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凹凸棒石粘土在水性防水涂料中的應用

發布時間：2014-08-09

一．概述
     隨著社會的發展和人民生活水平的不斷提高，人們開始重視環保和身體健康。國家環保部門也制定了水性環保涂料產品標準，北京市建委于2003年3月17日頒布了《關于加強建筑施工管理嚴格溶劑型防水涂料使用的通知》規定在北京市禁止使用溶劑型防水涂料。我們在研制該項技術時重點解決了水性乳化工藝難點和原材料中關鍵填料的選擇配伍問題，經過大量的試驗和工業化生產證明，我們所選用的無機填料是使水性防水涂料綜合性能較大幅度提高的凹凸棒石粘土，下面就有關凹凸棒石粘土在水性改性防水涂料的應用技術簡述。

二．凹凸棒石粘土的概況和性能
      凹凸棒石粘土是一種世界稀有的非金屬礦產。目前世界上只有美國、烏克蘭、印度、澳大利亞、中國等幾個少數國家擁有，美國發現最早，我國于1976年由江蘇農學院教授首先發現。凹凸棒石粘土最終用于百余種系列上千種規格的產品中。
      我國唯一一處儲量最大的凹凸棒石粘土礦是在蘇皖交界線的明光市。明光市三山礦業有限公司是明光市最早開發研究凹凸棒石粘土并集開采、加工一體化的企業之一。該公司選用優質高品位凹凸棒石粘土經浸泡、活化、擠壓、干燥、研磨等工序，研發而成水性防水涂料的優良懸浮劑和填料——OT-I型凹凸棒石粘土（以下簡稱“OT-I型”）。
1、產品特性
     （1） OT-I型呈鏈狀結構，具有特殊的棒狀、纖維狀晶體形態，內部多孔，表面凹槽，質地柔軟，密度特輕。其特點是比表面大、吸咐力強、懸浮優良、分散均勻。
     （2）良好的物化性能
由于OT-I型晶體具有纖維軸平行的良好解理，以及呈鏈狀晶體結構和棒狀、纖維狀的細小晶體外形，使得OT-I型在外加壓力下能夠充分地分散，且溶液中晶體受重力影響比受電性影響大，因而在截留液體中形成一種雜亂的纖維網絡，這種懸浮液具有非牛頓特征，OT-I型的流變性能決定了它可用作防水涂料的懸浮劑。
2、OT-I型在防水涂料的應用效果
      （1）降低成本
       在防水涂料各項配方比例正常情況下，OT-I型用于填充料，既可提高產品質量，同時又降低單位成本，最大優勢是由于其特殊結構，是其它任何石粉料所不能替代的。
      （2）增加耐高溫、抗老化性
      因為OT-I型是以天然凹凸棒石粘土為主原料，所以用于防水涂料懸浮劑填料既抗老化，又特別耐高溫。
     （3）性價比優良
      因其特殊物化性能，任何同樣價格的石粉作用是無法相比的。
     （4）懸浮性優勢
     OT-I型密度較輕，分散性強，生產中在外加高速剪切作用下能夠充分分散，分散過程中，沉淀系數較小，其懸浮率大于75%，是優良的懸浮劑。

