CN105199600B - 一种非固化橡胶沥青防水涂料及其制备方法与应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种非固化橡胶沥青防水涂料及其制备方法与应用，防水涂料由以下重量份的组分组成：石油沥青10‑50份，废胶粉5‑40份，废机油10‑25份，苯乙烯‑丁二烯嵌段共聚物0.5‑8份，丁苯橡胶SBR 2‑15份，再生塑料颗粒2‑10份，萜烯树脂8‑12份，古马隆树脂4‑6份，表面活性剂0.1‑3份，离子液体0.1‑1.5份。将各个组分按所述配比在150‑170℃的条件下混合均匀，即得。本发明的非固化橡胶沥青防水涂料在原料中引入多种再生材料的情况下，还能保证高低温性能优异，延伸性良好，同时应力松弛在合理范围内从而保证涂料的蠕变性，大大节省了资源。
Description
技术领域
本发明涉及一种防水涂料及其生产工艺，尤其涉及一种非固化橡胶沥青防水涂料及其制备方法与应用。
背景技术
非固化橡胶沥青防水涂料(以下简称非固化防水涂料)是一种蠕变型防水涂料，它不是水性涂料，也不是溶剂型或反应型涂料，而是无溶剂、不成膜的单组份蠕变型涂料。与金属、非金属以及混凝土类等基材都有良好的粘结能力，具有防水、金属防腐的双重功效，适用于市政工程、地铁隧道、堤坝、水池、道路桥梁、屋面、厕浴间、地下等部位的防水和注浆堵漏。非固化橡胶沥青防水涂料可单独使用，也可和传统防水材料复合，当复合使用时防水可靠性更高。这主要是因为第一，蠕变型材料可吸收基层材料传递的应力，防止防水层开裂。当基层材料开裂拉伸防水层时，蠕变材料吸收来自基层的应力，使应力不会传递给防水层，解决因基层开裂而导致防水层被拉断破坏引起的渗漏问题。第二，避免防水层的疲劳，延长使用寿命。由于防水层在使用过程中处于无应力状态，从而避免防水层高应力或交替应力状态下的快速老化，进而延长防水层的使用寿命；第三，由于材料的蠕变特性消除了基层变形传递给防水层的应力，在基层热胀冷缩的动态变化过程中，防水层受到拉压的应力变化较小，不会产生挠曲破坏现象；第四，蠕变性防水材料具有压敏性，在防水层的整个耐用年限内都具有粘性和自愈能力，当防水层受到外力作用被戳破时，破坏点不会扩大，防水层底部也不会发生窜水现象，而且由于蠕变作用能逐渐将破坏点修复，因此可以实现主动防水。
非固化橡胶沥青防水涂料主要有以下优点：永不硬化，固化物含量大于99％，不含挥发物，施工后始终保持胶状的原有状态；耐久、耐腐、耐高低温、延伸性能优秀；无毒、无味、无污染，不易燃；粘结性强，可在潮湿基面施工，且能与任何异物粘结；自愈性强，施工时即使出现防水层破损也能自行修复，维持完整的防水层；施工简单，既可刮抹施工，喷涂施工也可以注浆施工。既可在常温施工，也可在零度以下施工；能阻止水在防水层流窜，易维护管理；与其他防水材料同时使用，形成复合式防水层，提高防水效果；施工时材料不会分离，可形成稳定、整体无缝的防水层。它的研发成功，把防水涂料的应用带入了一个全新的防水领域。非固化橡胶沥青防水涂料与金属和非金属材料具有优异的粘结能力，兼具良好的防水性能和金属防腐功效，适用于钢结构、水泥混凝土构筑物的防腐防水工程。
目前，非固化橡胶沥青防水涂料生产普遍采用进口添加剂，原料难以普及，生产工艺复杂，耐高温性能和低温柔性难以实现同时提升，生产过程中产生的烟气难以充分处理。
发明内容
为了解决现有技术中存在的技术问题，提供一种非固化橡胶沥青防水涂料及其制备方法与应用。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种非固化橡胶沥青防水涂料，由以下重量份的组分组成：石油沥青10-50份，废胶粉5-40份，废机油10-25份，苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物0.5-8份，丁苯橡胶SBR 2-15份，再生塑料颗粒2-10份，萜烯树脂8-12份，古马隆树脂4-6份，表面活性剂0.1-3份，离子液体0.1-1.5份。
