粉或水泥中的至少一种；所述重钙粉、滑石粉或水泥的加入量为占聚乙烯醇改性乳液和着色耐水剂总量的20～40％。

其中，上述改性聚乙烯醇防水涂料中，所述的催化剂为甲酸或盐酸。

其中，上述改性聚乙烯醇防水涂料中，所述的抗冻剂为乙二醇、尿素和氯化石蜡的混合液。

其中，上述改性聚乙烯醇防水涂料中，所述的着色耐水剂为碳黑浆或沥青。

本发明还提供了一种上述改性聚乙烯醇防水涂料的制备方法，包括以下步骤：

a、将抗冻剂、改性剂、催化剂分别加水溶解，备用；

将基料配方中剩余量的水加热至60℃，搅拌下加入聚乙烯醇，升温至92～95℃，保温1h，待聚乙烯醇完全溶解后，加入溶解的抗冻剂、再加入溶解的催化剂，混匀后加入溶解的改性剂，在80℃以上反应30～40min，制得基料；

b、取步骤a的基料，按重量比基料﹕乙二醇、邻苯二甲酸二丁酯和聚乙二醇的混合液＝80～95﹕5～20加入乙二醇、邻苯二甲酸二丁酯和聚乙二醇的混合液，搅拌均匀，制得聚乙烯醇改性乳液；

c、取步骤b所得聚乙烯醇改性乳液，按重量比聚乙烯醇改性乳液﹕着色耐水剂＝70～80﹕20～30加入着色耐水剂，搅拌均匀，制得改性聚乙烯醇防水涂料。

本发明选择聚乙烯醇进行改性，聚乙烯醇优选使用2699聚乙烯醇，因其具有良好的成膜性和粘性，且使用量低，成本低，性价比极高；但2499聚乙烯醇、2299聚乙烯醇或2099聚乙烯醇等各种型号的聚乙烯醇都可以使用。本发明通过添加各种助剂对聚乙烯醇进行改性，使聚乙烯醇发生交联反应为不溶于水的新物质，各辅料间协同作用，共同改变主料聚乙烯醇的防水性、粘接性等性能指标。

为了使防水涂料更环保、且便于施工喷涂，将本发明产品制备成液体，因而采用水作为介质，聚乙烯醇易溶于水，溶于水后具有很好的成膜性和很多与防水相关的性能，水价格低廉，来源丰富，节约生产成本。

水量的确定与聚乙烯醇息息相关，由于聚乙烯醇一般在饱和度为10，即达到10％的时候就完全饱和，不能再溶解了，本发明水的添加量以使聚乙烯醇接近饱和为宜，争取达到最大的聚乙烯醇溶解量，使得固含量和粘度提高。

在低温条件下，聚乙烯醇溶液容易凝固，失去流动性，从而影响储存和施工，本发明配方中增加抗冻剂，以提高改性聚乙烯醇防水涂料的耐低温性，同时，还能降低液体粘度，从而增加聚乙烯醇的使用量，增强防水涂料的粘结性。兼顾抗冻和减粘两方面的作用，本发明的抗冻剂以2.42～3％为宜。

为了将本不耐水的聚乙烯醇改性成为耐水性的防水涂料，本发明配方中添加了改性剂和耐水剂，在催化剂存在的条件下，催化聚乙烯醇发生交联反应，形成不溶于水的新物质。改性剂、耐水剂和催化剂相辅相成，共同作用才使得聚乙烯醇进行了改性，缺一不可。改性剂的添加量以聚乙烯醇最大化改性成不溶于水的物质为宜，本发明中添加量为3.3～3.8％。耐水剂量的确定是因为此材料是具有很好的粘接性和比较高的固体物质，但是也有不成膜性和不耐低高温性。量大了就会影响耐高低温性和成膜性。量小了又不能让液体的固含量增加和影响粘接性以及耐水性。兼顾各方性能而考虑这个量。

为了使防水涂料在低温下保持可塑性、增强其延伸性能，同时增强聚乙烯醇液体的固含量，增加膜厚度，本发明还加入了一定量的乙二醇、邻苯二甲酸二丁酯和聚乙二醇的混合液，该混合液具有很好的增塑效果，与抗冻剂、改性剂、耐水剂等助剂协同发生作用。混合液量的确定是以其膜能够足以抗拒特低温而具有柔性为依据，过高会影响膜的固化时间，增加粘接性，本发明中以5～20％为宜。

在制备本发明的改性聚乙烯醇防水涂料时，由于聚乙烯醇在常温下易粘结成团，影响溶解率，本发明在水温60℃以上对聚乙烯醇进行溶解，然后迅速升温至92～95℃，温度过低不便于溶解，温度过高大大沸点，给操作带来困难。

在添加改性剂后，保持温度在80℃以上，反应30～40分钟，以使聚乙烯醇交联完全，充分反应。温度过高，反应加快，但反应不够彻底，温度过低，延长了反应时间，生产效率低下。添加其他助剂后不留反应时间，是因为其与聚乙烯醇不产生交联反应，只起辅助作用。所有材料添加时都进行搅拌，溶解速度更快，反应更完全。

