本发明涉及建筑材料技术领域，具体是一种耐候型建筑防水涂料及其制备方法。
背景技术：
建筑防水涂料具有施工简便，对复杂结构适应性强的特点，在建筑施工中用量很大。防水涂料主要用于建筑物某些可能受到水侵蚀的结构部位的防水、防潮和防渗等，因此对防水涂料的耐高、低温性能、防腐性能有一定要求。现有的建筑防水涂料主要有聚氨酯防水涂料，聚合物水泥防水涂料，有机硅防水涂料，其中应用较广泛的为有机硅防水涂料。
有机硅防水涂料分为水性环保型防水涂料和溶剂型有机硅防水涂料。水性环保型防水涂料的制备是以硅橡胶乳及其纳米复合乳液为主要基料，掺入无机填料及各种助剂而制成的水性环保型防水涂料。溶剂型有机硅防水涂料的制备具体是将活性有机硅氧烷和活性有机硅树脂混合，搅拌均匀后在惰性气体的保护下加入醇作为溶剂，再加入催化剂形成预混合物，将预混合物搅拌老化反应1h，然后在氮气保护下包装制得。但目前的防水涂料在使用过程中，固化形成的防水膜易封闭基底材料的毛细孔，导致基底中的潮气无法从墙体内向散出，久而久之，容易在防水涂料和基材界面处形成应力集中区，随着应力的累积，以及自然环境中气温变化引起的热胀冷缩作用，导致界面处逐渐发生脱落，使产品的防水膜耐候性不佳，使用寿命较短。
因此，开发一种不妨碍潮气散出、防水膜耐候性佳，使用寿命长的防水涂料具有必要的意义。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种耐候型建筑防水涂料及其制备方法，以解决现有技术中，防水涂料在使用后，容易封闭基底材料的毛细孔，导致基底中的潮气无法从墙体内向散出，随着应力的累积，以及自然环境中气温变化引起的热胀冷缩作用，导致界面处逐渐发生脱落，使产品的防水膜耐候性不佳的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种耐候型建筑防水涂料，包括以下重量份数的原料：
100-200份有机硅氧烷，8-10份乳化剂，10-20份纳米颗粒，4-8份固化剂，100-150份水，20-30份纳米金属氧化物改性氧化石墨烯；
所述纳米金属氧化物改性氧化石墨烯中，纳米金属氧化物嵌入氧化石墨烯的层间结构中，所述纳米金属氧化物占氧化石墨烯质量的10-50%；所述纳米金属氧化物为纳米氧化铝、纳米氧化镁、纳米二氧化钛、纳米二氧化锰、纳米氧化锆、纳米氧化铁中的任意一种。
一种耐候型建筑防水涂料的制备方法，具体制备步骤包括：
纳米金属氧化物改性氧化石墨烯的制备：
将氧化石墨烯分散于水中，再加入氧化石墨烯质量10-50%的纳米金属氧化物，超声分散后，抽滤，收集滤饼，并将滤饼干燥，得纳米金属氧化物改性氧化石墨烯；
产品耐候型建筑防水涂料的制备：
按重量份数计，依次取100-200份有机硅氧烷，8-10份乳化剂，10-20份纳米颗粒，4-8份固化剂，100-150份水，20-30份纳米金属氧化物改性氧化石墨烯；将水、乳化剂、固化剂、纳米颗粒和纳米金属氧化物改性氧化石墨烯加入反应器中，加热搅拌后，再加入有机硅氧烷，继续恒温搅拌反应后，高压均质处理，再用盐酸调节ph至酸性，出料，即得产品耐候型建筑防水涂料；所述有机硅氧烷为羟基封端聚二甲基硅氧烷、羧基封端聚二甲基硅氧烷或氨基封端聚二甲基硅氧烷中的任意一种；所述乳化剂为阴离子表面活性剂；所述阴离子表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠、阴离子聚丙烯酰胺、三乙醇胺、高级脂肪酸钠、十二烷基硫酸钠中的任意一种；所述固化剂为三乙醇胺或聚酰胺固化剂651中的任意一种；所述纳米金属氧化物为纳米氧化铝、纳米氧化镁、纳米二氧化钛、纳米二氧化锰、纳米氧化锆、纳米氧化铁中的任意一种。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
