技术领域
[0001] 本
发明属于涂料技术领域，具体涉及一种地坪涂料及其制备方法，尤其涉及一种环境友好，应用于透水
混凝土表面的水性抗碱透水地坪涂料及其制备方法。
背景技术
[0002] 海绵城市是指城市能够像海绵一样，在适应环境变化和应对
自然灾害等方面具有良好弹性：下雨时吸水、蓄水、渗水、净水，需要时将蓄存的水释放并加以利用。海绵城市的建设遵循生态优先的原则，将自然途径与人工措施相结合，在确保城市排水防涝安全的前提下，最大限度的实现雨水在城市区域的积存、渗透和
净化，促进雨水资源的利用。
[0003] 海绵城市建设可以避免和减少城市内涝：在城市开发中，大量的硬质铺装(混凝土、
沥青)改变了原有的生态本底和水文特征，由于降雨不能及时渗入地下，形成
地表径流，传统的城市排
水体系难以适应强降雨时形成的径流洪峰，产生城市内涝。建设海绵城市的六字方针中的“渗”是指减少屋面、地面、路面的硬质铺装，充分采用渗透技术，从源头减少径流，达到控制城市内涝的目的。透水混凝土铺装是其中的重要组成部分。
[0004] 透水混凝土是针对城市道路的路面
缺陷，开发使用的一种能让雨水流入地下，有效补充
地下水，缓解城市的地下水位急剧下降等等的一些城市环境问题的混凝土材料。透水混凝土还能有效的消除地面上的油类化合物等对环境污染的危害；同时，是保护地下水、环节城市内涝、维护生态平衡、能缓解城市热岛效应的优良的铺装材料；其有利于人类生存环境的良性发展及城市雨水管理与水污染防治等工作上，具有海绵城市的重要组成部分。透水混凝土系统拥有系列色彩，配合设计的创意，针对不同环境和个性要求的装饰
风格进行铺设施工。这是传统铺装和一般透水砖不能实现的特殊铺装材料。
[0005] 虽然透水混凝土有如此多的优点，但透水混凝土在铺装中，相比传统的混凝土，极易出现“泛碱”现象。“泛碱”是混凝土中可溶性碱随着水分迁移到混凝土表面，在水分
蒸发后留下“白霜”或白色绒毛状的物质。混凝土中可溶性碱或盐是返碱的内因条件，一般来源于
水泥、外加剂以及水泥水化产物，其成分一般为Ca(OH)2、Na2SO4、K2SO4、NaOH和KOH等。温湿度变化或压
力变化以及干湿循环和冷热交替是返碱的外因，水是载体。
[0006] 混凝土中
硅酸盐水泥水化反应在生成大量胶凝物质的同时，也生成大量的Ca(OH)2。在混凝土硬化的初期阶段，Ca(OH)2溶解于水中，沿着混凝土内部的微小孔隙向混凝土的表面移动，移动到表面后，Ca(OH)2与空气中的CO2反应生成不溶于水的白色CaCO3留在混凝土的表面。其化学反应式为：
[0007] Ca(OH)2+CO2＝CaCO3+H2O
[0008] 混凝土硬化后，在雨
雪作用下，外部的水分也会渗到混凝土的内部，会造成部分Ca(OH)2溶解带到混凝土的表面。这种泛碱的产生与混凝土的密实度、吸水率、表面孔隙度有关，表面粗糙、内部疏松易吸水的地方，容易产生这种泛碱。泛碱不仅影响混凝土的外观，同时也会影响其力学性能和耐久性。
[0009] 透水混凝土是一种无砂多孔的混凝土材料，内外部的水分通过通道，极易在混凝土的孔隙中移动，在表面形成泛碱现象。同时由于其密实度低、吸水率高、内部结构疏松，表面粗糙，相比普通混凝土，更易在后期产生二次泛碱。
[0010] 中国
专利公布号CN 106010186 A公布了一种透水混凝土路面保护剂及其制备方法，其不足之处在于：虽然采用了羟基氟
树脂搭配脂肪族异氰酸酯，但一方面采用
溶剂型涂料，在户外施工时会产生大量的无组织挥发VOCs，对环境污染较大；第二是溶剂型羟基氟树脂与脂肪族异氰酸酯形成的涂层本身的耐碱性优异，但无法改善下层透水混凝土中的氢
氧化
钙造成的表面泛碱问题。
发明内容
[0011] 本发明的目的在于为了解决现有溶剂型透水混凝土涂料的缺陷，提供一种更环保，耐碱性优异，同时可以改善透水混凝土泛碱的水性抗碱透水地坪涂料。同时生产方便，符合环保要求。
[0012] 本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
[0013] 一种水性抗碱透水地坪涂料，该涂料由甲组份和乙组份构成。
