CN102464890A - 一种水性沥青基环氧树脂防水材料组合物及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种高性能水性沥青基环氧树脂防水材料组合物及其制备方法，该组合物包括：乳化沥青45％～55％、阳离子SBR胶乳25％～35％，环氧树脂乳液10％～20％、环氧树脂固化剂乳液2％～8％、消泡剂0.5‰～1.5‰组成。本发明提供的防水材料具有以下诸多优点：(1)优良的耐高低温性能及韧性，高温可达140℃以上不流淌，低温可达-20℃不脆，而且粘结力大；(2)该防水材料环保、制备工艺简单、体系稳定；(3)施工性能好，表面成膜快。

Description

一种水性沥青基环氧树脂防水材料组合物及其制备方法

技术领域

本发明属于道桥及建筑粘结防水材料，特别是涉及一种采用环氧树脂乳液、环氧树脂固化剂乳液及SBR胶乳复合改性的水性沥青基防水材料。

背景技术

石油沥青用于防水工程具有原料易得、价格低廉等优点，是目前国内外防水防渗工程中用的最多最广的一种防水材料。然而，由于自身存在热淌冷脆，耐候性不良，以及目前普遍采用的现场熬制、热施工，这样会产生空气污染，易发生火灾、烫伤事故，施工效率低，工人劳动强度大等问题，使得研究乳化沥青和高分子改性沥青成为人们热衷开发的课题。

就沥青基防水涂料方面，大致经历了普通乳化沥青、溶剂型高分子改性沥青和水乳型高分子改性沥青三个阶段。就目前来说，总的情况是溶剂型改性沥青占主要地位，水乳型防水材料具有可节约大量溶剂、无污染、施工方便、可在潮湿基层上施工等优点，所以近年来发展很快。

目前，水乳型高分子改性沥青防水材料多采用单一胶乳作为改性材料进行改性，以提高乳化沥青蒸发残留物的高低温性能。CN1569998A公开了一种路桥防水材料的制作方法，该方法在普通乳化沥青中外掺入20份～30份的氯丁胶乳，因胶乳掺入量大，乳液长期储存稳定性不好。采用单一的胶乳来改性乳化沥青，加入量太大容易造成乳化困难和乳液分层，加入量太少不能显著提高综合性能。

环氧树脂固化物以其优良的耐高温性能、耐腐蚀性能及强大的粘结力受到人们的青睐。CN1760291A公开了一种水性沥青基环氧树脂防腐涂料及其制备方法，该专利采用环氧树脂乳液和改性乳化沥青来制备防腐涂料，仅仅用于防腐，该组合物中各组分、配比及制备方法按防腐材料的性质要求确定，SBR胶乳含量较少，SBR胶乳先与乳化沥青配合，对防水材料的稳定性有影响，并且，低温柔性或韧性不够，不适宜用作防水材料。CN1903941A公开了一种采用水性环氧树脂改性的乳化沥青，该乳化沥青采用单一的环氧树脂乳液对普通乳化沥青进行改性，用于对沥青路面的维修和养护，作为防水材料时的性能仍显不足。CN1854238A公开了一种高性能化学构网改性乳化沥青桥面粘结防水材料，该防水材料将环氧树脂乳液作为一种添加剂以增大粘结力，用于桥面粘结防水。

尽管环氧树脂固化物具有极强的粘结力及优良的耐高温性能，但韧性太差。单纯采用环氧树脂乳液改性乳化沥青，更多的是用于对韧性或低温性能要求不太高的场合。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高低温性能优良、粘结性能好、软化点高、污染低的水性沥青基环氧树脂防水材料及其制备方法。

为实现上述目的，本发明采取以下设计方案：水性沥青基环氧树脂防水材料组合物以重量计其组成包括：

(1)乳化沥青            45％～55％；

(2)环氧树脂乳液        10％～20％；

(3)环氧树脂固化剂乳液  2％～8％；

(4)阳离子SBR乳液       25％～35％；

(5)消泡剂              0.5‰～1.5‰。

所述的环氧树脂乳液中以重量计含约48％～52％的环氧树脂，其余部分是水。

所述的固化剂乳液中以重量计含约40％～50％的有机胺，胺值为100～300mgKOH/g，有机胺为芳香族胺类，还可以含有适量2，4，6-三(二甲胺基甲基)苯酚和苯甲醇等。

