本發明屬于無機防水堵漏材料領域，具體涉及一種快速堵漏材料使用的補強抗開裂液及其制備方法。
背景技術：
現有的無機防水堵漏材料主要是由快硬水泥、骨料、減水劑、纖維素醚等材料組成，使用時添加一定比例的水，混合均勻后用于快速堵漏。
目前的防水堵漏材料存在以下問題和缺點：(1)堵漏材料在后期固化成型時常會出現裂紋；(2)與基層粘接強度不大；(3)加水量過多時會出現強度減弱明顯，且會出現大量裂紋。
專利文獻cn104987017a公開了一種復合堵漏劑，其中提及的抗開裂的增韌劑為纖維棉，纖維棉為固體材料，其僅能起到抗開裂的作用，并不能提升堵漏材料與基體的粘接強度和控制堵漏材料本身的強度。
專利文獻cn101386663a提供了一種多功能丙烯酸酯乳液，該丙烯酸乳液雖然具有增韌作用，但會嚴重影響堵漏材料的快速固化性能。
因此，亟需提供一種新的防水堵漏材料使用的補強抗開裂液，不僅可以防止堵漏材料固化時和固化后開裂，同時能夠提升堵漏材料與基體的粘接強度。
技術實現要素：
為了解決現有技術中存在的上述問題，本發明的目的是提供一種快速堵漏材料使用的補強抗開裂液及其制備方法。本發明的補強抗開裂液通過多種成分的復配，在保證堵漏材料的快速固化性能的同時還具有增加粘接強度，增韌補強的功能。
根據本發明的第一方面，本發明提供一種快速堵漏材料使用的補強抗開裂液，該補強抗開裂液的配方按照重量百分比計包含：
水性環氧丙烯酸乳液18～25％，水性氨基樹脂2～5％，聚乙烯醇0.09～0.4％，纖維素醚0.05～0.15％，淀粉醚0.2～0.45％，硫酸鋰0.1～0.24％，氯化鈣0.2～0.9％，2-氨基-2-甲基-1-丙醇0.04～0.08％，消泡劑1～2％，余量為水。
根據本發明的第二方面，本發明提供一種所述補強抗開裂液的制備方法，所述制備方法包括：
1)將水性環氧丙烯酸乳液、水性氨基樹脂、聚乙烯醇水溶液、占總用量40～60重量％的消泡劑和占總用量40～55重量％的水攪拌混合，得到混合物d；
2)在混合物d中加入硫酸鋰水溶液、氯化鈣水溶液、2-氨基-2-甲基-1-丙醇水溶液、剩余的消泡劑和占總用量30～40重量％的水，攪拌混合，得到混合物e；
3)將預混合的纖維素醚和淀粉醚，以及剩余的水加入混合物e中，攪拌混合，得到所述補強抗開裂液。
本發明的補強抗開裂液用于快速堵漏材料時，能夠大幅度提升快速堵漏材料的抗開裂能力，固化時不會產生裂紋，固化后在冷凍至100℃無開裂現象，同時固化時間無延緩；另外，快速堵漏材料使用本發明的補強抗開裂液，其粘接強度和內聚強度均有較大提升；補強抗開裂液的混配比例寬，便于實際操作。
具體實施方式
為使本發明更加容易理解，下面將結合實施方式來詳細說明本發明，這些實施方式僅起說明性作用，并不用于限制本發明。
根據本發明的第一方面，本發明提供一種快速堵漏材料使用的補強抗開裂液，該補強抗開裂液的配方按照重量百分比計包含：
水性環氧丙烯酸乳液18～25％，水性氨基樹脂2～5％，聚乙烯醇0.09～0.4％，纖維素醚0.05～0.15％，淀粉醚0.2～0.45％，硫酸鋰0.1～0.24％，氯化鈣0.2～0.9％，2-氨基-2-甲基-1-丙醇0.04～0.08％，消泡劑1～2％，余量為水。
本發明中，相對于配方中的其它組分，所述聚乙烯醇、硫酸鋰、氯化鈣、2-氨基-2-甲基-1-丙醇的含量較少，為了便于操作，優選所述聚乙烯醇、硫酸鋰、氯化鈣、2-氨基-2-甲基-1-丙醇分別以各自水溶液的形式存在。
具體地，聚乙烯醇水溶液的濃度可以為3～8重量％。例如，可以選用3重量％的聚乙烯醇水溶液、5重量％的聚乙烯醇水溶液、8重量％的聚乙烯醇水溶液等。