[0014] 甲组份由按重量份计的下述原料组成：
[0015] 羟基
丙烯酸乳液50-70份；颜料10-30份；润湿剂0.1-1.5份；消泡剂0.1～1.5份；
杀菌剂0.1～1份；
增稠剂0.1-2份；分散剂0.1-2份；无机抗碱助剂1-15份；去离子水15-30份。
[0016] 乙组份由按重量份计的下述原料组成：
[0017] 水性脂肪族异氰酸酯
固化剂50-80份，醇醚类溶剂20-50份；脱水剂0-5份。
[0018] 在一些优选的技术方案中：
[0019] 甲组份由按重量份计的下述原料组成：
[0020] 羟基丙烯酸乳液60-70份；颜料10-20份；润湿剂0.1-1.0份；消泡剂0.1～1.0份；杀菌剂0.1～1份；增稠剂0.1-1份；分散剂0.1-1份；无机抗碱助剂3-10份；去离子水15-30份。
[0021] 乙组份由按重量份计的下述原料组成：
[0022] 水性脂肪族异氰酸酯固化剂60-80份，醇醚类溶剂20-40份；脱水剂0-5份。
[0023] 在一些更为优选的技术方案中：
[0024] 甲组份由按重量份计的下述原料组成：
[0025] 羟基丙烯酸乳液60-65份；颜料10-15份；润湿剂0.1-0.5份；消泡剂0.1～0.5份；杀菌剂0.1～0.3份；增稠剂0.1-1份；分散剂0.1-0.5份；无机抗碱助剂3-10份；去离子水15-25份。
[0026] 乙组份由按重量份计的下述原料组成：
[0027] 水性脂肪族异氰酸酯固化剂60-70份，醇醚类溶剂25-40份；脱水剂0-1份。
[0028] 本发明技术方案中：所述的羟基丙烯酸乳液为Antkote 2033、Antkote 2035、MACRYNAL VSM 6299w的一种或几种。
[0029] 本发明技术方案中：所述的颜料为氧化
铁红、氧化铁黄、氧化铁黑、氧化铁绿、金红石型
钛白粉、酞菁蓝中的一种或几种。
[0030] 本发明技术方案中：所述的润湿剂为BYK-346、Tego Wet 250、Tego Wet KL 245中的一种或两种；所述的消泡剂为消泡剂BYK-024、消泡剂BYK-093、消泡剂Tego-810中的一种或几种；所述的分散剂为分散剂DISPERBYK-190；所述的杀菌剂为KATHON LXE或KATHON LX150中的一种。
[0031] 本发明技术方案中：所述的无机抗碱助剂为Basf Lapidolith氟
硅酸镁混凝土硬化剂。
[0032] 本发明技术方案中：所述的增稠剂为ACRYSOL RM-2020和TAFIGEL PUR40的混合物，其中两者的比例为1：0.8-1.2。
[0033] 本发明技术方案中：所述的乙组份中的水性脂肪族异氰酸酯固化剂为Aquolin 268、Aquolin 270中的一种或两种；所述的乙组份中的醇醚类溶剂为丙二醇甲醚
醋酸酯、二乙二醇丁醚醋酸酯中的一种或两种；所述的乙组份中的脱水剂为脱水剂FL-180。
[0034] 一种上述的水性抗碱透水地坪涂料的制备方法，该方法包括以下步骤。
[0035] 所述甲组份的具体制备步骤如下：
[0036] 先将甲组份中60％的去离子水加入配漆锅中，在800～1000r/min的转速下加入分散剂和杀菌剂的一半，分散5～10min，在800～1000r/min的转速下加入颜料，在1500～2500r/min的转速下分散0.4～0.6小时，然后加入消泡剂的一半后继续在1500～2500r/min的转速下分散2～5min后静置0.5～1h，随后在砂磨机中
研磨至细度≤20μm，即得无树脂水性色浆，保存备用；
[0037] 之后在配漆锅中加入无树脂水性色浆，羟基丙烯酸乳液和40％去离子水，在800～1000r/min的转速下搅拌10-15min，依次在800～1000r/min的转速下加入润湿剂、杀菌剂的一半、消泡剂的一半、无机抗碱助剂，测试pH值在7.5-8.5之间；
[0038] 之后在配漆锅中，根据
颜色要求，加入水性无树脂色浆进行调色；
[0039] 调色完成后在800～1000r/min的转速下加入增稠剂，调节
粘度至75-85KU，即得水性抗碱透水地坪涂料，保存备用。
