本發(fā)明涉及建筑材料領域，尤其涉及一種防水涂料用改性成膜劑的制備方法。

背景技術：

隨著人們環(huán)保意識的增強，水性涂料成了市場的熱門產(chǎn)品，我國防水涂料的研制和應用始于60 年代，早期曾以各種化工下腳料為原料研制產(chǎn)品，均因質量性能不穩(wěn)定而停止發(fā)展。在同一時期，我國對于以高聚物改善石油瀝青配置防水涂料方面，也進行了較大量的工作。60年代中期出現(xiàn)了氯丁橡膠—瀝青防水涂料用改性成膜劑的制備方法，70年代初期出現(xiàn)了再生橡膠—瀝青防水涂料，并在工程上獲得較成功的應用。隨著我國合成高分子材料工業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展，以各種優(yōu)質合成橡膠和合成樹脂為原料研制的防水涂料，在80年代相繼投入使用：如雙組分聚氨酯防水涂料、丙烯酸酯類的淺色防水涂料、陽離子氯丁膠乳瀝青防水涂料和硅橡膠防水涂料等，橡膠瀝青類和合成高分子類防水涂料在我國防水工程應用中，正占有越來越大的比重。以石油瀝青為主，以高聚物進行改性的技術途徑，在我國已有較長的歷史，它原料來源廣泛，成本較低，適用于量大面光的一般防水工程；以合成高分子材料為主制成的涂料，性能較優(yōu)，但價格較高；由于建筑變形，墻體龜裂從而造成涂料表面開裂，降低防水效果。因此，瀝青類防水涂料的使用越來越少，而聚氨酯防水涂料由于具有優(yōu)異的彈性、耐久性、防水層輕、施工維修方便，組分易于調(diào)節(jié)、可用于建筑物不同部位及整體性好等諸多優(yōu)點而受到重視。

目前，與發(fā)達國家相比，我國聚氨酯防水涂料整體性能較差，質量也不穩(wěn)定。聚氨酯防水涂料又分單組份和雙組份。單組分聚氨酯防水涂料容易因空氣中的濕度不夠而造成固化時間較長、延誤工期。而雙組份聚氨酯防水涂料中常使用疑為對人體有致癌物質的MOCA（3，3-二氯-4，4-二氨基二苯基甲烷，俗稱摩卡）作為固化劑，并且含有大量的揮發(fā)性有機溶劑（如甲苯、二甲苯和古馬隆樹脂等）, 雙組分聚氨酯涂料由于物料成分復雜，使用時又受現(xiàn)場條件限制，質量難以穩(wěn)定；水性聚氨酯涂料雖符合發(fā)展趨勢，但因分子中引入了親水性基團，其涂膜的耐水性、耐化學性較差，尤其不適用于長期浸水環(huán)境。隨著環(huán)保理念的增強和環(huán)保法規(guī)的出臺，2014年8月1日實施的GB/T 19250—2013《聚氨酯防水涂料》中增加了有害物質限量，現(xiàn)今聚氨酯防水涂料正朝著環(huán)保、健康的方向發(fā)展。因此，開發(fā)高性能的單組分低VOC新型聚氨酯防水涂料或具有耐水性好環(huán)保無毒的改性防水涂料，仍然是人們研究的重要課題。

而防水涂料中成膜物質作為主要成分，目前聚氨酯類成膜劑的原料價格較高，成本高應用范圍窄；聚醋酸乙烯酯類成膜劑分子量較低，不易賦予防水涂料良好的硬挺度且價格高；聚酯類成膜劑合成工藝復雜，需要高溫反應生產(chǎn)周期長，成本較高，限制推廣；環(huán)氧樹脂成膜劑一般為小分子量，而大分子量環(huán)氧樹脂在常溫下為固態(tài)，熔點高，乳化困難，有機溶劑添加量大，對乳化條件和設備要求苛刻，限制了它的適用范圍。因此本申請對環(huán)氧樹脂進行改性，引入酪素，解決成本高、制備的工藝流程復雜，要求較高等缺陷，為防水涂料開拓新的市場。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于：針對上述存在的問題，提供一種防水涂料用改性成膜劑的制備方法，通過將對環(huán)氧樹脂進行改性后作為制備防水涂料的重要原料，其拉伸強度和涂膜硬度也顯著提高，不僅能使得制成的涂料在室外條件下具有良好的耐候性和防水性，還具有耐腐蝕耐高溫的顯著效果，且制備過程簡單。

本發(fā)明是通過以下技術方案實現(xiàn)的：

一種防水涂料用改性成膜劑的制備方法，所述成膜劑為改性酪素樹脂，其制備方法包括以下步驟：

（1）將干酪素加入到其重量8～15倍的去離子水中，攪拌均勻，超聲3～5min，再加入是干酪素重量0.2～0.3的pH調(diào)節(jié)劑調(diào)節(jié)pH值為7.5～8.5，攪拌反應30～45min，得到酪素液；