所述聚乙烯醇水溶液可以根據本領域的常規方法制備得到，優選情況下，可以采用以下方法制得(以3％聚乙烯醇水溶液為例)：將3g聚乙烯醇加入97g水中，于45～55℃下溶脹0.5～2h，再緩慢升溫至90～100℃，持續攪拌至聚乙烯醇溶解完畢(例如3～5h)，即得到3％聚乙烯醇水溶液。
硫酸鋰水溶液的濃度可以為10～30重量％。可以采用以下方法制備：根據質量濃度及配制的溶液總質量，分別稱取硫酸鋰和水(如，配制質量濃度為20％的硫酸鋰水溶液100g，需分別稱取20g硫酸鋰和80g水)，將兩者混合，在40～50℃的溫度下攪拌溶解，即得到硫酸鋰水溶液。
氯化鈣水溶液的濃度可以為35～55重量％。
2-氨基-2-甲基-1-丙醇水溶液的濃度大于90重量％，其在本發明中作為多功能助劑使用。
本發明中，所述水性環氧丙烯酸乳液的固含量通常為40～50重量％。所述水性環氧丙烯酸乳液可以包含以下組分的反應產物：環氧樹脂230～270重量份，丙烯酸類化合物90～120重量份，苯乙烯15～25重量份，過氧化苯甲酰5～15重量份，n,n-二甲基乙醇胺0.3～1.2重量份。
所述丙烯酸類化合物可以選自α-甲基丙烯酸、丙烯酸羥丙酯、丙烯酸丁酯和甲基丙烯酸甲酯中的至少一種。
優選地，所述水性環氧丙烯酸乳液的制備方法包括：
1)將環氧樹脂溶于有機溶劑，再加入占總用量20～40重量％的過氧化苯甲酰，制得溶液a；
2)將所述丙烯酸類化合物、苯乙烯和剩余的過氧化苯甲酰溶于有機溶劑，制得溶液b；
3)將溶液b滴加至溶液a中，于100～130℃中反應1～5h，得到溶液c；
4)將溶液c降溫至50～70℃，滴加n,n-二甲基乙醇胺的水溶液，再加入水，快速攪拌0.5～2h，得到所述水性環氧丙烯酸乳液。
其中，所述步驟1)和步驟2)中，所述有機溶劑選自正丁醇和/或乙二醇醚類。
步驟1)和步驟2)中采用的有機溶劑的量為本領域的常用量，只要能夠實現環氧樹脂或丙烯酸類化合物等的溶解即可，通常地，步驟1)可以加入180～200重量份的有機溶劑，步驟2)可以加入40～50重量份的有機溶劑。
所述環氧樹脂可以為雙酚a型環氧樹脂(e型樹脂)，例如：e-44、e-51、e-42，優選所述環氧樹脂為e-44。
步驟3)中，溶液b和溶液a的反應分兩個階段，第一個階段是溶液b滴加時的反應過程，第二個階段是溶液b滴加完畢后的反應過程，通常情況下，第二階段的反應溫度高于第一階段。
步驟4)中，n,n-二甲基乙醇胺的水溶液的濃度可以為3～10重量％。
根據本發明，所述水性氨基樹脂可以選自水溶性脲醛樹脂、水溶性三聚氰胺甲醛樹脂和水溶性苯胺甲醛樹脂中的至少一種。
根據本發明，所述纖維素醚可以選自甲基纖維素醚、羥乙基甲基纖維素醚、羧甲基纖維素醚、乙基纖維素醚、芐基纖維素醚、羥乙基纖維素醚、羥丙基甲基纖維素醚、氰乙基纖維素醚、芐基氰乙基纖維素醚、羧甲基羥乙基纖維素醚和苯基纖維素醚中的至少一種。
根據本發明，所述淀粉醚可以選自羥丙基淀粉醚、羥甲基淀粉醚和陽離子淀粉醚中的至少一種。
根據本發明，所述消泡劑可選自有機硅消泡劑、聚醚消泡劑、高級醇消泡劑、礦物油消泡劑和植物油消泡劑中的至少一種。
根據本發明的第二方面，本發明提供一種所述補強抗開裂液的制備方法，所述制備方法包括：
1)將水性環氧丙烯酸乳液、水性氨基樹脂、聚乙烯醇水溶液、占總用量40～60重量％的消泡劑和占總用量40～55重量％的水攪拌混合，得到混合物d；
2)在混合物d中加入硫酸鋰水溶液、氯化鈣水溶液、2-氨基-2-甲基-1-丙醇水溶液、剩余的消泡劑和占總用量30～40重量％的水，攪拌混合，得到混合物e；
