CN111116144A - 一种彩色聚合物水泥砂浆涂料及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种彩色聚合物水泥砂浆涂料，以质量份计，包括以下组分：丙烯酸酯聚合物胶乳10～15份、水泥25～35份、彩砂45～50份、色浆1.5～3.5份、水10～15份。本发明提供的彩色聚合物水泥砂浆涂料通过添加丙烯酸酯聚合物胶乳，起到交联粘接、增加材料粘接强度和柔韧性的作用，使得本发明提供的彩色聚合物水泥砂浆涂料同时具有较好的韧性和粘结强度。本发明还提供了上述彩色聚合物水泥砂浆涂料作为路面涂层的应用。

Description

一种彩色聚合物水泥砂浆涂料及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及彩色涂料领域，尤其涉及一种彩色聚合物水泥砂浆涂料及其制备方法和应用。
背景技术
近年来，彩色路面因其绚丽多变的色彩，显著的交通警示作用，越来越受到交通建设管理者的青睐。目前普遍采用的彩色路面有沥青型和陶粒型，彩色沥青型路面需要热法施工，操作不方便；而彩色陶粒面需要添加胶黏剂来粘接骨料和待铺设基层，常用的胶黏剂为环氧聚合物胶黏剂，韧性较差。为了提高彩色陶粒面的韧性，人们采用聚氨酯作为胶黏剂，以聚氨酯作为胶黏剂虽然能够提高陶粒面的韧性，但是由此得到的陶粒面的粘接强度较差。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种同时具有韧性好且粘结强度高的彩色聚合物水泥砂浆涂料。
本发明提供了一种彩色聚合物水泥砂浆涂料，以质量份计，包括以下组分：
Figure BDA0002354812560000011
优选的，制备所述丙烯酸酯聚合物胶乳的原料包括以下质量份数的组分：
Figure BDA0002354812560000012
Figure BDA0002354812560000021
制备丙烯酸酯聚合物胶乳原料组分的质量份数与彩色聚合物水泥砂浆涂料组分的质量份数的基准不同。
优选的，所述C4～C12的丙烯酸烷基酯包括丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸癸酯和丙烯酸异辛酯中的一种或多种；所述C3～C12的甲基丙烯酸烷基酯包括甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸苄酯和甲基丙烯酸环己酯中的一种或多种；所述C3～C12的含酸不饱和单体包括丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸、衣康酸酐、富马酸、富马酸酐、丙烯酸酐和甲基丙烯酸酐中的一种或多种。
优选的，所述引发剂为过硫酸铵；所述乳化剂包括十二烷基丙烯酸钠、十二烷基硫酸钠和十二烷基苯磺酸钠的一种或多种；所述表面活性单体为甲基丙烯酸缩水甘油酯。
优选的，所述丙烯酸酯聚合物胶乳的制备方法包括以下步骤：
将C4～C12的丙烯酸烷基酯、C3～C12的甲基丙烯酸烷基酯、C3～C12的含酸不饱和单体、乳化剂和部分水混合，得到预乳化液；
将引发剂、表面活性剂、盐酸和剩余水混合，然后再与预乳化液混合，得到混合料液；
将所述混合料液进行加热处理，得到丙烯酸酯聚合物胶乳；所述加热处理的温度为60～95℃；所述加热处理过程中反应体系的pH值为4～6。
优选的，所述水泥为硅酸盐白水泥。
优选的，所述彩砂的粒径为20～60目，粒径为20～40目的彩砂质量与粒径为30～60目的彩砂质量比1:1～2:1。
优选的，所述色浆为水分散性色浆。
