CN115368083B - 一种js防水涂料及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种JS防水涂料，包括粉料和液料，所述粉料按重量份数计，包括以下组分：硅酸盐水泥30‑45%；粉煤灰5‑10%；尾矿砂50‑65%；早强剂0.1‑0.3%；干粉减水剂0.05‑0.3%；干粉消泡剂0.1‑0.3%；纤维素醚0.01‑0.05%；所述液料按重量份数计，包括以下组分：水5‑10%；乳液90‑95%；消泡剂0.1‑0.3%；杀菌剂0.1‑0.3%；减水剂0.1‑0.3%；其中，所述液料与粉料的重量比例为=1：（1.2‑1.6）。本发明的JS防水涂料，力学性能优异，能够满足GB/T 23445‑2009Ⅱ型标准，同时干燥速度快，可有效缩短施工周期，具有很高的使用价值。

Description

一种JS防水涂料及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及高分子材料技术领域，具体涉及一种JS防水涂料及其制备方法和应用。

背景技术

JS防水涂料，即聚合物水泥防水涂料，是一种以聚丙烯酸酯乳液、乙烯-醋酸乙烯酯共聚乳液等聚合物乳液和水泥为主要原料，加入填料及其他助剂配制而成，经水分挥发和水泥水化反应固化成膜的双组分水性防水涂料。目前市面上的JS防水涂料产品，粉料内需要使用大量的石英砂和石英粉作为粉料内的骨料，起到填充涂膜缝隙的作用。但石英砂、石英粉在粉碎过程中要消耗大量的人力物力，而且严重破坏自然环境、造成粉尘污染等问题，大大增加环保压力。因此，如何减少石英砂和石英粉的使用成为亟待解决的问题。

尾矿是选矿作业中产生的有用组分含量低且目前无法经济用于工业生产的组分，也是工业固体废弃物中的主要组成成分。目前我国尾矿堆存量相当巨大，大部分为铁矿、铜矿、金矿和磷矿采选产生的尾矿和废石。堆存的尾矿不仅对环境有着很大污染，浪费了大量的土地，也存在着严重的安全隐患（如在雨水季节极易造成泥石流危险、尾矿会随着雨水渗透而污染地饮用淡水资源等）。故对尾矿资源的综合再利用十分必要。尾矿的主要矿物成分是各种脉石矿物，如石英、长石、辉石和角闪石等，其主要化学成分为Si、Ca、Fe、Al、Zn等元素的氧化物和硅酸盐，目前主要是在建筑材料中有所应用（例如用于制作水泥、瓦、混凝土集料等，或用于修筑公路等）。

现有技术中，有研究将尾矿用于防水涂料中。中国专利申请CN113896486A公开了采用-100~+400目的细粒级铜尾矿替代传统的天然水洗河沙和天然矿石生产的重钙粉，制备防水涂层材料；但从其实施例数据看出，该防水涂层材料的力学性能无法达到GB/T23445-2009 Ⅱ型标准，实际应用价值并不高，而且经研究发现，该防水涂层材料还存在干燥速度慢的问题，施工周期长，影响施工效率。

因此，本发明主要研究如何在JS防水涂料产品中合理利用尾矿资源，有效减少水泥、石英砂和石英粉的使用，又能够保证JS防水涂料的各项性能，满足实际使用需求。

发明内容

为了克服上述现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种JS防水涂料，具有优异力学性能（拉伸强度＞2.5Mpa、断裂伸长率≥120%、粘接强度＞1Mpa），能够满足GB/T23445-2009 Ⅱ型标准，同时干燥速度快，可有效缩短施工周期，具有很高的使用价值。

本发明的另一目的在于提供上述JS防水涂料的制备方法。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种JS防水涂料，包括粉料和液料，

