CN102433071B - 含有改性有机硅系聚合物的冷施工无溶剂沥青涂膜防水材料及其制造方法 - Google Patents

含有改性有机硅系聚合物的冷施工无溶剂沥青涂膜防水材料及其制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及含有改性有机硅系聚合物的冷施工无溶剂沥青涂膜防水材料及其制造方法，该材料按重量份计包括：直馏沥青约15～20份，热可塑性橡胶约1～5份，C9系芳香族石油树脂约1～5份，石蜡系白油约3～8份，石油系烃油约10～15份，改性有机硅系聚合物约12～18份，填充剂约30～50份，脱水剂约0.5～1.5份，以及助粘剂约0.5～1.5份。本发明可以采用冷施工方法进行施工，具有抑制作业时有害气体的产生，在预防火灾的同时，防止因高温熔融造成急剧氧化及老化现象的效果。

Description

含有改性有机硅系聚合物的冷施工无溶剂沥青涂膜防水材料及其制造方法
技术领域
本发明涉及冷施工无溶剂沥青涂膜防水材料，特别是涉及一种环保型的含有改性有机硅系聚合物的冷施工无溶剂沥青涂膜防水材料及其制造方法，含有改性有机硅系聚合物成份，可以防止因高温熔融造成的急剧氧化及老化现象，抑制作业时有害气体的产生，在保障作业者安全的同时，实现环境污染的最小化。
背景技术
一般而言，所谓涂膜防水材料(Waterproofing Compound)，是指将水性或油性的液态防水材料涂敷于各种建筑物及结构墙表面，利用水份或溶剂蒸发后留下的皮膜获得防水效果的复合材料。
这种涂膜防水材料通常用于建筑或土木结构物的屋顶防水及外部防水，地下结构物的墙壁乃至顶棚防水，卫生间、浴室及阳台等的室内防水或桥面防水等。
最近广泛普及的涂膜防水材料有两种形态，一种是以橡胶沥青、丙烯酸橡胶或丙烯酸树脂等为主要成份的乳化型，另一种是含有氯丁或氯磺化聚乙烯的以聚氨酯或环氧树脂为主要成份的反应型，其中，聚氨酯系涂膜防水材料与橡胶沥青系涂膜防水材料使用较多。
橡胶沥青系涂膜防水材料是通过在沥青中混合苯乙烯系的共聚物、乙烯-醋酸乙烯或苯乙烯-丁二烯乳胶等进行改质，使之具备沥青所不具有的性质，即，具备优秀的伸长率、抗裂性、抗冻性及接合性等。
另外，为进一步强化耐热性、强度及硬度，既可添加界面活性剂或固化促进剂等，还可添加热塑性弹性体等。
如上所述，橡胶沥青系涂膜防水材料在具有伸长率、抗裂性、抗冻性及接合性良好等优点的同时，也存在还原力差，耐化学性、耐臭氧性及耐紫外线性差的问题。
就以丁苯橡胶(Styrene Butadiene Rubber；SBR)为主要成份的涂膜防水材料而言，由于还原力非常差，存在的问题是一旦反复伸长，则发生退化现象，丧失原有的物理特性，这必将导致质量下降。
另外，就以SBR为主要成份的涂膜防水材料而言，由于耐化学性、耐臭氧性及耐紫外线性差，存在的问题是长期暴露于各种化学物质及臭氧下，或暴露于紫外线下，质量也会急剧下降。
