CN105219271A - 非固化磷固废改性沥青防水涂料及其制备工艺 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种非固化磷固废改性沥青防水涂料，解决了现有改性沥青防水涂料制造成本高、利废率低、性能有待进一步提高的问题。其原料组分按重量百分数计为：沥青35％-58％，橡胶粉15％-20％，磷固废改性填料18％-25％，高分子聚合物6％-10％，磷石膏晶须1％-3％，相容剂1％-2％，偶联剂1％-2％，活化剂0.05％-1％,交联剂0.5％-2％，合计100％。本发明工艺简单，成本低，利废率高、原料易得、蠕变性能、粘性、弹性、温度敏感性好，自愈性强。

Description

非固化磷固废改性沥青防水涂料及其制备工艺

技术领域

本发明涉及一种防水涂料及其制备工艺，具体的说是一种非固化磷固废改性沥青防水涂料及其制备工艺。

背景技术

工程结构的正常运营与耐久性问题，以及建筑节能保温效果都与其结构的防水能力有关，因而，防水工程在工程建设中具有十分重要的地位和作用。目前，防水工程主要采用空铺、点粘或条铺的防水做法，这也是目前规范推荐的做法之一，但由此产生了一个问题，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，很难找到渗漏的源头，给修补工作带来很大的难度。

非固化橡胶沥青防水涂料是基于防水层通常受基层变形影响而开裂渗漏的工程特点，根据全新的动态防水理念而研发出的一种新型防水材料。当其与卷材复合形成的防水层受到基层热胀冷缩等因素产生的外力作用时，涂层所具有的持续粘结能力能使主防水层与基层始终处于粘结状态，并具有很好的蠕变能力来消除或减少各种不利因素对防水层产生的拉伸应力，避免防水层受拉断裂、拉压挠曲破坏及高应力状态下加速老化等问题，并且能使卷材处于无应力状态。涂布于基层后，具有蠕变功能的粘结层能封闭基层的裂缝和毛细孔道，使基层具有一定的防水能力，解决了防水层底部窜水的难题。蠕变型的防水层具有很强的自愈功能，即一旦防水层的某个部位被穿刺破坏，其防水失效区域仅局限于破损部位，不会扩散；同时蠕变型材料的流变性会促使周边的部分蠕变型材料逐渐向该部位迁移，填补破损部位，使其重新具有防水功能。

中国专利CN102925058A公开了“非固化橡胶沥青建筑防水涂料”，该专利利用聚丙烯树脂、聚四氟乙烯树脂、等替代部分SBS树脂在特殊的生产工艺条件下使树脂的分子链改变橡胶的分子链，再稳定沥青的分子链结合成稳定的网状结构，虽然使“蠕动涂膜”的稳定性和耐老化性有所提高，但是会使材料的蠕变性能大大降低。

中国专利CN104277715A公开了“一种高耐热的非固化沥青防水涂料及其制备方法”，该专利提供的防水涂料耐热性达到了90℃下无滑动、无流淌、无滴落，而且其它物理性能指标和施工应用性能完全合格，但是低温柔性达-30℃时不合格，只适合一年四季高温炎热地区。

聚合物改性沥青存在成本较高的问题，主要原因是作为改性剂的高分子聚合物的采购成本高，如SBS(丁苯热塑橡胶)目前的市场价约为2万多元/t，当用于沥青的改性时，其用量每增加为2wt％～3wt％，沥青成本增加450～600元/t，如果再考虑加工成本及相关费用.成本增加量可达500-750元/t，导致改性沥青的推广应用受到一定的限制。

磷固废是磷化工产业快速发展过程中排放的固体废弃物。据统计，2012年我国磷石膏产量约7000万吨，累计堆积已超3亿吨；磷尾矿和磷渣年产量也分别在1000万吨左右。但与磷化工产业规模逐年增大相比，其固体废弃物综合利用率一直不超过20％，这些固体废弃物露天堆存常因其中磷、氟、有机物等可溶性杂质溶出而对土壤、水系造成严重污染。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述技术问题，提供一种原料易得、成本低、蠕变性能、粘性、弹性、温度敏感性好，自愈性强的非固化磷固废改性沥青防水涂料。

