本發(fā)明專利屬于涂料技術領域，尤其涉及一種防水型水泥基涂料及其制備方法。
背景技術：
JS防水涂料，“J”指(Ju)聚合物，“S”指(Shui)水泥，所以就是聚合物水泥防水材料，是以丙烯酸酯、乙烯- 醋酸乙烯酯等聚合物乳液和無機水泥復合而成的一種雙組分、水性建筑防水涂料，適用于屋面、廚衛(wèi)間地下室、水池和其它建筑防水工程。該類防水涂料既有無機材料的剛性, 又兼具聚合物的柔韌性和高粘結性，防水效果突出、無毒、無污染，施工簡便、成本較低，受到建設管理部門和施工單位的普遍歡迎。目前美、日、德等工業(yè)發(fā)達國家的聚合物水泥防水涂料在建筑防水材料中都占有相當?shù)姆蓊~。我國從20 世紀90年代初開始研制聚合物水泥防水涂料，1995 年通過建設部技術鑒定，1998 年建設部把聚合物防水涂料列為首批推薦的13 種防水涂料之一, 屬國家大力提倡的環(huán)保產(chǎn)品。但是我國自行研發(fā)的聚合物水泥防水涂料，大都屬于低性能產(chǎn)品，如水性PVC 膠泥、氯丁膠改性瀝青涂料等，相對國外還有一定距離。
技術實現(xiàn)要素：
本發(fā)明提供了一種超疏水JS防水涂料及其制備方法，其特征在于，所述涂料包括組分A超疏水材料、組分B乳液和組分C無機粉料，按質量份數(shù)比計，原料各成分組成如下：
組分A超疏水材料:
石墨烯 15-25份
水溶性陽離子表面活性劑 2.5-6份
硅酸鈉溶液 55-75份
10%NaOH 10-15份
硅烷化試劑 25-45份
去離子水 8-15份
組分B乳液：
硬單體 35-55份
軟單體 35-55份
功能單體 2-5份
超疏水材料 2-10份
成膜助劑 1-5份
增塑劑 1-5份
乳化劑 0.8-1.5份
分散劑 0.5-1份
防腐劑 0.5-1份
消泡劑 0.05-1份
引發(fā)劑 0.05-0.1份
組分C無機粉料：
普通硅酸鹽水泥 25-45份
粉煤灰硅酸鹽水泥 25-45份
200目石英砂 20-30份
碳納米管 15-10份
減水劑 0.5-1份
所述超疏水JS防水涂料制備包括（一）組分A超疏水材料的制備，（二）組分B乳液的制備和（三）防水涂料的制備，具體步驟如下：
（一）組分A超疏水材料的制備：
1.1 采用去離子水超聲波清洗石墨烯25-40min，再置于恒溫45-80℃的干燥箱中干燥4.5-6h；
1.2 將2.5-6份水溶性陽離子表面活性劑到8-15份去離子水中，攪拌均勻，放入15-25份石墨烯，磁力攪拌5-10min，靜置，清洗，干燥；
1.3 將55-75份硅酸鈉溶液依次通過陽離子樹脂交換柱和弱堿性陰離子樹脂交換柱，得的硅酸膠稀溶液；用10%NaOH溶液將上述硅酸膠稀溶液pH調至7~8，先取總質量五分之一的硅酸膠稀溶液放入減壓器中進行減壓濃縮，10-15min后，以保持容器內液面恒定為原則，緩緩加入剩余的硅酸膠稀溶液，繼續(xù)進行減壓濃縮，濃縮溫度為75-80℃，濃縮時間為20-30min，制得原硅酸鈉溶液質量五分之一的SiO2納米溶膠；
1.4 將1.2的石墨烯加入到1.3的SiO2納米溶膠中，采用超聲波恒溫35-50℃下震動分散6-8.5h，取出石墨烯，去離子水清洗，室溫下通風干燥12~24h；
1.5 將1.4的石墨烯加入到25-45份硅烷化試劑中，恒溫20-35℃下攪拌4.5-6h，取出石墨烯，用無水乙醇清洗至pH為6.8-7.2，在60℃下真空干燥6h，得到以石墨烯為基礎的組分A超疏水材料；
（二）組分B乳液的制備：
2.1 將35-55份硬單體、35-55份軟單體、2-5份功能性單體和0.8-1.5份乳化劑加入到去離子水中，均質攪拌處理20-35min制得預乳化液；