本发明还提供了上述技术方案所述彩色聚合物水泥砂浆涂料的制备方法，包括以下步骤：
将丙烯酸类聚合物胶乳、水泥、彩砂、色浆和水搅拌混合，得到彩色聚合物水泥砂浆涂料。
本发明还提供了上述技术方案所述彩色聚合物水泥砂浆涂料作为路面涂层的应用，所述涂层的厚度为0.6～0.8mm。
本发明提供了一种彩色聚合物水泥砂浆涂料，以质量份计，包括以下组分：丙烯酸酯聚合物胶乳10～15份、水泥25～35份、彩砂45～50份、色浆1.5～3.5份、水10～15份。本发明提供的彩色聚合物水泥砂浆涂料通过添加丙烯酸酯聚合物胶乳，起到交联粘接、增加材料粘接强度和柔韧性的作用，使得本发明提供的彩色聚合物水泥砂浆涂料同时具有较好的韧性和粘结强度。另外，本发明提供的彩色聚合物水泥砂浆涂料还具有较好的抗渗压力、抗压强度和抗折强度。
本发明还提供了上述彩色聚合物水泥砂浆涂料作为路面涂层的应用，本发明提供的彩色聚合物水泥砂浆涂料作为路面涂层，可应用于高速公路、机场跑道、公交车专用道、隧道出入口、景观道路、旅游道路、人行道、自行车道、园区道路、小区道路、停车场等，以本发明提供的彩色聚合物水泥砂浆涂料作为路面涂层不仅具有较好的韧性和粘结强度，而且可以有效的美化环境。
具体实施方式
本发明提供了一种彩色聚合物水泥砂浆涂料，以质量份计，包括以下组分：
Figure BDA0002354812560000031
本发明提供的彩色聚合物水泥砂浆涂料包括10～15质量份丙烯酸酯聚合物胶乳，优选为11～14份，更优选为12～13份。在本发明中，所述丙烯酸酯聚合物胶乳优选由包括以下质量份数组分的原料制备得到：
Figure BDA0002354812560000041
在本发明中，制备丙烯酸酯聚合物胶乳原料组分的质量份数与彩色聚合物水泥砂浆涂料组分的质量份数的基准不同。
在本发明中，制备丙烯酸酯聚合物胶乳的原料中C4～C12的丙烯酸烷基酯的质量份数优选为30～40份，更优选为35份；C3～C12的甲基丙烯酸烷基酯的质量份数优选为30～40份，更优选为35份；C3～C12的含酸不饱和单体的质量份数优选为0.1～10份，进一步优选为1～8份，更优选为2～6份。在本发明中，所述C4～C12的丙烯酸烷基酯、C3～C12的甲基丙烯酸烷基酯和C3～C12的含酸不饱和单体起到增加丙烯酸酯聚合物胶乳的粘接强度和韧性的作用。
在本发明中，所述C4～C12的丙烯酸烷基酯优选包括丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸癸酯和丙烯酸异辛酯中的一种或多种；所述C3～C12的甲基丙烯酸烷基酯包括甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸苄酯和甲基丙烯酸环己酯中的一种或多种；所述C3～C12的含酸不饱和单体包括丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸、衣康酸酐、富马酸、富马酸酐、丙烯酸酐和甲基丙烯酸酐中的一种或多种。
在本发明中，制备丙烯酸酯聚合物胶乳的原料中引发剂的质量份数优选为0.001～0.01份，进一步优选为0.002～0.008份，更优选为0.004～0.006份；所述引发剂优选为过硫酸铵。在本发明中，制备丙烯酸酯聚合物胶乳的原料中乳化剂的质量份数优选为0.1～2份，进一步优选为0.5～1.5份，更优选为0.8～1.2份；所述乳化剂优选包括十二烷基丙烯酸钠、十二烷基硫酸钠和十二烷基苯磺酸钠的一种或多种。在本发明中，制备丙烯酸酯聚合物胶乳的原料中表面活性单体的质量份数优选为0.2～0.6份，进一步优选为0.3～0.5份；所述表面活性单体优选为甲基丙烯酸缩水甘油酯。在本发明中，制备丙烯酸酯聚合物胶乳的原料中盐酸的质量份数优选为1～5份，进一步优选为1～4份，更优选为1～3份，所述盐酸优选为分析纯盐酸，所述盐酸的质量浓度优选为36％～38％。在本发明中，所述引发剂的作用是使不饱和单体进行自由基聚合；所述乳化剂能够改善乳浊液中各种构成相之间的表面张力，使之形成均匀稳定的分散体系或乳浊液的物质；所述表面活性单体在引发剂作用下可发生均聚合或共聚合，上述原料共同作用，有利于提高丙烯酸酯聚合物胶乳的粘接强度和韧性。