本发明还提供一种工艺简单、原料中加入磷固废，成本低、对环境友好、各项性能优异的非固化磷固废改性沥青防水涂料的制备方法。

所述非固化磷固废改性沥青防水涂料中，原料组分按重量百分数计为：沥青35％-58％，橡胶粉15％-20％，磷固废改性填料18％-25％，高分子聚合物6％-10％，磷石膏晶须1％-3％，相容剂1％-2％，偶联剂1％-2％，活化剂0.05％-1％,交联剂0.5％-2％，合计100％。

所述沥青为石油重交通沥青。

所述相容剂为PE-g-ST、PP-g-ST、ABS-g-MAH中的至少一种。

所述高分子聚合物为丁苯热塑橡胶、热塑性聚氨酯橡胶、松香树脂、萜烯树脂和石油树脂中的至少一种。

所述磷固废改性填料由五氧化二磷和磷渣磨细混合制得，填料细度为100-800目。

所述磷固废改性填料由五氧化二磷和磷渣磨细混合制得，填料细度为100-800目。

所述磷石膏晶须是以中低品位磷矿磷肥生产联产得到的二水石膏晶须，其CaSO₄质量百分比含量≥98％，平均长径比10～200；所述橡胶粉是以橡胶类产品在生产中以已硫化的边角废料为原料而加工制得，细度为60-100目。

所述偶联剂为铝酸酯、硅烷、钛酸酯、铬络合物中的一种；所述活化剂为烷基苯酚二硫化物、辛烯聚合物橡胶中的一种或两种复合。

所述交联剂为硫磺，或者是硫磺与马来酸酐的混合物。

用于上述改性沥青防水涂料的制备工艺，包括以下步骤：

原料组分按重量百分数计为：沥青35％-58％，橡胶粉15％-20％，磷固废改性填料18％-25％，高分子聚合物6％-10％，磷石膏晶须1％-3％，相容剂1％-2％，偶联剂1％-2％，活化剂0.05％-1％,交联剂0.5％-2％，合计100％，

a、将沥青加热到180-190℃，待其溶解后再投入高分子聚合物采用剪切式搅拌头搅拌，搅拌速度为300-500r/min,搅拌时间为1.0-1.5小时。

b、向步骤a得到的物料中投入橡胶粉并搅拌，保持温度180-190℃，搅拌速度为300-500r/min，搅拌时间为0.5-1.0小时；

c、向步骤b得到的物料中加入相容剂，研磨0.5小时；

d、将磷固废改性填料加热到100-120℃，搅拌时间1.0-1.5小时，再加入步骤c所到的物料，升温至140-160℃，加入交联剂、偶联剂、活化剂，搅拌1.5-2.5小时；

e、将步骤d得到的物料温度降至125-130℃，加入磷石膏晶须，搅拌速度为300-500r/min，搅拌时间为0.5-0.8小时，得到非固化磷固废改性沥青防水涂料。

为解决上述技术问题，发明人现有的改性沥青防水涂料的原料进行了改进，使用了磷固废改性填料，优选填料采用了五氧化二磷和磷渣磨细混合制得。发明人研究发现，表面电荷对填料与沥青之间的粘附性影响很大，表面电荷的不平衡形成表面能，以便与具有相反电荷的表面能互相吸引，达到平衡。在双电层厚度一定的情况下，zeta电位的绝对值越大，电荷密度就越大，如果电性与沥青相反，则粘附性较好。由于一般沥青的表面电荷为负，故zeta电位为正的磷渣与沥青混合料稳定度好。高温稳定性与填料的化学成分关系也是非常密切的。由于沥青中含有活性组分沥青酸酐，当与碱性矿料发生吸附时，可与表面的Ca²⁺、Mg²⁺等金属离子发生化学反应，生成不溶于水的高价金属盐。磷渣的Ca0含量很高，并具有一定的活性，有利于在填料与沥青的界面上形成牢固的化学键。