3)將預混合的纖維素醚和淀粉醚，以及剩余的水加入混合物e中，攪拌混合，得到所述補強抗開裂液。
步驟1)和步驟2)中，攪拌條件各自包括：轉速為250～300r/min，時間為3～12min。
步驟3)中，攪拌條件包括：轉速為310～360r/min，時間為5～10min。
另外，所述預混合的纖維素醚和淀粉醚，一般是采用少量的水將纖維素醚和淀粉醚進行預混合。
將本發明的補強抗開裂液用于快速堵漏材料時，具有較好的抗開裂和固化性能，同時粘接強度和內聚強度有較大的提升，究其原因主要在于：
1)在水與無機堵漏材料中的快硬水泥水合的過程中，補強抗開裂液中的水性環氧丙烯酸乳液與水性氨基樹脂發生化學反應成為彈性交織的網狀結構，而且環氧丙烯酸中的活性基團(如羥基、羧基)、醚鍵和活潑氫鍵等可以與無機材料水泥形成化學鍵，從而緊密連接達到抗開裂、提升粘接強度和內聚強度的目的；
2)補強抗開裂液在無機堵漏材料固化時與水泥形成相互交織的海島結構，進一步提升了抗開裂的能力；
3)聚乙烯醇可以進一步提升堵漏材料的粘接強度；纖維素醚和淀粉醚具有協助提升抗開裂作用；硫酸鋰和氯化鈣能夠促進水泥水合固化，在提升抗開裂、補強的同時不延緩快速堵漏的時間。
本發明的補強抗開裂液在快速堵漏材料中的用量可以根據現有技術的常規用量進行選擇，優選情況下，補強抗開裂液的添加量為快速堵漏材料的20～35重量％。
以下通過實施例對本發明進行詳細說明。
在以下實施例和對比例中：
水性氨基樹脂為水溶性脲醛樹脂563，亨通。
纖維素醚為羥乙基甲基纖維素醚，日本信越。
淀粉醚為eloset542，易來泰。
多功能助劑為95重量％的2-氨基-2-甲基-1-丙醇水溶液，陶氏。
消泡劑dc-65，道康寧。
聚乙烯醇水溶液的濃度為3重量％，聚乙烯醇的牌號為pva1799。
硫酸鋰水溶液的濃度為20重量％。
氯化鈣水溶液的濃度為45重量％。
性能測定按照gb23440-2009無機防水堵漏材料標準進行。
制備例1用于說明所述水性環氧丙烯酸乳液的制備方法。
制備例1
制備過程中使用裝有溫度計、球形冷凝管、攪拌槳、恒壓滴液漏斗的四口燒瓶，具體制備步驟包括：
在四口燒瓶中，200g正丁醇(分析純)預溶250g環氧樹脂(e-44)，攪拌升溫至110℃，攪拌速率為250r/min，加入3g過氧化苯甲酰；恒壓滴液漏斗中裝有50g正丁醇溶解的80gα-甲基丙烯酸、20g苯乙烯、20g丙烯酸丁酯和7g過氧化苯甲酰的混合溶液，將混合溶液滴入四口燒瓶中，兩個小時內緩慢連續滴加完畢，之后升溫至120℃，恒溫反應3小時，反應完畢后降溫至60℃，再滴加15g的5重量％n,n-二甲基乙醇胺的水溶液，然后再加入200g的去離子水，快速攪拌1小時，制備得到水性環氧丙烯酸乳液。
實施例1
本實施用于說明本發明的快速堵漏材料使用的補強抗開裂液及其制備方法。
補強抗開裂液的制備材料：180g制備例1制得的水性環氧丙烯酸乳液，20g水溶性脲醛樹脂，30g聚乙烯醇水溶液，0.5g羥乙基甲基纖維素醚，2g淀粉醚，5g硫酸鋰水溶液，5g氯化鈣水溶液，0.5g2-氨基-2-甲基-1-丙醇水溶液，10g消泡劑dc-65，747g水。
具體的制備步驟：將374g的水、水性環氧丙烯酸乳液、水性氨基樹脂、聚乙烯醇水溶液和5g消泡劑加入攪拌缸中，于260r/min的攪拌轉速下攪拌5分鐘后，加入硫酸鋰水溶液、氯化鈣水溶液、多功能助劑、5g消泡劑和280g水，再攪拌10分鐘，然后，加入預混合的纖維素醚和淀粉醚，以及剩余的93g水，提高轉速至340r/min，攪拌8分鐘，出料包裝，得到補強抗開裂液。
實施例2