相反，就以氯丁橡胶(Chloroprene Rubber Latex；CR)为主要成份的涂膜防水材料而言，由于抗冻性(Freezing Resistance)差，存在的问题是难以能动地应对周边环境变化。
为改善这些问题，现在虽然提出了一些改善方案，但在应对周边环境变化方面还存在局限，而在延长防水材料寿命方面尚未触及，因此迫切需要对此进行开发。
以往的沥青涂膜防水材料分为热施工改质沥青涂膜防水材料、溶剂型涂膜防水材料、水溶性涂膜防水材料等。
以往的热施工用改质沥青涂膜防水材料在施工时，由于其黏度高而在施工上面临许多困难，为融化涂膜材料并保持涂膜材料的平滑度，通过在熔融釜中将涂膜材料加热至180～250℃来确保施工性。
更具体地说，根据是否加热沥青进行施工，沥青防水材料的施工方式大致可以分为热施工与冷施工。
普通的沥青防水材料是在从原油中提炼出各种油类之后留下的直馏沥青(纯沥青)中吹入空气，使之氧化而生产的，其柔软性虽然强于直馏沥青，但总体上低温性较差，在约5℃下破碎，物性类似于直馏沥青，存在粘合力与凝聚力差的问题。
在防水施工时，是在熔融的防水用沥青上铺一层用纸作为强化材料的油毡纸、油毛毡进行施工，因此，其优点是即使实施上发生失误，在铺下一层时也可以在一定程度上弥补。
但是，防水用沥青需要在高温(180℃以下)下加热涂敷，因此，为了保持180℃～190℃的可使用温度范围，施工现场一般是加热至约200℃以上使用，但在这种情况下会产生气味，发生环境污染，而且，物性受到破坏，防水性能下降，不仅氧化速度快，还存在火灾、烧伤等安全隐患。
为解决上述问题，提出了一种经改质的沥青，将直馏沥青在180℃下熔解后混合合成橡胶，在合成橡胶熔解后混合无机滤料(硅砂)。
经过改质的沥青强化了直馏沥青或防水用沥青的粘合力与凝聚力，优点是低温性得到提高，添加了合成橡胶的性能，柔软性得到提高。
上述经过改质的沥青施工方法是利用与防水用沥青相同的方法熔解，与聚酯无纺布层叠铺设施工，或涂敷于沥青防水卷材下部，粘合防水卷材。
此时，由于改善了防水用沥青的低温性及柔软性差的缺点，防水性能有了相对提高，但是，其黏度比防水用沥青高，为保持可作业的温度，现场加热温度要求达到约220℃以上，所以依然存在环境污染、沥青物性受到破坏、防水性能弱化等问题，而且存在烧伤等安全隐患。
发明内容
为解决如上问题，本发明要实现的技术课题是提供一种含有改性有机硅系聚合物的冷施工无溶剂沥青涂膜防水材料及其制造方法，可以采用冷施工方法进行施工，抑制作业时有害气体的产生，在预防火灾的同时，可以防止因高温熔融造成急剧氧化及老化现象。
而且，本发明的从属性技术课题是提供一种含有改性有机硅系聚合物的冷施工无溶剂沥青涂膜防水材料及其制造方法，不混合溶剂或甲苯等石油系有机溶剂，属环保型，对人体无害，而且是非水溶性的，不受气温影响，可以一年四季施工。
而且，本发明的从属性技术课题是提供一种环保型的含有改性有机硅系聚合物的冷施工无溶剂沥青涂膜防水材料及其制造方法，通过降低沥青防水材料施工时要求的可作业温度，从而可以缩短工期，减少因过度加热造成的能源浪费，可以使混合加热沥青与合成橡胶时在高温下产生的有害气体排放实现最小化，通过使用热可塑性合成橡胶而不需要有害的有机溶剂。