另外，磷渣中含有可溶性磷酸盐，通过与五氧化二磷高温聚合反应生成多聚磷酸，加入多聚磷酸的改性沥青，可有效提高高温性能、抗老化性及储存稳定性，且不影响沥青的低温性能。将多聚磷酸与其他高分子聚全物复配(SBS、SBR或PE等)后相容性好，且能有效地提高其低温抗裂性，并能降低改性沥青的成本。磷酸盐也能有效增加沥青胶浆的劲度，其加劲的效果随着磷酸添加比例的增加而增加，且不会影响沥青胶浆的安全性与品质。

在所述交联剂中，发明人选用了硫磺，由于硫磺对聚合物分子的交联作用，聚合物分子通过聚硫键形成相互交联的网络状结构，一定程度上限制了沥青分子间的位移和沥青胶体流动性，降低改性沥青离析软化点差，增加了高分子聚合物与沥青间的界面层，增加其稳定性，在一定程度上改善改性沥青的储存稳定性。又经过断面结构表征分析发现，聚合物改性剂和沥青之间有良好的界面相溶性，废胎胶粉网络结构和高分子聚合物交联网络结构相互协同补充，复合改性后的沥青表现出良好的高温和低温性能。优选交联剂的加入量为0.5％-2wt％，

进一步的，原料中还加入了磷石膏晶须，硫磺和磷石膏晶须能够发挥协同改性作用，能够在减少基质沥青用量的情况下使改性沥青的性能达到国家规范要求。在磷固废改性填料中，磷石膏晶须添加量为1-3wt％，过多会不相容，过少性能改善不明显。

有益效果：

1)本发明改性沥青防水涂料中加入了磷固废改性填料，能效利用磷化工产业快速发展过程中排放的固体废弃物、提高改性沥青防水涂料的各项性能，还能减少高分子聚合物的使用量，有效降低制造成本。

2)本发明改性沥青防水涂料各项性能优异，特别是粘接力和持续粘接能力强，并且延伸率大，低温柔性、低温粘接性、弹性和温度敏感性好，自愈性强，能与各种基层、防水卷材良好粘结，并具有持续粘结和二次粘结能力，特别在基层变形量大、较容易开裂的部位，合理地解决了因基层变形对材料所产生的影响，大大提高了防水层的可靠性和使用年限。

3)本发明方法简单可靠，利废率高、生产成本低、生产周期短、对环境友好，具有广阔的市场前景。

具体实施方式

原料组分按重量百分数计为：沥青15％-50％，橡胶粉10％-20％，磷固废改性填料15％-25％，高分子聚合物8％-12％，改性材料2％-4％，助溶剂15％-20％，增塑剂1％-2％，偶联剂0.05％-1％,交联剂0.05％-1％。

其中，所述磷石膏晶须是以中低品位磷矿磷肥生产联产得到的二水石膏晶须，其CaSO₄质量百分比含量≥98％，平均长径比10～200；所述橡胶粉是以橡胶类产品在生产中以已硫化的边角废料为原料而加工制得，细度为60-100目。