上述非固化橡胶沥青防水涂料，由以下重量份的组分组成：石油沥青25-40份，废胶粉25-35份，废机油15-20份，苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物5-6份，丁苯橡胶SBR 2-9份，再生塑料颗粒3-7份，萜烯树脂8-12份，古马隆树脂4-6份，表面活性剂1-3份，离子液体0.5-1.0份。
上述非固化橡胶沥青防水涂料，由以下重量份的组分组成：石油沥青32份，废胶粉28份，废机油16份，苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物5份，丁苯橡胶SBR 8份，再生塑料颗粒6份，萜烯树脂10份，古马隆树脂5份，表面活性剂2份，离子液体0.8份。
优选的，所述废胶粉的粒度为20-120目。
优选的，所述废机油为不含水分和金属粉末杂质的回收机油。
优选的，所述离子液体为耐300℃的离子液体。
离子液体(或称离子性液体)是指全部由离子组成的液体，离子液体具有一系列突出的优点：(1)液态范围宽，从低于或接近室温到300摄氏度以上，有高的热稳定性和化学稳定性；(2)蒸汽压非常小，不挥发，在使用、储藏中不会蒸发散失，可以循环使用，消除了挥发性有机化合物环境污染问题；(3)通过阴阳离子的设计可调节其与有机物及聚合物的相容性，从而对其实现改性。(4)具有较大的极性可调控性，粘度低，密度大，可以形成二相或多相体系，适合作分离溶剂或构成反应-分离耦合新体系。在本发明中，离子液体除了传统增塑剂的增大沥青及聚合物分子间的距离、减弱沥青及聚合物分子间作用力之外,还有可能是具有极性的离子液体与沥青及聚合物的极性基团作用，这种极性作用进一步削弱了沥青及聚合物分子间的作用力，另外还导致熵致有序，使高分子链的缠结减少,进一步增加了分子的移动性,此外,由于离子液体有一定的润滑作用，减弱了沥青及聚合物与液体润滑剂的界面能，减少了沥青质内部的抗形变，促进大分子间的相互移动，从而减小了由于沥青及聚合物分子间存在的摩擦作用而显示出来的刚性，进一步增加了非固化橡胶沥青防水涂料的可塑性，从而改进非固化橡胶沥青防水涂料的性能。
进一步优选的，所述离子液体为1-丁基-3-甲基咪唑四氯铁酸盐、1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐或1-丁基-3-甲基咪唑磷钨酸盐。
优选的，所述再生塑料颗粒为聚乙烯(PE)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)或聚丙烯(PP)颗粒。
优选的，所述表面活性剂为烷基酚聚氧乙烯醚(APEO)或丙烯酸酰胺。
上述非固化橡胶沥青防水涂料的制备方法，包括如下步骤：将各个组分按上述配比在150-170℃的条件下混合均匀，制得所述非固化橡胶沥青防水涂料。
在生产中严格控制生产温度不超过170℃，保证不产生含硫废气同时引入光氧除臭沥青烟气处理装置把污染降到最低。
上述非固化橡胶沥青防水涂料在市政工程、地铁隧道、堤坝、水池、道路桥梁、屋顶、厕浴间或地下的防水和注浆堵漏中的应用。
上述非固化橡胶沥青防水涂料中各个组分的作用分析如下：
石油沥青：基质材料，为非固化橡胶沥青防水涂料的主要成分，石油沥青本身即具备优良的防水性能，只需对其进行改性，即可赋予其更优异的耐高低温性、粘结性、粘结性和防脆裂性从而获得更好的防水效果。
废胶粉：废胶粉中的抗氧剂等稳定剂可提高沥青的抗氧化性能。在混合过程中，部分胶粉颗粒会发生脱硫及解聚反应，颗粒变小溶于沥青中，已溶及未溶胶粉共同作用，使沥青的流变性能发生变化。当沥青与胶粉形成均相混溶体系，既可保持沥青的原有力学性质，又可赋予沥青橡胶材料的弹性和可塑性，共同作用可使得非固化橡胶沥青防水涂料的黏接性、感温性、耐久性等性能获得改善。