（2）將質量比為6～9：4～6的酪素液和環(huán)氧樹脂混合，然后加入水，在20℃～25℃條件下浸泡20～25min，加入按質量比乙二醇丁醚：甲基丙烯酸羥乙酯=1～3:2～3組成的混合溶劑對混合物進行溶解，置于裝有攪拌器、恒壓漏斗、冷凝管和氮氣導管的四口瓶中，采用溶液聚合的方法，緩慢攪拌升溫至70～80℃；

（3）加入質量比為1：2的醋酸鋅和酸酐的混合液，在氮氣保護下緩慢升溫至酸酐和醋酸鋅完全溶解時，邊攪拌邊升溫到250～280℃，保溫反應2～3h,降溫至200～220℃；

（4）加入按質量比聚酯樹脂：異氰酸酯：桃膠：蘆薈提取液：三甲基六亞甲基二胺=1～3：2～3：4～5：1～2：1～3，保持溫度為150-200℃，攪拌反應1～2h，冷卻至常溫得到改性酪素樹脂。

作為本發(fā)明的優(yōu)選技術方案，所述pH調(diào)節(jié)劑為有機醇胺化合物，優(yōu)選三乙醇胺。

進一步地，所述加入水的重量為酪素液與環(huán)氧樹脂總重量的0.2～0.3。

進一步地，所述攪拌的速度均為120～150r/min。

進一步地，所述步驟（3）中醋酸鋅和酸酐的總質量為酪素液與環(huán)氧樹脂總量的0.05～0.08。

進一步地，在步驟（4）冷卻前加入丙酮和乙酸乙酯混合溶劑，它們質量比為1:1。

作為本發(fā)明的優(yōu)選技術方案，在步驟（4）中所加入的聚酯樹脂、異氰酸酯、桃膠、蘆薈提取液和三甲基六亞甲基二胺的總量是酪素液與環(huán)氧樹脂總量的0.1～0.2。

在本申請中涉及的原料與器材均能在市面上采購得到。

本與現(xiàn)有技術相比較，本發(fā)明具有的有益效果為：

1、本發(fā)明利用先后利用化學改性將酪素和環(huán)氧樹脂進行改性，得到的改性酪素樹脂作為本申請防水涂料原料中的成膜劑，在堿性環(huán)境下，環(huán)氧值增加，環(huán)氧樹脂分子中含有反應活性很高的環(huán)氧基，該活性基團與酪素中氨基、羧基和羥基等親水基團發(fā)生反應，提高了改性成膜劑的耐水性和耐濕擦性，通過添加聚酯樹脂、異氰酸酯、桃膠和蘆薈提取液，阻斷酪素分子鏈間極性基團形成氫鍵，從而提高成膜劑的延伸性和耐曲撓性等綜合性能，聚酯樹脂、異氰酸酯、桃膠和蘆薈提取液的加入不僅起到減少環(huán)氧樹脂和干酪素的加入，降低成本，還起到降低整個涂料的拉絲性，同時保證涂料在粘接時的性能最好；加入酸酐和醋酸鋅，除了提高粘性，還使得涂料的干燥時間縮短且耐水性提高；酪素與環(huán)氧樹脂分子之間的相互作用，提高了改性酪素樹脂的產(chǎn)品拉伸性能，斷裂伸長率增大，添加三甲基六亞甲基二胺，對環(huán)氧樹脂以及其他樹脂起到增稠固化作用，提高耐腐蝕且粘接性能好、韌性強。

2、該制備方法通過化學反應，控制反應的溫度，調(diào)節(jié)酸堿性環(huán)境，保證改性酪素樹脂在優(yōu)良的條件下反應，避免反應過慢、增加制備的時間或者反應過快以及改性過火出現(xiàn)結塊的問題，環(huán)氧樹脂引入酪素中，降低了改性后的酪素樹脂的親水性，提高了成膜的防水性能，同時提高涂膜的耐熱性能。本發(fā)明的防水涂料用成膜劑具有獨特防水性、高彈性和整體性，涂膜連續(xù)均勻無任何接縫，形成的薄膜對建筑各種基材粘結性好，不易剝落，并且防腐效果優(yōu)異、抗老化效果好、裝飾性強，耐久性好等優(yōu)點。

具體實施方式

本說明書中公開的所有特征，或公開的所有方法或過程中的步驟，除了互相排斥的特征和/或步驟以外，均可以以任何方式組合。本說明書（包括任何附加權利要求、摘要）中公開的任一特征，除非特別敘述，均可被其他等效或具有類似目的的替代特征加以替換。即，除非特別敘述，每個特征只是一系列等效或類似特征中的一個例子而已。