环氧树脂乳液与环氧树脂固化剂乳液的重量比最好为1∶(0.2～0.6)。

所述的阳离子SBR胶乳为低温聚合胶乳，丁二烯含量70％(质量)，固含量＞25％(质量)。

所述的消泡剂可以是有机硅消泡剂、聚醚系消泡剂、醇类和酯类消泡剂等。

本发明水性沥青基环氧树脂防水材料组合物中，可以根据需要添加其它的添加剂，如抗氧剂、增韧剂等。

本发明水性沥青基环氧树脂防水材料组合物中，先将乳化沥青和环氧树脂乳液(及固化液)混合作用，然后外掺SBR胶乳，有利于提高防水材料的稳定性。

乳化沥青以重量计其组成包括：

(1)沥青                                55％～65％；

(2)阳离子乳化剂

或阳离子乳化剂与非离子表面活性剂复配   0.2％～0.5％；

(3)稳定剂                              0.1％～0.4％；

(4)水                                  余量。

所述的沥青为重交沥青或聚合物改性沥青，按针入度(25℃)分级为90号、110号、130号或其混合物等。

所述的乳化剂是十六烷基三甲基溴化铵(1631)、十八烷基三甲基氯化铵(1831)、十八烷基双季铵盐(18331)、木质胺、椰子油丙烯二胺、N-牛脂基1，3丙撑二胺中的至少一种，或其中的至少一种与非离子表面活性剂复配；所述的非离子表面活性剂可以是乳化沥青中常用的聚乙二醇型和多元醇型非离子乳化剂。

所述的稳定剂为氯化铵、氯化钙、聚乙烯醇、羟乙基纤维素中的至少一种。

本发明所述水性沥青基环氧树脂防水材料其制备方法如下：

(1)制备皂液：按乳化定量的水加入乳化剂和稳定剂，并调节pH值到2～3后，加热至40℃～55℃，搅拌均匀，保温备用；

(2)制备乳化沥青：将配制好的皂液同热沥青(130℃～150℃)一起缓慢加入到胶体磨中，循环研磨3min～5min出料，冷却至室温备用；

(3)制备混合乳液：将环氧树脂乳液和环氧树脂固化剂乳液在室温下按一定的比例配制好，搅拌均匀，再调节pH值到2～3，然后将配制好的水性环氧树脂乳液和水性环氧树脂固化剂乳液的混合液同制备好的乳化沥青一起加入胶体磨，循环研磨3min～5min出料，冷却至室温备用；

(4)最后，将一定比例的阳离子SBR乳液加入到(3)中制备的混合乳液中，边搅拌边加入，在室温下搅拌5min～10min，再加入一定比例的消泡剂，继续搅拌20min～30min，即得产品。

本发明在使用前只需经过简单搅拌均匀即可进行施工，而且成膜快。

本发明突破传统的单纯采用胶乳或环氧树脂改性乳化沥青用于道桥及建筑粘结防水，发挥环氧树脂固化物的优点，将环氧树脂乳液、环氧树脂固化剂乳液及SBR胶乳对乳化沥青进行复合改性，本发明具有如下技术优势和特点：

1、优良的耐高低温性能

使用适量环氧树脂乳液和少量的环氧树脂固化剂乳液对乳化沥青进行化学改性，涂膜固化后形成大型空间网状结构，从而大大提高了材料的高温性能，克服了少量SBR胶乳改性乳化沥青蒸发残留物高温性能不好及SBR胶乳加入量太大造成乳化困难和乳液分层的缺点。试验结果显示本产品可以在140℃烘箱中保持8小时不发粘、不起泡。

防水材料的低温柔性是涂膜在低温条件下受力时的流变性能和受力时抵抗破坏的能力，它反映防水材料在低温条件下开裂和抵抗基层开裂的能力或保持伸长的能力。当温度下降时，材料的脆性增强，在收缩变形或受力时会导致断裂，导致防水失败。