所述粉料按重量份数计，包括以下组分：

硅酸盐水泥            30-45份；

粉煤灰                5-10份；

尾矿砂                50-65份；

早强剂                0.1-0.3份；

干粉减水剂            0.05-0.3份；

干粉消泡剂            0.1-0.3份；

纤维素醚              0.01-0.05份；

所述液料按重量份数计，包括以下组分：

水                    5-10份；

乳液                  90-95份；

消泡剂                0.1-0.3份；

杀菌剂                0.1-0.3份；

减水剂                0.1-0.3份；

其中，所述液料与粉料的重量比例为=1：（1-2）；优选的，所述液料与粉料的重量比例为=1：（1.2-1.6）。

本发明中，在粉料组分中通过添加一定量的粉煤灰，能够大大减少水泥的用量，同时粉煤灰中经过高温煅烧形成的玻化微珠可很好的提升水泥的和易性和施工性，有效填充防水涂膜孔径，提高涂膜密实度，保证了涂料的拉伸强度力学性能和防水效果。优选的，所述粉煤灰为200-400目。

所述的尾矿砂选自金尾矿砂或铁尾矿砂中的任意一种或几种。优选的，所述尾矿砂中铁尾矿和金尾矿的重量比为（2-3.5）：1。

优选的，所述尾矿砂为50-200目。所述尾矿砂为矿石经过选矿或其他综合处理后剩下的有用矿物品位最低的矿石，本发明经过筛分烘干后得到的要求粒径的尾矿砂。

所述粉料中的早强剂选自甲酸钙或碳酸锂中的任意一种或几种。早强剂的加入能有效促进水泥中硅酸二钙和硅酸三钙的水化速度，进而提高水泥的早期强度。

优选的，所述早强剂为甲酸钙和碳酸锂按重量比（2-12）：1复配；更优选的，所述早强剂为甲酸钙和碳酸锂按重量比（4-6）：1复配。本发明选用甲酸钙和碳酸锂按一定比例复配的早强剂，在显著提升干燥速率的同时，能够有效改善涂料的力学性能。

优选的，所述粉料中的干粉消泡剂由二甲基硅油、硅树脂、载体和配合剂精制而成。具体的，所述干粉消泡剂包括但不限于德国明凌化学P803。本发明在粉料内添加一定量的干粉消泡剂，可以消除在液料和粉料混合过程中产生的气泡，有效增加施工过程中浆料的密实性和施工性。

优选的，所述粉料中的干粉减水剂选自干粉类聚羧酸减水剂、三聚氰胺减水剂或木质素磺酸盐中的任意一种或几种。在粉料中添加一定量的减水剂，可有效降低表面张力，使得粉料更易在液料内得到充分分散。

优选的，所述纤维素醚选自羟乙基甲基纤维素醚或羟丙基甲基纤维素醚中的任意一种或几种。纤维素醚的加入，能够增加材料的保水性能，使浆料内的水泥充分参与水化反应，保障涂膜的拉伸强度力学性能；同时纤维素醚能够调节浆料的粘稠度适中，使浆料有一定的抗流挂效果。优选的，所述纤维素醚的粘度为1000mPa·S-10000mPa·S。所述粘度的测试方法为：使用2%的纤维素醚纯净水溶液（2g纤维素醚+98g纯净水充分搅拌溶融），然后用布氏粘度测试仪测试液体的粘度。

优选的，所述液料中的乳液选自丙烯酸乳液、苯乙烯- 丙烯酸酯乳液或丁苯乳液中的任意一种或几种。

优选的，所述液料中的消泡剂选自有机硅类消泡剂或矿物油类消泡剂中的任意一种或几种。

优选的，所述液料中的杀菌剂选自异噻唑啉酮类杀菌剂。

优选的，所述液料中的减水剂选自聚羧酸减水剂。

本发明还提供上述JS防水涂料的制备方法，包括以下步骤：

（1）粉料的制备：按照配比，在混合器中加入硅酸盐水泥、粉煤灰和尾矿砂，混合均匀，再加入早强剂、干粉减水剂、干粉消泡剂、纤维素醚，高速混合10-20min，制得粉料；