废机油：废机油作为相容剂可以增加沥青对胶粉及其他高聚物的溶解能力，从而使各组分之间相互作用更加充分，最终得到的非固化橡胶沥青防水涂料体系更细致均一，进而提升非固化涂料的初粘性，降低涂料内聚力，保证涂料的蠕变特性。但废机油用量不宜过大，过大沥青涂料的胶体结构过于趋向于溶胶型，致使其高温下容易流淌，引发高温稳定性不足的隐患。
苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物：即线型SBS，作为沥青改性剂，可以明显提高沥青的高低温性能，而作为非固化橡胶沥青防水涂料改性剂，主要是用于改善沥青涂料的韧性。单独使用橡胶和沥青作为沥青涂料时，橡胶与沥青间的仅靠橡胶颗粒的溶胀，使沥青涂料具有较大的粘度，但沥青涂料的韧性较差，极容易在大应力撕扯下发生破坏，而加入SBS可显著提高涂料抗撕裂性能和弹性恢复性能。SBS的价格较高，其用量不宜过高。其用量低时，不能明显改善体系的抗撕裂能力，但过大时，一方面不经济，一方面SBS分子在沥青涂料胶体结构中团聚，致使材料容易固化，使涂料的蠕变特性不明显。
丁苯橡胶SBR：蠕变型防水涂料需要具有优良的粘结能力和耐水性、气密性，废胶粉中的天然橡胶可以提供诸项性能，而丁苯橡胶SBR作为一种合成橡胶，在耐水性、气密性、耐磨性方面都与天然橡胶相似。因此此处的SBR作为天然橡胶的补充部分，提高涂料粘结性能。丁苯橡胶SBR与石油沥青作用，可在沥青基质中形成一种共轭结构，使之具备新的力学性能，可显著改善非固化橡胶沥青防水涂料的低温延度和抗开裂性，使之具备突出的抗老化性能，延长使用年限。
再生塑料颗粒：塑料具有较好的耐候性，受温度影响小，在热塑性树脂中，其韧性最大。因此在沥青涂料中加入一定量的该种塑料，可以改善涂料的低温性能，提高拉伸强度。其用量过小，不足以提供涂料所需的拉伸强度；过大，会导致非固化橡胶沥青防水涂料在常温强度过大，蠕变能力降低。而使用再生塑料颗粒可以在保证非固化涂料性能的前提下大幅降低生产成本，且具有极大的社会效益，有利于发展循环经济，降低白色污染。
萜烯树脂：天然植物性增黏树脂，与古马隆树脂并用可解决其单独使用时的渗水现象，使非固化涂料黏性增大，与基层和保护层的结合更紧密，更易实现满铺，杜绝窜水。同时也对非固化涂料的初粘性有大幅提升使之快速与基面和保护层粘着。
古马隆树脂：古马隆树脂是一种石油树脂，与沥青相容性更好，其与萜烯树脂共同作用时可促进萜烯树脂与沥青的相互作用，使体系更均匀。对非固化涂料体系中的废胶粉成分起到软化、补强、增粘、分散等作用，从而使非固化涂料中各组分作用更充分，性能更优良。
表面活性剂：烷基酚聚氧乙烯醚(APEO)，丙烯酸酰胺等非离子基表面活性剂，可使得非固化涂料与潮湿基面的粘附性得到极大提升。另外可降低非固化涂料的使用温度，使之最低在120℃下即可施工，提高施工和易性。
离子液体：在本发明中，离子液体除了传统增塑剂的增大沥青及聚合物分子间的距离、减弱沥青及聚合物分子间作用力之外,还有可能是具有极性的离子液体与沥青及聚合物的极性基团作用，这种极性作用进一步削弱了沥青及聚合物分子间的作用力，另外还导致熵致有序，使高分子链的缠结减少,进一步增加了分子的移动性,此外,由于离子液体有一定的润滑作用，减弱了沥青及聚合物与液体润滑剂的界面能，减少了沥青质内部的抗形变，促进大分子间的相互移动，从而减小了由于沥青及聚合物分子间存在的摩擦作用而显示出来的刚性，卸去建筑变形对非固化涂料的作用力，保证非固化涂料的蠕变性能，进一步增加了非固化橡胶沥青防水涂料的可塑性，对非固化涂料的粘结性和渗透性有极大改进，使之更容易进入基层混凝土多孔结构，从而实现皮肤式防水效果。
