隔熱避水粉及其生產方法
2023-05-20 12:35:06 2
專利名稱：隔熱避水粉及其生產方法
技術領域：
本發明涉及一種新型的粉末狀建築防水材料-隔熱避水粉及其生產方法。
屋面防水、廁所衛生間防漏、倉庫及地下室防潮，一直是建築工業的一大難題。儘管國內外已研製出多種多樣的防水卷材、防水塗料和防水油膏等防水材料，但這些傳統防水材料存在著不耐基層開裂和易於老化等缺點，極易因防水層龜裂或起層剝落而失去防水性，施工後不久即發生滲漏的現象十分普遍。此外，高檔防水材料存在著造價高，中低檔防水材料在製造和使用過程中還存在著毒性大等缺點。
為了克服傳統防水材料的上述缺點，國內外研究人員正在致力研製新型的防水材料。中國發明專利CN87101009A提出了一種建築拒水粉及其生產方法。該項技術是以脂肪酸為憎水劑，通過與石灰漿中的部份氫氧化鈣反應，生成脂肪酸鈣，沉澱於石灰漿中的石灰微粒表面，使石灰微粒變成憎水性粉末。其生產方法是將脂肪酸用氨水或鹼配成皂液，加入石灰漿中，加熱反應，然後澄清，離心脫水，得到含水50%的膏狀物，然後噴霧乾燥或烘乾。此項技術生產周期長，設備投資大，生產過程中產生大量鹼性廢水，並需加熱5倍於成品重量的物料，蒸發0.5-1倍於成品重量的水份，能耗很高。
中國發明專利CN1044669A提出了一種建築防水粉及其生產方法，該項技術以十二酸、十六酸、硬脂酸等脂肪酸(其鹽為陰離子表面活性劑)或陽離子表面活性劑為憎水劑。但後者價格昂貴，缺乏實用性。可行方案仍是以脂肪酸為憎水劑。其生產方法是將粉煤灰等粉末配成料漿，加入氫氧化鈣等物質，將脂肪酸藉助烷基磺酸鹽等表面活性劑配成乳液，加入料漿中攪拌反應，使脂肪酸生成不溶性鈣鹽，吸附於粉末表面，然後澄清去除上清液，乾燥，製成憎水性粉末。此項技術仍需蒸發大量水份，能耗高，生產周期長。
中國發明專利CN105613A提出了一種隔熱鎮水粉，仍以脂肪酸(十八酸)為憎水劑，其生產方法是將多種天然礦石經高溫煅燒、消化、碳化反應，然後將輕質粉末進入精煉乾燥機加溫，再運行至成型複合機，噴射入十八酸進行化學反應和物理改性。
上述三項現有技術共同的缺點是都以脂肪酸為憎水劑，而脂肪酸特別是「隔熱鎮水粉」和「建築防水粉」用的十八酸(硬脂酸)、十六酸、十二酸等來源於動物和植物的脂肪酸，化學穩定性和耐微生物的性能差，在自然環境中尤其是潮溼環境中易於變質分解，特別易於被微生物分解，從而使憎水性粉末很快失去憎水性，變成沒有防水能力的普通粉末。上述三項現有技術的另一個共同缺點是產品無耐酸性，遇到酸性水溶液時，構成粉末表面憎水性薄膜的脂肪酸鈣便會分解為可溶性鈣鹽和游離脂肪酸，用作基料的石灰粉末(建築拒水粉)和碳酸鈣粉末(隔熱鎮水粉)以及加入基料中的氫氧化鈣(建築防水粉)也會分解，從而使產品受到破壞。
本發明的目的其一是提供一種可以代替傳統防水材料用於建築物防水、防滲、防潮，不怕基層開裂，不易老化，有效防水期長，同時具有優良隔熱保溫性能的新型粉狀防水材料及其製造方法。
其二是提供一種化學性質穩定、耐酸、耐鹼，不怕微生物分解，即使長期處於潮溼或酸鹼性環境中，也能保持防水性能的新型粉狀防水材料及其生產方法。
其三是提供一種生產工藝簡單，設備投資小，原料易得，成本低廉，生產過程中不產生廢水，能耗低的新型粉狀防水材料及其生產方法。
本發明通過對已有技術進行深入剖析，對荷葉表面奇異的避水現象進行詳細觀察，發現蠟質材料具有優良的避水性能，利用蠟類物質處理粉末材料，可以製得性能極佳的憎水性粉狀防水材料。根據這一發現，經過大量試驗，終於成功地完成了本發明。