     （5）比表面積大
     OT-I型的吸附性取決于它較大的表面積和表面物理化學結構及離子狀態，其吸附作用包括物理吸附及化學吸附，物理吸附的實質是通過范德華力將吸附質分子吸附在OT-I型的內外表面，表面積和孔結構是其物理吸附作用的重要指標。晶體結構內部沸石通道存在賦予了OT-I型巨大的內比表面積，同時由于單個晶體呈細小的棒狀、針狀和纖維狀，在分散時，棒狀纖維并不保持所想的方位及較高的表面電解，呈氈狀物無規則地沉淀，它們聚集在一起形成大小均一的次生孔隙，這一特征使得OT-I型的比表面積最高可達915m 2/g。
      （6）良好的乳化性
      OT-I型具有一定的離子交換性的催化性，與水混合后，其陽離子Mg2+與Al3+或Fe3+的類質同象置換，以及水中氫離子或其它等價物的交換反應，致使OT-I型的乳化性能優于同類石粉（如膨潤土）。
三、OT-I型的使用要點
      OT-I型在水性防水涂料中可作懸浮劑、填充劑、抗分層劑使用。輔以其他成份促使防水涂料抗裂、抗老化、抗紫外線等多重功效，加入OT-I型需高速剪切，添加量根據生產工藝配方而定，一般情況下加15%左右，也可以與石棉粉、滑石粉、膨潤土、云母粉等混合使用，該產品具有較強的吸附性，能有效吸附各種防水涂料中的有毒氣味，有利于環保和提高防水涂料品位，屬綠色環保建材產品。
四、水性防水涂料的生產和施工
1、水性防水涂料的生產配方和工藝
      （1）水性PVC防水涂料的生產配方和工藝
       ①生產配方：基料300-350kg、PVC改性劑50-100kg、增塑劑10-20kg、OT-I型140-200kg、擴散劑1-5kg、水400kg左右；
       ②生產工藝：先將基料加熱脫水，達到一定溫度后，按配方要求加入PVC、助劑等通過攪拌加熱使PVC和助劑與基料混合共溶，得到均勻體系后慢慢流入盛有OT-I型的水性高速分散乳化罐，邊加邊高速攪拌，直到材料完全乳化，調整好稠度即可出料，用200kg鐵桶包裝。
      （2）水性SBS防水涂料的生產配方和工藝
      ①生產配方：900#瀝青350kg、SBS30-50kg、機油40-50kg、OT-I型120kg、乳化劑1-2kg、水200kg左右。
      ②生產工藝：與水性PVC防水涂料的生產工藝相似，只是溫度和攪拌時間不一樣。
      （3）水性防水涂料的產品性能
采用OT-I型作為水性防水涂料的增強填料和懸浮劑，提高了產品性能，降低了產品成本，改善了施工性。用該項技術生產的水性防水涂料產品性能按國家建材行業標準《水性瀝青基防水涂料》JC408-91和《水性聚氯乙烯防水涂料》JC634-1996檢測，得到檢測數據如下：
      ①不揮發物含量：45-50%；
      ②低溫柔性（直徑20mm圓棒）：-10oC—15oC無裂紋；
      ③耐熱性（800c+2oc×2h）：無流淌、起泡；
      ④不透水性（0.1Mpa×30min）：不滲水；
      ⑤粘結強度：≥0.20Mpa；

      ⑥延伸性（膜厚4mm）：≥14mm。
2、水性防水涂料的施工
對水性改性防水涂料的施工性來講，最大的特點是夏天可厚涂，春秋可薄涂，冬天可摻加助劑施工，即施工前加在防水涂料內摻加2-3%的助劑，攪拌均勻后涂刷，這樣做能保證低溫施工質量。水性防水涂料的粘結力和成膜質量仍受施工氣溫高低的影響，氣溫越高，分散滲透性越強，粘結力越高，成膜質量越好；施工氣溫越低，涂膜質量就差。
      由于該涂漠具有良好的彈性和耐高低溫性能，因此施工時除接縫、天溝、排水口、特殊部位需用玻纖網布或無紡布抗強外，大面積施工可不用增強材料。水性防水涂料施工用量一般為3.5—5.5kg/m2，水性SBS防水涂料用量可少些，水性PVC防水涂料用量要多些。
五、小結
      1、OT-I型用于防水涂料中作增強和懸浮劑可改善涂料的沉淀和分層現象；
      2、防水涂料中使用OT-I型，提高了產品性能，降低了生產成本，改善了施工性能；
      3、OT-I型在防水涂料中的應用技術已轉讓到全國十幾家防水涂料廠達到了工業化批量生產的程度；
      4、產品性能經國家權威部門檢測達到了國家建材行業標準《水性瀝青基防水涂料》JC408-91和《水性聚氯乙烯防水涂料》JC634-1996要求；
      5、產品經我國南方、北方不同地區建筑物防水應用，達到了良好的應用效果；
      6、該項技術可在許多防水材料企業推廣應用。

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