本产品在适量环氧树脂乳液和少量环氧树脂固化剂乳液及适量橡胶类胶乳改性剂共同作用，显著改善了涂膜的低温性能。适量的SBR胶乳(25％～35％)采用外掺的方式加入到防水材料中，实验证明防水材料稳定性好，涂膜在-20℃下恒温16h，然后绕Φ10棒180°，涂膜无裂纹无剥落，而先将SBR胶乳加入乳化沥青中，则此方面性能不足(绕Φ10棒120°涂膜就出现裂纹)。

2、粘结力大

由于本材料加入了环氧树脂乳液和环氧树脂固化剂乳液，环氧树脂属于分子中含有2个或2个以上环氧基的一类高聚物。环氧树脂分子结构中所含有的醚键(-O-)和羟基(-OH-)(也包括环氧树脂与胺类固化剂后所生成的醚键和羟基)都是强极性基团，这些基团可以使环氧树脂分子与基材表面之间产生很强的粘结力，克服了普通防水材料由于粘结力不足而造成的防水失败。

3、储存稳定性好

尽管本材料中加入了较多的改性剂，但经过长时间静止观察，未发现显著分层，乳液均匀稳定。

4、施工性能好

本材料在使用前不需要二次配制，大大提高了工作效率。在使用前只需经过简单搅拌即可进行施工，而且成膜快。

5、高效环保

本材料是水乳型制品，在制作过程中加热的温度低、时间短、污染小，不需要加入对人体有害的化工溶剂。该产品属于冷施工材料，在使用时不需像卷材那样加热施工，不仅可以节约大量的燃料，而且可以使施工工人避免因吸入有害物质而导致的肺病、呼吸道疾病等健康问题，符合环保要求。

具体实施方式

下面通过具体实施例进一步说明本发明的方案和效果，其中涉及的百分含量及配比以重量为基准。

实施例1

(1)制备乳化沥青：将占乳化沥青60％重量的AH-90A基质沥青加热至130℃～140℃备用；乳化剂(1831∶OP-20＝4∶1)0.3％，氯化钙0.2％，水余量，皂液加热至40℃～50℃，调节pH＝2～3，搅拌均匀。将基质沥青同皂液经胶体磨混合乳化，消泡，制得普通乳化沥青，冷却至室温备用；

(2)制备混合乳液：将环氧树脂乳液及环氧树脂固化剂乳液在室温下以2∶1的比例配制好，搅拌均匀，再调节pH值到2～3，然后将环氧树脂乳液和环氧树脂固化剂乳液混合乳液同(1)中制备好的乳化沥青以1∶2的比例一起加入胶体磨，循环研磨3min～5min出料，制得混合乳液，冷却至室温备用；

(3)最后，将阳离子SBR胶乳32％(按最终产品重量计)加入到(2)中制备的混合乳液67.9％中，边搅拌边加入，在室温下搅拌5min～10min，再加入1‰的消泡剂磷酸三丁酯，继续搅拌20min～30min，即得产品。

测试结果：

性能测试：将制备的防水材料涂层(厚度0.8mm～1mm)自然干燥并完全固化后在-20℃下恒温16h，然后绕Φ10棒180°，涂膜无裂纹无剥落；竖直放置于140℃的烘箱中，经8h无流淌，不起泡。

稳定性：长期(一月以上)静止放置未明显分层。

实施例2

(1)制备乳化沥青：将占乳化沥青60％重量的110^#聚合物改性沥青加热至135℃～145℃备用；18331乳化剂0.4％，氯化铵0.2％，水余量，皂液加热至45℃～55℃，调节pH＝2～3，搅拌均匀。将改性沥青同皂液经胶体磨混合乳化，制得改性乳化沥青，冷却至室温备用；

(2)制备混合乳液：将环氧树脂乳液及环氧树脂固化剂乳液在室温下以2∶0.8的比例配制好，搅拌均匀，再调节pH值到2～3，然后将环氧树脂乳液和环氧树脂固化剂乳液混合乳液同(1)中制备好的乳化沥青以1∶2.5的比例一起加入胶体磨，循环研磨3min～5min出料，制得混合乳液，冷却至室温备用；