本发明通过调整原料种类和生产工艺降低了生产成本并使涂料性能得到极大提升，耐热性最高可达75℃，同时还能保持极好的蠕变性能和皮肤式防水效果。生产非固化橡胶沥青防水涂料采用的主要生产原材料为废轮胎胶粉、废机油和再生塑料颗粒等回收资源、沥青以及多种功能性添加剂，在生产过程中表面活性剂和离子液体的作用，使沥青与各种高分子间形成稳定的胶体结构。并引入离子液体对非固化橡胶沥青防水涂料的渗透性进行改进，同时对涂料中沥青质增塑以实现引入回收资源的同时保证非固化橡胶沥青防水涂料的基本性能。以这种方式结合的高分子与沥青能在稳定的状态下发挥各自的性能，从而提高了防水涂料的稳定性及产品优异性能，保证了在引入多种回收资源实现循环经济的同时提高产品的综合性能。生产温度在150-170℃之间即可，不产生含硫废气同时降低生产能耗。最终实现从生产原料到生产全过程的清洁生产，有利于发展循环经济和环境保护、生态平衡。
本发明的有益技术效果为：
1、本发明的非固化橡胶沥青防水涂料在原料中引入多种再生材料的情况下，还能保证高低温性能优异，延伸性良好，同时应力松弛在合理范围内从而保证涂料的蠕变性，大大降低的生产成本，节省了资源。
2、本发明的非固化橡胶沥青防水涂料通过添加离子液体改进了粘结性和渗透性，更易进入混凝土多孔结构并与混凝土基面粘接，形成皮肤式防水，提高防水效果。
3、本发明的非固化橡胶沥青防水涂料通过离子液体和表面活性剂的催化作用，促进沥青与各种添加剂的结合，降低生产所需温度，生产过程能耗低，污染小。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
将石油沥青32份，废胶粉28份，废机油16份，苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物5份，丁苯橡胶SBR 8份，再生塑料颗粒6份，萜烯树脂10份，古马隆树脂5份，表面活性剂2份，离子液体0.8份顺次加入，通过高速剪切机在170℃条件下混合均匀，制备非固化橡胶沥青防水涂料。依据非固化橡胶沥青涂料行业标准2014年公示稿对非固化橡胶沥青防水涂料的技术要求检测，见表1。
表1 非固化橡胶沥青防水涂料检测结果
实施例2
将石油沥青25份，废机油15份，80目废胶粉30份，SBS 6份，SBR 3.5份，再生塑料颗粒3.5份，萜烯树脂8份，古马隆树脂4份，表面活性剂2份，离子液体0.5份顺次加入，通过高速剪切机在170℃条件下混合均匀，制备非固化橡胶沥青防水涂料。依据非固化橡胶沥青涂料行业标准2014年公示稿对非固化橡胶沥青防水涂料的技术要求检测，见表2。
表2 非固化橡胶沥青防水涂料检测结果
实施例3
将石油沥青30份，废机油10份，120目废胶粉20份，SBS 3份，SBR 2份，再生塑料颗粒4份，表面活性剂1.5份，离子液体1份顺次加入，通过高速剪切机在160℃条件下混合均匀，制备非固化橡胶沥青防水涂料。依据非固化橡胶沥青涂料行业标准2014年公示稿对非固化橡胶沥青防水涂料的技术要求检测，见表3。
表3 非固化橡胶沥青防水涂料检测结果
实施例4
将石油沥青35份，废机油20份，20目废胶粉15份，SBS 4份，SBR 3份，再生塑料颗粒4份，萜烯树脂10份，古马隆树脂5份，表面活性剂3份，离子液体1份顺次加入，通过高速剪切机在150℃条件下混合均匀，制备非固化橡胶沥青防水涂料。依据非固化橡胶沥青涂料行业标准2014年公示稿对非固化橡胶沥青防水涂料的技术要求检测，见表4。
表4 非固化橡胶沥青防水涂料检测结果
实施例5
将石油沥青30份，废机油10份，120目废胶粉13份，SBS 3份，SBR 4份，再生塑料颗粒5份，萜烯树脂8份，古马隆树脂4份，表面活性剂2份，离子液体0.8份顺次加入，通过高速剪切机在170℃条件下混合均匀，制备非固化橡胶沥青防水涂料。依据非固化橡胶沥青涂料行业标准2014年公示稿对非固化橡胶沥青防水涂料的技术要求检测，见表5。
表5 非固化橡胶沥青防水涂料检测结果
实施例6
将石油沥青35份，废机油15份，120目废胶粉16份，SBS 2份，SBR 3份，再生塑料颗粒8份，萜烯树脂9份，古马隆树脂4.5份，表面活性剂1.5份，离子液体1.2份顺次加入，通过高速剪切机在170℃条件下混合均匀，制备非固化橡胶沥青防水涂料。依据非固化橡胶沥青涂料行业标准2014年公示稿对非固化橡胶沥青防水涂料的技术要求检测，见表6。