本发明的改性聚乙烯醇防水涂料，可广泛用于各种物件的防水，包括房屋顶面、墙面、厕所、浴室、地下室、地下商场、游泳池、地下车库、各种道路、桥梁、隧道、自来水厂水池、人工湖、污水处理设施、垃圾填埋场所等需要防水的物件或场地。同时本发明还可作为粘接剂用于各种防水卷材、丙纶防水材料搭接处和防水基面、瓷砖背粘的粘接。

本发明的改性聚乙烯醇防水涂料，具有下述用途：

(1)用于新旧房屋顶面、厕所浴室、车库、地下商场、高速公路路面、坡面、桥梁隧道、污水处理厂工程、泳池、人工湖、水池、垃圾堆放场所等等凡是需要防水处理的基面都可以使用。

(2)黑色型。用于埋于地下的各种金属管道的防锈防腐，如天然气管道，煤气管道，暖气管道，蒸汽管道，自来水管道和野外金属栏杆，街道两旁路灯杆和高压电线塔架，或者竹木栏杆的防锈防腐。并且光亮度很好。

(3)黑色型、透明型、白色型都可以用于防水卷材厂家生产的各种胎体的上胶，生产防水卷材(本产品的固含量为25％～65％左右，上胶容易，使用量小)。

(4)用于贴瓷砖(瓷砖背胶)。

(5)用于乳胶漆的生产。

(6)用于各种防水卷材(如土工布、土工膜、SBS卷材、改性沥青卷材、PVC卷材等等卷材)的粘接。不再为喷火枪高温火焰粘接不可避免过头粘接或者不足粘接这个不可避免的难题而发愁。它既可粘接卷材与防水基面的粘接也可粘接搭接处的粘接。对防水丙纶的粘接特别牢实，强撕完全破坏丙纶。

(7)用于防水腻子(内外墙的防水功能。并且由于自身的成膜性防水特好，完全可以封闭水泥的返碱现象，从而不影响乳胶漆的色彩)。

(8)用于乳化沥青的改性。乳化沥青的成膜性很差，更没有延伸性，同时耐低温性能也很差，在高温下也融融。加入60％～80％的改性聚乙烯醇防水乳液就完全改变了它存在的几大短缺。从而大大提升了乳化沥青的品质档次以及使用范围。

其具体的使用方法为：

(1)成品直接施工使用，不需要添加任何填料，此时用在最高档次的防水材料，使用在环境非常恶劣或者特殊要求的防水方面；

(2)一般性的防水，在施工时需要添加重钙粉或滑石粉或水泥。添加的比例视工程质量要求而自己确定填料的比例。如果防水涂膜裸露在可以加入80％的水泥20％的乳液，然后用水调到合适粘度。总的来说与别的防水涂料使用方式方法相同。在没有浮尘灰沙、没有松动基面、没有明水的使用需要防水处理的基面喷或者涂都可以。管道的防锈防腐直接喷或涂此成品即可。生产防水卷材上胶与别的上胶方式方法相同，工艺相同。

下面通过实施例对本发明的具体实施方式做进一步的解释说明，但不表示将本发明的保护范围限制在实施例所述范围内。

实施例1～3用本发明技术方案制备改性聚乙烯醇防水涂料

实施例1配方1：涂料组成为：按重量百分比计，聚乙烯醇改性乳液70％，着色耐水剂30％；

所述聚乙烯醇改性乳液组成为：基料80％，乙二醇、邻苯二甲酸二丁酯和聚乙二醇的混合液20％；

所述基料组成为：2699聚乙烯醇6.5％，抗冻剂3％，催化剂～0.2％，改性剂3.8％，余量为水；所述的改性剂为氯化铝。

实施例2配方2：涂料组成为：按重量百分比计，聚乙烯醇改性乳液80％，着色耐水剂20％；

所述聚乙烯醇改性乳液组成为：基料95％，乙二醇、邻苯二甲酸二丁酯和聚乙二醇的混合液5％；

所述基料组成为：2699聚乙烯醇8％，抗冻剂3％，催化剂0.2％，改性剂3.3％，余量为水；所述的改性剂为硝酸铝和重铬酸钾的混合物。

实施例3配方3：涂料组成为：按重量百分比计，聚乙烯醇改性乳液75％，着色耐水剂25％；

所述聚乙烯醇改性乳液组成为：基料90％，乙二醇、邻苯二甲酸二丁酯和聚乙二醇的混合液10％；

所述基料组成为：2699聚乙烯醇7％，抗冻剂2.8％，催化剂0.18％，改性剂3.6％，余量为水；所述的改性剂为氯化铝、硝酸铝、重铬酸钾、马来酸和酒石酸混合物。

实施例1～3的制备方法为：

a、将抗冻剂、改性剂、催化剂分别加水溶解，备用；

将基料配方中剩余量的水加热至60℃，搅拌下加入聚乙烯醇，升温至92～95℃，保温1h，待聚乙烯醇完全溶解后，加入溶解的抗冻剂、再加入溶解的催化剂，混匀后加入溶解的改性剂，在80℃以上反应40min，制得基料；

