專利名稱：聚合物水泥類涂膜防水材料用乳液以及水泥組合物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種聚合物水泥類涂膜防水材料用乳液以及水泥組合物。更具體地說，涉及基底順應(yīng)性優(yōu)良、涂膜表面粘性小、具有適度的涂膜強(qiáng)度并且涂膜伸長的溫度依賴性比較小的聚合物水泥類涂膜防水材料用乳液以及水泥組合物。
背景技術(shù)：
以前，使用采用丙烯酸類乳液和醋酸乙烯酯類乳液等合成高分子乳液的聚合物水泥組合物作為防水材料已是熟知的。
但是，由于這些聚合物水泥組合物會隨著水泥的硬化而收縮，或者由于例如溫度變化、冷凍熔融以及基底的運(yùn)動等外界因素，存在在硬化后容易產(chǎn)生裂縫這樣的問題，而這種裂縫的產(chǎn)生是導(dǎo)致防水材料性能受損的主要原因，因此需要對其進(jìn)行改進(jìn)。
因此，作為聚合物水泥類涂膜防水材料用的乳液，提出了例如在共聚物的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)為-15至15℃的乙烯-醋酸乙烯酯類共聚物乳液中添加高鋁水泥(參考例如專利文獻(xiàn)1)。但是在這種情況下，當(dāng)Tg高于0℃時，則涂膜的低溫伸長差，反之，當(dāng)Tg低于0℃時，則涂膜的高溫伸長差，因此存在涂膜伸長的溫度依賴性大、不能取得平衡的缺點(diǎn)。
另外，還提出了使用Tg為-30℃或以下的乙烯-丙烯酸酯-醋酸乙烯酯共聚物的聚乙烯醇含水水性乳液(參考例如專利文獻(xiàn)2)。但是，這種乳液雖然在低溫時涂膜伸長優(yōu)良，但是存在涂膜強(qiáng)度低而且涂膜的表面粘性大的缺點(diǎn)。
此外，還提出了使用在Tg為-30至-10℃的乙烯-醋酸乙烯酯-多官能性單體共聚物乳液中加入由聚乙烯醇和非離子類表面活性劑組成的乳化劑而得到的乳液(參考例如專利文獻(xiàn)3)。但是，這種乳液雖然在低溫時的涂膜伸長優(yōu)良，但是在高溫時的涂膜強(qiáng)度卻不夠，而且，由于采用非離子乳化劑作為必需成分，存在由乳化劑向表面滲出而導(dǎo)致涂膜表面粘性變大的缺點(diǎn)。
特公平1-39713號公報 特開平2-188459號公報[專利文獻(xiàn)3]特開2003-221267號公報發(fā)明內(nèi)容如上所述，雖然使用聚合物水泥組合物作為防水材料已是熟知的，但是以前的聚合物水泥組合物由于溫度變化、冷凍、熔融、基底的運(yùn)動以及隨著水泥組合物的硬化而收縮等，而存在在硬化后產(chǎn)生裂縫、產(chǎn)生表面粘性等問題。
本發(fā)明的目的在于解決這些以往技術(shù)中存在的問題，提供一種具有優(yōu)良的基底順應(yīng)性和適度的涂膜強(qiáng)度、同時涂膜伸長的溫度依賴性比較小，也就是說在低溫(-10至5℃)或高溫(28℃至60℃)下均具有優(yōu)良的涂膜伸長、并且表面粘性小的聚合物水泥類涂膜防水材料用乳液以及水泥組合物。
本發(fā)明的發(fā)明者們?yōu)榻鉀Q上述問題進(jìn)行了專門研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，通過使用含有具有特定玻璃化轉(zhuǎn)變溫度和組成的乙烯-醋酸乙烯酯-多官能性單體共聚物和由聚乙烯醇組成的乳化穩(wěn)定劑的聚合物水泥類涂膜防水材料用乳液，可解決上述問題，并且能夠得到具有優(yōu)良性能的防水材料，從而完成了本發(fā)明。
也就是說，本發(fā)明提供以下的聚合物水泥類涂膜防水材料用乳液以及水泥組合物。
(1)、一種聚合物水泥類涂膜防水材料用乳液，其是含有玻璃化轉(zhuǎn)變溫度為-9至+5℃的乙烯-醋酸乙烯酯-多官能性單體共聚物和乳化穩(wěn)定劑的乳液，其特征在于乙烯∶醋酸乙烯酯∶多官能性單體的質(zhì)量比為20～30∶80～70∶0.035～0.8，且乳化穩(wěn)定劑僅含有聚乙烯醇。
(2)、第(1)項所述的聚合物水泥類涂膜防水材料用乳液，其中乙烯-醋酸乙烯酯-多官能性單體共聚物的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度為-8至0℃。
