一种聚合物干粉涂料及其制备方法技术领域
本发明属于聚合物干粉涂料领域，涉及一种聚合物干粉涂料及其制备方法。
背景技术
胶凝材料一般指粉体经过与水拌合，具有一定的胶凝性，经过一定的时间后，会发
生凝结或者固化的材料。例如，水泥就是目前使用范围和使用量最大的一类胶凝材料。地质
聚合物材料是一种碱激发胶凝材料，但大多数碱激发地质聚合物采用水玻璃作为激发剂，
使用过程中不便于运输和储存。为此，制备单组份地质聚合物干粉涂料，使用中只需要加水
就可使用，使用和储存更加方便。因而，本发明具有非常重要的意义。
20世纪70年代末，法国的J.Davidovits首先提出地质聚合物材料的概念。该材料
具有比高分子材料高的硬度、热稳定性和抗氧化能力，但韧性不及有机聚合物；与陶瓷材料
相比，地聚合物材料的结构是以环状链构成的连续三维网络构架，有“类晶态”和玻璃态两
种结构，不存在完全的晶体和晶界，材料的各项性能来自于[—Si—O—Al—O—]n骨架，地
聚合物材料的性能与陶瓷类似但不需要烧结成型。与水泥材料相比，地聚合物材料的聚合
程度较高，反应后具有氧化物三维网络结构，在高温下亦能保持网络结构完整，因而地聚合
物材料具有比水泥更高的强度、硬度、韧性、耐水性、高温稳定性和抗冻性。
正是因为地质聚合物材料具有早期高强度，抗腐蚀性好、抗冻性好以及常温下反
应固化的特点，可以将其应用于工程修补材料和现场浇筑的民用和工业建筑，但需要解决
的关键问题是地质聚合物材料的凝结时间及硬化后产生的泛碱问题。
CN 103555011A公开了一种地质聚合物干粉涂料及制备方法和使用方法，该干粉
涂料由偏高岭土、钛白粉、碳酸钙粉、石英粉组成的混合粉体S1和固体钠(或钾)水玻璃粉S2
为原料混合而成。所述干粉涂料虽然克服了地质聚合物材料的凝结时间及硬化后产生的泛
碱问题，但是其抗拉强度低，抗变形能力差，受到干缩、地基沉降、基层振动变形、温差等因
素出现裂缝，另外此类材料自重较大，使结构荷载增加使用范围受局限。
发明内容
针对上述现有技术中存在的问题，本发明提供了一种聚合物干粉涂料及其制备方
法，通过添加碱金属硅酸盐和聚醚改性聚二甲基硅氧烷，分别作用于偏高岭土和固体钠水
玻璃粉，并通过混合粉体S1、混合粉体S2和纯丙烯酸酯乳液之间的协同作用，使制得的聚合
物干粉涂料膜不仅具有较短的凝固时间，优异的耐水性、耐候性和耐酸碱腐蚀等特点，同时
具有优异的拉伸率，可满足基层局部形变的需要。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：
第一方面本发明提供了一种聚合物干粉涂料，所述聚合物干粉涂料由偏高岭土和
碱金属硅酸盐组成的混合粉体S1、固体钠水玻璃粉和聚醚改性聚二甲基硅氧烷组成的混合
粉体S2以及纯丙烯酸酯乳液原料混合而成。
所述混合粉体S1中偏高岭土和碱金属硅酸盐的质量比为(3～5):1，例如3:1、3.5:
1、4:1、4.5:1或5:1等。
所述混合粉体S2中固体钠水玻璃粉和聚醚改性聚二甲基硅氧烷的质量比为(2～
3):1，例如2:1、2.3:1、2.5:1、2.7:1或3:1等。
所述混合粉体S1、混合粉体S2和纯丙烯酸酯乳液的质量比为(2～3):(1～2):1，例
如2:1:1、2:2:1、3:1:1或3:2:1等。
以下作为本发明优选的技术方案，但不作为本发明提供的技术方案的限制，通过
以下技术方案，可以更好的达到和实现本发明的技术目的和有益效果。
作为本发明优选的技术方案，偏高岭土为250目以上高岭土粉体经过600～900℃，
空气中煅烧2小时所得。
所述固体钠水玻璃粉为模数为1.8-2.0的工业钠水玻璃经过喷雾干燥而成的固体
粉末，其细度大于60目，含水量小于质量百分数25％。
作为本发明优选的技术方案，所述碱金属硅酸盐为硅酸钠、硅酸钾或硅酸锂中任
意一种或至少两种的组合物，所述组合典型但非限制性实例有：硅酸钠和硅酸钾的组合，硅
酸钾和硅酸锂的组合，硅酸钠、硅酸钾和硅酸锂的组合等，进一步优选为硅酸钠。
作为本发明优选的技术方案，所述混合粉体S1中偏高岭土和碱金属硅酸盐的质量