（2）液料的制备：按照配比，将乳液和水加入搅拌容器，开启搅拌，搅拌10-20min后；再加入杀菌剂与预留的水，然后加入消泡剂和减水剂，搅拌20-30min；出料时，用100目滤网过滤出料，制得液料；

（3）将液料和粉料按一定比例充分混合均匀，制备得到JS防水涂料。

优选的，所述步骤（2）中，所述一部分水为加入水总质量的40%-90%。

本发明还提供上述JS防水涂料在建筑防水涂层中的应用。

本发明具有如下有益效果：

（1）本发明的JS防水涂料力学性能优异，能够满足GB/T 23445-2009 Ⅱ型标准，同时干燥速度快，可有效缩短施工周期，具有很高的使用价值。

（2）本发明的JS防水涂料配方，采用特定的尾矿砂代替了传统石英砂和石英粉的使用，实现了尾矿资源的合理利用，且配合一定量的粉煤灰，大大降低了水泥的添加量，相比于传统JS防水涂料，能够获得更优的力学性能，且更加低碳环保。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对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，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。

对本发明实施例及对比例所用的原材料做如下说明，但不限于这些材料：

粉料组分原材料：

硅酸盐水泥1：42.5R，海螺水泥股份有限公司；

硅酸盐水泥2：52.5R，海螺水泥股份有限公司；

粉煤灰1：200目；

粉煤灰2：400目；

粉煤灰3：100目；

粉煤灰4：600目；

尾矿砂1：铁尾矿，100目；

尾矿砂2：金尾矿，100目；

早强剂1：甲酸钙与碳酸锂按重量比2：1复配；

早强剂2：甲酸钙与碳酸锂按重量比6：1复配；

早强剂3：甲酸钙与碳酸锂按重量比12：1复配；

早强剂4：甲酸钙，建涂堡建材有限公司；

早强剂5：碳酸锂，建涂堡建材有限公司；

干粉减水剂：羧酸减水剂，巴斯夫；

干粉消泡剂：德国明凌化学 P803；

纤维素醚1：4000mPa·S，山东赫达股份有限公司；

纤维素醚2： 800mPa·S，山东赫达股份有限公司；

纤维素醚3：12000mPa·S，山东赫达股份有限公司；

石英砂：100目。

本发明实施例和对比例采用的粉煤灰和尾矿砂的化学组成如下表所示：

液料组分原材料：

水：

乳液1：丙烯酸乳液，固含55±1wt%，广东巴德富股份有限公司；

乳液2：丁苯乳液，固含55±1wt%，巴斯夫；

消泡剂：有机硅消泡剂，巴斯夫；

杀菌剂：异噻唑啉酮，陶氏化学；

减水剂：聚羧酸减水剂，巴斯夫。

实施例和对比例的制备方法：

（1）粉料的制备：按照配比，在混合器中加入硅酸盐水泥、粉煤灰和尾矿砂，混合均匀，再加入早强剂、干粉减水剂、干粉消泡剂、纤维素醚，高速混合10-20min，制得粉料；

（2）液料的制备：按照配比，将乳液和一部分水（加入水总质量的90%）加入搅拌容器，开启搅拌，搅拌10-20min后；再加入杀菌剂与预留的另一部分水，然后加入消泡剂和减水剂，搅拌20-30min；出料时，用100目滤网过滤出料，制得液料；

