CN102604538A - 一种多种聚合物改性乳化沥青的路桥防水涂料及制备工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉一种多种聚合物改性乳化沥青的路桥防水涂料及制备工艺，步骤包括：配制聚乙烯醇溶液、配制乳化液、配制乳化沥青、乳化沥青的改性，其中用于乳化沥青改性的聚合物系氯丁胶乳、醋酸乙烯－乙烯共聚乳液、白乳胶、丙烯酸乳液和改性树脂的混合物。本发明制备的涂料具有优异的综合性能，在提高粘结性和抗剪性能的同时，还具有较高的固含量，并且性能稳定，能够充分满足沥青混凝土桥面防水的特殊要求，防水性能持久可靠，该产品可用于高等级公路、重交通路面和路桥的防水材料以及桥隧和地下工程的防水材料，也可用于特殊结构变形缝的填充材料。这种材料尤其适用于高等级公路和重交通道路路面的日常维修养护。

Description

一种多种聚合物改性乳化沥青的路桥防水涂料及制备工艺

技术领域

本发明涉及防水涂料领域，具体是一种以多种优质高分子聚合物改性乳化沥青为基材，用于路桥专用的水性环保防水涂料及其制备工艺。

背景技术

    近年来,我国道路建设发展迅速，道路等级不断提高，桥梁构造物所占比例越来越大。桥梁作为道路的重要环节，其正常使用对道路的运行起着非常关键的作用。国内上世纪90年代初建设的道桥桥面铺装基本上不设防水层，桥面沥青混凝土铺装层就出现严重的破损、开裂、坑槽、涌包等早期破坏现象，严重影响桥梁使用寿命和行车的舒适性、安全性。因此，做好桥面防水处理是保证和提高桥梁的耐久性、预防冻融破坏、钢筋腐蚀、碱集料反应，使桥面免遭破坏、延长使用寿命的必要措施。

路桥防水涂料有其特殊的性能要求，防水层涂膜平均厚度在1.2-2mm时能适应路桥反复动荷载抗压的要求，当混凝土路桥板开裂≤2mm时防水涂膜变形量满足不拉裂的需要以保证防水要求。同时防水层应有良好的耐久性，使用年限应在10年以上，使用环境温度-15-90℃，在经受沥青混凝土摊铺温度150℃的冲击不影响防水层的使用性能。

乳化沥青是一种水性涂料，无毒环保，可用喷涂施工，施工速度快。在普通公路的施工与修复中已广泛采用，但其耐热、粘结和抗剪切性能差，难以达到高等级公路与桥梁对防水层的要求。因而用高聚物对乳化沥青进行改性，使其成为一种高性能路桥专用的防水涂料。

目前仅见CN03131701.4专利文献中，公开一种路桥防水涂料的制备方法，但其制备防水涂料整体性能较差，不适用于高等级公路和重交通道路路面的日常维修养护。

过去我国路桥防水层的施工较多使用SBS(丁苯橡胶)或APP（无规聚丙烯）改性沥青防水卷材，主要是APP防水卷材抗拉强度较大，也能耐150℃高温，但由于防水卷材施工繁锁，施工不当会造成铺装层分脱壳现象，目前已很少采用；氯丁胶改性乳化沥青是目前市场上用量大、应用广的防水涂料，但由于改性剂的选择、用量及制备工艺问题，现用的产品很难使固含量、耐热性以及断裂延伸率这些技术指标同时提高，各厂的产品性能各有侧重，所以一种综合性能优良的氯丁胶乳沥青是市场迫切需求的；并且现有生产工艺常采用二次热混合法，存在工艺复杂，生产成本高的问题。