比为4:1。
优选地，所述混合粉体S2中固体钠水玻璃粉和聚醚改性聚二甲基硅氧烷的质量比
为2:1。
优选地，所述混合粉体S1、混合粉体S2和纯丙烯酸酯乳液的质量比为2:1:1。
本发明中，以上述配比制备得到的聚合物干粉涂料的性能最优。
第二方面，本发明提供了上述聚合物干粉涂料的制备方法，将混合粉体S1、混合粉
体S2和纯丙烯酸酯乳液按原料配比混合，在干粉搅拌机中搅拌15～20min，然后加热至120
～150℃，保温2～3h后自然冷却，包装、密封后即可得到干粉涂料。
其中，加热温度可为120℃、125℃、130℃、135℃、140℃、145℃或150℃等。
与现有技术相比，本发明的优点如下：
本发明通过添加碱金属硅酸盐和聚醚改性聚二甲基硅氧烷，分别作用于偏高岭土
和固体钠水玻璃粉，并通过混合粉体S1、混合粉体S2和纯丙烯酸酯乳液之间的协同作用，使
制得的聚合物干粉涂料膜的密度只有1.3～1.5g/cm3，不仅具有较短的凝固时间，凝固时间
仅为1～2h，优异的耐水性、耐候性和耐酸碱腐蚀等特点，同时具有优异的拉伸率，产品通过
100℃沸水加热循环50次、碱处理、浸水处理、紫外线处理后产品涂膜的粘结强度大于
0.5Mpa、拉伸强度可达2.0Mpa、断裂伸长率大于150％，可满足基层局部形变的需要。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步描述。根据不同用途，下面是本发明的具体实
施实例如下。
实施例1：
本实施例提供了一种聚合物干粉涂料及其制备方法，所用原料为混合粉体S1、混
合粉体S2和纯丙烯酸酯乳液，其中所述混合粉体S1中偏高岭土和硅酸钠的质量比为4:1，所
述混合粉体S2中固体钠水玻璃粉和聚醚改性聚二甲基硅氧烷的质量比为2:1，所述混合粉
体S1、混合粉体S2和纯丙烯酸酯乳液的质量比为2:1:1。
其制备方法为：
将混合粉体S1、混合粉体S2和纯丙烯酸酯乳液按原料配比混合，在干粉搅拌机中
搅拌均化17min，然后加热至135℃，保温2～3h后自然冷却，包装、密封后即可得到干粉涂
料。
所得聚合物干粉涂料膜的密度为1.49g/cm3，凝固时间仅为1～2h。
防水性能优，通过不透水性实验加压至0.6Mpa，1h后不出现透水现象。
耐高温、性能稳定，产品通过100℃沸水加热循环50次、碱处理、浸水处理、紫外线
处理后产品涂膜的粘结强度大于0.8Mpa、拉伸强度为5.0Mpa、断裂伸长率大于150％。
对产品稳定性通过4000-5000r/min的高速搅拌0.5h后无破乳、离析和凝块产生；
耐候性能持久，人工老化试验通过3000h。
耐冻融性能优，对产品通过-35℃，50次循环，未出现龟裂、脱落、粉化、脆化现象，
断裂伸长率未发生变化。
实施例2：
本实施例提供了一种聚合物干粉涂料及其制备方法，所用原料为混合粉体S1、混
合粉体S2和纯丙烯酸酯乳液，其中所述混合粉体S1中偏高岭土和硅酸钠的质量比为3:1，所
述混合粉体S2中固体钠水玻璃粉和聚醚改性聚二甲基硅氧烷的质量比为2.5:1，所述混合
粉体S1、混合粉体S2和纯丙烯酸酯乳液的质量比为2.5:1.5:1。
其制备方法为：
将混合粉体S1、混合粉体S2和纯丙烯酸酯乳液按原料配比混合，在干粉搅拌机中
搅拌均化15min，然后加热至120℃，保温2～3h后自然冷却，包装、密封后即可得到干粉涂
料。
所得聚合物干粉涂料膜的密度为1.35g/cm3，凝固时间仅为1～2h。
防水性能优，通过不透水性实验加压至0.6Mpa，1h后不出现透水现象。
耐高温、性能稳定，产品通过100℃沸水加热循环50次、碱处理、浸水处理、紫外线
处理后产品涂膜的粘结强度大于0.5Mpa、拉伸强度为3.0Mpa、断裂伸长率大于150％。
对产品稳定性通过4000-5000r/min的高速搅拌0.5h后无破乳、离析和凝块产生；
耐候性能持久，人工老化试验通过3000h。
耐冻融性能优，对产品通过-35℃，50次循环，未出现龟裂、脱落、粉化、脆化现象，
断裂伸长率未发生变化。
实施例3：
