CN102732155A - 可用微波加热的高分子防水涂料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及热塑性高分子防水涂料，尤其涉及一种可用微波加热的热塑性高分子防水涂料极其制备方法。可用微波加热的高分子防水涂料，该防水涂料按重量百分比计，由包括弹性热塑性聚合物10%-50%、沥青20%-60%、稀释溶剂5%-20%、相容剂适量和吸收微波材料6%-30%经高温剪切搅拌制备得到；所述的吸收微波材料包括导电聚合物和废旧硫化橡胶粉，其中导电聚合物为0.5%-5%，废旧硫化橡胶粉为5%-25%。本发明可一次成活，大大缩短工期，有效地解决了封闭基层，克服了基层开裂导致拉裂防水层，提高了防水可靠性。同时，本发明可以做到一材多用，充分发挥了各自材料的优点和特点，工艺简便，能快速施工，不需要养护，工期短。

Description

可用微波加热的高分子防水涂料及其制备方法

技术领域

本发明涉及热塑性高分子防水涂料，尤其涉及一种可用微波加热的热塑性高分子防水涂料极其制备方法。

背景技术

高分子防水涂料是防水优良材料，目前采用的高分子涂料都采用水乳化的乳液为基础的水乳性涂料，它采用冷施工，但它固含量低，一般不超过（ 60-70%），每遍涂刷厚度都要受到固化条件限制，不可能很厚，成膜需要多遍涂刷，潮湿条件下，乳液的水份无法挥发，就不能固化。非常不方便。

改性沥青卷材如目前市场比较流行的SBS、APP卷材。它要火焰喷枪进行现场表面热熔，需明火，技术要求高，易使表面热熔胶焦化。卷材宽度只有一米，铺设时搭接多，因基层形状要求，需要裁剪，更加大了搭接的量，容易造成接缝防水隐患。

高分子卷材与基层的粘贴采用氯丁系胶粘剂，其耐水性差。很容易因脱胶而造成防水失败。高分子卷材的粘结成为防水质量的关键。

这些材料性能存在的问题和技术的不足，限制了防水工程质量的提高和完善，急需提出一个完整的方案来解决上述问题。

热塑性弹性体的诞生使高分子材料的加工更加方便，使橡胶性材料真正摆脱了硫化工艺的制约，它同时具有橡胶和塑料的特征。热塑性弹性体可反复加热不影响它的性能，它受热软化，冷却硬化的性能使混合、改性、施工更加方便。它使现场热施工成为可能。加热后一遍涂刷即可形成所需要的完整的防水涂膜。现场热熔高分子防水涂料的优点：

1、该涂料能封闭防水层的基层，且能克服基层变形开裂，防水效果最佳，固含量最高，延伸率大，低温性好。一~二遍施工即可，使施工速度比水乳型防水涂料加快了5~6倍。工期缩短几十倍（它不需要养护期）。

2、施工环境要求低，利用它的成膜性，不怕阵雨（下雨前可涂刷）可全天侯施工，加快工程进度，作业条件适合多阵雨和低温时施工。

3、和高分子卷材复合使用，即是卷材的粘结层同时又是防水层，和卷材复合做成 “涂——卷”复合防水层，充分发挥材料各自的特点，解决了渗漏难题，这是一大创造。大大提高防水的效果又降低了造价。

4、施工后形成完整的防水层克服了卷材搭接容易渗漏的缺陷。

5、材料便宜，综合造价低。

由于消防安全的国家明令禁止施工工地现场明火熬烧。使得现场大锅烧熬热熔变的不可能。目前热熔型的加热方法有电热式、燃气和燃油式，由于高分子材料导热系数小（导热系数0.756w／(m.k)），传热性能差，其表面张力和粘度很大，限制了流动。边界已变焦、炭化，内部仍然是固体。如果通过导热油作介质来传导，虽然解决了炭化问题，却不仅大大地加大了炉具体积和重量，更大大地延长了加热时间。而在施工现场无法机动使用。

微波频率约在300MHz～300GHz,即波长在100cm～0.1cm范围内的电磁波。能穿透绝缘体介质，直接把能量辐射到有电介特性的物质上，微波的能量在通过物料时被吸收，并转变为热能，微波加热是整体型加热，它的热效率是最高。热效率高达80%。

科学发现自然界的物质与微波的相互作用可大致分为三类形式：

导体反射微波——金属反射微波能，并不被加热。可用于制造微波仪器的腔体和外壳的材料；

绝缘体透射微波——许多材料透射微波并且不被加热，可制成良好的绝缘体，如：微波腔内的传感器材料，密闭反应容器材料等；

电介质吸收微波——这些材料吸收微波能并被加热。

根据微波原理，材料的介电常数ε、介电损耗因子ε"、磁导率μ 及介质损耗角正切tanδ越大，微波的吸收越好。微波的损耗就越大。

微波的损耗的机制有3类：一是与材料电导率有关的电阻型损耗；二是与电极化有关的介电损耗；三是与动态磁化过程有关的磁损耗；选择加热改性材料需综合考虑多种损耗。才能加快温度提高。

