CN115477509A - 氟碳聚酯水泥胶及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了二种氟碳聚酯水泥胶及其制备方法，其中，第一种氟碳聚酯水泥胶由氟碳聚酯液和改性水泥组成，氟碳聚酯液和改性水泥的质量百分比为1：（1±0.02）；第二种氟碳聚酯水泥胶由氟碳聚酯液、改性水泥和水组成，氟碳聚酯液和改性水泥的质量百分比为1：（1±0.02）：（0.05±0.01）；二种氟碳聚酯水泥胶的制备方法均包括制备氟碳聚酯液、制备改性水泥和制备氟碳聚酯水泥胶三大步骤。上述二种氟碳聚酯水泥胶具有高抗刮性、较好的延伸性、对明火不燃性、抗菌性、抗微生物滋生型、耐水性、耐紫外线辐射等优异的物理性能，以及高耐候性、高耐化学性、耐有机溶剂等优异的化学性能。
Description
技术领域
本发明涉及建筑材料领域，特别涉及一种氟碳聚酯水泥胶及其制备方法。
背景技术
随着我国经济的高速发展，建筑材料的应用呈几何级上升。建筑材料在使用一段时间后可能会因为所处环境因素等原因出现材料脆化、被腐蚀、微生物侵蚀、漏水、不保温等现象，这不仅会增加后续维护成本，还会增加建筑垃圾，增重地球的分解负担，破坏人类的生存环境。
例如高层建筑幕墙大多应用高强度的型钢，配之以玻璃，玻璃与钢之间用工程胶来衔接；由于工程胶不能够抗紫外线的辐射能量，在紫外线辐射环境下的工程胶极易因老化而失效。例如制药、医院等卫生***，要求高洁净环境，所使用的材料需要满足对细菌、病毒、真菌、依原体等病源微生物具有一定的阻隔性、阻抗性、耐蚀性；而目前除使用无机材料瓷砖、氟膜表面材料外，还没有其他的替代材料，在立面材料的应用方面，阻隔材料、抑菌材料的选取尤为重要。例如化工、冶金、石油管道、电力等特种领域，对材料的应用又具有其他的功能要求，特别是对耐化学性、抗冲击等要求比较高。例如在沿海气候环境下的工业企业，建筑物的耐盐碱性、抗风等也有一定的特殊性要求。但目前还没有开发出一种能够同时满足多种需求的建筑材料。
发明内容
本发明所需解决的技术问题是：提供一种具有优异的物理性能和化学性能的氟碳聚酯水泥胶以及制备该氟碳聚酯水泥胶的制备方法。该氟碳聚酯水泥胶的优异的物理性能包括高抗刮性、较好的延伸性、对明火不燃性、抗菌性、抗微生物滋生型、耐水性等物理性能，优异的化学性能包括高耐候性、高耐化学性、耐有机溶剂等化学性能，是一种多功能性的、能应用于多种领域的功能型材料。
为解决上述问题，本发明采用的技术方案是：所述的第一种氟碳聚酯水泥胶由氟碳聚酯液和改性水泥组成，氟碳聚酯液和改性水泥的质量百分比为1：(1±0.02)；所述的氟碳聚酯液由液态聚酯材料和液态氟碳材料组成，液态聚酯材料和液态氟碳材料的质量百分比为95：(5±0.2)；所述的改性水泥由硅酸盐水泥和一氧化钛组成，硅酸盐水泥和一氧化钛的质量百分比为85：(15±0.5)。
进一步地，前述的第一种氟碳聚酯水泥胶，其中，所述的液态聚酯材料为含聚丙烯酸酯的有机物材料。
进一步地，前述的第一种氟碳聚酯水泥胶，其中，所述的液态聚酯材料采用固含量为30％～55％、PH值为9～11的聚丙烯酸酯乳液。