本实施例提供了一种聚合物干粉涂料及其制备方法，所用原料为混合粉体S1、混
合粉体S2和纯丙烯酸酯乳液，其中所述混合粉体S1中偏高岭土和硅酸钠的质量比为5:1，所
述混合粉体S2中固体钠水玻璃粉和聚醚改性聚二甲基硅氧烷的质量比为3:1，所述混合粉
体S1、混合粉体S2和纯丙烯酸酯乳液的质量比为3:2:1。
所得聚合物干粉涂料膜的密度为1.4g/cm3，凝固时间仅为1～2h。
防水性能优，通过不透水性实验加压至0.6Mpa，1h后不出现透水现象。
耐高温、性能稳定，产品通过100℃沸水加热循环50次、碱处理、浸水处理、紫外线
处理后产品涂膜的粘结强度大于0.5Mpa、拉伸强度为2.0Mpa、断裂伸长率大于150％。
对产品稳定性通过4000-5000r/min的高速搅拌0.5h后无破乳、离析和凝块产生；
耐候性能持久，人工老化试验通过3000h。
耐冻融性能优，对产品通过-35℃，50次循环，未出现龟裂、脱落、粉化、脆化现象，
断裂伸长率未发生变化。
对比例1：
本对比例为CN 103555011A中实施例1中制备得到的干粉涂料，其所得聚合物干粉
涂料膜的密度为1.6～1.9g/cm3，凝固时间为2～3h。
通过不透水性实验加压至0.3Mpa，1h后出现透水现象。
产品通过100℃沸水加热循环50次、碱处理、浸水处理、紫外线处理后产品涂膜的
粘结强度为0.1～0.2Mpa、拉伸强度为0.4Mpa、断裂伸长率为80～90％。
对比例2：
本对比例提供了一种所得聚合物干粉涂料，所述涂料中除了不添加纯丙烯酸酯乳
液外，其他物料用量与制备方法均与实施例1中相同。
制得的聚合物干粉涂料膜的密度为1.5g/cm3，凝固时间为2～3h。
通过不透水性实验加压至0.3Mpa，1h后出现透水现象。
产品通过100℃沸水加热循环50次、碱处理、浸水处理、紫外线处理后产品涂膜的
粘结强度为0.1Mpa、拉伸强度为0.2Mpa、断裂伸长率为80～90％。
对比例3：
本对比例提供了一种所得聚合物干粉涂料，所述涂料中除了混合粉体S2为固体钠
水玻璃粉外，其他物料用量与制备方法均与实施例1中相同。
制得的聚合物干粉涂料膜的密度为1.5g/cm3，凝固时间为2～3h。
通过不透水性实验加压至0.3Mpa，1h后出现透水现象。
产品通过100℃沸水加热循环50次、碱处理、浸水处理、紫外线处理后产品涂膜的
粘结强度为0.1Mpa、拉伸强度为0.3Mpa、断裂伸长率为75～80％。
对比例4：
本对比例提供了一种所得聚合物干粉涂料，所述涂料中除了混合粉体S1为偏高岭
土外，其他物料用量与制备方法均与实施例1中相同。
制得的聚合物干粉涂料膜的密度为1.5g/cm3，凝固时间为2～3h。
通过不透水性实验加压至0.3Mpa，1h后出现透水现象。
产品通过100℃沸水加热循环50次、碱处理、浸水处理、紫外线处理后产品涂膜的
粘结强度为0.2Mpa、拉伸强度为0.3Mpa、断裂伸长率为85～90％。
综合实施例1-3和对比例1-4的结果可以看出，本发明通过添加碱金属硅酸盐和聚
醚改性聚二甲基硅氧烷，分别作用于偏高岭土和固体钠水玻璃粉，并通过混合粉体S1、混合
粉体S2和纯丙烯酸酯乳液之间的协同作用，使制得的聚合物干粉涂料膜的密度只有1.3～
1.5g/cm3，不仅具有较短的凝固时间，凝固时间仅为1～2h，优异的耐水性、耐候性和耐酸碱
腐蚀等特点，同时具有优异的拉伸率，产品通过100℃沸水加热循环50次、碱处理、浸水处
理、紫外线处理后产品涂膜的粘结强度大于0.5Mpa、拉伸强度可达2.0Mpa、断裂伸长率大于
150％，可满足基层局部形变的需要。
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细方法，但本发明并不局
限于上述详细方法，即不意味着本发明必须依赖上述详细方法才能实施。所属技术领域的
技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的
添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。