热塑性弹性体和沥青等高聚物，它是由饱和烃、芳烃、胶质、沥青质组成的稳定的胶体体系。胶质的分子量一般为1000～2000，C/H（原子比）约为1.4～1.7；沥青质分子量约为2000～6000，C/H（原子比）约为1.1～1.4；分子多是环状结构，多为稠环系。包含油分、胶质、沥青质及蜡等四种成分，是良好的绝缘体，非极性材料。经试验证明，他们几乎不吸收微波。

采用微波的加热，在工业上得到很大发展。路面沥青混合料采用了无机微波加热，如《ASPHLT COMPOUNDS AND METHOD FOR ASPHALT RECONDITIONING USING MICROWAVE RADIATION (沥青混合料和沥青微波修复法)》（美国给予专利号4，849，020）就是一例。

中国发明专利（申请号：200910219360.X 申请日：2009-12-07）公开了一种适用于微波加热的道路沥青材料制备方法，包括以下步骤：选择微波加热铁磁性粉体、偶联剂和道路沥青；吸波剂的制备是将铁磁性粉体和偶联剂加入到三氯乙烯溶液后，三氯乙烯溶液在超声波作用下分散，将分散均匀的溶液混合物加热去除三氯乙烯，获得吸波剂；吸波剂与道路沥青按质量比加入沥青加热搅拌器高速剪切，冷却获得适用于微波加热的道路沥青材料；选择沥青电磁参数为微波频率在0.9-6GHz的范围内。广泛应用在微波道路除冰、化雪，可再生沥青路面材料加热等领域。

上述的技术都铁氧体等材料作无机微波吸收剂，来加热防水涂料。但是由于电介质升温很快，很容易会造成局部热点，造成碳化，破坏高聚物的分子。温度过高能引燃涂料造成很多不安全因素。虽然在工业实用上得到一定程度的发展，但是由于密度大，再加工性差，铁氧体的水密性差，很容易分解变化，造成防水失效。再者其比重大，加热后当涂料粘度变低时，很容易沉淀，造成加热效率降低。还有它的温度稳定性差。当温度高时，功效将大大降低。

发明内容

为了解决上述的技术问题，本发明的一个目的是提供一种可用微波加热的高分子防水涂料，该防水涂料可用微波加热的防水涂料能满足现场热熔的要求，使达到其防水施工的温度。本命的另外一个目的是提供一种上述的可用微波加热的高分子防水涂料制备方法。

为了实现上述的第一个目的，本发明采用了以下的技术方案：

可用微波加热的高分子防水涂料，该防水涂料由包括弹性热塑性聚合物、沥青、稀释溶剂、相容剂和吸收微波材料经高温剪切搅拌制备得到；按重量百分比计，弹性热塑性聚合物10%-50%，沥青20%-60%，稀释溶剂5%-20%，吸收微波材料6%-30%，相容剂适量，所述的吸收微波材料包括导电聚合物和废旧硫化橡胶粉，其中导电聚合物为0.5%-5%，废旧硫化橡胶粉为5%-25%。上述的高温指的是温度在120℃~220℃。

作为优选，按重量百分比计，弹性热塑性聚合物10%-40%，沥青30%-60%，稀释溶剂5%-10%，导电聚合物为1%-3%，废旧硫化橡胶粉为10%-20%，相容剂0.5%-4%。

作为再优选，按重量百分比计，弹性热塑性聚合物10%-30%，沥青40%-60%，稀释溶剂5%-10%，导电聚合物为1%-2%，废旧硫化橡胶粉为10%-20%，相容剂1%-2%。

作为优选，本发明的防水涂料还包括填料，填料为0%--20%；作为再优选，所述的填料为滑石粉、活性碳酸钙、硅灰石粉、膨润土中的一种或者两种以上混合。为了使填料在系统中，可以快速吸收微波升温，本发明吸收微波材料还添加了无机金属氧化物，无机金属氧化物为3%-5%；作为在优选，所述的无机金属氧化物指磁性金属粉、铁氧体、铁砂尾矿粉中的一种。