发明内容

本发明为解决上述技术问题，提供多种聚合物改性乳化沥青的路桥防水涂料及制备工艺，聚合物包括氯丁胶乳、醋酸乙烯－乙烯共聚乳液（VAE乳液）、白乳胶、丙烯酸乳液和改性树脂。氯丁胶乳有较好的综合性能，易于成膜、与沥青混溶性好和耐老化性能优等特点，能明显改善乳化沥青的粘附性、热稳定性、耐老化性和耐化学腐蚀等性能；VAE乳液、白乳胶和丙烯酸乳液能提高产品断裂延伸率以及拉伸强度与粘结强度，同时又能明显增加产品的粘稠度和固含量；改性树脂的添加大幅度提高了拉伸强度与粘结强度；硫化剂的添加更是增加了涂膜的交联密度，提高涂膜的拉伸强度和耐热性，使涂膜的不透水性得到增强。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案是：一种多种聚合物改性乳化沥青的路桥防水涂料，该防水涂料由石油沥青、聚合物组分、助剂组分和溶剂组成，具体包括如下组分：

石油沥青的重量份数：150-340份；

聚合物组分的重量份数是：

氯丁胶乳100-200份，醋酸乙烯－乙烯共聚乳液100-200 份、白乳胶20-60份、丙烯酸乳液5-50份，改性树脂10-20份；

助剂组分的重量份数是：

十二烷基三甲基溴化铵或十八烷基三甲基溴化铵1-8份的，壬基酚聚氧乙烯醚5-15份，磷酸三丁酯0.5-4份，硫化剂0.1-0.15份，聚乙烯醇2-10；

溶剂的重量份数是：水300-400份。

本发明另一目的是提供一种多种聚合物改性乳化沥青的路桥防水涂料的制备工艺，具体包括以下步骤：

1）、配制聚乙烯醇溶液：向反应釜中加入20-100份的水，升温至30-60℃时加入2-10份的聚乙烯醇，开动搅拌，同时继续升温至85-95℃，保温，待聚乙烯醇全部溶化后即可降温，降温至60℃以下后出料备用；

2）、配制乳化液：将质量份数1-8份的十二烷基三甲基溴化铵或十八烷基三甲基溴化铵、5-15份的壬基酚聚氧乙烯醚和0.33 -2.7份的磷酸三丁酯加入到装有280-300份水的乳化液罐中，搅拌升温至30-55℃，搅拌0.1-3h保温，备用；

3）、配制乳化沥青：将150-340份的石油沥青和10-20份的改性树脂加入到沥青罐搅拌升温至135-160℃，启动胶体磨，同时打开装有步骤2制备得到乳化液的乳化液罐和沥青罐的阀门，将乳化液和石油沥青按2.1-0.9:1的进料速度定量进入胶体磨乳化成乳化沥青；

4）、乳化沥青的改性：将步骤3制备得到乳化沥青和步骤1制备得到聚乙烯醇溶液加入配制罐中，在搅拌情况下加入100-200 份的VAE乳液、20-60份的白乳胶、5-50份的丙烯酸乳液、0.17-1.3份磷酸三丁酯和0.1-0.15份的硫化剂，再搅拌0.5 -1h后；加入100-200份的氯丁胶乳，至少搅拌30分钟后出料，即得到多种聚合物改性乳化沥青的路桥防水涂料。

对本发明制得的路桥专用防水涂料的性能进行了分析检测，采用JC/T 975-2005测定其结果如表1所示：

表1  本发明提供的路桥专用防水涂料的分析检测结果

序号	试  验  项  目（JC/T 975-2005）	检测结果
			1	固体含量/%	≥55
2	耐热度/℃	180℃，无流淌、滑动、滴落
			3	不透水性/0.3MPa，30min	不透水
3	低温柔度/℃	-28.5℃，无裂纹
			4	拉伸强度/MPa	≥1.46
5	断裂延伸率/%	≥1105
			6	涂料与水泥混凝土粘结强度/MPa	≥1.1

本专利制备的涂料具有优异的综合性能，在提高粘结性和抗剪性能的同时，还具有较高的固含量，并且性能稳定，能够充分满足沥青混凝土桥面防水的特殊要求，防水性能持久可靠，是各类桥梁及高架桥面防水施工的专用涂料。与其他路桥涂料相比具有以下特点：