（3）将液料和粉料按一定比例充分混合均匀，制备得到JS防水涂料。

相关性能测试：

参照标准GB/T23445-2009、GB/T16777-2008，测试实施例和对比例制备得到的JS防水涂料的拉伸强度、断裂伸长率、粘接强度和干燥时间。

GB/T23445-2009 Ⅱ型标准要求：拉伸强度（无处理）≥1.8Mpa；断裂伸长率（无处理）≥80%，粘结强度（无处理）≥0.7Mpa。

表1：实施例1-8的JS防水涂料的各组分配比（按重量份数计）

表2：实施例9-16的JS防水涂料的各组分配比（按重量份数计）

表3：实施例17-19和对比例1-3的JS防水涂料的各组分配比（按重量份数计）

表4：实施例1-19和对比例1-3的JS防水涂料相关性能测试结果

由上述结果看出，本发明的JS防水涂料力学性能优异，能够满足GB/T 23445-2009Ⅱ型标准，同时干燥速度快，可有效缩短施工周期，具有很高的使用价值。

对比例1与实施例1比较，不添加粉煤灰，干燥速率较慢，且力学性能较差。

对比例2与实施例1比较，不添加早强剂，干燥速率慢，且拉伸强度、断裂伸长率和粘接强度等力学性能均较差。

对比例3与实施例1比较，采用石英砂制得的JS防水涂料与实施例1的JS防水涂料性能相当，可见，本发明的JS防水涂料配方，采用特定的尾矿砂可以有效代替传统石英砂和石英粉的使用，能够达到实际使用性能要求，实现了尾矿资源的合理利用，且更加低碳环保。

Claims (8)

1.一种JS防水涂料，包括粉料和液料，其特征在于，

所述粉料按重量份数计，包括以下组分：

硅酸盐水泥                30-45份；

粉煤灰                    5-10份；

尾矿砂                    50-65份；

早强剂                    0.1-0.3份；

干粉减水剂                0.05-0.3份；

干粉消泡剂                0.1-0.3份；

纤维素醚                  0.01-0.05份；

所述粉煤灰为200-400目；

所述尾矿砂中铁尾矿和金尾矿的重量比为（2-3.5）：1；

所述早强剂为甲酸钙和碳酸锂按重量比（2-12）：1复配；

所述纤维素醚的粘度为1000mPa·S-10000mPa·S；

所述液料按重量份数计，包括以下组分：

水                        5-10份；

乳液                      90-95份；

消泡剂                    0.1-0.3份；

杀菌剂                    0.1-0.3份；

减水剂                    0.1-0.3份；

其中，所述液料与粉料的重量比例为=1：（1.2-1.6）。

2.根据权利要求1所述的JS防水涂料，其特征在于，所述尾矿砂为50-200目。

3.根据权利要求1所述的JS防水涂料，其特征在于，所述早强剂为甲酸钙和碳酸锂按重量比（4-6）：1复配。

4.根据权利要求1所述的JS防水涂料，其特征在于，所述粉料中的干粉消泡剂由二甲基硅油、硅树脂、载体和配合剂配制而成；所述粉料中的干粉减水剂选自干粉类聚羧酸减水剂、三聚氰胺减水剂或木质素磺酸盐的任意一种或几种。

5.根据权利要求1所述的JS防水涂料，其特征在于，所述纤维素醚选自羟乙基甲基纤维素醚或羟丙基甲基纤维素醚中的任意一种或几种。

6.根据权利要求1所述的JS防水涂料，其特征在于，所述液料中的乳液选自丙烯酸乳液、苯乙烯-丙烯酸酯乳液或丁苯乳液中的任意一种或几种；所述液料中的消泡剂选自有机硅类消泡剂或矿物油类消泡剂中的任意一种或几种；所述液料中的杀菌剂选自异噻唑啉酮类杀菌剂；所述液料中的减水剂选自聚羧酸减水剂。

7.根据权利要求1-6任一项所述的JS防水涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）粉料的制备：按照配比，在混合器中加入硅酸盐水泥、粉煤灰和尾矿砂，混合均匀，再加入早强剂、干粉减水剂、干粉消泡剂、纤维素醚，高速混合10-20min，制得粉料；

（2）液料的制备：按照配比，将乳液和一部分水加入搅拌容器，开启搅拌，搅拌10-20min后；再加入杀菌剂与预留的另一部分水，然后加入消泡剂和减水剂，搅拌20-30min；出料时，用100目滤网过滤出料，制得液料；

（3）将液料和粉料按一定比例充分混合均匀，制备得到JS防水涂料。

8.根据权利要求1-6任一项所述的JS防水涂料在建筑防水涂层中的应用。