而且，本发明的从属性技术课题是提供一种含有改性有机硅系聚合物的冷施工无溶剂沥青涂膜防水材料及其制造方法，可以调节软化点，可以调节可作业温度，从而适宜在寒带气候条件下使用。
本发明的技术解决方案在于：
为实现上述技术课题，本发明提供的含有改性有机硅系聚合物的冷施工无溶剂沥青涂膜防水材料按重量份计包括：直馏沥青约15～20 份，热可塑性橡胶约1～5份，C9系芳香族石油树脂约1～5份，石蜡系白油约3～8份，石油系烃油约10～15份，改性有机硅系聚合物约12～18份，填充剂约30～50份，脱水剂约0.5～1.5份，以及助粘剂约0.5～1.5份。
而且，特征在于：按重量份计还包括固化促进剂约0.5～1份。
而且，特征在于：上述直馏沥青的针入度约为80～100mm，软化点约为42～50℃。
而且，特征在于：上述热可塑性橡胶是苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物(SBS)。
而且，特征在于：上述C9系芳香族石油树脂的软化点为115～125℃。
而且，特征在于：上述填充剂是碳酸钙。
而且，特征在于：上述脱水剂是乙烯基硅烷。
而且，特征在于：上述助粘剂是氨基硅烷。
本发明提供的含有改性有机硅系聚合物的冷施工无溶剂沥青涂膜防水材料的制造方法包括以下工艺步骤：第1混合物准备步骤，在加热至约170～190℃的直馏沥青中混合热可塑性橡胶后进行约50～70分钟的第1次搅拌，准备第1混合物；第1热处理步骤，加热使上述第1混合物的温度达到约140～160℃；第2混合物制备步骤，在经上述第1热处理的第1混合物中混合C9系芳香族石油树脂后进行约20～40分钟的第2次搅拌，制备第2混合物；第3次搅拌步骤，在上述第2混合物中混合石蜡系白油，制备第3混合物，并进行第3次搅拌，直至上述第3混合物温度自然冷却至约90℃以下；第4次搅拌步骤，在上述自然冷却至约90℃以下 的第3混合物中混合改性有机硅系聚合物及石油系烃油，制备第4混合物，并进行第4次搅拌，直至上述第4混合物温度自然冷却至约60℃以下；第5混合物制备步骤，在上述第4混合物中混合填充剂后进行约20～40分钟的第5次搅拌，制备第5混合物；以及制造涂膜防水材料步骤，在上述第5混合物中混合脱水剂及助粘剂后进行第6次搅拌，制造涂膜防水材料。
而且，特征在于，还包括在上述涂膜防水材料中混合固化促进剂的固化促进剂混合步骤。
本发明的技术效果在于：
本发明可以采用冷施工方法进行施工，具有抑制作业时有害气体的产生，在预防火灾的同时，防止因高温熔融造成急剧氧化及老化现象的效果。
而且，本发明不混合溶剂(solvent)或甲苯等石油系有机溶剂，属环保型，对人体无害，而且是非水溶性的，不受气温影响，具有可以一年四季施工的效果。
再者，本发明通过降低沥青防水材料施工时要求的可作业温度，从而可以缩短工期，减少因过度加热造成的能源浪费，可以使混合加热沥青与合成橡胶时在高温下产生的有害气体排放实现最小化。.