實施例1

防水涂料用改性成膜劑的制備方法，所述成膜劑為改性酪素樹脂，包括以下步驟：

將100kg干酪素加入到800kg去離子水中，攪拌均勻，超聲3min，再加入是干酪素重量2kg的三乙醇胺調(diào)節(jié)pH值為7.5，攪拌反應35min，得到酪素液；取酪素液80kg和環(huán)氧樹脂40kg混合得混合物 ，然后加入水24kg，在20℃條件下浸泡25min得混合物，加入乙二醇丁醚18kg和甲基丙烯酸羥乙酯9kg組成的混合溶劑對混合物進行溶解，置于裝有攪拌器、恒壓漏斗、冷凝管和氮氣導管的四口瓶中，采用溶液聚合的方法，緩慢攪拌升溫至75℃；加入醋酸鋅2kg和酸酐4kg的混合液，在氮氣保護下緩慢升溫至酸酐和醋酸鋅完全溶解時，邊攪拌邊升溫到250℃，保溫反應2.5h,降溫至200℃；加入聚酯樹脂2kg、異氰酸酯3kg、桃膠5kg、蘆薈提取液1kg和三甲基六亞甲基二胺2kg，保持溫度為180℃，攪拌反應1h，若基體較粘稠，在冷卻前加入丙酮2kg和乙酸乙酯2kg混合溶劑，再冷卻至常溫得到改性酪素樹脂。其中，所述攪拌的速度均為150r/min。

實施例2

防水涂料用改性成膜劑的制備方法，所述成膜劑為改性酪素樹脂，包括以下步驟：

將100kg干酪素加入到其重量1000kg去離子水中，攪拌均勻，超聲5min，再加入3kg三乙醇胺調(diào)節(jié)pH值為8.5，攪拌反應45min，得到酪素液；將質量比為3:2的酪素液60kg和環(huán)氧樹脂40kg混合，然后加入水20kg，在25℃條件下浸泡25min得混合物，加入乙二醇丁醚10kg和甲基丙烯酸羥乙酯20kg組成的混合溶劑對混合物進行溶解，置于裝有攪拌器、恒壓漏斗、冷凝管和氮氣導管的四口瓶中，采用溶液聚合的方法，緩慢攪拌升溫至80℃；加入醋酸鋅2.5kg和酸酐5kg的混合液，在氮氣保護下緩慢升溫至酸酐和醋酸鋅完全溶解時，邊攪拌邊升溫到280℃，保溫反應3h,降溫至220℃；加入按質量比聚酯樹脂2kg、異氰酸酯3kg、桃膠4kg、蘆薈提取液1kg、三甲基六亞甲基二胺2kg，保持溫度為200℃，攪拌反應2h，若基體較粘稠，在冷卻前加入丙酮1kg和乙酸乙酯1kg混合溶劑，再冷卻至常溫得到改性酪素樹脂。其中，所述攪拌的速度均為120r/min。

實施例3

防水涂料用改性成膜劑的制備方法，所述成膜劑為改性酪素樹脂，包括以下步驟：

將干酪素100kg加入去離子水1200kg中，攪拌均勻，超聲5min，再加入三乙醇胺30kg調(diào)節(jié)pH值為7.8，攪拌反應45min，得到酪素液；將酪素液70kg和環(huán)氧樹脂50kg混合，然后加入水，在20℃～25℃條件下浸泡20～25min得混合物，加入乙二醇丁醚15kg和甲基丙烯酸羥乙酯10kg組成的混合溶劑對混合物進行溶解，置于裝有攪拌器、恒壓漏斗、冷凝管和氮氣導管的四口瓶中，采用溶液聚合的方法，緩慢攪拌升溫至70℃；加入醋酸鋅2kg和酸酐4kg的混合液，在氮氣保護下緩慢升溫至酸酐和醋酸鋅完全溶解時，邊攪拌邊升溫到250℃，保溫反應2h,降溫至200℃；加入按質量比聚酯樹脂1kg、異氰酸酯3kg、桃膠5kg、蘆薈提取液2kg、三甲基六亞甲基二胺2kg，保持溫度為150℃，攪拌反應2h，若基體較粘稠，在冷卻前加入丙酮1kg和乙酸乙酯1kg混合溶劑，再冷卻至常溫得到改性酪素樹脂。

對實施例1-3中所制備的改性酪素樹脂的物理性能進行測試，取適量實施例1-3制備所得在常溫下固化，制取涂膜，保證涂膜厚度1.5±0.2mm固化后的材料按照中華人民共和國建材行業(yè)標準指標檢測涂料的各項性能，檢測結果表明該涂料的各項常規(guī)性能指標均符合國家標準要求。性能檢測結果如表1所示：

表1改性酪素樹脂的各項物理性能檢測結果

由上表可知，本發(fā)明實施例1-3制備得到的本發(fā)明的防水涂料用成膜劑具有獨特防水性、高彈性和整體性，涂膜連續(xù)均勻無任何接縫，形成的薄膜對建筑各種基材粘結性好，不易剝落，并且防腐效果優(yōu)異、抗老化效果好、裝飾性強，耐久性好等優(yōu)點。