[发明专利]环氧纳米二氧化硅/嵌段聚合物复合乳液的制备方法

说明书

本发明涉及一种环氧纳米二氧化硅/嵌段聚合物复合乳液的制备方法,技术方案包括功能化二氧化硅纳米粒子的制备,嵌段聚合物的制备和纳米二氧化硅/嵌段聚合物复合乳液的制备,本发明方法工艺简单、易于控制、周期短、生产成本低、有效增加纳米二氧化硅与乳液之间的界面作用、粘结性能、防水性能、机械性能、物理性能及耐久性好。

技术领域

本发明属于建筑材料领域，具体的说是一种环氧纳米二氧化硅/嵌段聚合物复合乳液的制备方法。

背景技术

目前，建筑破损和建筑渗水情况逐渐严重，如建筑前面渗水或者地铁、隧道等地下工事漏水，已经成为急需考虑和解决的建筑问题之一。其伴随的能耗甚至建筑安全也不容忽视。因此，建筑修复材料也随之成为是当代社会与经济发展以及建筑研究的重大课题。作为防水修复材料的聚合物砂浆中的重要组份之一便是聚合物乳液，聚合物乳液作为粘结剂加入到聚合物砂浆中能提高砂浆的粘结能力和防水性能，目前用于聚合物砂浆的聚合物乳液多以单聚合物组分或者聚合物的混合乳液(多个单聚合物的混合)为主。

另一方面，二氧化硅纳米材料具有良好物理性能和化学耐性，有报导将其单独加入到混凝土中能有效提高混凝土的机械性能和耐久性能，由于二氧化硅纳米材料具有的上述优异效果，人们希望将其加入到聚合物乳液中，以进一步提高乳液性能。CN101235232A公开了一种二氧化硅改性水性复合涂料的制备方法，用于制备一种涂料，其组分为：涂料乳液35–44份，多胺聚合物1–3份，成膜助剂2–5份，纳米二氧化硅分散体1–4份，钛白粉5–8份，重质碳酸钙8–20份，硅灰石5–20份，石英粉5–15份，玻璃微珠5–20份，云母粉5–20份，丙二醇丁醚2–5份，甲乙酮1–3份，氨水1–4份。该技术方案中虽然多胺聚合物可实现自交联并具有一定的粘结性能，但是并未考虑纳米二氧化硅与聚合物的相容性问题，这种简单混合反而会影响涂料的机械性能。

CN102504612A公开了一种新型改性二氧化硅及及由其制备复合涂料的制备方法，利用聚酰胺—胺型树枝状高分子PAMAM与纳米二氧化硅粉体进行混合改性，使二氧化硅表面包裹一层增加碳氮链高分子，增加了与成膜基料的相容性，后利用改性二氧化硅、二氧化钛、碳酸钙等填料，加入助剂助磨，让后加入乳液调配制备复合涂料。该技术方案中，通过对二氧化硅的改性，改善了二氧化硅与成膜基料的相容性，但是这种类似于物理包覆(简单键合)的包覆型修饰的材料在使用中存在剥离的缺陷，耐久性差，会再次影响使用性能。

CN101089055A公布了一种聚合物包覆二氧化硅改性的方法，其中利用氨基类硅烷偶联剂，然后与羧基共聚物混合反应制备聚合物包覆二氧化硅复合微粒子。该技术方案中虽然利用了氨基类硅烷偶联剂优化了二氧化硅的表面基团，但由于溶液中氨基活性问题，使得其与羧基的相互作用不强，并导致氨基和羧酸的结合在使用中存在稳定性问题，影响实际工程中粘结和防水方面的性能，也由于氨基和羧酸结合的耐久性及使用环境限制不适用于作为聚合物砂浆的粘结剂。

上述文献中介绍的含有二氧化硅的聚合物均用于涂料领域，从未有过含有纳米二氧化硅的聚合物乳液用于建筑修复材料领域的报导。发明人在实际工程应用中发现，如果直接将两者简单混合作为复合乳液，由于化学不相容以及物理差异原因，两者之间存在界面作用，在用作聚合物砂浆时，不仅不能达到提高复合乳液砂浆的机械性能和耐久性的目的，反而会导致复合乳液砂浆各项性能下降。

因此，在制备用于聚合物砂浆的复合乳液过程中，如何增加纳米二氧化硅与乳液之间的界面作用，且进一步降低工艺控制难度、缩短工艺流程是本领域技术人员需要解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述技术问题，提供一种工艺简单、易于控制、周期短、生产成本低、有效增加纳米二氧化硅与乳液之间的界面作用、粘结性能、防水性能、机械性能、物理性能及耐久性好的环氧纳米二氧化硅/嵌段聚合物复合乳液的制备方法。

本发明方法包括以下步骤：