(3)、第(1)或(2)項所述的聚合物水泥類涂膜防水材料用乳液，其中多官能性單體為丙烯酸酯類多官能性單體和/或烯丙基類多官能性單體。
(4)、1至3任一項所述的聚合物水泥類涂膜防水材料用乳液，其中每100質(zhì)量份乙烯-醋酸乙烯酯-多官能性單體共聚物，含有3～10質(zhì)量份比率的聚乙烯醇。
(5)、以(1)至(4)中任一項所述的聚合物水泥類涂膜防水材料用乳液和水泥作為必需成分的水泥組合物。
根據(jù)本發(fā)明，通過使用含有具有上述玻璃化轉(zhuǎn)變溫度和組成的乙烯-醋酸乙烯酯-多官能性單體共聚物和由聚乙烯醇組成的乳化穩(wěn)定劑的聚合物水泥類涂膜防水材料用乳液，可以提供一種基底順應(yīng)性優(yōu)良、涂膜表面粘性小、具有適度的涂膜強(qiáng)度，同時涂膜伸長的溫度依賴性比較小的聚合物水泥類涂膜防水材料用乳液以及水泥組合物。
具體實施例方式
作為本發(fā)明的聚合物水泥類涂膜防水材料用乳液，使用的是玻璃化轉(zhuǎn)變溫度為-9至+5℃的乙烯-醋酸乙烯酯-多官能性單體共聚物。
作為該共聚物中使用的多官能性單體，可以列舉氰脲酸三烯丙基酯、異氰脲酸三烯丙基酯、鄰苯二甲酸二烯丙酯、季戊四醇三丙烯酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯、季戊四醇六丙烯酸酯、三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、甲基丙烯酸乙烯酯、丙烯酸乙烯酯、巴豆酸乙烯酯、山梨酸乙烯酯、己二酸乙烯酯等，優(yōu)選丙烯酸酯類多官能性單體、烯丙基類多官能性單體。另外，多官能性單體可以單獨(dú)使用，也可以兩種或以上一起使用。
另外，在本發(fā)明中，多官能性單體中優(yōu)選使用3官能性單體。特別是通過使用3官能性單體，能夠得到基底順應(yīng)性和低溫時以及高溫時的強(qiáng)度、伸長都更加優(yōu)異的聚合物水泥類涂膜防水材料用乳液。
本發(fā)明的聚合物水泥類涂膜防水材料用乳液以乙烯-醋酸乙烯酯-多官能性單體共聚物為必需成分，不過該共聚物還可以是進(jìn)一步共聚(甲基)丙烯酸酯、乙烯酯等單體的共聚物。此處，作為(甲基)丙烯酸酯，可以列舉丙烯酸甲基酯、丙烯酸乙基酯、丙烯酸異丙基酯、丙烯酸正丙基酯、丙烯酸正丁基酯、丙烯酸異丁基酯、丙烯酸2-乙基己基酯、丙烯酸正辛基酯、丙烯酸異辛基酯、丙烯酸壬基酯等丙烯酸酯，甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸正丁基酯、甲基丙烯酸異丁基酯、甲基丙烯酸2-乙基己基酯等甲基丙烯酸酯，作為乙烯基酯，可以列舉醋酸乙烯酯、丁酸乙烯基酯、丙酸乙烯基酯、三甲基乙酸乙烯基酯、月桂酸乙烯基酯、叔碳酸(バ一サチツク酸)乙烯基酯等烷基酸乙烯基酯等。
這些乙烯、醋酸乙烯酯以及多官能性單體以外的單體優(yōu)選在全部單體中占50質(zhì)量％或以下。
在本發(fā)明共聚物中，乙烯∶醋酸乙烯酯∶多官能性單體各成分的質(zhì)量比為20～30∶80～70∶0.035～0.8，優(yōu)選為22～28∶78～72∶0.1～0.3。通過使乙烯的質(zhì)量比為20或以上，可使乳液具有耐堿性，通過使其為30或以下，可使乳液狀態(tài)穩(wěn)定且分子量不降低。通過使醋酸乙烯酯的質(zhì)量比為70或以上，能夠得到適度的強(qiáng)度，通過使其為80或以下，能夠得到適度的伸長。通過使多官能性單體的質(zhì)量比為0.035或以上，能夠得到足夠的強(qiáng)度，通過使其為0.8或以下，能夠得到足夠的伸長和穩(wěn)定的乳液。
在本發(fā)明中，乙烯-醋酸乙烯酯-多官能性單體共聚物的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)落在-9至+5℃范圍，優(yōu)選為-8至0℃范圍。通過使其為+5℃或以下，可獲得低溫伸長和基底順應(yīng)性，通過使其為-9℃或以上，可在高溫下得到足夠的強(qiáng)度。