本實施用于說明本發明的快速堵漏材料使用的補強抗開裂液及其制備方法。
補強抗開裂液的制備材料：220g制備例1制得的水性環氧丙烯酸乳液，35g水溶性脲醛樹脂，45g聚乙烯醇水溶液，1g羥乙基甲基纖維素醚，3.5g淀粉醚，10g硫酸鋰水溶液，10g氯化鈣水溶液，0.6g2-氨基-2-甲基-1-丙醇水溶液，13g消泡劑dc-65，661.9g水。
具體的制備步驟：將330g的水、水性環氧丙烯酸乳液、水性氨基樹脂、聚乙烯醇水溶液和6g消泡劑加入攪拌缸中，于260r/min的攪拌轉速下攪拌5分鐘后，加入硫酸鋰水溶液、氯化鈣水溶液、多功能助劑、7g消泡劑和248g水，再攪拌10分鐘，然后，加入預混合的纖維素醚和淀粉醚，以及剩余的83.9g水，提高轉速至340r/min，攪拌8分鐘，出料包裝，得到補強抗開裂液。
實施例3
本實施用于說明本發明的快速堵漏材料使用的補強抗開裂液及其制備方法。
補強抗開裂液的制備材料：250g制備例1制得的水性環氧丙烯酸乳液，50g水溶性脲醛樹脂，50g聚乙烯醇水溶液，1.5g羥乙基甲基纖維素醚，4.5g淀粉醚，12g硫酸鋰水溶液，20g氯化鈣水溶液，0.8g2-氨基-2-甲基-1-丙醇水溶液，20g消泡劑dc-65，591.2g水。
具體的制備步驟：將280g的水、水性環氧丙烯酸乳液、水性氨基樹脂、聚乙烯醇水溶液和10g消泡劑加入攪拌缸中，于260r/min的攪拌轉速下攪拌5分鐘后，加入硫酸鋰水溶液、氯化鈣水溶液、多功能助劑、10g消泡劑和233g水，再攪拌10分鐘，然后，加入預混合的纖維素醚和淀粉醚，以及剩余的78.2g水，提高轉速至340r/min，攪拌8分鐘，出料包裝，得到補強抗開裂液。
應用實施例1
將實施例1制得的補強抗開裂液用于無機堵漏材料，無機堵漏材料的具體組成為：硫鋁酸鹽水泥460g，石英粉180g，氯化鈣13.7g，氯化鋰1.5g，滑石粉6g，硬脂酸鋅5.7g，減水劑5g，硅灰石粉4.5g。
補強抗開裂液的添加量為無機堵漏材料的30重量％，取適量的補強開裂液和無機堵漏材料在25秒鐘內攪拌均勻，進行性能測試。結果如表1所示。
應用實施例2
具體操作同應用實施例1，不同之處在于，采用實施例2制得的補強抗開裂液。結果如表1所示。
應用實施例3
具體操作同應用實施例1，不同之處在于，采用實施例3制得的補強抗開裂液。結果如表1所示。
應用對比例1
在與應用實施例1組成相同的無機堵漏材料中加入添加量為無機堵漏材料的30重量％的水，進行性能測試。結果如表1所示。
應用對比例2
在與應用實施例1組成相同的無機堵漏材料中加入添加量為無機堵漏材料的30重量％的丙烯酸乳液增韌劑(牌號acronal7015，購自巴斯夫)，進行性能測試。結果如表1所示。
表1
由表1的數據可知，實施例1-3的補強抗開裂液用于無機堵漏材料時，較添加水或普通丙烯酸乳液的無機堵漏材料，具有更高的抗折強度、抗壓強度和粘結強度，以及較好的抗滲性能，而且固化時間并未延緩，添加實施例1-3補強抗開裂液的無機堵漏材料滿足的gb23440-2009無機防水堵漏材料標準，應用對比例1試樣的耐熱性不合格，應用對比例2試樣的檢測初終凝時間不合格，抗折強度和抗壓強度也不合格。
另外，將各應用實施例及應用對比例的試樣放置室外一年，應用實施例1-3未見開裂現象，應用對比例1的試樣放置1個月出現裂紋，應用對比例2放置7個月出現裂紋。
以上已經描述了本發明的實施例，上述說明是示例性的，并非窮盡性的，并且也不限于所披露的實施例。在不偏離所說明實施例的范圍和精神的情況下，對于本技術領域的普通技術人員來說許多修改和變更都是顯而易見的。