CN105713399A - 一种低成本高性能液态防水材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种低成本高性能液态防水材料，由以下质量百分比的组分组成：催化油浆35%～65%、橡胶粉末4%～8%、石油树脂2%～6%、古马隆树脂1%～5%、胶乳改性剂0.5%～3%、表面活性剂0.4%～3%、水余量。本发明还公开了该液态防水材料的制备方法。本发明提供的液体防水材料生产成本低，高温不变软，低温不开裂，抗老化性强，渗透性好，防水效果和使用寿命大大优于传统的乳化沥青防水材料。
Description
技术领域
本发明涉及一种低成本高性能液态防水材料及其制备方法，其属于防水材料技术领域。
背景技术
市场上防水材料种类繁多，根据使用途径不同主要分为固态防水材料和液态防水材料两大类。在液态防水材料中，乳化沥青做为一种常用的传统液态防水材料，其由于生产工艺简单，性能良好，使用方便等优点，一直被广泛应用在公路工程，桥梁工程，隧道工程，房屋建筑等等的防水工程中。乳化沥青是将沥青高温热融后，经过机械剪切搅拌的作用使得沥青微粒均匀分散在含有乳化剂的水溶液中所得到的稳定的乳液。当乳化沥青中的水分挥发完毕，沥青微粒破乳凝固时，会还原为连续的沥青防水层。传统的乳化沥青防水材料主要生产原料为沥青，而沥青的价格昂贵，导致了乳化沥青的生产成本也相应较高，同时由于沥青的分子量较大的原因，普通的乳化沥青防水材料还存在容易破乳，渗透性差的情况。当乳化沥青从液态凝固成固态的防水层时，防水效果的好坏完全依赖于沥青的性能，而普通沥青一般都存在高温时容易变软，低温时容易开裂，抗老化性能差等缺点，这也严重影响了乳化沥青的防水效果和使用寿命。
发明内容
本发明目的之一是提供一种生产成本低，高温不变软，低温不开裂，抗老化性强，渗透性好的高性能液态防水材料。该防水材料以价格低廉的催化油浆为主要基础生产原料，先通过浅度氧化调节催化油浆硬度，再将氧化后的催化油浆与橡胶粉末、石油树脂、古马隆树脂、胶乳改性剂以及表面活性剂一起乳化制备出高性能液态防水材料。
本发明目的之二是提供上述防水材料的制备方法。
本发明第一个目的是通过以下技术方案来实现的：一种低成本高性能液态防水材料，由以下质量百分比的组分组成：
催化油浆35%～65%
橡胶粉末4%～8%
石油树脂2%～6%
古马隆树脂1%～5%
胶乳改性剂0.5%～3%
表面活性剂0.4%～3%
水余量。
作为本发明的一个实施例方式，所述的组分的质量百分比为：
催化油浆40%～60%
橡胶粉末5%～7%
石油树脂3%～5%
古马隆树脂2%～4%
胶乳改性剂0.8%～2.5%
表面活性剂0.6%～2.4%
水余量。
作为本发明的另一个实施例方式，所述的组分的质量百分比还为：
催化油浆45%～55%
橡胶粉末5.5%～6.5%
石油树脂4%～4.5%
古马隆树脂2.5%～3%
胶乳改性剂1%～2%
表面活性剂0.8%～2%
水余量。
本发明所述的催化油浆是主要基础材料，为炼油厂催化装置的副产物，优先选择环烷基原油和中间基原油中的一种或者两种原油混合经蒸馏和催化装置生产出的油浆，油浆中的粉末固含量<1.0%，油浆蜡含量<3.0%，油浆芳烃含量>50%，油浆饱和烃含量<35%。
本发明所述的橡胶粉末为市面上常用的各种橡胶粉末，优选废轮胎、废胶鞋，废胶带等废橡胶制品生产的橡胶粉末，细度≥60目。在本发明中其作为辅料，主要作用是改善防水材料中催化油浆的高温稳定性和粘弹性。
本发明所述的石油树脂为C9石油树脂（一种热塑性树脂），软化点100～120℃，重均分子量介于500～3000。C9石油树脂具有酸值低，混溶性好，耐水、耐乙醇和耐化学品等特性，对酸碱具有化学稳定，并有调节粘性和热稳定性好的特点。在本发明中其作为辅料，主要对防水材料中的催化油浆起到增粘、补强的作用。
本发明所述的古马隆树脂以煤焦油或者乙烯焦油与碳九为原料经催化聚合反应而制得，软化点80℃～120℃，外观为黄色、褐色、黑色块状固体，具有良好的热塑性、耐水性、耐酸碱性、耐老化性。在本发明中其作为辅料，主要作用是提高防水材料中催化油浆的软化点和硬度。
本发明所述的胶乳改性剂为SBR-胶乳，固含量25%～60%。在本发明中其作为辅料，主要作用是改善防水材料中催化油浆的延伸性，增强催化油浆的低温抗裂性。