在本發(fā)明中，對于涂膜防水材料用乳液的乳化劑，可單獨(dú)使用聚乙烯醇。通過使用聚乙烯醇作為乳化劑，可以通過常規(guī)的乳液聚合來制備，而表面完全不會發(fā)生粘附。聚乙烯醇最好使用皂化度為88～98、聚合度為500～3000的。另外，聚乙烯醇也可以使用經(jīng)羧酸、磺酸、硅氧烷等化合物改性而得到的物質(zhì)。而且，還可以采用2種或以上聚乙烯醇的混合物來調(diào)整乳液的粘度。
由聚乙烯醇組成的乳化劑的使用量，每100質(zhì)量份乙烯-醋酸乙烯酯-多官能性單體共聚物，優(yōu)選為3～8質(zhì)量份，更優(yōu)選為4～6質(zhì)量份。通過使其為3質(zhì)量份或以上，可以使乳液狀態(tài)穩(wěn)定，通過使其為8質(zhì)量份或以下，能夠得到適度的伸長。
本發(fā)明的涂膜防水材料用乳液中，根據(jù)需要還可以進(jìn)一步含有pH調(diào)節(jié)劑、增粘劑、消泡劑、分散劑和防腐劑等。作為pH調(diào)節(jié)劑，包括氨水、2-氨基、2-甲基、1-丙醇等，優(yōu)選使用在與水泥混合時沒有揮發(fā)性物質(zhì)放出的2-氨基、2-甲基、1-丙醇等不揮發(fā)性堿化劑。作為增粘劑，可以列舉聚乙烯醇、甲基纖維素、羥乙基纖維素、氨基甲酸酯類締合型，作為消泡劑，可以列舉硅酮類、礦物油類，作為分散劑，可以列舉多元羧酸類、無機(jī)磷類等。
對涂膜防水材料用乳液的制造方法沒有特別的限制，乳液聚合方法可以采用公知的方法。而且，對聚合條件也沒有特別的限制，通常聚合溫度為20～80℃。作為催化劑，可以列舉過硫酸鉀等過硫酸鹽、過氧化氫以及各種有機(jī)過氧化物。在氧化還原引發(fā)體系的情況下，還可以組合使用甲醛合次硫酸氫鈉等作為還原物質(zhì)。
其次，本發(fā)明的水泥組合物使用上述聚合物水泥類涂膜防水材料用乳液和水泥作為必需成分。該組合物中使用的水泥只要是可通過水合反應(yīng)而硬化的即可。水泥可以使用普通波特蘭水泥、白色波特蘭水泥、快硬波特蘭水泥、高鋁水泥、爐渣水泥、粉煤灰水泥等，最好使用高鋁水泥。
水泥與乳液的質(zhì)量比，相對于100質(zhì)量份乳液，優(yōu)選水泥為10～200質(zhì)量份，更優(yōu)選為70～150質(zhì)量份的范圍。
本發(fā)明的水泥組合物中，還可以含有砂、硅砂、硅石、二氧化鈦等骨材，玻璃纖維、維尼綸纖維、礦物纖維、金屬纖維等各種補(bǔ)強(qiáng)纖維、鋁酸鈣、凝結(jié)調(diào)整劑等。
水泥可以在施工時與乳液混合，也可以預(yù)先在水泥中混入本發(fā)明乳液以外的材料以后，在施工時與乳液混合。混合機(jī)可以采用可傾式混合機(jī)、V混合機(jī)和亨舍爾混合機(jī)等公知的裝置進(jìn)行。
實施例下面，通過實施例對本發(fā)明進(jìn)行更詳細(xì)地說明，但是這些實施例并不構(gòu)成對本發(fā)明的任何限定。
由以下實施例和比較例得到的水泥組合物的性能評價按下述方法進(jìn)行。
(1)涂膜強(qiáng)度和涂膜伸長在放置于平面上的脫模紙上涂布乳液，在23℃下干燥，形成膜厚為1mm的涂膜。熟化14天后，將涂膜用2號啞鈴做成沖孔試驗片。將該試驗片分別在0℃、60℃以及常溫(23℃)的各環(huán)境下放置4小時后，在相同的環(huán)境下以拉伸速度為200mm/min、卡盤間距為60mm的條件測定涂膜強(qiáng)度和涂膜伸長。
(2)表面粘性用指觸法來確定按上述方法制備的涂膜的表面粘連(粘性)。
實施例1在裝有錨型攪拌器的、內(nèi)容量為1.5升的不銹鋼型高壓釜中加入45質(zhì)量份蒸餾水、35質(zhì)量份醋酸乙烯酯、1.1質(zhì)量份聚乙烯醇(日本kuraray株式會社制造、“波瓦爾205”(ポバ一ル205)、皂化度為88摩爾％、平均聚合度為500)、1.5質(zhì)量份聚乙烯醇(日本kuraray株式會社制造、“波瓦爾217”(ポバ一ル217)、皂化度為88摩爾％、平均聚合度為1700)以及0.05質(zhì)量份抗壞血酸。然后用乙烯將高壓釜內(nèi)的空氣進(jìn)行充分換氣。在攪拌下于60℃的聚合溫度將乙烯壓升至5.0MPa，并經(jīng)8小時勻速添加0.06質(zhì)量份的過氧化氫。并且，同時經(jīng)6小時勻速添加15質(zhì)量份的醋酸乙烯酯和0.1質(zhì)量份的季戊四醇三丙烯酸酯。在開始添加醋酸乙烯酯后使乙烯壓升至5.7MPa，并保持壓力為5.7MPa直到醋酸乙烯酯添加結(jié)束。過氧化氫添加結(jié)束后冷卻，加入消泡劑、防腐劑、防霉劑以及pH調(diào)節(jié)劑，得到乙烯-醋酸乙烯酯-季戊四醇三丙烯酸酯的共聚物乳液。