作为优选，上述的热塑性弹性体为为苯乙烯类热塑性弹性体（SBS）、聚烯烃类热塑体（TPO）、热塑性聚氨酯（TPU）中一种或者两种混合物。

作为优选，上述的导电聚合物选自聚苯胺、聚吡咯、聚乙炔中的一种或者两种以上混合。

作为优选，上述的相容剂选自十二烷基苯磺酸钠、N-甲基吡咯烷酮、马来酸酐和甲基丙烯酸中一种或者两种以上混合。

作为优选，上述的稀释溶剂选自四氢呋喃、二甲苯、丙酮和氯仿中的一种或者两种以上混合。

为了实现上述的第二个目的，本发明采用了以下的技术方案：

一种制备上述的可用微波加热的高分子防水涂料的制备方法，该方法包括以下的步骤：

1）将热塑性弹性体、导电聚合物加入到稀释溶剂中溶胀变软；

2）加入15%-25%总量的沥青、相容剂加热到180-210℃，搅拌60-120分钟，进胶体磨磨20-40分钟；

3）再加入剩下的沥青和废旧硫化橡胶粉，在140-160℃搅拌混合40-80分钟后到入模中，降温包装。

本发明采用热塑性弹性体和沥青互相改性，既提高了涂料的高温的流动性性又降低了成本使工程大量使用成为可能，常温又表现良好的弹性和柔韧性，其加热后即可表现为良好的流动性、浸润性。非常适用于建筑防水。沥青是优良的基础建筑材料，具有不透水、不吸水、不导电、耐腐蚀、良好的粘结性和抗冲击性等一系列优点。其又是石油提炼后的下脚料，且价格便宜，具有粘合、防水和防腐的作用。作为建设材料和原料，广泛应用于如交通运输（道路、铁路、航空等）、建筑业、农业、水利工程、工业（采掘业、制造业）、民用等各行业。

本发明的核心是将热塑性高分子防水涂料的废旧硫化橡胶粉和导电性高聚物混炼交联形成电介质橡胶。既提高了微波进入涂料时的电磁损耗，将微波的电磁能转换成热能，同时不降低涂料性能又提高橡胶改性的程度。对防水涂料的综合性能有很大提高。并利用废橡胶中炭黑加大对微波的吸收。提高加热的效率。

对于导电性高聚物可以在绝缘体、半导体、金属导体之间广泛的变化，可以按照对吸波不同要求进行材料的分子设计，我们采用改性导电高聚物如聚苯胺等，对热塑性改性弹性体改性、接枝使其能吸收微波，使用成共同热点，不会产生局部的热点而燃烧，并可与沥青混合实现交联。改善了无机微波吸收剂不稳定，容易沉淀而影响性能。旧橡胶粉中的炭黑是吸收微波的优良的电介质，大大增强了对微波的吸收，拓宽了旧轮胎的使用途径。提高了旧橡胶的利用。为提高微波吸收效率，加入一些金属氧化物。使整个涂料成为了微波吸收介质。

本发明的有益效果是热塑性防水涂料在现场用微波炉（微波谐振腔）采用无火热熔加工，形成流态。可直接铺刮成膜或粘贴卷材，一次成活，大大缩短工期，有效地解决了封闭基层，克服了基层开裂导致拉裂防水层，提高了防水可靠性。同时，本发明可以做到 一材多用，既是涂膜层，又是卷材粘结层，形成涂—卷复合、互补，充分发挥了各自材料的优点和特点，工艺简便，能快速施工，不需要养护，工期短。