实施例1：非固化磷固废改性沥青防水涂料原料组分按重量

百分数如下：

上述非固化磷固废改性沥青防水涂料的制备工艺，包括以下步骤：

a、在反应罐中投入沥青，加热到190℃，待其溶解后再投入高分子聚合物采用剪切式搅拌头搅拌，搅拌速度为450r/min,搅拌时间为1.0小时。

b、在反应罐中投入胶粉并搅拌，保持温度180℃，搅拌速度为350r/min，搅拌时间为1.0小时。

c、将所得原料投入胶体磨，加入适量相容剂，研磨0.5小时。

d、称取磷固废改性填料投入反应罐，加热到120℃，搅拌时间1.0小时后，将经过c所得原料放回反应罐，升温至155℃，加入交联剂、偶联剂、活化剂，搅拌2.5小时。

e、反应罐温度降至130℃，加入磷石膏晶须，搅拌速度为400r/min，搅拌时间为0.7小时，得到非固化磷固废改性沥青防水涂料。

实施例1所得的非固化磷固废改性沥青防水涂料的基本性能为

实施例2：非固化磷固废改性沥青防水涂料，其原料组分按重量百分数如下：

上述非固化磷固废改性沥青防水涂料的制备工艺，包括以下步骤：

a、在反应罐中投入沥青，加热到180，待其溶解后再投入高分子聚合物采用剪切式搅拌头搅拌，搅拌速度为300r/min,搅拌时间为1.5小时。

b、在反应罐中投入胶粉并搅拌，保持温度187℃，搅拌速度为500r/min，搅拌时间为0.5小时。

c、将所得原料投入胶体磨，加入适量相容剂，研磨0.5小时。

d、称取磷固废改性填料投入反应罐，加热到100℃，搅拌时间1.5小时后，将经过c所得原料放回反应罐，升温至150℃，加入交联剂、偶联剂、活化剂，搅拌2小时。

e、反应罐温度降至128℃，加入石膏晶须，搅拌速度为300r/min，搅拌时间为0.6小时，得到非固化磷固废改性沥青防水涂料。

实施例2所得的非固化磷固废改性沥青防水涂料的基本性能为

实施例3：非固化磷固废改性沥青防水涂料，其原料组分按重量百分数如下：

上述非固化磷固废改性沥青防水涂料的制备工艺，包括以下步骤：

a、在反应罐中投入沥青，加热到185℃，待其溶解后再投入高分子聚合物采用剪切式搅拌头搅拌，搅拌速度为400r/min,搅拌时间为1.0小时。

b、在反应罐中投入胶粉并搅拌，保持温度190℃，搅拌速度为300r/min，搅拌时间为1.0小时。

c、将所得原料投入胶体磨，加入适量相容剂，研磨0.5小时。

d、称取磷固废改性填料投入反应罐，加热到110℃，搅拌时间1.5小时后，将经过c所得原料放回反应罐，升温至160℃，加入交联剂、偶联剂、活化剂，搅拌1.5小时。

e、反应罐温度降至130℃，加入石膏晶须，搅拌速度为500r/min，搅拌时间为0.5小时，得到非固化磷固废改性沥青防水涂料。

实施例3所得的非固化磷固废改性沥青防水涂料的基本性能为

实施例4：非固化磷固废改性沥青防水涂料，其原料组分按重量百分数如下：

上述非固化磷固废改性沥青防水涂料的制备工艺，包括以下步骤：

a、在反应罐中投入沥青，加热到187℃，待其溶解后再投入高分子聚合物采用剪切式搅拌头搅拌，搅拌速度为500r/min,搅拌时间为1.5小时。

b、在反应罐中投入胶粉并搅拌，保持温度182℃，搅拌速度为400r/min，搅拌时间为1.0小时。

c、将所得原料投入胶体磨，加入适量相容剂，研磨0.5小时。

d、称取磷固废改性填料投入反应罐，加热到120℃，搅拌时间1.0小时后，将经过c所得原料放回反应罐，升温至140℃，加入交联剂、偶联剂、活化剂，搅拌2.5小时。

e、反应罐温度降至125℃，加入石膏晶须，搅拌速度为500r/min，搅拌时间为0.8小时，得到非固化磷固废改性沥青防水涂料。

实施例4所得的非固化磷固废改性沥青防水涂料的基本性能为

本发明解决了现有柔性防水涂料性能缺陷及其与基层粘结出现细小破损或裂缝后失去防水性能的问题。所制备的非固化磷固废改性沥青防水涂料满足JC/T2216-2014《非固化橡胶沥青防水涂料》行业标准，制备工艺简单,具有较好蠕变性能，并且粘性、弹性、温度敏感性好，自愈性强，特别在基层变形量大、较容易开裂的部位，能很好地发挥其材料性能优势,适用于工业生产，具有广阔的市场前景。