进一步地，前述的第一种氟碳聚酯水泥胶，其中，液态氟碳材料为由粉末状的氟碳树脂与丙烯酸酯在80℃～85℃温度范围内混合得到的氟碳聚酯乳液；氟碳树脂与丙烯酸酯的质量百分比为(70±2)：(30±2)。
进一步地，前述的第一种氟碳聚酯水泥胶，其中，液态氟碳材料为由粉末状的PVDF材料与PP或PET混合得到的氟碳聚酯乳液。
制备上述第一种氟碳聚酯水泥胶的制备方法具体包括以下步骤：
(1)制备氟碳聚酯液：常温环境下将液态聚酯材料加入容器中后进行搅拌，搅拌速度控制在100～150r/min，在搅拌的过程中添加液态氟碳材料，液态氟碳材料的添加速度控制在2～3kg/min,液态氟碳材料添加完毕后密闭容器并继续搅拌60～80分钟，得到氟碳聚酯液；
(2)制备改性水泥：常温环境下将硅酸盐水泥和一氧化钛放入密闭容器中进行搅拌，搅拌均匀后密封封装；
(3)制备氟碳聚酯水泥胶：将50％的氟碳聚酯液倒入容器中后进行搅拌，搅拌速度控制在80-100r/min，在搅拌的过程中将20％～30％的改性水泥按照5-6kg/min的添加速度加入容器中，20％～30％的改性水泥全部加入容器中后继续搅拌5±0.1分钟，然后边搅拌边将剩余的改性水泥分批加入容器中，搅拌均匀后得到氟碳聚酯水泥胶。
本发明所述的第二种氟碳聚酯水泥胶由氟碳聚酯液、改性水泥和水组成，氟碳聚酯液、改性水泥和水的质量百分比为1：(1±0.02)：(0.05±0.01)；所述的氟碳聚酯液由液态聚酯材料和液态氟碳材料组成，液态聚酯材料和液态氟碳材料的质量百分比为95：(5±0.2)；所述的改性水泥由硅酸盐水泥和一氧化钛组成，硅酸盐水泥和一氧化钛的质量百分比为85：(15±0.5)。
进一步地，前述的第二种氟碳聚酯水泥胶，其中，所述的液态聚酯材料为含聚丙烯酸酯的有机物材料。
进一步地，前述的第二种氟碳聚酯水泥胶，其中，所述的液态聚酯材料采用固含量为30％～55％、PH值为9～11的聚丙烯酸酯乳液。
进一步地，前述的第二种氟碳聚酯水泥胶，其中，液态氟碳材料为由粉末状的氟碳树脂与丙烯酸酯在80℃～85℃温度范围内混合得到的氟碳聚酯乳液；氟碳树脂与丙烯酸酯的质量百分比为(70±2)：(30±2)。
进一步地，前述的第二种氟碳聚酯水泥胶，其中，液态氟碳材料为由粉末状的PVDF材料与PP或PET混合得到的氟碳聚酯乳液。
制备上述第二种氟碳聚酯水泥胶的制备方法具体包括以下步骤：所述的制备方法具体包括以下步骤：
(1)制备氟碳聚酯液：常温环境下将液态聚酯材料加入容器中后进行搅拌，搅拌速度控制在100～150r/min，在搅拌的过程中添加液态氟碳材料，液态氟碳材料的添加速度控制在2～3kg/min,液态氟碳材料添加完毕后密闭容器并继续搅拌60～80分钟，得到氟碳聚酯液；
(2)制备改性水泥：常温环境下将硅酸盐水泥和一氧化钛放入密闭容器中进行搅拌，搅拌均匀后密封封装；
(3)制备氟碳聚酯水泥胶：将50％的氟碳聚酯液倒入容器中后进行搅拌，搅拌速度控制在80-100r/min，在搅拌的过程中将20％～30％的改性水泥按照5-6kg/min的添加速度加入容器中，20％～30％的改性水泥全部加入容器中后继续搅拌5±0.1分钟，然后边搅拌边将水和剩余的改性水泥分批加入容器中，搅拌均匀后得到氟碳聚酯水泥胶。