(1)水性产品，不含有毒有害挥发物质，不污染环境；

(2)该产品固含量高，减少了涂刷次数，有利于施工、保证了施工质量；

(3)耐热性好，耐高温达180℃；

(4)有弹性，延伸性好，能够承受动荷载情况下的结构变形要求；

(5)粘结强度高，抗剪切性能好，能够有效传递交通水平荷载。

该产品可用于高等级公路、重交通路面和路桥的防水材料以及桥隧和地下工程的防水材料，也可用于特殊结构变形缝的填充材料。这种材料尤其适用于高等级公路和重交通道路路面的日常维修养护。 

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明的技术方案作进一步说明。

实施例1

一种多种聚合物改性乳化沥青的路桥防水涂料，其工艺步骤为：

1、配制分散剂溶液：向反应釜中加入100份的水，升温至30℃时加入10份的聚乙烯醇，开动搅拌，同时继续升温至95℃，保温，待分散剂全部溶化后即可降温，降温至60℃以下后出料备用；

2、配制乳化液：将1份的十二烷基三甲基溴化铵、5份的壬基酚聚氧乙烯醚和2.7份的磷酸三丁酯加入到装有300份水的反应釜中，搅拌升温至65℃，搅拌0.1h保温备用；

3、配制乳化沥青：将150份的石油沥青和20份的改性树脂加入到沥青罐搅拌升温至160℃，启动胶体磨，打开乳化液罐和沥青罐的阀门，乳化液和石油沥青按2.1:1的进料速度定量进入胶体磨乳化成乳化沥青；

4、乳化沥青的改性：先将乳化沥青和分散剂溶液加入配制罐中，在搅拌情况下加入200 份的VAE乳液、60份的白乳胶、50份的丙烯酸乳液、1.2份磷酸三丁酯和0.1份的硫化剂，再搅拌0.5 h后；加入100份的氯丁胶乳，至少搅拌40分钟后出料，即得到多种聚合物改性乳化沥青的路桥防水涂料，其检测结果如表2。

表2   实施例1制备的路桥专用防水涂料的分析检测结果

序号	试  验  项  目（JC/T 975-2005）	检测结果
			1	固体含量，%	57
2	耐热度， ℃	175℃时，无流淌、滑动、滴落
			3	不透水性/0.3MPa，30min	不透水
3	低温柔度，℃	-27.0℃，无裂纹
			4	拉伸强度 MPa	1.48
5	断裂延伸率，%	1205
			6	涂料与水泥混凝土粘结强度，MPa	1.3

实施例2:

一种多种聚合物改性乳化沥青的路桥防水涂料，其工艺步骤为：

1、配制分散剂溶液：向反应釜中加入20份的水，升温至30℃时加入2份的聚乙烯醇，开动搅拌，同时继续升温至85℃，保温，待分散剂全部溶化后即可降温，降温至60℃以下后出料备用；

2、配制乳化液：将8份的十八烷基三甲基溴化铵、14.35份的壬基酚聚氧乙烯醚和0.33份的磷酸三丁酯加入到装有280份水的反应釜中，搅拌升温至30℃，搅拌3h保温备用；

3、配制乳化沥青：将340份的石油沥青和10份的改性树脂加入到沥青罐搅拌升温至135℃，启动胶体磨，打开乳化液罐和沥青罐的阀门，乳化液和石油沥青0.9:1的进料速度定量进入胶体磨乳化成乳化沥青；

4、乳化沥青的改性：先将乳化沥青和分散剂溶液加入配制罐中，在搅拌情况下加入100 份的VAE乳液、20份的白乳胶、5份的丙烯酸乳液、0.17份磷酸三丁酯和0.15份的硫化剂，再搅拌1h后；加入200份的氯丁胶乳，至少搅拌60分钟后出料，即得到多种聚合物改性乳化沥青的路桥防水涂料，其检测结果如表3。

表3  实施例2制备的路桥专用防水涂料的分析检测结果

序号	试  验  项  目（JC/T 975-2005）	检测结果
			1	固体含量，%	68
2	耐热度，℃	180℃时，不流淌、滑动、滴落
			3	不透水性/0.3MPa，30min	不透水
3	低温柔度，℃	-28.5℃时，无裂纹
			4	拉伸强度 MPa	1.51
5	断裂延伸率，%	1201
			6	涂料与水泥混凝土粘结强度，MPa	1.21