上述技术方案通过将纳米金属氧化物对氧化石墨烯进行改性处理，在改性过程中，首先在超声波的空化作用下，使层状结构的氧化石墨烯剥离形成单片层结构，再加入纳米金属氧化物，此时纳米尺寸的金属氧化物可以和氧化石墨烯层间结构中的羟基、环氧基等极性官能团发生相互吸附，而在后续抽滤过程中，在抽滤压力作用下，可以使得氧化石墨烯层状结构重新组合，并将纳米尺寸的金属氧化物嵌入氧化石墨烯层间，并且在抽滤压力作用下，使原本平整的氧化石墨烯表面转变为纳米尺寸的乳突结构；上述乳突结构在防水涂料漆膜固化后，在基材表面形成形成类似荷叶的疏水仿生结构，接触角可达150°以上，避免被水润湿；而由于纳米仅售氧化物的存在，可以定程度拓宽氧化石墨烯层间距离，使得气体可以顺利通过氧化石墨烯的层间结构并扩散到外面；最终使得产品既可以保障良好的额疏水效果，同时可以顺利的将内部的湿气排出，有效解决了基底中的潮气无法从墙体内向散出引起的一系列问题。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
一种耐候型建筑防水涂料，包括以下重量份数的原料：
100-200份有机硅氧烷，8-10份乳化剂，10-20份纳米颗粒，4-8份固化剂，100-150份水，20-30份纳米金属氧化物改性氧化石墨烯；
所述纳米金属氧化物改性氧化石墨烯中，纳米金属氧化物嵌入氧化石墨烯的层间结构中，所述纳米金属氧化物占氧化石墨烯质量的10-50%；所述纳米金属氧化物为纳米氧化铝、纳米氧化镁、纳米二氧化钛、纳米二氧化锰、纳米氧化锆、纳米氧化铁中的任意一种。
进一步的，所述有机硅氧烷为羟基封端聚二甲基硅氧烷、羧基封端聚二甲基硅氧烷或氨基封端聚二甲基硅氧烷中的任意一种。
进一步的，所述乳化剂为阴离子表面活性剂；所述阴离子表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠、阴离子聚丙烯酰胺、三乙醇胺、高级脂肪酸钠、十二烷基硫酸钠中的任意一种。
进一步的，所述纳米颗粒为球形纳米颗粒。
进一步的，所述球形纳米颗粒为球形纳米二氧化钛、球形纳米二氧化硅中的任意一种。
进一步的，所述球形纳米颗粒为偶联剂改性球形纳米颗粒；所述偶联剂为钛酸酯偶联剂、硅烷偶联剂或铝酸酯偶联剂中的任意一种。
进一步的，所述固化剂为三乙醇胺或聚酰胺固化剂651中的任意一种。
一种耐候型建筑防水涂料的制备方法，具体制备步骤包括：
纳米金属氧化物改性氧化石墨烯的制备：
将氧化石墨烯分散于水中，再加入氧化石墨烯质量10-50%的纳米金属氧化物，超声分散后，抽滤，收集滤饼，并将滤饼干燥，得纳米金属氧化物改性氧化石墨烯；
产品耐候型建筑防水涂料的制备：