2.2在裝有攪拌裝置、冷凝裝置、氮氣保護裝置及加料裝置的反應釜中加入去離子水，開啟攪拌裝置，將1/5預乳液、1/5用量的引發(fā)劑倒入反應釜中，升溫至80℃，攪拌，反應至得到帶藍色光澤的乳液， 開始滴加剩余預乳化液和引發(fā)劑，預乳化液控制在2.5-3.5h滴完，引發(fā)劑控制在3.5h-4h滴完，溫度保持在80-85℃，攪拌轉速控制在100r/min，引發(fā)劑滴完后保溫30min，繼續(xù)加入1-5份成膜助劑、1-5份增塑劑、0.5-1份分散劑、0.05-1份消泡劑和0.5-1份防腐劑，攪拌轉速為80r/min，攪拌時間為15-30min ，過濾出料；
2.3 將步驟1.5中超疏水材料加入到步驟2.2所述的混合液料中，采用超聲波進行分散處理，所述超聲波處理頻率為20~130KHz，處理時間為3-5min，得到組分A液料；
（三）防水涂料的制備：
繼續(xù)攪拌步驟（二）中組分B乳液，分三次，邊攪拌邊加入25-45份普通硅酸鹽水泥和25-45份粉煤灰硅酸鹽水泥，攪拌均勻后，繼續(xù)加入20-30份200目石英砂，最后加入15-10份碳納米管和0.5-1份減水劑，攪拌30-60min，得到所述聚合物水泥防水涂料。
所述石墨烯是由3-10層以苯環(huán)結構周期性緊密堆積的碳原子以ABC堆垛構成的二維碳材料。
所述水溶性陽離子表面活性劑為聚二甲基二烯丙基氯化銨、N-十八烷基-雙季銨鹽、雙十二烷基二甲基-多胺-雙季銨鹽和3-氯-2-羥丙基三甲基氯化銨中的任意一種；所述硅烷化試劑為乙烯基硅烷、乙氧基硅烷、氨基硅烷和甲基丙烯酰氧基硅烷中的一種或幾種。
所述硅酸鈉溶液的模數(shù)為3.5、SiO2含量4%、Na2O含量1.15%。
所述SiO2納米溶膠，其中含SiO2 20%、Na2O 0.33%，pH為9.6，平均粒徑為20~30nm。
所述軟單體為丙烯酸丁酯、丙烯酸乙酯和丙烯酸異辛酯中的一種或幾種；所述硬單體為苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、醋酸乙烯、丙烯腈、丙烯酸甲酯、丙烯酸和丙烯酰胺中的一種或幾種；所述功能性單體為羥甲基丙烯酰胺和丙烯酸；所述引發(fā)劑為過硫酸銨或過硫酸鉀；所述乳化劑為十二烷基硫酸鈉、脂肪酸聚氧乙烯酯、烷基酚聚乙氧基醚硫酸銨、SPAN系列和吐溫系列中的一種或幾種。
與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益成果如下：
（1）石墨烯本身具有很高的比表面積，表面吸附力強，表面能大，能在涂料干燥時形成網(wǎng)狀結構，增強了聚合物和水泥組分之間、涂料整體和基材之間的吸附作用，使涂層更加致密，增強了涂料對基材的附著力，提高了涂料層的耐沖擊性能；
（2）通過電化學層積法，利用陽離子表面活性劑與帶負電的SiO2納米溶膠之間的電荷吸引作用對石墨烯表面進行硅烷化防水處理，制得超疏水材料，然后參與到乳液聚合過程中，能在涂刷過程中更加均勻地分布于涂料層中，從而賦予了涂料層更加均勻良好的防水性能。
具體實施方式
下面結合具體實施例對本發(fā)明作進一步說明，并非對本發(fā)明的限制，凡是依照本發(fā)明公開內容所進行的任何本領域的等同替換，均屬于本發(fā)明的保護范圍。
實施例一
一種超疏水JS防水涂料及其制備方法，涂料包括組分A超疏水材料、組分B乳液和組分C無機粉料，按質量份數(shù)比計，原料各成分組成如下：
組分A超疏水材料：石墨烯20份、聚二甲基二烯丙基氯化銨3份、硅酸鈉溶液55份、10%NaOH10份、甲基丙烯酰氧基硅烷25份和去離子水8份；