所得乳液中，共聚物中乙烯的含量為28質(zhì)量％，不揮發(fā)成分56質(zhì)量％，粘度為6000mPa·s，pH為5.0，玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)為-5℃。向90份該乳液中添加17.5份高鋁水泥、52.5份硅砂7號和10份水，通過分散機(jī)進(jìn)行混合，制備作為聚合物水泥類涂膜防水材料的水泥組合物。制作所得水泥組合物的涂膜，并在0～60℃的環(huán)境下進(jìn)行水泥組合物的性能評價。結(jié)果顯示在表1中。
實施例2在乙烯-醋酸乙烯酯-季戊四醇三丙烯酸酯共聚物乳液的制備中，除了聚乙烯醇“波瓦爾205”的量變?yōu)?.0質(zhì)量份、“波瓦爾217”的量變?yōu)?.5質(zhì)量份、過氧化氫的量變?yōu)?.08質(zhì)量份以外，與實施例1同樣地進(jìn)行。
所得乳液中，乙烯的含量為30質(zhì)量％，不揮發(fā)成分56質(zhì)量％，粘度為800mPa·s，pH為5.0，玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)為-7℃。水泥組合物的評價結(jié)果顯示在表1中。
實施例3在乙烯-醋酸乙烯酯-季戊四醇三丙烯酸酯共聚物乳液的制備中，除了過氧化氫的量變?yōu)?.04質(zhì)量份以外，與實施例1同樣地進(jìn)行。
所得乳液中，乙烯的含量為26質(zhì)量％，不揮發(fā)成分56質(zhì)量％，粘度為3200mPa·s，pH為5.0，玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)為0℃。水泥組合物的評價結(jié)果顯示在表1中。
比較例1除了在聚合開始時使乙烯壓升至4.5MPa，保持在4.5MPa直至醋酸乙烯酯添加結(jié)束以外，與實施例1同樣地地進(jìn)行。
所得乳液中，共聚物中乙烯的含量為16質(zhì)量％，不揮發(fā)成分56質(zhì)量％，粘度為3000mPa·s，pH為5.0，玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)為10℃。水泥組合物的性能評價結(jié)果顯示在表1中。
比較例2在乙烯-醋酸乙烯酯-季戊四醇三丙烯酸酯共聚物乳液的制備中，除了不使用季戊四醇三丙烯酸酯以外，與實施例1同樣地進(jìn)行。
所得乳液中，共聚物中乙烯的含量為28質(zhì)量％，不揮發(fā)成分56質(zhì)量％，粘度為3000mPa·s，pH為5.0，玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)為-5℃。水泥組合物的性能評價結(jié)果顯示在表1中。
比較例3除了使季戊四醇三丙烯酸酯的使用量為0.01質(zhì)量份以外，與實施例1同樣地進(jìn)行。
所得乳液中，共聚物中乙烯的含量為28質(zhì)量％，不揮發(fā)成分56質(zhì)量％，粘度為3000mPa·s，pH為5.0，玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)為-5℃。水泥組合物的性能評價結(jié)果顯示在表1中。
比較例4除了使季戊四醇三丙烯酸酯的使用量為0.5質(zhì)量份以外，與實施例1同樣地進(jìn)行。
所得乳液中，共聚物中乙烯的含量為28質(zhì)量％，不揮發(fā)成分56質(zhì)量％，粘度為8000mPa·s，pH為5.0，玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)為-5℃。水泥組合物的性能評價結(jié)果顯示在表1中。