另外，本发明的效果还在于，可以调节软化点，调节可作业温度，从而适宜在寒带气候条件下使用。
本说明书的以下附图只是本发明优选实施例的示例，与发明的详细说明共同起到帮助进一步理解本发明技术思想的作用，本发明并非限定于附图记载的事项。
附图说明
图1是用于说明本发明实施例的含有改性有机硅系聚合物的冷施工无溶剂沥青涂膜防水材料的制造方法的流程图。
具体实施方式
下面对本发明的含有改性有机硅系聚合物的冷施工无溶剂沥青涂膜防水材料的优选实施例进行详细说明。
首先，根据本发明的优选实施例，含有改性有机硅系聚合物的冷施工无溶剂沥青涂膜防水材料由包括直馏沥青、热可塑性橡胶、C9系芳香族石油树脂、石蜡系白油、石油系烃油、改性有机硅系聚合物、填充剂、脱水剂及助粘剂的组分构成，下面对此进行详细说明。
上述直馏沥青(Straight Asphalt)是使原油通过常压、减压蒸馏装置等去除轻质成份后最终剩留的物质，大量含有不分解的沥青质，针入度(Penetration)在约40mm以下的，主要用于工业用，针入度约40mm以上的，用于公路铺装或结构物维修等用途。
其伸长率大，粘着性、防水性优秀，但缺点是弹性低、软化点低，对温度变化敏感，耐候性差。
本发明中的直馏沥青作为涂膜防水材料的主要成份，其种类有AP-3或AP-5。
此时，优选地，上述直馏沥青的含量约为15～20重量份，其含量如果不足约15重量份，则存在熔融点升高、流动性降低、可塑性下降的问题。其含量如果超过约20重量份，则存在粘合力减小、硬度过高的问题。
而且，优选地，本发明中的直馏沥青的针入度约为80～100mm。
而且，优选地，上述热可塑性橡胶作为为使上述直馏沥青改质而添加的改质剂，是苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物(SBS)。
特别需要指出的是，制造现有改质沥青涂膜防水材料时，使用古马隆茚树脂、PP(聚丙烯)、PE(聚乙烯)等合成树脂作为改质剂，这种合成树脂是导致涂膜防水材料熔融点升高的因素之一，因此，在本发明中，改质沥青涂膜防水材料中不含有上述合成树脂。
上述热可塑性橡胶的含量如果不足约1重量份，则存在上述直馏沥青改质不充分的问题，而如果超过约5重量份，则存在改质沥青涂膜防水材料组合物熔融点过度上升的问题。
其中，作为上述热可塑性橡胶的苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物(SBS)大致分为线型(Linear Type)与星型(Radial Type)，星型(Radial Type)的苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物(SBS)由于分子量高，造成涂膜防水材料黏度过度上升，不适于低温熔融施工，最好使用分子量较低的线型(Linear Type)的苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物(SBS)。
而且，C9系芳香族石油树脂作为以C9为主原料的赋粘剂芳香族树脂，主要用于涂料及油墨。即，在油漆中混合芳香族树脂，将提高耐化学性、干燥性、粘着性及硬度。用作道路交通标识中黄色油漆的粘结剂，其它还用于油墨及粘合剂等。一般而言，C9系石油树脂软化点约为80～150℃，分子量约为600～1,500。
本发明中的上述C9系芳香族石油树脂最好约为1～5重量份，软化点为115～125℃。
上述石油系烃油(Petroleum Hydrocarbons)作为沥青的结合及黏度 调节剂，最好约为10～15重量份。
上述石蜡系白油作为可塑材料，加入由上述直馏沥青与热可塑性橡胶、C9系芳香族石油树脂混合制成的改质沥青中，最好约为3～8重量份。
上述改性有机硅系聚合物最好约为12～18重量份。
而且，本发明包括填充剂约30～50重量份、脱水剂约0.5～1.5重量份、助粘剂约0.5～1.5重量份，其中，