本發明的原理是以蠟類物質為憎水劑，以粉末材料為基材或載體，在蠟類物質熔點以上的溫度條件下進行熱處理，蠟類物質即會熔化，並自動分布於粉末微粒的表面，形成均勻的憎水性薄膜，完全包圍和封閉粉末微粒，使粉末材料變成憎水性極強的粉狀材料，亦即本發明的隔熱避水粉。
本發明的原料配方中，除用作憎水劑的蠟類物質以及用作基材或載體的粉末材料外，還配以少量(100份重量的基材0-6份)輔助材料，如樹脂酸及其鹽、有機矽化合物、脂肪酸及其鹽等。輔助材料不起主要防水作用，但可在熱處理過程中，通過與蠟類物質混熔，發揮協合作用，在一定程度上起到提高蠟類物質熔點等改性作用和補充防水作用。
本發明隔熱避水粉的原料配方如下粉末材料 100份(重量份，下同)蠟類物質 2-10輔助材料 0-6用於本發明生產隔熱避水粉的蠟類物質包括各種礦蠟、植物蠟、動物蠟等天然蠟及合成蠟和理化性質與蠟相似的物質，例如石蠟、地蠟、褐煤蠟、蜂蠟、蟲蠟、糠蠟、巴西棕櫚蠟、合成地蠟、氧化石蠟、聚乙烯蠟等。生產時選用其中一種或數種作原料。
用於本發明生產隔熱避水粉的粉末材料包括各種不溶於水或水溶度小於0.3g/100g水的有機和無機粉末，如滑石粉、高嶺土粉、石灰粉、硅藻土粉、輕質碳酸鈣粉、重質碳酸鈣粉、瓷粉、輝綠巖粉、石膏粉、石英粉、膨潤土粉、矽灰石粉，硫酸鋇粉(重晶石粉)、粉煤灰、粘土粉、方解石粉、石墨粉、木粉、核桃殼粉等。生產時選用其中一種或數種作原料。
用於本發明生產隔熱避水粉的輔助材料包括樹脂酸及其鹽、脂肪酸及其鹽和有機矽化合物，如松香、聚合松香、氫化松香、硬脂酸鈣、硬脂酸、軟脂酸、月桂酸、油酸、棕櫚酸、合成脂肪酸、矽油、甲基矽醇鈉等物質。生產時選用其中一種或數種作原料。
本發明生產隔熱避水粉的方法是將粉末材料、蠟類物質和輔助材料投入熱處理裝置中，在攪拌條件下進行熱處理，至到蠟類物質和輔助材料全部熔化，全部物料混合均勻，且物料含水率降至5%以下，即可出料。物料冷卻後直接作為產品使用，但最好用粉碎機粉碎一次，以使產品更加細膩和均勻。
本發明的熱處理溫度範圍為80-180℃，最佳溫度範圍為100-150℃。
熱處理時間以蠟類物質和輔助材料全部熔完，全部物料混合均勻，且物料水份降至5%以下為準。
用作基材的粉末材料以其自然含水率狀態直接使用，不用像CN87101009A和CN1044669A那樣加水調成料漿。
蠟類物質和輔助材料的加料方式有三種①破碎成直徑10cm以下的小塊，以固體狀態直接加入或與粉末材料混合後加入熱處理裝置;②熔化為液態，待粉末材料升至熱處理溫度後加入;③預先製備成乳液，與粉末材料混合後加入。上述三種方式中，第一種最為簡單和方便。
將本發明的蠟類物質和輔助材料製備成乳液的技術是已知的。當用脂肪酸作輔助材料時，只需加入氨水、燒鹼等物質，即能製成乳液(見實例3)。
當用脂肪酸或樹脂酸作輔助材料時，在每100份粉末材料中拌入0.2-20份0.1-30%石灰水或石灰漿，以便使脂肪酸或樹脂酸在熱處理過程中生成不溶性鈣鹽，提高其防水性能。但基材中含有石灰粉等反應性材料時，則不必加入石灰漿。
本發明所用的熱處理裝置是指能夠使本發明的原料受到加熱和攪拌作用的任何裝置和器具，如炒鍋、轉筒乾燥機等。
本發明的隔熱避水粉是一種鬆散的無毒無臭粉末，通過調整原料配方製成鬆散容重0.4-1.2g/cm3，導熱係數0.07-0.12w/m.k，具有不同耐酸耐鹼性能的一系列品種。以適合各種不同用途的需要。