表6 非固化橡胶沥青防水涂料检测结果
实施例7
将石油沥青45份，废机油18份，120目废胶粉25份，SBS 4份，SBR 5份，再生塑料颗粒9份，萜烯树脂10份，古马隆树脂5份，表面活性剂2份，离子液体1.4份顺次加入，通过高速剪切机在170℃条件下混合均匀，制备非固化橡胶沥青防水涂料。依据非固化橡胶沥青涂料行业标准2014年公示稿对非固化橡胶沥青防水涂料的技术要求检测，见表7。
表7 非固化橡胶沥青防水涂料检测结果
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种非固化橡胶沥青防水涂料，其特征在于：由以下重量份的组分组成：石油沥青10-50份，废胶粉5-40份，废机油10-25份，苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物0.5-8份，丁苯橡胶2-15份，再生塑料颗粒2-10份，萜烯树脂8-12份，古马隆树脂4-6份，表面活性剂0.1-3份，离子液体0.1-1.5份。
2.根据权利要求1所述的非固化橡胶沥青防水涂料，其特征在于：由以下重量份的组分组成：石油沥青25-40份，废胶粉25-35份，废机油15-20份，苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物5-6份，丁苯橡胶2-9份，再生塑料颗粒3-7份，萜烯树脂8-12份，古马隆树脂4-6份，表面活性剂1-3份，离子液体0.5-1.0份。
3.根据权利要求2所述的非固化橡胶沥青防水涂料，其特征在于：石油沥青32份，废胶粉28份，废机油16份，苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物5份，丁苯橡胶SBR 8份，再生塑料颗粒6份，萜烯树脂10份，古马隆树脂5份，表面活性剂2份，离子液体0.8份。
4.根据权利要求1-3任一所述的非固化橡胶沥青防水涂料，其特征在于：所述废胶粉的粒度为20-120目。
5.根据权利要求1-3任一所述的非固化橡胶沥青防水涂料，其特征在于：所述废机油为不含水分和金属粉末杂质的回收机油。
6.根据权利要求1-3任一所述的非固化橡胶沥青防水涂料，其特征在于：所述离子液体为耐300℃的离子液体。
7.根据权利要求6所述的非固化橡胶沥青防水涂料，其特征在于：所述离子液体为1-丁基-3-甲基咪唑四氯铁酸盐、1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐或1-丁基-3-甲基咪唑磷钨酸盐。
8.根据权利要求1-3任一所述的非固化橡胶沥青防水涂料，其特征在于：所述再生塑料颗粒为聚乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯或聚丙烯颗粒；所述表面活性剂为烷基酚聚氧乙烯醚或丙烯酸酰胺。
9.权利要求1-3任一所述非固化橡胶沥青防水涂料的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：将各个组分按所述配比在150-170℃的条件下混合均匀，制得所述非固化橡胶沥青防水涂料。
10.权利要求1-3任一所述非固化橡胶沥青防水涂料在市政工程、地铁隧道、堤坝、水池、道路桥梁、屋顶、厕浴间或地下的防水和注浆堵漏中的应用。
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- 2015-10-23 CN CN201510698478.0A patent/CN105199600B/zh active Active
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