本发明的有益效果是：本申请所述的氟碳聚酯水泥胶具有高抗刮性、较好的延伸性、对明火不燃性、抗菌性、抗微生物滋生型、耐水性、耐紫外线辐射等优异的物理性能，以及高耐候性、高耐化学性、耐有机溶剂等优异的化学性能。
具体实施方式
下面结合优选实施例对本发明所述的技术方案作进一步详细的说明。
实施例一
本实施例中所述的氟碳聚酯水泥胶由氟碳聚酯液和改性水泥组成，氟碳聚酯液和改性水泥的质量百分比为1：(1±0.02)；所述的氟碳聚酯液由液态聚酯材料和液态氟碳材料组成，液态聚酯材料和液态氟碳材料的质量百分比为95：(5±0.2)；所述的改性水泥由硅酸盐水泥和一氧化钛组成，硅酸盐水泥和一氧化钛的质量百分比为85：(15±0.5)。
本实施例中所述的液态聚酯材料为以聚丙烯酸酯为主要核心的有机物材料，在制备聚丙烯酸酯的过程中所有的衍生物均包含在液态聚酯材料内，由于衍生物不影响最终产品—氟碳聚酯水泥胶的物理指标和化学指标，因而不需要对衍生物进行分离剔除。本实施例中液态聚酯材料优选固含量为30％～55％、PH值为9～11的聚丙烯酸酯乳液，其中聚丙烯酸酯乳液的PH值可以采用碳酸氢钠调节。
本实施例中所述的液态氟碳材料为由粉末状的氟碳树脂与丙烯酸酯在80℃～85℃温度范围内混合得到胶黏状态的氟碳聚酯乳液，氟碳树脂与丙烯酸酯的质量百分比为(70±2)：(30±2)。其中，氟碳树脂与丙烯酸酯在80℃～85℃温度范围内混合的过程中可能会发生聚合反应，聚合反应产生的衍生物不影响混合后的液态氟碳材料的物理指标和化学性能，因而不需要对衍生物进行分离剔除。
氟碳系列材料，是以流通使用量大的聚氟乙烯(PVF)、偏聚四氟乙烯(PVDF)为代表外，还包括聚四氟乙烯(PTFE)等其他的衍生材料的单体或多体的混合物。在他们形成超高分子前，添加其他的有机化学材料，以-CH-基有机材料，有条件植入氟碳高分子材料分子的周围，形成对氟碳材料的包裹或留下通道。完成氟碳系列材料与其他有机物材料相融的步骤。本实施例中液态氟碳材料优选由粉末状的PVDF材料与PP或PET混合得到的氟碳聚酯乳液。氟碳聚酯乳液中固含量大于75％。
本实施例给出五组实施例，以及各组实施例中氟碳聚酯水泥胶的性能参数，见表一所示。
表一：五组实施例及各组实施例中氟碳聚酯水泥胶的性能参数表
制备上述氟碳聚酯水泥胶的制备方法具体包括以下步骤：
(1)制备氟碳聚酯液：常温环境下将液态聚酯材料加入容器中后进行搅拌，搅拌速度控制在100～150r/min，在搅拌的过程中添加液态氟碳材料，液态氟碳材料的添加速度控制在2～3kg/min,液态氟碳材料添加完毕后密闭容器并继续搅拌60～80分钟，聚合反应得到氟碳聚酯液；
(2)制备改性水泥：常温环境下将硅酸盐水泥和一氧化钛放入密闭容器中进行搅拌，搅拌均匀后密封封装；
(3)制备氟碳聚酯水泥胶：将50％的氟碳聚酯液倒入容器中后进行搅拌，搅拌速度控制在80-100r/min，在搅拌的过程中将20％～30％的改性水泥按照5-6kg/min的添加速度加入容器中，20％～30％的改性水泥全部加入容器中后继续搅拌5±0.1分钟，然后边搅拌边将剩余的改性水泥分批加入容器中，搅拌均匀后得到氟碳聚酯水泥胶。其中，剩余的改性水泥分批次加入的过程中，每批次添加改性水泥的添加速度为5-6kg/min。
