CN103525106A - 具有蠕变特性的水乳型改性沥青及其制备方法 - Google Patents

Abstract

具有蠕变特性的水乳型改性沥青及其制备方法，属于改性沥青技术领域。它包括如下重量百分比的组份：热塑性弹性体3%-15%，沥青15%-50%，水30%-50%，乳化剂1%-5%，橡胶胶乳5%-20%，增粘树脂3%-5%，增塑剂5%-7%，填料1%-2%。本发明用热塑性弹性体将沥青改性，再用乳化剂将改性沥青乳化后通过橡胶胶乳和增粘树脂、增塑剂进一步改性为弹性和塑性材料的混合体，既克服了沥青温度敏感性太强、内聚力太低弱点；又使其能在受力小于一定值之内为弹性体，大于该力之后就相变为塑性体，产生永久变形能使内应力消除或降低，延长了防水层的使用寿命，具有良好的低温性能，在-10℃条件下，仍具有粘结能力。

Description

具有蠕变特性的水乳型改性沥青及其制备方法

技术领域

本发明属于改性沥青技术领域，具体涉及一种具有蠕变特性的水乳型改性沥青及其制备方法。

背景技术

    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。沥青的缺点是温度的敏感性和气候不稳定性。经过几十年的高聚物改性，使沥青性能有了很大的提高，改性沥青材料成为土木建设工程应用于防水、抗渗、防腐的主要材料。改性沥青材料主要被制作成卷材或涂料使用，卷材厚薄均匀、材料质量能得到很好的保证，但大量的接缝使水有了渗透的可能；防水涂料施工简便，对不规则基层和复杂节点部位的适应能力强，形成的涂膜防水层整体性好，但防水层质量受施工因素影响较大，涂层厚度均匀性较难控制。

    在柔性防水层与基层的粘结方面，一直存在一个矛盾，如防水层与基层粘结牢固，优点是不会出现起鼓现象，也不易出现防水层下的窜水现象；缺点是防水层受基层变形的影响大，一旦基层开裂，防水层受到拉应力作用时，裂缝两侧的防水层几乎没有剥离区，拉应力无法向两侧传递而集中在开裂部位，很小的裂缝就可能造成防水层被拉裂，即使不被拉裂，裂缝部位的防水层也会由于长期处于高应力状态而加速老化，或者由于反复的拉伸产生疲劳破坏。因此就有了在可以预见的规则裂缝部位如板端缝等处采取空铺处理，或者防水层全部采用空铺、点粘或条铺的防水做法，即防水层与基层间只采用部分粘结的做法，这也是目前规范推荐的做法之一。但是由此又产生了另外一个问题，即一旦防水层在某个部位产生细小空洞或裂缝而漏水，在防水层下就会出现窜水现象，造成室内多处的渗漏，而且很难找到渗漏的源头，给修补工作带来很大的难度。

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。

发明内容

针对现有技术中存在的上述问题，本发明的目的在于提供一种具有蠕变特性的改性沥青及其制备方法，可以大大提高防水层的可靠性和耐久性，并且和卷材粘接进行复合防水。

所述的具有蠕变特性的水乳型改性沥青，其特征在于包括如下重量百分比的组份：热塑性弹性体3%-15%，沥青15%-50%，水30%-50%，乳化剂1%-5%，橡胶胶乳5%-20%，增粘树脂3%-5%，增塑剂5%-7%，填料1%-2%。

所述的具有蠕变特性的水乳型改性沥青，其特征在于包括如下重量百分比的组份：热塑性弹性体5%-15%，沥青15%-40%，水30%-45%，乳化剂1%-4%，橡胶胶乳10%-17%，增粘树脂4%-5%，增塑剂6%-7%，填料1%-2%。

所述的具有蠕变特性的水乳型改性沥青，其特征在于包括如下重量百分比的组份：热塑性弹性体5%-10%，沥青25%-35%，水33%-38%，乳化剂2%-3%，橡胶胶乳13%-15%，增粘树脂4%-5%，增塑剂6%-7%，填料1%-2%。

所述的具有蠕变特性的水乳型改性沥青，其特征在于所述的填料为活性碳酸钙、膨润土、滑石粉中的一种或者两种以上混合物。

所述的具有蠕变特性的水乳型改性沥青，其特征在于所述的热塑性弹性体为丁苯橡胶热塑性弹性体（简称SBR）、聚烯烃类热塑性弹性体（简称TPO）、热塑性聚氨酯（简称TPU）中一种或者两种混合物。