本發明的隔熱避水粉具有優良的防水、防滲、防潮性和隔熱保溫性，具有優良的耐久性和自動填縫性，由於不存在低溫脆裂問題，具有極好的耐寒性，能耐-30℃以下的低溫。本發明的隔熱避水粉儘管用易熔的蠟類物質作憎水劑，但仍然具有很好的耐熱性。實驗證明，即便用54°-58°石蠟作憎水劑，製成的隔熱避水粉在100-130℃下連續受熱100小時以上，仍不影響其防水性，完全能滿足屋面防水材料耐熱度80℃的要求。對於耐熱性特別高的場合，選用高熔點蠟類物質(如地蠟、聚乙烯蠟)或加入高熔點輔助材料(如樹脂酸鹽等)來生產隔熱避水粉即可。
本發明的隔熱避水粉可以代替傳統防水材料用於屋面防水及隔熱、廁所衛生間防漏補漏、倉庫、地下室防潮防滲等用途。
與現有技術相比，本發明一個突出優點是用蠟類物質作憎水劑，不僅原料易得，價格低廉，而且化學性質穩定，耐酸耐鹼抗氧化，不易老化、不怕微生物分解，即使長期處於水淹或潮溼環境中，也能保持優良的防水性能。此外，即使加入少量脂肪酸或其鹽作輔助材料，由於已與蠟類物質熔為一體，也不會被微生物分解。
本發明一另一個突出優點是基材選材範圍廣，由於用蠟類物質作憎水劑，只需通過加熱攪拌就能在粉末微粒表面生成均勻的憎水性薄膜，不要求粉末與之發生化學反應。因此，可以選用多種多樣的無機和有機粉末作為本發明的基材。這不僅擴大了基材的易得性，而且有利於選擇適當的基材，生產出具有不同性能，適合不同用途的隔熱避水粉。例如選用容重小，導熱係數低的硅藻土、輕質碳酸鈣等粉末作基材，生產的隔熱避水粉導熱係數很低(≤0.078w/m.k)，用於屋面防水，不僅防水性優良，而且夏能隔熱，冬能保暖。又如，選用輝綠巖粉、石英粉、重晶石粉等耐酸性粉末作基材，生產的隔熱避水粉具有優良的耐酸性，不僅能耐普通的有機酸和無機酸，甚至能耐氫氟酸，適用於酸雨地區的建築防水以及實驗室、廁所(廁所清洗劑多為強酸性)、庫房等處防水防潮。
本發明的再一個優點是生產工藝極其簡單，設備投資少，只需一臺炒鍋或轉筒幹敦機，外加一臺粉碎機，即可大量生產，且生產周期短，效率高，成本低。
本發明的又一個優點是生產過程中不用蒸發大量水份，能耗低，不產生廢水和其它廢物，有利於保護環境。
下面用實施例對本發明作具體的說明。
實施例一輕質碳酸鈣 90kg滑石粉 10kg石蠟(58°) 5kg硬脂酸鈣 2kg
將上述材料投入炒鍋，在攪拌下加熱至140-150℃，保溫處理約15分鐘，石蠟已全部熔完。出料，冷卻，用粉碎機粉碎，即得到本發明的隔熱避水粉。該產品含水率＜1%，容重0.56-0.58g/cm3，導熱係數0.073-0.078w/m.k，耐熱度大於110℃，耐寒性低於-30℃，在φ80mm漏鬥中1cm厚粉層(無保護層)水淹二年以上不透水。用飽和氫氧化鈣液淹沒2年以上亦不透水。該產品導熱係數低，特別適合屋面防水隔熱等用途。
實施例二滑石粉 98kg消石灰粉 2kg地蠟(80°) 6kg松香 1kg將地蠟和松香投入熔化鍋中，於90-110℃熔化，熔化後於90-100℃保溫待用。將滑石粉和消石灰粉投入轉筒乾燥機，升溫至120-140℃，以細流加入石蠟松香熔化液，加完後繼續保溫處理約10分鐘，全部物料已混合均勻。出料，冷卻，粉碎，即得到本發明的隔熱避水粉。該產品含水率＜1%，除容重和導熱係數稍高外，其餘性能與例1產品相似。該產品適用於各種建築物防水防潮及嵌縫防漏等用途。
