一种利用碱激发矿粉活性制备无机防水涂料的方法与流程

本发明涉及涂料技术领域，具体涉及一种利用碱激发矿粉活性制备无机防水涂料的方法。

背景技术：

全球钢铁行业的快速发展及煤炭资源使用量的持续增加，导致矿渣成为一种产量巨大的工业副产品。大量高炉矿渣如果得不到及时处理、利用很可能会污染大气(如引起雾霾)，此外长时间堆放的矿渣会严重侵蚀土地、污染土壤，并下渗到地下水污染河湖。

矿渣经烘干粉磨后成为矿粉，在碱性激发剂或硫酸盐激发剂的作用下具有良好的水硬活性，由此制得的碱激发矿渣胶凝材料具有生产工艺简单、成本低、凝结时间快、强度高、耐久性好等优点，受到了国内外学者的关注。在工程建设中采用工业副产品作为原料的做法，符合我国建设环境友好、绿色发展型社会的相关要求，有较好的发展前景。

在此基础上本发明以水玻璃作为碱性激发剂，利用其激发矿粉潜在活性，生成的无机胶凝物质作为无机涂料的基料，再掺以适量颜填料及助剂制成碱激发矿渣无机涂料。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服传统无机防水涂料固化后硅酸凝胶孔隙率过高以及由此导致的涂层耐水性、抗冻性等耐久性能较差问题，开发了一种碱激发矿粉无机防水涂料。该涂料可直接与水泥混凝土墙面结合，具有粘结强度高、耐水性好等优点。为实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

一种利用碱激发矿粉活性制备无机防水涂料的方法，具体步骤如下：将矿粉、水玻璃、水、填料、助剂按比例混合，搅拌均匀即可。

进一步的，按照重量份数计的原料配方为：矿粉50份，水玻璃15-25份，水20-30份，填料不超过10份，助剂0.4-1份。

进一步的，所述矿粉具体为粒化高炉矿渣粉磨后的微细粉，其比表面积在425m²/kg以上。对矿粉细度进行筛选主要是为了保证矿粉的活性，使其反应更彻底。

进一步的，所述水玻璃具体为1.0-1.8模数硅酸钠水玻璃。实验表明只有在该模数范围内的水玻璃，才能提供合适的碱性环境保证矿粉有效水化，同时保证了涂料的操作时间。

进一步的，所述填料选自钛白粉、轻钙粉、石英粉中的至少一种。

更进一步的，所述钛白粉为1250目以上粉体，轻钙粉为600目以上粉体，石英粉为400目以上粉体。对填料粉体的粒度进行筛选，一是为了保证填料的颜色鲜艳和填充效果，二是使其与矿粉更加匹配。

进一步的，所述助剂选自聚乙烯醇、可再分散性乳胶粉中的至少一种。聚乙烯醇粉、可再分散乳胶粉主要起到增稠作用，以便改善涂料的粘聚能力。

进一步的，原料混合后的搅拌时间为10-20min。

进一步的，所述无机防水涂料具体为外墙涂料。

本发明的另一目的在于提供一种按照上述方法制得的涂料。

本发明涂料的固化机理是通过碱激发矿粉的活性使矿粉表面玻璃体结构分散和破坏，从而生成水化硅酸钙凝胶和沸石类无机产物，由此形成的固化体结构更加致密。本发明中无机涂料的成膜物质为碱激发矿粉胶凝材料的水化产物c-s-h凝胶，具有致密度和强度高、耐水性耐老化性良好等优点。该成膜物质与外墙水泥混凝土材料的水化产物相同，与墙面结合后能够产生较高的粘结强度，不易出现表面脱落、曲翘等问题。

与现有技术相比，本发明的有益效果主要体现在以下几个方面：(1)原料价廉易得，配方简单，容易制备，成本较低；(2)涂料中矿粉的占比较高，作为外墙涂料消耗量较大，对于产量巨大的矿渣和矿粉循环再利用具有显著的促进作用；(3)使用碱激发矿粉作为无机涂料的基料，固化所得成膜物致密度好，提高了涂料的耐水性及耐久性；(4)可直接在水泥混凝土墙面上施工，且涂料与墙面结合更加牢固，涂层表面质量更好，不仅光泽度高而且无毒环保。