在本发明中，所述丙烯酸酯聚合物胶乳的制备方法优选包括以下步骤：
将C4～C12的丙烯酸烷基酯、C3～C12的甲基丙烯酸烷基酯、C3～C12的含酸不饱和单体、乳化剂和部分水混合，得到预乳化液；
将引发剂、表面活性单体、盐酸和剩余水混合，然后再与预乳化液混合，得到混合料液；
将所述混合料液进行加热处理，得到丙烯酸酯聚合物胶乳。
在本发明中，所述部分水和剩余水的体积比优选为3～4:1。
在本发明中，所述加热处理的温度优选为60～95℃，进一步优选为65～85℃，更优选为70～80℃；所述加热处理过程中反应体系的pH值优选为4～6。本发明在加热处理过程中，发生了聚合反应，本发明优选将加热反应的温度和pH值控制在上述范围内，有利于原料之间充分反应，制备得到丙烯酸酯聚合物胶乳。
在本发明所提供的彩色聚合物水泥砂浆涂料中，所述丙烯酸酯聚合物胶乳起到交联粘接、增加材料粘接强度和柔韧性的作用。
本发明提供的彩色聚合物水泥砂浆涂料包括25～35质量份水泥，优选为30份。在本发明中，所述水泥优选为硅酸盐白水泥，所述水泥的标号优选≥42.5号。在本发明中所提供的彩色聚合物水泥砂浆涂料中，水泥起到提升材料固化强度和粘接强度的作用。
本发明提供的彩色聚合物水泥砂浆涂料包括45～50质量份彩砂，所述彩砂的粒径优选为20～60目。在本发明中，粒径为20～40目的彩砂质量与粒径为30～60目的彩砂质量比优选为1:1～2:1；所述粒径为20～40目的彩砂尺寸为0.425mm～0.850mm；所述粒径为30～60目的彩砂尺寸为0.250mm～0.600mm。本发明优选将彩砂的粒径控制在上述条件下，起到醒目、美观、抗滑和骨架支撑的作用。
本发明提供的彩色聚合物水泥砂浆涂料包括1.5～3.5份色浆，所述色浆优选为水分散性色浆，所述水分散性色浆优选由去离子水、高档环保颜料、颜料表面处理剂及多种功能添加剂精制加工而成。本发明对水分散性色浆没有特别要求，采用本领域技术人员熟知的水分散性色浆即可。本发明所添加的色浆优选具有较好的耐光性、耐候性、耐化学腐蚀性、低温稳定性，且相对着色力较好。本发明还提供了上述技术方案所述彩色聚合物水泥砂浆涂料的制备方法，包括以下步骤：
将丙烯酸类聚合物胶乳、水泥、彩砂、色浆和水搅拌混合，得到彩色聚合物水泥砂浆涂料。
在本发明中，所述搅拌混合的转速优选为300～800r/min，更优选为400～700r/min；所述搅拌混合的时间优选为9～20min。本发明优选先将丙烯酸类聚合物胶乳和水搅拌混合2～4min，然后再加入水泥、彩砂搅拌混合5～10min，然后再加入色浆搅拌混合2～4min。
本发明还提供了上述技术方案所述彩色聚合物水泥砂浆涂料作为涂层的应用，所述涂层的厚度为0.6～0.8mm。本发明对所述彩色聚合物水泥砂浆涂料制备成涂层的方法没有特别要求，采用本领域技术人员所熟知的人工摊铺的方式进行常温冷施工即可，无需进行热法施工。本发明提供的彩色聚合物水泥砂浆涂料作为路面涂层，可应用于高速公路、机场跑道、公交车专用道、隧道出入口、景观道路、旅游道路、人行道、自行车道、园区道路、小区道路、停车场等，以本发明提供的彩色聚合物水泥砂浆涂料作为路面涂层不仅具有较好的韧性和粘结强度，而且可以有效的美化环境。