实施例3:

一种多种聚合物改性乳化沥青的路桥防水涂料，其工艺步骤为：

1、配制分散剂溶液：向反应釜中加入95份的水，升温至45℃时加入5份的聚乙烯醇，开动搅拌，同时继续升温至90℃，保温，待分散剂全部溶化后即可降温，降温至60℃以下后出料备用；

2、配制乳化液：将5份的十八烷基三甲基溴化铵、8份的壬基酚聚氧乙烯醚和1.76份的磷酸三丁酯加入到装有295份水的反应釜中，搅拌升温至45℃，搅拌2h保温备用；

3、配制乳化沥青：将220份的石油沥青和15份的改性树脂加入到沥青罐搅拌升温至145℃，启动胶体磨，打开乳化液罐和沥青罐的阀门，乳化液和石油沥青1.5:1的进料速度定量进入胶体磨乳化成乳化沥青；

4、乳化沥青的改性：先将乳化沥青和分散剂溶液加入配制罐中，在搅拌情况下加入150 份的VAE乳液、30份的白乳胶、25份的丙烯酸乳液、0.17份磷酸三丁酯和0.07份的硫化剂，再搅拌45分钟后；加入150份的氯丁胶乳，至少搅拌60分钟后出料，即得到多种聚合物改性乳化沥青的路桥防水涂料。

Claims (2)

1.一种多种聚合物改性乳化沥青的路桥防水涂料，其特征在于，该防水涂料由石油沥青、聚合物组分、助剂组分和溶剂组成，具体包括如下组分：

石油沥青的重量份数：150-340份；

聚合物组分的重量份数是：

氯丁胶乳100-200份，醋酸乙烯－乙烯共聚乳液100-200 份、白乳胶20-60份、丙烯酸乳液5-50份，改性树脂10-20份；

助剂组分的重量份数是：

十二烷基三甲基溴化铵或十八烷基三甲基溴化铵1-8份的，壬基酚聚氧乙烯醚5-15份，磷酸三丁酯0.5-4份，硫化剂0.1-0.15份，聚乙烯醇2-10份；

溶剂的重量份数是：水300-400份。

2.一种多种聚合物改性乳化沥青的路桥防水涂料的制备工艺，其特征在于，具体包括以下步骤：

1）、配制聚乙烯醇溶液：向反应釜中加入20-100份的水，升温至30-60℃时加入2-10份的聚乙烯醇，开动搅拌，同时继续升温至85-95℃，保温，待分散剂全部溶化后即可降温，降温至60℃以下后出料备用；

2）、配制乳化液：将质量份数1-8份的十二烷基三甲基溴化铵或十八烷基三甲基溴化铵、5-15份的壬基酚聚氧乙烯醚和0.33 -2.7份的磷酸三丁酯加入到装有280-300份水的乳化液罐中，搅拌升温至30-55℃，搅拌0.1-3h保温，备用；

3）、配制乳化沥青：将150-340份的石油沥青和10-20份的改性树脂加入到沥青罐搅拌升温至135-160℃，启动胶体磨，同时打开装有步骤2制备得到乳化液的乳化液罐和沥青罐的阀门，将乳化液和石油沥青按2.1-0.9:1的进料速度定量进入胶体磨乳化成乳化沥青；

4）、乳化沥青的改性：将步骤3制备得到乳化沥青和步骤1制备得到聚乙烯醇溶液加入配制罐中，在搅拌情况下加入100-200 份的VAE乳液、20-60份的白乳胶、5-50份的丙烯酸乳液、0.17-1.3份磷酸三丁酯和0.1-0.15份的硫化剂，再搅拌0.5 -1h后；加入100-200份的氯丁胶乳，至少搅拌30分钟后出料，即得到多种聚合物改性乳化沥青的路桥防水涂料。