(3)最后，将阳离子SBR胶乳28％加入到(2)中制备的混合乳液71.85％中，边搅拌边加入，在室温下搅拌5min～10min，再加入1.5‰的有机硅消泡剂，继续搅拌20min～30min，即得产品。

测试结果：

性能测试：将制备的防水材料涂层(厚度0.8mm～1mm)自然干燥并完全固化后在-20℃下恒温16h，然后绕Φ10棒180°，涂膜无裂纹无剥落；竖直放置于140℃的烘箱中，经8h无流淌，不起泡。

稳定性：长期(一月以上)静止放置未明显分层。

Claims (10)

1.一种水性沥青基环氧树脂防水材料组合物，其特征在于以重量计组成包括：

(1)乳化沥青                45％～55％；

(2)环氧树脂乳液            10％～20％；

(3)环氧树脂固化剂乳液      2％～8％；

(4)阳离子SBR乳液           25％～35％；

(5)消泡剂                  0.5‰～1.5‰。

2.按照权利要求1所述的组合物，其特征在于：所述的环氧树脂乳液中以重量计含48％～52％的环氧树脂。

3.按照权利要求1所述的组合物，其特征在于：所述的固化剂乳液中以重量计含40％～50％的有机胺，有机胺为芳香族胺类。

4.按照权利要1、2或3所述的组合物，其特征在于：环氧树脂乳液与环氧树脂固化剂乳液的重量比为1∶(0.2～0.6)。

5.按照权利要求1所述的组合物，其特征在于：所述的阳离子SBR胶乳为低温聚合胶乳，丁二烯含量70％，固含量＞25％。

6.按照权利要求1所述的组合物，其特征在于：所述的消泡剂是有机硅消泡剂、聚醚系消泡剂、醇类或酯类消泡剂。

7.按照权利要求1所述的组合物，其特征在于：乳化沥青以重量计其组成包括：

(1)沥青                                 55％～65％；

(2)阳离子乳化剂

或阳离子乳化剂与非离子表面活性剂复配    0.2％～0.5％；

(3)稳定剂                               0.1％～0.4％；

(4)水                                   余量。

8.按照权利要求7所述的组合物，其特征在于：所述的乳化剂是十六烷基三甲基溴化铵、十八烷基三甲基氯化铵、十八烷基双季铵盐、木质胺、椰子油丙烯二胺、N-牛脂基1，3丙撑二胺中的至少一种，或其中的至少一种与非离子表面活性剂复配，非离子表面活性剂是聚乙二醇型或多元醇型非离子乳化剂；所述的稳定剂为氯化铵、氯化钙、聚乙烯醇、羟乙基纤维素中的至少一种。

9.按照权利要求1所述的组合物，其特征在于：水性沥青基环氧树脂防水材料组合物，先将乳化沥青和环氧树脂乳液及固化液混合作用，然后外掺SBR胶乳。

10.一种权利要求1至9任一权利要求所述水性沥青基环氧树脂防水材料组合物的制备方法，包括如下过程：

(1)制备皂液：按乳化定量的水加入乳化剂和稳定剂，并调节pH值到2～3后，加热至40℃～60℃，搅拌均匀，保温备用；

(2)制备乳化沥青：将配制好的皂液同热基质沥青一起加入到胶体磨中，循环研磨3min～5min出料，冷却至室温备用；

(3)制备混合乳液：将环氧树脂乳液和环氧树脂固化剂乳液在室温下搅拌均匀，再调节pH值到2～3，然后将配制好的环氧树脂乳液和环氧树脂固化剂乳液同制备好的乳化沥青一起加入胶体磨，循环研磨3min～5min出料，冷却至室温备用；

(4)最后，将阳离子SBR乳液加入到(3)中制备的混合乳液中，边搅拌边加入，在室温下搅拌5min～10min，最后加入消泡剂，继续搅拌20min～30min，即得产品。