b、取步骤a的基料，分别将配方量的基料和乙二醇、邻苯二甲酸二丁酯和聚乙二醇的混合液混合搅拌均匀，制得聚乙烯醇改性乳液；

c、取步骤b所得聚乙烯醇改性乳液，分别将配方量的聚乙烯醇改性乳液和着色耐水剂混合搅拌均匀，制得改性聚乙烯醇防水涂料。

将实施例1～3制备得到的改性聚乙烯醇防水涂料进行性能测定，得到如下表1所示的试验结果。

表1改性聚乙烯醇防水涂料性能测定

由实施例结果可知，本发明配方和方法制备得到的改性聚乙烯醇防水涂料固含量高，拉伸强度、断裂伸长率和粘结强度都很好，成膜性能优异，使用寿命长。并且施工方便，操作简便，可喷可涂，液体均匀一致，固化快，膜耐低温性好，在-30℃不硬不脆并且具有柔性，在高温下不熔融流淌，耐化学品腐蚀性优异，耐老化性抗紫外线照射强。

相比乳化沥青或者液体沥青、改性沥青等防水材料，本发明的涂料更耐高温和低温，形成的膜在高温下不溶融，在低温下也具有柔性，并且明火下也不易燃烧；

更为重要的是，本发明的改性聚乙烯醇防水涂料具有极高的性价比，本发明的成品其原料成本在1300元/吨左右，市场同类产品***基本在6000元/吨左右，降低了78％，极大的降低生产成本，具有极高的经济价值，适宜推广使用。

Claims (8)

1.改性聚乙烯醇防水涂料，其特征在于，其原料组成为：

按重量百分比计，聚乙烯醇改性乳液70～80％，着色耐水剂20～30％；

所述聚乙烯醇改性乳液组成为：基料80～95％，乙二醇、邻苯二甲酸二丁酯和聚乙二醇的混合液5～20％；

所述基料组成为：2699聚乙烯醇6.5～8％，抗冻剂2.42～3％，催化剂0.14～0.2％，改性剂3.3～3.8％，余量为水；所述的改性剂为氯化铝、硝酸铝、重铬酸钾、马来酸或酒石酸中的至少一种。

2.根据权利要求1所述的改性聚乙烯醇防水涂料，其特征在于，其原料组成为：

按重量百分比计，聚乙烯醇改性乳液75～80％，着色耐水剂20～25％；

所述聚乙烯醇改性乳液组成为：基料90～95％，乙二醇、邻苯二甲酸二丁酯和聚乙二醇的混合液5～10％；

所述基料组成为：2699聚乙烯醇6.5～7％，抗冻剂2.42～2.8％，催化剂0.14～0.18％，改性剂3.3～3.6％，余量为水；所述的改性剂为氯化铝、硝酸铝、重铬酸钾、马来酸或酒石酸中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的改性聚乙烯醇防水涂料，其特征在于：还包括重钙粉、滑石粉或水泥中的至少一种。

4.根据权利要求3所述的改性聚乙烯醇防水涂料，其特征在于：所述重钙粉、滑石粉或水泥的加入量为占聚乙烯醇改性乳液和着色耐水剂总量的20～40％。

5.根据权利要求1所述的改性聚乙烯醇防水涂料，其特征在于：所述的催化剂为甲酸或盐酸。

6.根据权利要求1所述的改性聚乙烯醇防水涂料，其特征在于：所述的抗冻剂为乙二醇、尿素和氯化石蜡的混合液。

7.根据权利要求1所述的改性聚乙烯醇防水涂料，其特征在于：所述的着色耐水剂为碳黑浆或沥青。

8.权利要求1～7任一项所述的改性聚乙烯醇防水涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

a、将抗冻剂、改性剂、催化剂分别加水溶解，备用；

将基料配方中剩余量的水加热至60℃，搅拌下加入聚乙烯醇，升温至92～95℃，保温1h，待聚乙烯醇完全溶解后，加入溶解的抗冻剂、再加入溶解的催化剂，混匀后加入溶解的改性剂，在80℃以上反应30～40min，制得基料；

b、取步骤a的基料，按重量比基料﹕乙二醇、邻苯二甲酸二丁酯和聚乙二醇的混合液＝80～95﹕5～20加入乙二醇、邻苯二甲酸二丁酯和聚乙二醇的混合液，搅拌均匀，制得聚乙烯醇改性乳液；

c、取步骤b所得聚乙烯醇改性乳液，按重量比聚乙烯醇改性乳液﹕着色耐水剂＝70～80﹕20～30加入着色耐水剂，搅拌均匀，制得改性聚乙烯醇防水涂料。