下面将结合本发明中的实施例，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
将丙烯酸甲酯30质量份、甲基丙烯酸羟乙酯35质量份、衣康酸2质量份、十二烷基丙烯酸钠0.6质量份、部分去离子水(占去离子水总量的80％)24.88质量份混合，均匀搅拌20min，得到预乳化液；
将过硫酸铵0.004质量份、甲基丙烯酸缩水甘油酯0.3质量份、盐酸(质量浓度为37％)1质量份和剩余去离子水(占去离子水总量的20％)6.22质量份混合后，调pH＝6，充分搅拌至均匀，加入反应釜中，并升温至75℃，充分反应4h，得到本发明所述丙烯酸酯聚合物胶乳。
按重量比称量丙烯酸类聚合物胶乳10质量份，水12质量份，水泥25质量份，彩砂50质量份，色浆3质量份；
将丙烯酸类聚合物胶乳与水混合搅拌3min，转速400r/min；
向所得混合物中加入水泥、彩砂搅拌8min，转速600r/min；
将色浆加入到混合物中继续搅拌2min至均匀，转速700r/min，得到彩色聚合物水泥砂浆涂料。
按照技术指标JC/T984-2011对实施例1制备得到的彩色聚合物水泥砂浆涂料进行性能测试，结果如表1所示：
表1实施例1彩色聚合物水泥砂浆涂料的性能参数
Figure BDA0002354812560000071
Figure BDA0002354812560000081
由表1测试结果可知，实施例1制备得到的彩色聚合物水泥砂浆涂料同时具有较高的粘结强度和韧性。
实施例2
将丙烯酸乙酯35质量份、甲基丙烯酸羟丙酯35质量份、衣康酸酐4质量份、十二烷基硫酸钠0.4质量份、部分去离子水(占去离子水总量的75％)16.95质量份混合，均匀搅拌22min，得到预乳化液；
将过硫酸铵0.005质量份、甲基丙烯酸缩水甘油酯0.4质量份、盐酸(质量浓度为38％)2质量份和剩余去离子水(占去离子水总量的75％)5.65质量份混合后，调pH＝5，充分搅拌至均匀，加入反应釜中，并升温至70℃，充分反应4.5h，得到本发明所述丙烯酸酯聚合物胶乳。
按重量比称量丙烯酸类聚合物胶乳13质量份，水15质量份，水泥30质量份，彩砂40质量份，色浆2质量份；
将丙烯酸类聚合物胶乳与水混合搅拌4min，转速350r/min；
向所得混合物中加入水泥、彩砂搅拌6min，转速700r/min；
将色浆加入到混合物中继续搅拌4min至均匀，转速400r/min，得到彩色聚合物水泥砂浆涂料。
按照技术指标JC/T984-2011对实施例2制备得到的彩色聚合物水泥砂浆涂料进行性能测试，结果如表2所示：
表2实施例2彩色聚合物水泥砂浆涂料的性能参数
Figure BDA0002354812560000082
Figure BDA0002354812560000091
由表2测试结果可知，实施例2制备得到的彩色聚合物水泥砂浆涂料同时具有较高的粘结强度和韧性。
实施例3
将丙烯酸癸酯35质量份、甲基丙烯酸丁酯30质量份、富马酸5质量份、十二烷基硫酸钠1.2质量份、部分去离子水(占去离子水总量的80％)21质量份混合，均匀搅拌24min，得到预乳化液；
将过硫酸铵0.006质量份、甲基丙烯酸缩水甘油酯0.5质量份、盐酸(质量浓度为36％)2质量份和剩余去离子水(占去离子水总量的20％)5.25质量份混合后，调pH＝5，充分搅拌至均匀，加入反应釜中，并升温至78℃，充分反应4h，得到本发明所述丙烯酸酯聚合物胶乳。
按重量比称量丙烯酸类聚合物胶乳14质量份，水13质量份，水泥35质量份，彩砂35质量份，色浆3质量份；