实施例二
本实施例中所述的氟碳聚酯水泥胶由氟碳聚酯液、改性水泥和水组成，氟碳聚酯液、改性水泥和水的质量百分比为1：(1±0.02)：(0.05±0.01)；所述的氟碳聚酯液由液态聚酯材料和液态氟碳材料组成，液态聚酯材料和液态氟碳材料的质量百分比为95：(5±0.2)；所述的改性水泥由硅酸盐水泥和一氧化钛组成，硅酸盐水泥和一氧化钛的质量百分比为85：(15±0.5)。
本实施例中所述的液态聚酯材料为以聚丙烯酸酯为主要核心的有机物材料，在制备聚丙烯酸酯的过程中所有的衍生物均包含在液态聚酯材料内，由于衍生物不影响最终产品—氟碳聚酯水泥胶的物理指标和化学指标，因而不需要对衍生物进行分离剔除。
本实施例中液态聚酯材料优选固含量为30％～55％、PH值为9～11的聚丙烯酸酯乳液，其中聚丙烯酸酯乳液的PH值可以采用碳酸氢钠调节。
本实施例中所述的液态氟碳材料为由粉末状的氟碳树脂与丙烯酸酯在80℃～85℃温度范围内混合得到胶黏状态的氟碳聚酯乳液，氟碳树脂与丙烯酸酯的质量百分比为(70±2)：(30±2)。其中，氟碳树脂与丙烯酸酯在80℃～85℃温度范围内混合的过程中可能会发生聚合反应，聚合反应产生的衍生物不影响混合后的液态氟碳材料的物理指标和化学性能，因而不需要对衍生物进行分离剔除。本实施例中液态氟碳材料优选由粉末状的PVDF材料与PP或PET混合得到的氟碳聚酯乳液。氟碳聚酯乳液中固含量大于75％。
本实施例给出五组实施例，以及各组实施例中氟碳聚酯水泥胶的性能参数，见表二所示。
表二：五组实施例及各组实施例中氟碳聚酯水泥胶的性能参数表
制备上述氟碳聚酯水泥胶的制备方法具体包括以下步骤：
(1)制备氟碳聚酯液：常温环境下将液态聚酯材料加入容器中后进行搅拌，搅拌速度控制在100～150r/min，在搅拌的过程中添加液态氟碳材料，液态氟碳材料的添加速度控制在2～3kg/min,液态氟碳材料添加完毕后密闭容器并继续搅拌60～80分钟，得到氟碳聚酯液；
(2)制备改性水泥：常温环境下将硅酸盐水泥和一氧化钛放入密闭容器中进行搅拌，搅拌均匀后密封封装；
(3)制备氟碳聚酯水泥胶：将50％的氟碳聚酯液倒入容器中后进行搅拌，搅拌速度控制在80-100r/min，在搅拌的过程中将20％～30％的改性水泥按照5-6kg/min的添加速度加入容器中，20％～30％的改性水泥全部加入容器中后继续搅拌5±0.1分钟，然后边搅拌边将水和剩余的改性水泥分批加入容器中，搅拌均匀后得到氟碳聚酯水泥胶。其中，剩余的改性水泥分批次加入的过程中，每批次添加改性水泥的添加速度为5-6kg/min。
在外界温度过高的环境下进行制备氟碳聚酯水泥胶，水的加入可以延长制备过程中的聚合反应时间，增加最终产物—碳聚酯水泥胶的流动性。
以上所述仅是本发明的较佳实施例，并非是对本发明作任何其他形式的限制，而依据本发明的技术实质所作的任何修改或等同变化，仍属于本发明要求保护的范围。