上述填充剂用于确保涂膜防水材料强度及形态稳定性，如果超过约50重量份，涂膜材料黏度将会上升，硬度过高，难以保持原有物性，存在因涂膜材料急剧碱化而发生胶结现象的问题。本发明中可作为填充剂使用的可以是硅灰石或碳酸钙、白云石。
而且，上述脱水剂最好是乙烯基硅烷，上述助粘剂最好是氨基硅烷。
另外，本发明的沥青涂膜防水材料还可以包括固化促进剂。其中，上述固化促进剂最好约为0.5～1重量份，如果超过约1重量份，存在因固化速度过快而难于施工的问题。
另一方面，本发明提供含有改性有机硅系聚合物的冷施工无溶剂沥青涂膜防水材料的制造方法。图1是用于说明本发明实施例的含有改性有机硅系聚合物的冷施工无溶剂沥青涂膜防水材料的制造方法的流程图。
如图1所示，首先在加热至约170～190℃的直馏沥青中混合热可塑性橡胶后进行约50～70分钟的第1次搅拌，准备第1混合物(步骤S100)。
然后，加热使上述第1混合物温度达到约140～160℃，进行第1热处理(步骤S200)。
然后，在经上述第1热处理的第1混合物中混合C9系芳香族石油树脂后，进行约20～40分钟的第2次搅拌，制备第2混合物(步骤S300)。
然后，在上述第2混合物中混合石蜡系白油，制备第3混合物，并进行第3次搅拌，直至上述第3混合物温度自然冷却至约90℃以下(步骤S400)。
然后，在上述自然冷却至90℃以下的第3混合物中混合改性有机硅系聚合物及石油系烃油，制备第4混合物，并进行第4次搅拌，直至上述第4混合物温度自然冷却至约60℃以下(步骤S500)。
然后，在上述第4混合物中混合填充剂后进行约20～40分钟的第5次搅拌，制备第5混合物(步骤S600)。
最后，在上述第5混合物中混合脱水剂及助粘剂后进行第6次搅拌，制造涂膜防水材料(步骤S700)。
下面按各个构成步骤具体说明。
首先，将针入度约为80～100mm、软化点约为42～50℃的直馏沥青加热至约170～190℃。
在加热的上述直馏沥青中混合常温固化剂(触变性物质)，即混合作为热可塑性橡胶的苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物(SBS)，以低速进行搅拌，以便保证上述热可塑性橡胶容易分散，准备第1混合物(步骤S100)。此时，搅拌时间最好进行约50～70分钟。
而且，加热上述搅拌完的第1混合物，在使温度达到约140～160℃(步骤S200)后，作为赋粘剂混合软化点约为115～125℃的C9系芳香族石油树脂，制备第2混合物(改质沥青)(步骤S300)。
而后，在作为上述第2混合物的改质沥青中，混合作为可塑材料混合石蜡系白油，制备第3混合物，然后低速搅拌，直至上述第3混合物温度达到约90℃以下(步骤S400)。
接着，在上述第3混合物温度达到约90℃以下后，混合作为液态聚合物的改性有机硅系聚合物与作为沥青的结合及黏度调节剂的石油系烃油，制备第4混合物，并进行低速搅拌，直至上述第4混合物温度达到约60℃以下(步骤S500)。其中，上述改性有机硅系聚合物作为液态聚合物，如在其中加入固化促进剂，则在常温下与大气中的水反应生成弹性体。
然后，在上述第4混合物温度降至约60℃以下并低速搅拌的状态下，混合作为填充剂的碳酸钙，然后搅拌约20～40分钟，制备第5混合物(步骤S600)。此时，上述作为填充剂的碳酸钙预先经过干燥，使水份含量达到最小。
最后，在上述第5混合物中混合作为脱水剂的乙烯基硅烷及作为助粘剂的氨基硅烷后搅拌约5～15分钟，制造涂膜防水材料(步骤S700)。
此时，可以在上述制造的涂膜防水材料中混合固化促进剂(步骤S800)。
[实施例1]
将20重量份的直馏沥青加热至180℃后，在加热的直馏沥青中混合5重量份的热可塑性橡胶，在高剪切混合器中以4000rpm的搅拌速度混合60分钟。接着，将混合物热处理至150℃后，混合5重量份的C9系芳 香族石油树脂，在150℃温度下，在低剪切混合器中以150rpm的搅拌速度搅拌30分钟。然后，混合8重量份的石蜡系白油，在搅拌的同时自然冷却，直至达到80℃。