所述的具有蠕变特性的水乳型改性沥青，其特征在于所述的乳化剂为阴离子乳化剂、阳离子乳化剂或两性离子乳化剂，阴离子乳化剂为烷基羧酸盐、脂肪酸酯多肽缩合物、石油磺酸盐中的一种；阳离子乳化剂为胺盐型乳化剂、季胺盐型乳化剂中的一种，两性离子乳化剂为咪唑啉型乳化剂或含氟乳化剂。

所述的具有蠕变特性的水乳型改性沥青，其特征在于所述的橡胶胶乳为天然橡胶胶乳、丁基橡胶胶乳、氯丁橡胶胶乳的任意一种或两种混合物，再与丙烯酸乳液混合得到。

所述的具有蠕变特性的水乳型改性沥青，其特征在于所述的增粘树脂用萜烯树脂、松香树脂和石油树脂中的一种或多种的混合物。

所述的具有蠕变特性的水乳型改性沥青，其特征在于所述的增塑剂用邻苯二甲酸二辛脂、邻苯二甲酸二丁酯中的一种。

所述的具有蠕变特性的水乳型改性沥青的制备方法，其特征在于该方法包括以下的步骤：

1）按配比，用母液熔融研磨法,将15%-25%总量的沥青加热熔融后,把热塑性弹性体直接加入到熔融的沥青中溶胀变软，再加热到200℃，搅拌60—120分钟，进胶体磨磨30分钟，加入剩余的沥青，得到改性的沥青；

2）将乳化剂、水混合加热至60-70℃和步骤1）改性的沥青一起再进胶体磨磨合20-40分钟；使改性的沥青分散在乳化剂的水溶液内,形成稳定的乳化沥青；

3）再将和橡胶胶乳、填料、增粘树脂和增塑剂一起搅拌混合，形成具有蠕变特性的水乳型改性沥青。

通过采用上述技术，与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

1）本发明先用热塑性弹性体将沥青改性，再用乳化剂技术将改性的沥青乳化，得到水包油的混合液，混合液通过橡胶胶乳和增粘树脂、增塑剂进一步改性为弹性和塑性材料的混合体，既克服了沥青温度敏感性太强、内聚力太低弱点；又使其根据受力情况情形，不受力或受力小时为弹性体，受力大之后就相变为塑性体，并产生永久变形能使内应力消除；

2）本发明克服现有技术中存在的沥青乳化后再对沥青乳液进行外部改性，只能实现把他改性为弹性体，有混合改性的难度很大的缺点，在沥青乳化前对其先加热，用热塑性弹性体进行弹性改性，乳化后再进行塑性和增粘改性，使之成为需要的性能；

3）本发明为了增加塑性滑动，加入相应量的填料，填料除了普通填充作用，本发明还利用了填料的疏水或吸水膨胀特点，降低乳液的内聚力，充分降低施工阻力，使施工更加方便；

4）本发明得到的蠕变性水乳型改性沥青，刮涂或喷涂在基层上的蠕变性防水材料，可以很好地封闭基层的毛细空洞和微细裂缝，使基层具有一定的防水能力；当防水层的基层开裂拉伸防水层时，由蠕变性防水材料形成的构造层次吸收了来自基层的应力，使应力不会传递给防水层，避免防水层受到来自于基层的应力的作用，解决了防水层由于基层开裂被拉断而破坏失效引起渗漏的问题，避免了防水层高应力状态下的快速老化，延长了防水层的使用寿命，具有良好的低温性能，在-10℃条件下，仍具有粘结能力。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明作进一步的描述，但本发明的保护范围并不仅限于此：