[0040] 所述乙组份的具体制备步骤如下：
[0041] 在混合容器中，先加入醇醚类溶剂；在800～1000r/min的转速下混合搅拌0.5～1h后，加入脱水剂，搅拌均匀后静置30～45min。
[0042] 加入水性脂肪族异氰酸酯固化剂，在600-800r/min的转速下混合搅拌均匀，测试粘度，不挥发份含量，用120目绢丝布过滤，即制得乙组份，保存备用；
[0043] 甲、乙组分按照重量比为3～15：1混合，搅拌均匀后即为水性抗碱透水地坪涂料。
[0044] 本发明的有益效果：
[0045] 一，通过搭配羟基丙烯酸乳液与脂肪族异氰酸酯固化剂，添加氧化铁系、金红石型钛白和酞菁蓝等耐候颜料，形成的漆膜坚韧，硬度高、
耐磨性好，同时具有优异的耐碱性和耐候性，适合作为户外地坪长期使用。
[0046] 二，该水性抗碱透水地坪涂料采用水作为分散介质，在甲组份中不添加
挥发性有机化合物，在配制涂料施工的过程中，以水作为稀释剂，避免了传统溶剂型透水地坪涂料在施工过程的大量无组织的
有机溶剂挥发，环境友好且安全。
[0047] 三、通过添加特定比例的无机抗碱助剂和增稠剂，无机抗碱助剂与混凝土中未反应成硅酸钙的游离钙离子(Ca2+)反应生成硅酸钙水合物(C-S-H)，使混凝土中的钙离子(Ca2+ 2+)进一步参与反应，可以降低混凝土中的游离钙离子(Ca )，从而从根本上减少混凝土泛碱反应。通过合适的甲乙组分比例，在成膜反应时产生部分二氧化
碳，结合在透水混凝土养生初期产生的溶于水的Ca(OH)2，反应生成不溶的碳酸钙，减少了混凝土的泛碱现象。
[0048] 四、无机抗碱助剂的活性硅酸根离子(SiO32-)与混凝土中未反应成硅酸钙的游离钙离子(Ca2+)反应生成硅酸钙水合物(C-S-H)，使混凝土中的钙离子(Ca2+)进一步参与反应，能够提高透水混凝土的强度和硬度，降低表层级配碎石的脱落率。
具体实施方式
[0049] 下面结合
实施例对本发明做进一步说明，但本发明的保护范围不限于此：
[0050] 实施例及比较例所用原材料除另有说明外均为市售工业用品，可通过商业渠道购得。
[0051] 实施例1～4制备水性抗碱透水地坪涂料，对比例1为市售溶剂型透水地坪涂料。对比例2，增稠剂ACRYSOL RM-2020与TAFIGEL PUR40的比例为1:2，其他同实施例1。对比例3，不添加无机抗碱助剂，其他同实施例1。
[0052] 实施例1
[0053] 本实施例提供一种水性抗碱透水地坪涂料，包括甲、乙两组分，其中甲组分包含如下占甲组份
质量百分比的成分：
[0054] 表1实施例1～4中甲组分成分及用量
[0055]
[0056]
[0057] 表1-2对比例1～3中甲组分成分及用量
[0058]
[0059]
[0060] 表1-3实施例1～4以及对比例2～3中乙组分成分及用量
[0061]
[0062] 另：对比例2和对比例3的中乙组分成分及用量同实施例1。
[0063] 实施例1～4及对比例2～3的制备方法
[0064] 甲组份的制备包括以下步骤：先将甲组份中60％的去离子水加入配漆锅中，在900r/min的转速下加入分散剂和杀菌剂的一半，分散7min，在1000r/min的转速下加入颜料，在2000r/min的转速下分散0.5小时，然后加入一半消泡剂后继续在1500r/min的转速下分散5min后静置0.5h，随后在砂磨机中研磨至细度≤20μm，即得无树脂水性色浆，保存备用；
[0065] 之后在配漆锅中加入无树脂水性色浆，羟基丙烯酸乳液和甲组份中40％的去离子水，在1000r/min的转速下搅拌10min，依次在800r/min的转速下加入润湿剂、剩余的杀菌剂、剩余的消泡剂、无机抗碱助剂，测试pH值在7.5-8.5之间。
[0066] 之后在配漆锅中，根据颜色要求，加入水性无树脂色浆进行调色。
[0067] 调色完成后在1000r/min的转速下加入增稠剂，调节粘度至75-85KU，即得水性抗碱透水地坪涂料，保存备用。
[0068] 对比例3的制备方法
[0069] 甲组份的制备方法，除不添加无机抗碱助剂外，其余步骤与实施例1-4相同。
[0070] 实施例1-4及对比例2-3的制备方法