按重量份数计，依次取100-200份有机硅氧烷，8-10份乳化剂，10-20份纳米颗粒，4-8份固化剂，100-150份水，20-30份纳米金属氧化物改性氧化石墨烯；将水、乳化剂、固化剂、纳米颗粒和纳米金属氧化物改性氧化石墨烯加入反应器中，加热搅拌后，再加入有机硅氧烷，继续恒温搅拌反应后，高压均质处理，再用盐酸调节ph至酸性，出料，即得产品耐候型建筑防水涂料；所述有机硅氧烷为羟基封端聚二甲基硅氧烷、羧基封端聚二甲基硅氧烷或氨基封端聚二甲基硅氧烷中的任意一种；所述乳化剂为阴离子表面活性剂；所述阴离子表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠、阴离子聚丙烯酰胺、三乙醇胺、高级脂肪酸钠、十二烷基硫酸钠中的任意一种；所述固化剂为三乙醇胺或聚酰胺固化剂651中的任意一种；所述纳米金属氧化物为纳米氧化铝、纳米氧化镁、纳米二氧化钛、纳米二氧化锰、纳米氧化锆、纳米氧化铁中的任意一种。
进一步的，具体制备步骤包括：
纳米颗粒的改性：
将纳米颗粒加入质量分数为10-70%的乙醇溶液中，所述纳米颗粒和乙醇溶液的质量比为1：10-1：20；再滴加纳米颗粒质量10-20%的偶联剂，搅拌反应后，过滤，洗涤和干燥，得改性纳米颗粒；所述纳米颗粒为球形纳米二氧化钛、球形纳米二氧化硅中的任意一种；所述偶联剂为钛酸酯偶联剂、硅烷偶联剂或铝酸酯偶联剂中的任意一种。
实施例1
纳米颗粒的改性：
将纳米颗粒加入质量分数为10%的乙醇溶液中，所述纳米颗粒和乙醇溶液的质量比为1：10；再滴加纳米颗粒质量10%的偶联剂，搅拌反应后，过滤，洗涤和干燥，得改性纳米颗粒；所述纳米颗粒为球形纳米二氧化钛；所述偶联剂为钛酸酯偶联剂；
纳米金属氧化物改性氧化石墨烯的制备：
将氧化石墨烯分散于水中，再加入氧化石墨烯质量10%的纳米金属氧化物，超声分散后，抽滤，收集滤饼，并将滤饼干燥，得纳米金属氧化物改性氧化石墨烯；
产品耐候型建筑防水涂料的制备：
按重量份数计，依次取100份有机硅氧烷，8份乳化剂，10份纳米颗粒，4份固化剂，100份水，20份纳米金属氧化物改性氧化石墨烯；将水、乳化剂、固化剂、纳米颗粒和纳米金属氧化物改性氧化石墨烯加入反应器中，加热搅拌后，再加入有机硅氧烷，继续恒温搅拌反应后，高压均质处理，再用盐酸调节ph至4.5，出料，即得产品耐候型建筑防水涂料；所述有机硅氧烷为羟基封端聚二甲基硅氧烷；所述乳化剂为阴离子表面活性剂；所述阴离子表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠；所述固化剂为三乙醇胺；所述纳米金属氧化物为纳米氧化铝。
实施例2
纳米颗粒的改性：
将纳米颗粒加入质量分数为70%的乙醇溶液中，所述纳米颗粒和乙醇溶液的质量比为1：20；再滴加纳米颗粒质量20%的偶联剂，搅拌反应后，过滤，洗涤和干燥，得改性纳米颗粒；所述纳米颗粒为球形纳米二氧化硅；所述偶联剂为硅烷偶联剂；
纳米金属氧化物改性氧化石墨烯的制备：
将氧化石墨烯分散于水中，再加入氧化石墨烯质量50%的纳米金属氧化物，超声分散后，抽滤，收集滤饼，并将滤饼干燥，得纳米金属氧化物改性氧化石墨烯；
产品耐候型建筑防水涂料的制备：
按重量份数计，依次取200份有机硅氧烷，10份乳化剂，20份纳米颗粒，8份固化剂，150份水，30份纳米金属氧化物改性氧化石墨烯；将水、乳化剂、固化剂、纳米颗粒和纳米金属氧化物改性氧化石墨烯加入反应器中，加热搅拌后，再加入有机硅氧烷，继续恒温搅拌反应后，高压均质处理，再用盐酸调节ph至6.0，出料，即得产品耐候型建筑防水涂料；所述有机硅氧烷为羧基封端聚二甲基硅氧烷；所述乳化剂为阴离子表面活性剂；所述阴离子表面活性剂为阴离子聚丙烯酰胺；所述固化剂为聚酰胺固化剂651；所述纳米金属氧化物为纳米二氧化锰。