Claims (10)

1.一种非固化磷固废改性沥青防水涂料，其特征在于，原料组分按重量百分数计为：沥青35％-58％，橡胶粉15％-20％，磷固废改性填料18％-25％，高分子聚合物6％-10％，磷石膏晶须1％-3％，相容剂1％-2％，偶联剂1％-2％，活化剂0.05％-1％,交联剂0.5％-2％，合计100％。

2.根据权利要求1所述的非固化磷固废改性沥青防水涂料，其特征在于：所述沥青为石油重交通沥青。

3.根据权利要求1所述的非固化磷固废改性沥青防水涂料，其特征在于：所述相容剂为PE-g-ST、PP-g-ST、ABS-g-MAH中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的非固化磷固废改性沥青防水涂料，其特征在于：所述高分子聚合物为丁苯热塑橡胶、热塑性聚氨酯橡胶、松香树脂、萜烯树脂和石油树脂中的至少一种。

5.根据权利要求1所述的非固化磷固废改性沥青防水涂料，其特征在于：所述磷固废改性填料由五氧化二磷和磷渣磨细混合制得，填料细度为100-800目。

6.据权利要求5所述的非固化磷固废改性沥青防水涂料，其特征在于：所述磷固废改性填料中，五氧化二磷占磷固废改性填料总质量的1-3％。

7.根据权利要求1所述的非固化磷固废改性沥青防水涂料，其特征在于：所述磷石膏晶须是以中低品位磷矿磷肥生产联产得到的二水石膏晶须，其CaSO₄质量百分比含量≥98％，平均长径比10～200；所述橡胶粉是以橡胶类产品在生产中以已硫化的边角废料为原料而加工制得，细度为60-100目。

8.根据权利要求1所述的非固化磷固废改性沥青防水涂料，其特征在于：所述偶联剂为铝酸酯、硅烷、钛酸酯、铬络合物中的一种；所述活化剂为烷基苯酚二硫化物、辛烯聚合物橡胶中的一种或两种复合。

9.根据权利要求1所述的非固化磷固废改性沥青防水涂料，其特征在于：交联剂为硫磺，或者是硫磺与马来酸酐的混合物。

10.一种1-9任一项所述非固化磷固废改性沥青防水涂料的制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：

原料组分按重量百分数计为：沥青35％-58％，橡胶粉15％-20％，磷固废改性填料18％-25％，高分子聚合物6％-10％，磷石膏晶须1％-3％，相容剂1％-2％，偶联剂1％-2％，活化剂0.05％-1％,交联剂0.5％-2％，合计100％，

a、将沥青加热到180-190℃，待其溶解后再投入高分子聚合物采用剪切式搅拌头搅拌，搅拌速度为300-500r/min,搅拌时间为1.0-1.5小时。

b、向步骤a得到的物料中投入橡胶粉并搅拌，保持温度180-190℃，搅拌速度为300-500r/min，搅拌时间为0.5-1.0小时。

c、向步骤b得到的物料中加入相容剂，研磨0.5小时。

d、将磷固废改性填料加热到100-120℃，搅拌时间1.0-1.5小时，再加入步骤c所到的物料，升温至140-160℃，加入交联剂、偶联剂、活化剂，搅拌1.5-2.5小时。

e、将步骤d得到的物料温度降至125-130℃，加入磷石膏晶须，搅拌速度为300-500r/min，搅拌时间为0.5-0.8小时，得到非固化磷固废改性沥青防水涂料。