比較例5除了聯(lián)用0.4質(zhì)量份非離子乳化劑(花王株式會社制造，“乳化劑1150S-70”(エマルゲン1150S-70))作為在聚合過程中使用的表面活性劑以外，與實施例1同樣地進(jìn)行。
所得乳液中，共聚物中乙烯的含量為28質(zhì)量％，不揮發(fā)成分56質(zhì)量％，粘度為6000mPa·s，pH為5.0，玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)為-6℃。水泥組合物的性能評價結(jié)果顯示在表1中。
表1

如表1所示，由本發(fā)明實施例得到的乳液，能夠提供具有基底順應(yīng)性和適度的涂膜強(qiáng)度，且涂膜伸長的溫度依賴性比較小，也就是說在低溫或高溫下均具有優(yōu)良的涂膜伸長，同時表面粘性小的聚合物水泥類涂膜防水材料用乳液以及水泥組合物。
另一方面，在比較例1中，玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)達(dá)到10℃這么高，于是在低溫時的基底順應(yīng)性差。在比較例2中，在低溫時雖然具有基底順應(yīng)性，但高溫時的涂膜伸長差。在比較例3中，使用了少量的多官能性單體，雖然改善了涂膜伸長，但是在高溫(60℃)時涂膜伸長并不夠。在比較例4中，使用了大量的多官能性單體，涂膜伸長明顯下降。在比較例5中，聯(lián)用了非離子乳化劑作為表面活性劑，雖然能夠得到足夠的涂膜伸長，但在常溫以及高溫下涂膜強(qiáng)度下降，而且涂膜表面產(chǎn)生粘性。
權(quán)利要求
1.聚合物水泥類涂膜防水材料用乳液，是含有玻璃化轉(zhuǎn)變溫度為-9至+5℃的乙烯-醋酸乙烯酯-多官能性單體共聚物和乳化穩(wěn)定劑的乳液，其特征在于，乙烯∶醋酸乙烯酯∶多官能性單體的質(zhì)量比為20～30∶80～70∶0.035～0.8，且乳化穩(wěn)定劑僅含有聚乙烯醇。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚合物水泥類涂膜防水材料用乳液，其中乙烯-醋酸乙烯酯-多官能性單體共聚物的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度為-8至0℃。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的聚合物水泥類涂膜防水材料用乳液，其中多官能性單體為丙烯酸酯類多官能性單體和/或烯丙基類多官能性單體。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3任一項所述的聚合物水泥類涂膜防水材料用乳液，其中每100質(zhì)量份乙烯-醋酸乙烯酯-多官能性單體共聚物，含有3～10質(zhì)量份比率的聚乙烯醇。
5.以權(quán)利要求1-4任一項所述的聚合物水泥類涂膜防水材料用乳液和水泥作為必需成分的水泥組合物。
全文摘要
提供具有優(yōu)良的基底順應(yīng)性和適度的涂膜強(qiáng)度、并且涂膜伸長的溫度依賴性比較小、也就是說在低溫(－10至 5℃)或高溫(28℃至60℃)下均具有優(yōu)良的涂膜伸長、同時表面粘性小的聚合物水泥類涂膜防水材料用乳液以及水泥組合物。所述聚合物水泥類涂膜防水材料用乳液含有玻璃化轉(zhuǎn)變溫度為－9至+5℃的乙烯－醋酸乙烯酯－多官能性單體共聚物和乳化穩(wěn)定劑，其中乙烯∶醋酸乙烯酯∶多官能性單體的質(zhì)量比為20～30∶80～70∶0.35～0.8，且乳化穩(wěn)定劑僅含有聚乙烯醇。所述水泥組合物以該聚合物水泥類涂膜防水材料用乳液和水泥作為必需成分。
文檔編號B28C7/04GK1872886SQ20061009984
公開日2006年12月6日 申請日期2006年3月30日 優(yōu)先權(quán)日2005年3月31日
發(fā)明者池田憲弘, 高月洋, 中村公彥, 磯部卓也 申請人:昭和高分子株式會社