实施例3
纳米颗粒的改性：
将纳米颗粒加入质量分数为50%的乙醇溶液中，所述纳米颗粒和乙醇溶液的质量比为1：15；再滴加纳米颗粒质量15%的偶联剂，搅拌反应后，过滤，洗涤和干燥，得改性纳米颗粒；所述纳米颗粒为球形纳米二氧化钛；所述偶联剂为铝酸酯偶联剂；
纳米金属氧化物改性氧化石墨烯的制备：
将氧化石墨烯分散于水中，再加入氧化石墨烯质量40%的纳米金属氧化物，超声分散后，抽滤，收集滤饼，并将滤饼干燥，得纳米金属氧化物改性氧化石墨烯；
产品耐候型建筑防水涂料的制备：
按重量份数计，依次取150份有机硅氧烷，9份乳化剂，15份纳米颗粒，5份固化剂，120份水，25份纳米金属氧化物改性氧化石墨烯；将水、乳化剂、固化剂、纳米颗粒和纳米金属氧化物改性氧化石墨烯加入反应器中，加热搅拌后，再加入有机硅氧烷，继续恒温搅拌反应后，高压均质处理，再用盐酸调节ph至5.5，出料，即得产品耐候型建筑防水涂料；所述有机硅氧烷为氨基封端聚二甲基硅氧烷；所述乳化剂为阴离子表面活性剂；所述阴离子表面活性剂为高级脂肪酸钠；所述固化剂为聚酰胺固化剂651；所述纳米金属氧化物为纳米氧化锆。
对比例1
本对比例相比于实施例1而言，采用普通的氧化石墨烯等质量的取代纳米金属氧化物改性氧化石墨烯，其余条件保持不变。
对实施例1-3及对比例1所得产品进行性能测试，具体测试方法和测试结果如下所述：
1、渗透性能测试：制备10cm×10cm×10cm的混凝土块，将混凝土块在标准养护箱中养护28天后再在60℃烘箱中干燥至恒重，并分别在混凝土块表面涂刷本发明纳米无机粉体改性有机硅防水涂料与对照例所得有机硅防水涂料，将已涂刷防水涂料的混凝土块在室温下干燥1天后垂直劈开，以水润湿，测试每个试块的防水涂料渗透深度；
2、吸水率测试：将涂刷本发明纳米无机粉体改性有机硅防水涂料的混凝土块与涂刷对照例所得有机硅防水涂料的混凝土块分别进行称重，并放入容器内的金属搁板上，确认试验面朝下，在标准试验温度下加入蒸馏水，保持液面比搁板高3mm，24h后取出混凝土块，用餐巾纸吸干水分，立即称重；
3、耐洗刷性测试：将涂刷本发明纳米无机粉体改性有机硅防水涂料的混凝土块与涂刷对照例所得有机硅防水涂料的混凝土块分别放置在耐擦洗测试仪上，进行平行洗刷试验；
4、涂层耐温变性：将涂刷本发明纳米无机粉体改性有机硅防水涂料的混凝土块与涂刷对照例所得有机硅防水涂料的混凝土块分别放入（90±2）℃的恒温箱240h，取出室温下放置0.5h后，放入（-20±2）℃的低温箱中24h，再取出于室温下放置0.5h。
具体测试结果如表1所示：
表1：产品性能测试结果
由上述测试结果可知，本发明所得产品具有良好的耐候性能和防水性能，可保障产品在较长使用过程中，保持优异的防水性能，且使用过程中不易出现开裂粉化现象。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内，不应将权利要求中的任何标记视为限制所涉及的权利要求。
1.一种耐候型建筑防水涂料，其特征在于，包括以下重量份数的原料：