将丙烯酸类聚合物胶乳与水混合搅拌3min，转速450r/min；
向所得混合物中加入水泥、彩砂搅拌8min，转速600r/min；
将色浆加入到混合物中继续搅拌3min至均匀，转速800r/min，得到彩色聚合物水泥砂浆涂料。
按照技术指标JC/T984-2011对实施例3制备得到的彩色聚合物水泥砂浆涂料进行性能测试，结果如表3所示：
表3实施例3彩色聚合物水泥砂浆涂料的性能参数
Figure BDA0002354812560000092
Figure BDA0002354812560000101
由表3测试结果可知，实施例3制备得到的彩色聚合物水泥砂浆涂料同时具有较高的粘结强度和韧性。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种彩色聚合物水泥砂浆涂料，其特征在于，以质量份计，包括以下组分：
Figure FDA0002354812550000011
2.根据权利要求1所述的彩色聚合物水泥砂浆涂料，其特征在于，制备所述丙烯酸酯聚合物胶乳的原料包括以下质量份数的组分：
Figure FDA0002354812550000012
制备丙烯酸酯聚合物胶乳原料组分的质量份数与彩色聚合物水泥砂浆涂料组分的质量份数的基准不同。
3.根据权利要求2所述的彩色聚合物水泥砂浆涂料，其特征在于，所述C4～C12的丙烯酸烷基酯包括丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸癸酯和丙烯酸异辛酯中的一种或多种；所述C3～C12的甲基丙烯酸烷基酯包括甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸苄酯和甲基丙烯酸环己酯中的一种或多种；所述C3～C12的含酸不饱和单体包括丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸、衣康酸酐、富马酸、富马酸酐、丙烯酸酐和甲基丙烯酸酐中的一种或多种。
4.根据权利要求2所述的彩色聚合物水泥砂浆涂料，其特征在于，所述引发剂为过硫酸铵；所述乳化剂包括十二烷基丙烯酸钠、十二烷基硫酸钠和十二烷基苯磺酸钠的一种或多种；所述表面活性单体为甲基丙烯酸缩水甘油酯。
5.根据权利要求2～4任一项所述的彩色聚合物水泥砂浆涂料，其特征在于，所述丙烯酸酯聚合物胶乳的制备方法包括以下步骤：
将C4～C12的丙烯酸烷基酯、C3～C12的甲基丙烯酸烷基酯、C3～C12的含酸不饱和单体、乳化剂和部分水混合，得到预乳化液；
将引发剂、表面活性剂、盐酸和剩余水混合，然后再与预乳化液混合，得到混合料液；
将所述混合料液进行加热处理，得到丙烯酸酯聚合物胶乳；所述加热处理的温度为60～95℃；所述加热处理过程中反应体系的pH值为4～6。
6.根据权利要求1所述的彩色聚合物水泥砂浆涂料，其特征在于，所述水泥为硅酸盐白水泥。
7.根据权利要求1所述的彩色聚合物水泥砂浆涂料，其特征在于，所述彩砂的粒径为20～60目，粒径为20～40目的彩砂质量与粒径为30～60目的彩砂质量比1:1～2:1。
8.根据权利要求1所述的彩色聚合物水泥砂浆涂料，其特征在于，所述色浆为水分散性色浆。
9.权利要求1～8任一项所述彩色聚合物水泥砂浆涂料的制备方法，包括以下步骤：
将丙烯酸类聚合物胶乳、水泥、彩砂、色浆和水搅拌混合，得到彩色聚合物水泥砂浆涂料。
10.权利要求1～8任一项所述彩色聚合物水泥砂浆涂料作为路面涂层的应用，其特征在于，所述涂层的厚度为0.6～0.8mm。
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