本方案下所选用的无机材料为以无机盐—硅酸盐为代表，除它具有廉价的制造成本外，还具有易吸水性、比例固水性、强成型性、不溶于有机溶剂等等化学性能，还具有成型后坚固性、强抗冲击性，成型后的物体表面具有有优异的抗刮性。
硅酸盐材料易溶于低熔点的有机溶剂中，本案有机溶剂以烯酸类为代表，硅酸盐的碱性强度，直接影响烯类材料的物理特征：碱性越强，相互融合的粘性越强。硅酸盐颗粒的大小，也会影响其在有机物溶剂中的溶解度：颗粒越小，能够溶剂于有机物中的量越大。无机物颗粒间的间隙的大小，也同样会影响成型后材料的物理特征，尤其是材料的柔软性、抗冲击性等物理性能。本实施例中，硅酸盐水泥的颗粒粒径选取3～30um，硅酸盐水泥担负着强度增强的作用，硅酸盐水泥的组成成分为：硅酸三钙(C3S)质量占比35％～60％、硅酸二钙(C2S)质量占15％～37％、其他盐类水泥质量占比17％～33％。。
氟碳系列材料能够在烯类有机物液态中物理态相融，同样能够在有机高分子特殊结构(如网状结构)的通道内填充方式存在。无机盐化合物与有机高分子材料的相融性过程中，高分子材料键被能量打开后，与无机盐的离子结合，将金属的或非金属的离子与有机物碳键结合，形成新酸跟离子盐。但是，该互相发生化学反应的可能性极小，需要的外环境因素比较复杂。
无机盐介入有机物的物理特征：流动的穿透性，可以将无机盐包裹或表面吸附，转变成不可移动的“有机结合体”，起到无机、有机物质的双重物理特征。有机高分子材料与无机盐有机合理的结合，相互间不影响化学特征，有着物理特征的互补。
高分子氟碳系列粉状材料首先与烯酯类有机材料的互相融合，而后与改性后的硅酸盐融合，在互相穿透互溶过程中，难免会发生高分子结构的分子键能量的改变，或发生高分子材料分子量的变化，分子量的变化对于整体占比较小，影响不大，可忽略不计，因而没有影响。
本发明方案下的氟碳聚酯水泥胶，具有高抗刮性、较好的延伸性、对明火不燃性、抗菌性、抗微生物滋生型、耐水性、耐紫外线辐射等优异的物理性能，以及高耐候性、高耐化学性、耐有机溶剂等优异的化学性能。不仅能在医疗领域、冶金化工领域、健康领域中应用，还能在恶劣环境中的建筑物装饰行业、养殖业等领域中应用。
Claims (12)
1.氟碳聚酯水泥胶，其特征在于：由氟碳聚酯液和改性水泥组成，氟碳聚酯液和改性水泥的质量百分比为1：（1±0.02）；所述的氟碳聚酯液由液态聚酯材料和液态氟碳材料组成，液态聚酯材料和液态氟碳材料的质量百分比为95：（5±0.2）；所述的改性水泥由硅酸盐水泥和一氧化钛组成，硅酸盐水泥和一氧化钛的质量百分比为85：（15±0.5）。
2.根据权利要求1所述的氟碳聚酯水泥胶，其特征在于：所述的液态聚酯材料为含聚丙烯酸酯的有机物材料。
3.根据权利要求2所述的氟碳聚酯水泥胶，其特征在于：所述的液态聚酯材料采用固含量为30%～55%、PH值为9～11的聚丙烯酸酯乳液。
4.根据权利要求2或3所述的氟碳聚酯水泥胶，其特征在于：液态氟碳材料为由粉末状的氟碳树脂与丙烯酸酯在80℃～85℃温度范围内混合得到的氟碳聚酯乳液；氟碳树脂与丙烯酸酯的质量百分比为（70±2）：（30±2）。
5.根据权利要求4所述的氟碳聚酯水泥胶，其特征在于：液态氟碳材料为由粉末状的PVDF材料与PP或PET混合得到的氟碳聚酯乳液。