100-200份有机硅氧烷，8-10份乳化剂，10-20份纳米颗粒，4-8份固化剂，100-150份水，20-30份纳米金属氧化物改性氧化石墨烯；
所述纳米金属氧化物改性氧化石墨烯中，纳米金属氧化物嵌入氧化石墨烯的层间结构中，所述纳米金属氧化物占氧化石墨烯质量的10-50%；所述纳米金属氧化物为纳米氧化铝、纳米氧化镁、纳米二氧化钛、纳米二氧化锰、纳米氧化锆、纳米氧化铁中的任意一种。
2.根据权利要求1所述的一种耐候型建筑防水涂料，其特征在于，所述有机硅氧烷为羟基封端聚二甲基硅氧烷、羧基封端聚二甲基硅氧烷或氨基封端聚二甲基硅氧烷中的任意一种。
3.根据权利要求1所述的一种耐候型建筑防水涂料，其特征在于，所述乳化剂为阴离子表面活性剂；所述阴离子表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠、阴离子聚丙烯酰胺、三乙醇胺、高级脂肪酸钠、十二烷基硫酸钠中的任意一种。
4.根据权利要求1所述的一种耐候型建筑防水涂料，其特征在于，所述纳米颗粒为球形纳米颗粒。
5.根据权利要求4所述的一种耐候型建筑防水涂料，其特征在于，所述球形纳米颗粒为球形纳米二氧化钛、球形纳米二氧化硅中的任意一种。
6.根据权利要求4所述的一种耐候型建筑防水涂料，其特征在于：所述球形纳米颗粒为偶联剂改性球形纳米颗粒；所述偶联剂为钛酸酯偶联剂、硅烷偶联剂或铝酸酯偶联剂中的任意一种。
7.根据权利要求1所述的一种耐候型建筑防水涂料，其特征在于，所述固化剂为三乙醇胺或聚酰胺固化剂651中的任意一种。
8.一种耐候型建筑防水涂料的制备方法，其特征在于，具体制备步骤包括：
纳米金属氧化物改性氧化石墨烯的制备：
将氧化石墨烯分散于水中，再加入氧化石墨烯质量10-50%的纳米金属氧化物，超声分散后，抽滤，收集滤饼，并将滤饼干燥，得纳米金属氧化物改性氧化石墨烯；
产品耐候型建筑防水涂料的制备：
按重量份数计，依次取100-200份有机硅氧烷，8-10份乳化剂，10-20份纳米颗粒，4-8份固化剂，100-150份水，20-30份纳米金属氧化物改性氧化石墨烯；将水、乳化剂、固化剂、纳米颗粒和纳米金属氧化物改性氧化石墨烯加入反应器中，加热搅拌后，再加入有机硅氧烷，继续恒温搅拌反应后，高压均质处理，再用盐酸调节ph至酸性，出料，即得产品耐候型建筑防水涂料；所述有机硅氧烷为羟基封端聚二甲基硅氧烷、羧基封端聚二甲基硅氧烷或氨基封端聚二甲基硅氧烷中的任意一种；所述乳化剂为阴离子表面活性剂；所述阴离子表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠、阴离子聚丙烯酰胺、三乙醇胺、高级脂肪酸钠、十二烷基硫酸钠中的任意一种；所述固化剂为三乙醇胺或聚酰胺固化剂651中的任意一种；所述纳米金属氧化物为纳米氧化铝、纳米氧化镁、纳米二氧化钛、纳米二氧化锰、纳米氧化锆、纳米氧化铁中的任意一种。
9.根据权利要求8所述的一种耐候型建筑防水涂料的制备方法，其特征在于，具体制备步骤包括：
纳米颗粒的改性：
将纳米颗粒加入质量分数为10-70%的乙醇溶液中，所述纳米颗粒和乙醇溶液的质量比为1：10-1：20；再滴加纳米颗粒质量10-20%的偶联剂，搅拌反应后，过滤，洗涤和干燥，得改性纳米颗粒；所述纳米颗粒为球形纳米二氧化钛、球形纳米二氧化硅中的任意一种；所述偶联剂为钛酸酯偶联剂、硅烷偶联剂或铝酸酯偶联剂中的任意一种。
技术总结