實施例三硅藻土粉 98kg消石灰粉 2kg石蠟(56°) 5kg硬脂酸 1kg在乳化鍋中加入20kg自來水，加入石蠟和硬脂酸，升溫至80℃，待石蠟和硬脂酸熔化後，邊攪邊加入0.7kg25%氨水，直到生成均勻乳液，降低至40℃，與硅藻土粉和消石灰粉拌合均勻，加入轉筒乾燥機，升溫至120-140℃，保溫處理約20分鐘，水份已降至5%以下。出料，冷卻，粉碎，即得到本發明的隔熱避水粉。該產品水份含量＜2%，其餘性能與例1相似。同樣適用於屋面防水隔熱等用途。
實施例四重晶石粉 100kg石蠟(60°) 7kg將上述材料投入炒鍋中，在攪拌下加熱至110-130℃，保溫處理約15分鐘，石蠟已全部熔完。出料，冷卻，粉碎，即得到本發明的隔熱避水粉。該產品含水率＜1%，除容重和導熱係數外，其餘性能與例1產品相似。該產品耐鹽酸和氫氟酸，特別適合經常受到酸性物質侵蝕的建築物防水、防漏等用途。
實施例五將本發明的隔熱避水粉按3kg/m2的用量鋪於屋面找平層上，用牛皮紙隔離，然後用100號細石混凝土復蓋3cm厚作保護層。保護層養護一周後，連續淹水10個月觀察，無任何滲漏現象。
權利要求
1.隔熱避水粉及其生產方法，其特徵是以蠟類物質為憎水劑，配以輔助材料，以溶解小於0.3g/100g水的無機粉末或有機粉末為基材，在熱處理裝置中加熱處理，使蠟類物質和輔助材料熔化並分布於粉末微粒表面，形成憎水性薄膜，包裹粉末微粒，生成憎水性粉狀防水材料隔熱避水粉，其原料配比為粉末材料 100份(重量比)蠟類物質 2-10份(重量比)輔助材料 0-6份(重量比)
2.根據權利要求1所述，其特徵是隔熱避水粉是蠟類物質和輔助材料形成的憎水性薄膜包裹溶解度小於0.3g/100g水的無機粉末或有機粉末微粒而成的憎水性粉末。
3.根據權利要求1所述，其特徵是用作憎水劑的蠟類物質選自下述材料的一種或數種a、礦蠟石蠟、地蠟、褐煤蠟等;b、動物蠟蟲蠟、蜂蠟等;c、植物蠟巴西棕櫚蠟等;d、合成蠟合成地蠟、氧化石蠟等;e、理化性質與蠟相似的材料聚乙烯蠟等。
4.根據權利要求1所述，其特徵是所用的輔助材料選自下述材料的一種或幾種a、樹脂酸及其鹽松香、氫化松香、聚合松香等;b、脂肪酸及其鹽硬脂酸鈣、硬脂酸、月桂酸、油酸等;c、有機矽化合物矽油、甲基矽醇鈉等。
5.根據權利要求1所述，其特徵是用作基材的無機或有機粉末選自下述材料的一種或數種a、無機粉末滑石粉、硅藻土粉、石英粉、輝綠巖粉、瓷粉、膨潤土粉、矽灰石粉、碳酸鈣粉、石灰粉、硫酸鋇粉等;b、有機粉末木粉、核桃殼粉等。
6.根據權利要求1所述，其特徵是將基材、蠟類物質和輔助材料投入熱處理裝置中進行熱處理，熱處理溫度為80-180℃，最佳溫度範圍為100-150℃，處理至蠟類物質和輔助材料全部熔完，全部物料混合均勻，且物料水份降至5%以下。
7.根據權利要求1所述，其特徵是蠟類物質和輔助材料的加料方式為下列之一種a、以固體狀態直接加入或與粉末材料混合後加入熱處理裝置;b、熔化為液態，待粉末材料升至熱處理溫度後加入熱處理裝置;c、預先製備成乳液，與粉末材料混合後加入熱處理裝置。
全文摘要
隔熱避水粉及其生產方法，以蠟類物質為憎水劑，以無機或有機粉末為基材，配以輔助材料，在熱處理裝置中加熱處理，使粉末微粒包裹一層憎水性薄膜，得到憎水性極強的粉狀防水材料隔熱避水粉。該產品耐酸耐鹼抗微生物分解，耐寒耐熱耐基層開裂，具有優良防水防潮性和隔熱保溫性，用於屋面防水隔熱、廁所衛生間防漏補漏、倉庫和地下室防潮防滲等用途。
文檔編號C09K3/18GK1061988SQ9210800
公開日1992年6月17日 申請日期1991年12月30日 優先權日1991年12月30日
發明者張世生 申請人:張世生