本发明的具有蠕变特性的水乳型改性沥青，包括如下重量百分比的组份：热塑性弹性体3%-15%，沥青15%-50%，水30%-50%，乳化剂1%-5%，橡胶胶乳5%-20%，增粘树脂3%-5%，增塑剂5%-7%，填料1%-2%；优选配比为热塑性弹性体5%-15%，沥青15%-40%，水30%-45%，乳化剂1%-4%，橡胶胶乳10%-17%，增粘树脂4%-5%，增塑剂6%-7%，填料1%-2%；更优配比为热塑性弹性体5%-10%，沥青25%-35%，水33%-38%，乳化剂2%-3%，橡胶胶乳13%-15%，增粘树脂4%-5%，增塑剂6%-7%，填料1%-2%，其中所述的填料为活性碳酸钙、膨润土、滑石粉中的一种或者两种以上混合物，所述的热塑性弹性体为丁苯橡胶热塑性弹性体（SBR）、聚烯烃类热塑性弹性体（TPO）、热塑性聚氨酯（TPU）中一种或者两种混合物，所述的乳化剂为阴离子乳化剂、阳离子乳化剂或两性离子乳化剂，阴离子乳化剂为烷基羧酸盐、脂肪酸酯多肽缩合物、石油磺酸盐中的一种；阳离子乳化剂为胺盐型、季胺盐型中的一种，两性离子乳化剂为咪唑啉型或含氟两性乳化剂，所述的橡胶胶乳用天然橡胶胶乳、丁基橡胶胶乳、氯丁橡胶胶乳的任意一种或两种混合物，再与丙烯酸乳液混合得到，所述的增粘树脂用萜烯树脂、松香树脂和石油树脂中的一种或多种的混合物，所述的增塑剂用邻苯二甲酸二辛脂、邻苯二甲酸二丁酯中的一种。

实施例1

具有蠕变特性的水乳型改性沥青的原料配比如下：

苯乙烯类热塑性弹性体  5%     沥青   35%

脂肪酸酯多肽缩合物    2%     活性碳酸钙（硬脂酸覆面）  1%

氯丁胶乳17%    水   30%  

萜烯树脂和松香树脂混合物（1：1）5%  邻苯二甲酸二辛脂  5%

上述改性沥青的制备方法如下：

1）按上述配比，将苯乙烯类热塑性弹性体、加入到20%总量的沥青中溶胀变软，再加热到200℃，搅拌60分钟，进胶体磨磨30分钟后，加入剩余的沥青，得到改性沥青；

2）将脂肪酸酯多肽缩合物、水混合加热至65℃和改性沥青一起再进胶体磨磨合20分钟； 

3）将氯丁胶乳（氯丁胶乳先与丙烯酸乳液混合，质量比为70%：30%））和活性碳酸钙（用硬脂酸覆面）、萜烯树脂和松香树脂混合物及邻苯二甲酸二辛脂一起加入混合罐内，混合1小时，降温包装。

其物理性能测试数据如下：

粘接性能   100%内聚破坏

             耐热       80℃

低温柔性  -30℃ ；   

剪切状态下的蠕变性能0.3 N/mm。

上述实施例中，所述的填料用活性碳酸钙、膨润土、滑石粉中的一种或者两种以上混合物代替活性碳酸钙，所述的热塑性弹性体为丁苯橡胶热塑性弹性体（SBR）、聚烯烃类热塑性弹性体（TPO）、热塑性聚氨酯（TPU）中一种或者两种混合物代替苯乙烯类热塑性弹性体，所述的乳化剂用烷基羧酸盐、石油磺酸盐、胺盐型乳化剂、季胺盐型乳化剂、咪唑啉型乳化剂或含氟两性乳化剂代替脂肪酸酯多肽缩合物，所述的橡胶胶乳用天然橡胶胶乳、丁基橡胶胶乳、氯丁橡胶胶乳的任意一种或两种混合物代替氯丁胶乳，所述的增粘树脂用萜烯树脂、松香树脂和石油树脂中的一种或多种的混合物代替萜烯树脂和松香树脂混合物，所述的增塑剂用邻苯二甲酸二丁酯代替邻苯二甲酸二辛脂，均能取得同样的技术效果。