組分B乳液：苯乙烯40份，丙烯酸丁酯35份，丙烯酸5份，改性石墨烯5份，丙二醇丁醚2份，鄰苯二甲酸二丁酯1.5份，脂肪醇聚氧乙烯醚0.8份，聚丙烯酰胺0.8份，1，2-苯并異噻唑啉-3-酮（BIT）0.5份，聚硅氧烷-多烷氧基醚共聚物0.05份，過硫酸銨0.05份；
組分C無機粉料：普通硅酸鹽水泥35份，粉煤灰硅酸鹽水泥25份，200目石英砂25份，碳納米管15份，木質素磺酸鹽0.5份；
所述防水型水泥基涂料制備包括（一）組分A超疏水材料的制備，（二）組分B乳液的制備和（三）防水涂料的制備，具體步驟如下：
（一）組分A超疏水材料的制備：
1.1采用去離子水超聲波清洗石墨烯25min，再置于恒溫65℃的干燥箱中干燥5h；
1.2將3份聚二甲基二烯丙基氯化銨到8份去離子水中，攪拌均勻，放入20份石墨烯，磁力攪拌6min，靜置，清洗，干燥；
1.3將55份硅酸鈉溶液依次通過陽離子樹脂交換柱和弱堿性陰離子樹脂交換柱，得含SiO2 3.6%、Na2O 0.005%、pH為2.5的硅酸膠稀溶液；用10%NaOH溶液將上述硅酸膠稀溶液pH調至7~8，先取總質量五分之一的硅酸膠稀溶液放入減壓器中進行減壓濃縮，10min后，以保持容器內液面恒定為原則，緩緩加入剩余的硅酸膠稀溶液，繼續(xù)進行減壓濃縮，濃縮溫度為75℃，濃縮時間為30min，制得原硅酸鈉溶液質量五分之一的SiO2納米溶膠，其中含SiO2 20%、Na2O 0.33%，pH為9.6，平均粒徑為20~30nm；
1.4將1.2的石墨烯加入到1.3的SiO2納米溶膠中，采用超聲波恒溫35℃下震動分散8h，取出石墨烯，去離子水清洗，室溫下通風干燥12h；
1.5將1.4的石墨烯加入到25份甲基丙烯酰氧基硅烷中，恒溫25℃下攪拌6h，取出石墨烯，用無水乙醇清洗至pH為7.1，在60℃下真空干燥6h，得到以石墨烯為基礎的組分A超疏水材料；
（二）組分B乳液的制備
2.1 將苯乙烯40份，丙烯酸丁酯35份，丙烯酸5份和脂肪醇聚氧乙烯醚0.8份加入到去離子水中，均質攪拌處理25min制得預乳化液；
2.2在裝有攪拌裝置、冷凝裝置、氮氣保護裝置及加料裝置的反應釜中加入去離子水，開啟攪拌裝置，將1/5預乳液、1/5用量即0.01份的過硫酸銨倒入反應釜中，升溫至80℃，攪拌，反應至得到帶藍色光澤的乳液，開始滴加剩余預乳化液和過硫酸銨，預乳化液控制在2.5h滴完，過硫酸銨控制在3.5h滴完，溫度保持在80-85℃，攪拌轉速控制在100r/min，引發(fā)劑滴完后保溫30min，繼續(xù)加入丙二醇丁醚2份、鄰苯二甲酸二丁酯1.5份、聚丙烯酰胺0.8份、1，2-苯并異噻唑啉-3-酮（BIT）0.5份、聚硅氧烷-多烷氧基醚共聚物0.05份，攪拌轉速為80r/min，攪拌時間為20min ，過濾出料；
2.3 將步驟1.3 中超疏水材料加入到步驟2.2所述的混合液料中，采用超聲波進行分散處理，所述超聲波處理頻率為80KHz，處理時間為3min，得到組分B乳液；
（三）防水涂料的制備：
繼續(xù)攪拌步驟（二）中組分B乳液，分三次，邊攪拌邊加入25份普通硅酸鹽水泥和45份粉煤灰硅酸鹽水泥，攪拌均勻后，繼續(xù)加入20份200目石英砂，最后加入10份碳納米管和0.5份木質素磺酸鹽，攪拌45min，得到所述防水型水泥基涂料。
經(jīng)檢驗，本實例中涂膜的各指標如下：
標準要求 檢驗結果
拉伸強度（浸水后） ≥60%/70% 85%
斷裂伸長率（浸水后） ≥150%/65%/20% 175%
粘結強度（浸水后） ≥0.5/0.7/1.0MPa 1.2MPa
不透水性 不透水 不透水
抗?jié)B性（背水面） ≥0.6/0.8MPa 0.97MPa
低溫柔性 -10℃,無裂痕 -15℃，無裂痕。