具体实施方式

实施例1

本发明可用微波加热的高分子防水涂料的原料各组分配比如下：

聚烯烃类热塑体（TPO）   10%

沥青                             45%

导电聚合物聚苯胺        1.5%

废旧硫化橡胶粉          20%

磁性金属粉              2.5%

马来酸酐                1%

滑石粉                  17%

四氢呋喃                3%。

上述的可用微波加热的高分子防水涂料制备方法如下：

1）将聚烯烃类热塑体（TPO）、聚苯胺加入到四氢呋喃中溶胀变软；

2）加入20%总量的沥青、马来酸酐加热到200℃，搅拌60—120分钟，进胶体磨磨30分钟；

3）再加入剩下的沥青和废旧硫化橡胶粉、磁性金属粉、滑石粉等在150℃搅拌混合60分钟后到入模中，降温包装。

上述的可用微波加热的高分子防水涂料的测试数据如下：

1、物理性能：抗拉强度 1.2MPa

                      延伸率 300%

低温柔性  -10℃ ；   

2、微波加热性能：微波功率 1200W  时间120S

材料110g    升温△T 150℃。

实施例2

本发明可用微波加热的高分子防水涂料的原料各组分配比如下：

苯乙烯类热塑性弹性体（SBS）   25%

沥青           35%

聚吡咯           1.5%

废旧硫化橡胶     17%

铁氧体           2.5%

N-甲基吡咯烷酮    1%

活性碳酸钙        13%

二甲苯            5%。

上述的可用微波加热的高分子防水涂料制备方法如下：

1）将苯乙烯类热塑性弹性体（SBS）、聚吡咯加入到二甲苯中溶胀变软；

2）加入20%总量的沥青、N-甲基吡咯烷酮加热到200℃，搅拌60—120分钟，进胶体磨磨30分钟；

3）再加入剩下的沥青和废旧硫化橡胶粉、铁氧体、活性碳酸钙在150℃搅拌混合60分钟后到入模中，降温包装。

上述的可用微波加热的高分子防水涂料的测试数据如下：

1、物理性能：抗拉强度 2.3MPa

                    延伸率 600%

                    低温柔性 -20℃；

2、微波加热性能：微波功率 1200W  时间 120S

材料 100g   升温 △T 120℃

实施例2

本发明可用微波加热的高分子防水涂料的原料各组分配比如下：

热塑性聚氨酯（TPU）   45%

沥青                  30%

聚苯胺                 2%

废旧硫化橡胶粉        12%

磁性金属粉            4%

十二烷基苯磺酸钠      2%

丙酮                  5%。

上述的可用微波加热的高分子防水涂料制备方法如下：

1）将苯乙烯类热塑性弹性体（SBS）、聚吡咯加入到丙酮中溶胀变软；

2）加入20%总量的沥青、十二烷基苯磺酸钠加热到200℃，搅拌60—120分钟，进胶体磨磨30分钟；

3）再加入剩下的沥青和废旧硫化橡胶粉、磁性金属粉在150℃搅拌混合60分钟后到入模中，降温包装。

上述的可用微波加热的高分子防水涂料的测试数据如下：

1、    物理性能：抗拉强度 5MPa

                      延伸率   1500%

                      低温柔性 -40℃；

 2、   微波加热性能：微波功率 1200W  时间120S

                     材料  100g      升温△T 200℃。

Claims (10)

1.可用微波加热的高分子防水涂料，其特征在于：该防水涂料由包括弹性热塑性聚合物、沥青、稀释溶剂、相容剂和吸收微波材料经高温剪切搅拌制备得到；按重量百分比计，弹性热塑性聚合物10%-50%，沥青20%-60%，稀释溶剂5%-20%，吸收微波材料6%-30%，相容剂适量，所述的吸收微波材料包括导电聚合物和废旧硫化橡胶粉，其中导电聚合物为0.5%-5%，废旧硫化橡胶粉为5%-25%。

2.根据权利要求1所述的可用微波加热的高分子防水涂料，其特征在于：按重量百分比计，弹性热塑性聚合物10%-40%，沥青30%-60%，稀释溶剂5%-10%，导电聚合物为1%-3%，废旧硫化橡胶粉为10%-20%，相容剂0.5%-4%。

3.根据权利要求1所述的可用微波加热的高分子防水涂料，其特征在于：按重量百分比计，弹性热塑性聚合物10%-30%，沥青40%-60%，稀释溶剂5%-10%，导电聚合物为1%-2%，废旧硫化橡胶粉为10%-20%，相容剂1%-2%。

4.根据权利要求1所述的可用微波加热的高分子防水涂料，其特征在于：该防水涂料还包括填料，填料为0%--20%；作为优选，所述的填料为滑石粉、活性碳酸钙、硅灰石粉、膨润土中的一种或者两种以上混合。

5.根据权利要求4所述的可用微波加热的高分子防水涂料，其特征在于：吸收微波材料还包括无机金属氧化物，无机金属氧化物为3%-5%；作为优选，所述的无机金属氧化物指磁性金属粉、铁氧体、铁砂尾矿粉中的一种。

6.根据权利要求1-5任意一项权利要求所述的可用微波加热的高分子防水涂料，其特征在于：热塑性弹性体为苯乙烯类热塑性弹性体、聚烯烃类热塑体、热塑性聚氨酯中一种或者两种混合物。

7.根据权利要求1-5任意一项权利要求所述的可用微波加热的高分子防水涂料，其特征在于：导电聚合物选自聚苯胺、聚吡咯、聚乙炔中的一种或者两种以上混合。

8.根据权利要求1-5任意一项权利要求所述的可用微波加热的高分子防水涂料，其特征在于：相容剂选自十二烷基苯磺酸钠、N-甲基吡咯烷酮、马来酸酐和甲基丙烯酸中一种或者两种以上混合。

9.根据权利要求1-5任意一项权利要求所述的可用微波加热的高分子防水涂料，其特征在于：稀释溶剂选自四氢呋喃、二甲苯、丙酮和氯仿中的一种或者两种以上混合。

10.一种制备权利要求1-5任意一项权利要求所述的可用微波加热的高分子防水涂料的制备方法，其特征在于该方法包括以下的步骤：

1）将热塑性弹性体、导电聚合物加入到稀释溶剂中溶胀变软；

2）加入15%-25%总量的沥青、相容剂加热到180-210℃，搅拌60-120分钟，进胶体磨磨20-40分钟；

3）再加入剩下的沥青和废旧硫化橡胶粉，在140-160℃搅拌混合40-80分钟后到入模中，降温包装。