然后，混合18重量份的改性有机硅系聚合物与15重量份的石油系烃油并同时搅拌，直至温度达到60℃。然后，投入50重量份的重质碳酸钙及沉降碳酸钙，低速搅拌30分钟后，投入乙烯基硅烷与氨基硅烷，制造涂膜防水材料。最后，在涂膜防水材料中混合固化促进剂，制造含有改性有机硅系聚合物的冷施工无溶剂沥青涂膜防水材料。
利用KS M 5000、KS F 3211、KS F 4917及KS F 3211的试验方法，对该组合物进行物性测定，结果如下表所示。
表1
以上依据优选实施例对本发明进行了说明，但本发明的技术思想并非限定于此，可以在权利要求项记载的范围内变形或变更实施，这是具有本发明所属技术领域常识者不言而喻的，这种变形或变更依然属于权利要求范围之内。

Claims (10)

1.一种含有改性有机硅系聚合物的冷施工无溶剂沥青涂膜防水材料，其特征在于，按重量份计包括：
直馏沥青 15～20份；
热可塑性橡胶 1～5份；
C9系芳香族石油树脂 1～5份；
石蜡系白油 3～8份；
石油系烃油 10～15份；
改性有机硅系聚合物 12～18份；
填充剂 30～50份；
脱水剂 0.5～1.5份；以及
助粘剂 0.5～1.5份。
2.根据权利要求1所述的含有改性有机硅系聚合物的冷施工无溶剂沥青涂膜防水材料，其特征在于按重量份计还包括：
固化促进剂0.5～1份。
3.根据权利要求1所述的含有改性有机硅系聚合物的冷施工无溶剂沥青涂膜防水材料，其特征在于：
所述直馏沥青的针入度为80～100mm，软化点为42～50℃。
4.根据权利要求1所述的含有改性有机硅系聚合物的冷施工无溶剂沥青涂膜防水材料，其特征在于：
所述热可塑性橡胶是苯乙烯—丁二烯—苯乙烯共聚物(SBS)。
5.根据权利要求1所述的含有改性有机硅系聚合物的冷施工无溶剂沥青涂膜防水材料，其特征在于：
上述C9系芳香族石油树脂的软化点为115～125℃。
6.根据权利要求1所述的含有改性有机硅系聚合物的冷施工无溶剂沥青涂膜防水材料，其特征在于：
所述填充剂是碳酸钙。
7.根据权利要求1所述的含有改性有机硅系聚合物的冷施工无溶剂沥青涂膜防水材料，其特征在于：
所述脱水剂是乙烯基硅烷。
8.根据权利要求1所述的含有改性有机硅系聚合物的冷施工无溶剂沥青涂膜防水材料，其特征在于：
所述助粘剂是氨基硅烷。
9.一种制造如权利要求1～8任意一项权利要求所述的含有改性有机硅系聚合物的冷施工无溶剂沥青涂膜防水材料的方法，其特征在于包括以下工艺步骤：
a)第1混合物准备步骤，在加热至170～190℃的直馏沥青中混合热可塑性橡胶后进行50～70分钟的第1次搅拌，准备第1混合物；
b)第1热处理步骤，加热使所述第1混合物的温度达到140～160℃；
c)第2混合物制备步骤，在经所述第1热处理的第1混合物中混合C9系芳香族石油树脂后进行20～40分钟的第2次搅拌，制备第2混合物；
d)第3次搅拌步骤，在所述第2混合物中混合石蜡系白油，制备第3混合物，并进行第3次搅拌，直至所述第3混合物温度自然冷却至90℃以下；
e)第4次搅拌步骤，在所述自然冷却至90℃以下的第3混合物中混合改性有机硅系聚合物及石油系烃油，制备第4混合物，并进行第4次搅拌，直至所述第4混合物温度自然冷却至60℃以下：
f)第5混合物制备步骤，在所述第4混合物中混合填充剂后进行20～40分钟的第5次搅拌，制备第5混合物；以及
g)制造涂膜防水材料步骤，在所述第5混合物中混合脱水剂及助粘剂后进行第6次搅拌，制造涂膜防水材料。
10.根据权利要求9所述的含有改性有机硅系聚合物的冷施工无溶剂沥青涂膜防水材料的制造方法，其特征在于：
在上述g)步骤中，还包括在所述涂膜防水材料中混合固化促进剂的固化促进剂混合步骤。
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