实施例2

具有蠕变特性的水乳型改性沥青的原料配比如下：

丁苯橡胶热塑性弹性体    15%       沥青     15%

两性离子乳化剂咪唑啉型  2.5%     

丁基橡胶胶乳  12%           天然橡胶胶乳8%            

膨润土         1%            邻苯二甲酸二丁酯       6%

水         36.5%             石油树脂       4%

其制备方法同实施例1，其中步骤1）的搅拌时间为120分钟；步骤2）进胶体磨磨合时间为40分钟。

其物理性能测试数据如下：

粘接性能   100%内聚破坏

   耐热       75℃

低温柔性  -20℃   

剪切状态下的蠕变性能0.5 N/mm。

实施例3

改性沥青的原料各组分配比如下：

热塑性聚氨酯    7%              沥青    25%

胺盐型乳化剂    3%              膨润土和滑石粉    2%

丁基橡胶胶乳15%               水   36%     

松香树脂 5%                   邻苯二甲酸二丁酯 7%

其制备方法如实施例1，其中步骤1）的搅拌时间为100分钟；步骤2）进胶体磨磨合时间为30分钟。

其物理性能测试数据如下：

粘接性能：100%内聚破坏

耐热： 75℃

低温柔性：  -20℃ ；   

剪切状态下的蠕变性能0.1 N/mm。

实施例4

改性沥青的原料各组分配比如下：

热塑性聚氨酯    10%              沥青    30%

咪唑啉型乳化剂   2%              滑石粉    1%

天然橡胶胶乳    13%             水   33%     

松香树脂 5%      邻苯二甲酸二丁酯 6%

其制备方法如实施例1，其中步骤1）的搅拌时间为110分钟；步骤2）进胶体磨磨合时间为30分钟。

其物理性能测试数据如下：

粘接性能：100%内聚破坏

耐热： 82℃

低温柔性：  -35℃ ；   

剪切状态下的蠕变性能0.4 N/mm。

Claims (10)

1.具有蠕变特性的水乳型改性沥青，其特征在于包括如下重量百分比的组份：热塑性弹性体3%-15%，沥青15%-50%，水30%-50%，乳化剂1%-5%，橡胶胶乳5%-20%，增粘树脂3%-5%，增塑剂5%-7%，填料1%-2%。

2.根据权利要求1所述的具有蠕变特性的水乳型改性沥青，其特征在于包括如下重量百分比的组份：热塑性弹性体5%-15%，沥青15%-40%，水30%-45%，乳化剂1%-4%，橡胶胶乳10%-17%，增粘树脂4%-5%，增塑剂6%-7%，填料1%-2%。

3.根据权利要求1所述的具有蠕变特性的水乳型改性沥青，其特征在于包括如下重量百分比的组份：热塑性弹性体5%-10%，沥青25%-35%，水33%-38%，乳化剂2%-3%，橡胶胶乳13%-15%，增粘树脂4%-5%，增塑剂6%-7%，填料1%-2%。

4.根据权利要求1所述的具有蠕变特性的水乳型改性沥青，其特征在于所述的填料为活性碳酸钙、膨润土、滑石粉中的一种或者两种以上混合物。

5.根据权利要求1所述的具有蠕变特性的水乳型改性沥青，其特征在于所述的热塑性弹性体为丁苯橡胶热塑性弹性体、聚烯烃类热塑性弹性体、热塑性聚氨酯中一种或者两种混合物。

6.根据权利要求1所述的具有蠕变特性的水乳型改性沥青，其特征在于所述的乳化剂为阴离子乳化剂、阳离子乳化剂或两性离子乳化剂，阴离子乳化剂为烷基羧酸盐、脂肪酸酯多肽缩合物、石油磺酸盐中的一种；阳离子乳化剂为胺盐型乳化剂、季胺盐型乳化剂中的一种，两性离子乳化剂为咪唑啉型乳化剂或含氟乳化剂。

7.根据权利要求1所述的具有蠕变特性的水乳型改性沥青，其特征在于所述的橡胶胶乳为天然橡胶胶乳、丁基橡胶胶乳、氯丁橡胶胶乳的任意一种或两种混合物，再与丙烯酸乳液混合得到。

8.根据权利要求1所述的具有蠕变特性的水乳型改性沥青，其特征在于所述的增粘树脂用萜烯树脂、松香树脂和石油树脂中的一种或多种的混合物。

9.根据权利要求1所述的具有蠕变特性的水乳型改性沥青，其特征在于所述的增塑剂用邻苯二甲酸二辛脂、邻苯二甲酸二丁酯中的一种。

10.一种如权利要求1所述的具有蠕变特性的水乳型改性沥青的制备方法，其特征在于该方法包括以下的步骤：

1）按配比，用母液熔融研磨法,将15%-25%总量的沥青加热熔融后,把热塑性弹性体直接加入到熔融的沥青中溶胀变软，再加热到200℃，搅拌60—120分钟，进胶体磨磨30分钟，加入剩余的沥青，得到改性的沥青；

2）将乳化剂、水混合加热至60-70℃和步骤1）改性的沥青一起再进胶体磨磨合20-40分钟；使改性的沥青分散在乳化剂的水溶液内,形成稳定的乳化沥青；

3）再将和橡胶胶乳、填料、增粘树脂和增塑剂一起搅拌混合，形成具有蠕变特性的水乳型改性沥青。