[0071] 乙组份的制备包括以下步骤：
[0072] 在混合容器中，先加入醇醚类溶剂；在1000r/min的转速下混合搅拌0.5h后，加入脱水剂，搅拌均匀后静置30min；
[0073] 加入水性脂肪族异氰酸酯固化剂，在600r/min的转速下混合搅拌均匀，测试粘度，不挥发份含量，用120目绢丝布过滤，即制得乙组份，保存备用。
[0074] 甲、乙组分按照重量比为8:1混合，搅拌均匀后即为水性抗碱透水地坪涂料(实施例1)。
[0075] 甲、乙组分按照重量比为5:1混合，搅拌均匀后即为水性抗碱透水地坪涂料(实施例2)。
[0076] 甲、乙组分按照重量比为11:1混合，搅拌均匀后即为水性抗碱透水地坪涂料(实施例3)。
[0077] 甲、乙组分按照重量比为15:1混合，搅拌均匀后即为水性抗碱透水地坪涂料(实施例4)。
[0078] 对比例
[0079] 对比例1，市售普通溶剂型聚
氨酯透水地坪涂料；
[0080] 对比例2，增稠剂ACRYSOL RM-2020与TAFIGEL PUR40的比例为1:2，其他同实施例1；
[0081] 对比例3，不添加无机抗碱助剂，其他同实施例1。
[0082] 按CJJ/T135—2009《透水混凝土路面技术规程》、HG/T 4761-2014《水性聚氨酯涂料》(无机非金属表面用涂料产品要求)及实际路面
涂装各2m2,进行相应的性能测试。
[0083] 表3 CJJ/T 135-2009透水混凝土对比测试结果
[0084]
[0085] 表4-1 HG/T 4761-2014水性聚氨酯涂料对比测试结果
[0086]
[0087]
[0088] 表4-2 HG/T 4761-2014水性聚氨酯涂料对比测试结果
[0089]
[0090] 表5实际路面铺装、涂装测试结果对比
[0091]
[0092] 上表3和4中实施例1～4与对比例1～3数据对比结果可知，本发明水性抗碱透水地坪涂料，不仅具有物理机械性能优异、耐水性耐碱性好等特点，同时可提高透水混凝土的抗压强度和弯拉强度。这是由于该水性抗碱透水地坪涂料中添加的无机抗碱助剂的活性硅酸根离子(SiO32-)可以与混凝土中未反应成硅酸钙的游离钙离子(Ca2+)反应生成硅酸钙水合物(C-S-H)，使混凝土中的钙离子(Ca2+)进一步参与反应，从而在涂装涂料后，进一步的提高了透水混凝土的强度。通过该方案涂装养生后的透水混凝土，可达到C30以上的强度(28d抗压强度≥30MPa、弯拉强度≥3.0MPa)。此外，当更改增稠剂ACRYSOL RM-2020与TAFIGEL PUR40的比例为1:2时，涂层涂覆的透水混凝土的透水系数、弯拉强度大大降低(低于0.5mm/s及＜0.3MPa),另外涂层的耐水性及耐碱性也有明显的性能下降。当去除甲组份中的无机抗碱助剂后，涂层涂覆的透水混凝土的耐磨性、抗冻性及弯拉强度均有明显的性能降低。
[0093] 由上表5中实施例1～4与对比例1～3数据对比结果可知，本发明水性抗碱透水地坪涂料涂装后的混凝土，在抗泛碱性上，优于普通溶剂型透水地坪涂料，这是由于添加的无机抗碱助剂，与混凝土中未反应成硅酸钙的游离钙离子(Ca2+)反应生成硅酸钙水合物(C-S-H)，使混凝土中的钙离子(Ca2+)进一步参与反应，可以降低混凝土中的游离钙离子(Ca2+)，从而从根本上减少混凝土泛碱反应。另外通过合适的甲乙组分比例，在成膜反应时产生部分二氧化碳，结合在透水混凝土养生初期产生的溶于水的Ca(OH)2，反应生成不溶的碳酸钙，也间接的减少了透水混凝土的初期泛碱现象。当更改增稠剂ACRYSOL RM-2020与TAFIGEL PUR40的比例为1:2后，初期的抗碱性能有所降低；当去除甲组份中的无机抗碱助剂后，涂层及透水混凝土的初期和3个月后的抗碱性能大大降低(3个月后出现了较严重的表面泛碱)。
[0094] 上述实施例是本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其它任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均包含在本发明的保护范围之内。