6.氟碳聚酯水泥胶，其特征在于：由氟碳聚酯液、改性水泥和水组成，氟碳聚酯液、改性水泥和水的质量百分比为1：（1±0.02）：（0.05±0.01）；所述的氟碳聚酯液由液态聚酯材料和液态氟碳材料组成，液态聚酯材料和液态氟碳材料的质量百分比为95：（5±0.2）；所述的改性水泥由硅酸盐水泥和一氧化钛组成，硅酸盐水泥和一氧化钛的质量百分比为85：（15±0.5）。
7.根据权利要求6所述的氟碳聚酯水泥胶，其特征在于：所述的液态聚酯材料为含聚丙烯酸酯的有机物材料。
8.根据权利要求7所述的氟碳聚酯水泥胶，其特征在于：所述的液态聚酯材料采用固含量为30%～55%、PH值为9～11的聚丙烯酸酯乳液。
9.根据权利要求7或8所述的氟碳聚酯水泥胶，其特征在于：液态氟碳材料为由粉末状的氟碳树脂与丙烯酸酯在80℃～85℃温度范围内混合得到的氟碳聚酯乳液；氟碳树脂与丙烯酸酯的质量百分比为（70±2）：（30±2）。
10.根据权利要求9所述的氟碳聚酯水泥胶，其特征在于：液态氟碳材料为由粉末状的PVDF材料与PP或PET混合得到的氟碳聚酯乳液。
11.制备权利要求1至5中任一种氟碳聚酯水泥胶的制备方法，其特征在于：所述的制备方法具体包括以下步骤：
（1）制备氟碳聚酯液：常温环境下将液态聚酯材料加入容器中后进行搅拌，搅拌速度控制在100～150r/min，在搅拌的过程中添加液态氟碳材料，液态氟碳材料的添加速度控制在2～3kg/min, 液态氟碳材料添加完毕后密闭容器并继续搅拌60～80分钟，得到氟碳聚酯液；
（2）制备改性水泥：常温环境下将硅酸盐水泥和一氧化钛放入密闭容器中进行搅拌，搅拌均匀后密封封装；
（3）制备氟碳聚酯水泥胶：将50%的氟碳聚酯液倒入容器中后进行搅拌，搅拌速度控制在80-100r/min，在搅拌的过程中将20%～30%的改性水泥按照5-6kg/min的添加速度加入容器中，20%～30%的改性水泥全部加入容器中后继续搅拌5±0.1分钟，然后边搅拌边将剩余的改性水泥分批加入容器中，搅拌均匀后得到氟碳聚酯水泥胶。
12.制备权利要求6至10中任一种氟碳聚酯水泥胶的制备方法，其特征在于：所述的制备方法具体包括以下步骤：
（1）制备氟碳聚酯液：常温环境下将液态聚酯材料加入容器中后进行搅拌，搅拌速度控制在100～150r/min，在搅拌的过程中添加液态氟碳材料，液态氟碳材料的添加速度控制在2～3kg/min, 液态氟碳材料添加完毕后密闭容器并继续搅拌60～80分钟，得到氟碳聚酯液；
（2）制备改性水泥：常温环境下将硅酸盐水泥和一氧化钛放入密闭容器中进行搅拌，搅拌均匀后密封封装；
（3）制备氟碳聚酯水泥胶：将50%的氟碳聚酯液倒入容器中后进行搅拌，搅拌速度控制在80-100r/min，在搅拌的过程中将20%～30%的改性水泥按照5-6kg/min的添加速度加入容器中，20%～30%的改性水泥全部加入容器中后继续搅拌5±0.1分钟，然后边搅拌边将水和剩余的改性水泥分批加入容器中，搅拌均匀后得到氟碳聚酯水泥胶。
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