具体实施方式

为使本领域普通技术人员充分理解本发明的技术方案和有益效果，以下结合具体实施例进行进一步说明。

本发明利用碱性激发剂水玻璃提供的碱度溶解矿粉表面玻璃质物质，使得活性cao和al2o3与液相中的oh^-反应生成alo2^-、ca²⁺和[sio4]^4-，进而生成c-s-h凝胶和钙矾石，由此得到的致密度良好的成膜物赋予了涂料良好的耐久性。此外，碱激发矿粉解聚后的活性成分在水泥基材侧反应生成的c-s-h凝胶将涂料与基体铆合，使涂料与水泥基底体的连接结构更密实。

实施例1

一种碱激发矿粉无机防水涂料，其配方为：比表面积425m²/kg以上的矿粉50份、1.4模数的硅酸钠20份、水20份、1250目以上的钛白粉4.5份、400目以上的石英粉4.5份、聚乙烯醇粉0.5份、可再分散乳胶粉0.5份。准确称量上述各个原料，然后将其混合均匀搅拌10分钟即可用于建筑外墙施工。

实施例2

一种碱激发矿粉无机防水涂料，其配方为：比表面积为425m²/kg以上的矿粉50份、1.0模数的硅酸钠15份、水25份、1250目以上的钛白粉4.5份、600目以上的轻钙粉4.5份、聚乙烯醇粉0.5份、可再分散乳胶粉0.5份。准确称量上述各个原料，然后将其混合均匀搅拌10分钟即可用于建筑外墙施工。

实施例3

一种碱激发矿粉无机防水涂料，其配方为：比表面积为425m²/kg以上的矿粉50份、1.0模数的硅酸钠15份、水25份、1250目以上的钛白粉9份、聚乙烯醇粉0.5份、可再分散乳胶粉0.5份。准确称量上述各个原料，然后将其混合均匀搅拌10分钟即可用于建筑外墙施工。

为充分了解实施例1-3制得的外墙涂料的性能，按照gb10222-88《外墙无机建筑涂料》的试验方法对其进行了耐水性、耐碱性、耐温变性及耐人工老化性能和粘结强度测试，测试结果见表1。

表1各实施例制得的各组涂料的性能对比表

从表1中可看出，实施例1-3制得的无机外墙涂料的耐水性、耐碱性、耐温变性及耐人工老化性能在规定时间试验后，无起泡、无开裂、无脱落、变色现象，100％合格，同时涂层的粘结强度≥0.49mpa，100％合格。

本发明是以碱激发体系为涂料的基料，故碱激发体系中水灰比(保证浆体的流动度、黏度和水化后的强度)、水玻璃模数(保证碱激发剂水解出[sio4]^4-与oh^-达到对矿粉的双重激发效果)及碱掺量(水解出适量的oh^-解体矿粉表面的玻璃相促进矿粉水化)对于涂料性能的影响十分关键。为此在其他条件下进行了以下两组对比例，证明上述参数取值范围选择的重要性。

对比例1

一种碱激发矿粉无机防水涂料，其配方为：比表面积为425m²/kg以上的矿粉50份(来源与实施例1-3相同，其他粉体亦如此)、0.6模数的硅酸钠15份、水25份、1250目的钛白粉9份、聚乙烯醇粉0.5份、可再分散乳胶粉0.5份。准确称量上述各个原料，然后将其混合均匀搅拌10分钟即可用于建筑外墙施工。

表2对比例1制得的各组涂料的性能对比表

由表2可知，硅酸钠原料选用不正确时，无法得到性能达标的外墙涂料产品。

对比例2

一种碱激发矿粉无机防水涂料，其配方为：比表面积为425m²/kg以上的矿粉50份、1.0模数的硅酸钠15份、水25份、聚乙烯醇粉0.5份、可再分散乳胶粉0.5份。准确称量上述各个原料，然后将其混合均匀搅拌10分钟即可用于建筑外墙施工。

表3对比例2制得的各组涂料的性能对比表

由表3可知，填料用量不当也会导致无法制备出性能合格的外墙涂料，这是因为掺入的填料除了能够改善涂料的颜色外，还会影响产品的老化性能。

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