本发明所述的表面活性剂为市面上常用的沥青乳化剂中的一种或者两种以上复配。
本发明所述的水要求清澈透明、无杂质，以中性水为宜。
本发明的第二个目的是通过以下技术措施来实现的：一种低成本高性能液态防水材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)按配比称取催化油浆、橡胶粉末、石油树脂、古马隆树脂、胶乳改性剂、表面活性剂和水；
(2)首先将催化油浆送入氧化设备进行浅度氧化，其中，氧化温度150～250℃，风量6～12L/min·kg，氧化时间2～10h，氧化后的油浆针入度控制在80～2501/10mm之间，并保持在150℃～170℃的温度待用；
(3)将橡胶粉末均匀缓慢的加入待用的热氧化油浆中，并在150℃～170℃的温度下均匀搅拌120～180分钟，等橡胶粉末充分溶胀后剪切10～20分钟，再加入石油树脂和古马隆树脂均匀搅拌5～10分钟后得到热混合改性油浆料，然后继续在130℃～160℃的温度下保持待用。
(4)将乳化剂加入水中搅拌均匀配成皂液并加热至50℃～70℃后，加入乳化设备中循环，再加入步骤(3)制得的待用热混合改性油浆料进行剪切循环2～5分钟后，继续加入胶乳改性剂循环剪切1～2分钟即制得成品。
所述步骤(2)的氧化设备指氧化塔或氧化釜等。
所述步骤(2)将氧化后的油浆针入度控制在80～2501/10mm之间，是为了防止过度氧化的发生，控制氧化油浆中胶质和沥青质等大分子产生的数量。
所述步骤(3)中的剪切采用高速剪切机，剪切速度为3000r/min～8000r/min。
所述步骤(4)的乳化设备指循环剪切机或胶体磨等，剪切循环速度为2000r/min～5000r/min。
本发明与现有技术相比具有以下显著效果：
(1)本发明以价格低廉的催化油浆为主要原料，制备所得的液态防水材料不仅性能优于传统的乳化沥青防水材料，而且主要生产原料催化油浆的价格仅是沥青价格的一半，而古马隆树脂、橡胶粉末等辅助生产原料的价格也低于沥青的价格，石油树脂、胶乳改性剂虽然价格高于沥青，但是使用量较少，所以本发明液态防水材料的总体生产成本比传统的乳化沥青防水材料至少低30％。
(2)本发明将催化油浆浅度氧化后，使其既具有与沥青相同的各项性能，同时又具有易乳化，易渗透等特点。因为催化油浆富含芳烃等轻组分，经过浅度氧化后其组分仍然是以芳烃、饱和烃、胶质等中小分子为主，含有的沥青质等大分子组分较少。而与具有相同针入度的但含有的胶质和沥青质等中大分子较多的沥青相比，经过浅度氧化后的催化油浆比具有相同针入度的沥青更容易乳化，渗透性能更强，这样制备出的液态防水材料具有比乳化沥青防水材料更好的稳定性和渗透性。
(3)本发明选用了橡胶粉末、石油树脂、古马隆树脂、胶乳改性剂等作为辅料。橡胶粉末能改善催化油浆的高温稳定性和粘弹性，石油树脂对催化油浆起到增粘、补强的作用，古马隆树脂能提高催化油浆的软化点和硬度，胶乳改性剂能改善催化油浆的延伸性，增强催化油浆的低温抗裂性。这样通过辅料的综合作用，使得本发明产品中的催化油浆乳液从液态凝固成固态的防水层时，在高温时不会变软，低温时不容易开裂，使用稳定性良好，防水效果和使用寿命大大优于传统的乳化沥青防水材料。
具体实施方式
以下通过实施例更加详细地阐述本发明内容，但是下述实施例只是用于对本发明的内容进行阐述，而不是限制，因此在与本发明的权利要求书相当的含义和范围内的任何改变，都应认为是包括在权利要求书的范围内。
以下实施例中，催化油浆来自于传统炼油厂催化装置的副产物，油浆中的粉末固含量<1.0%，油浆蜡含量<3.0%，油浆芳烃含量>50%，油浆饱和烃含量<35%。
实施例一
催化油浆：500克茂名石化生产
橡胶粉末：60克废橡胶粉末，细度100目
石油树脂：40克齐隆化工C9石油树脂
古马隆树脂：25克鸿业化工生产
胶乳改性剂：15克SBR-40胶乳，固含量40％
表面活性剂：12克金阳科技公司生产的JY-R4乳化剂
水：348克清澈透明、无杂质的自来水
先将催化油浆送入氧化釜进行浅度氧化，氧化的工艺条件为：氧化温度200℃，风量9L/min·kg，氧化时间7h。氧化后的油浆针入度为1581/10mm，将氧化油浆保持在150℃的温度待用。将橡胶粉末均匀缓慢的加入待用的热氧化油浆中，并在150℃的温度下均匀搅拌120分钟，等橡胶粉末充分溶胀后用高速剪切机3000r/min剪切15分钟，再加入石油树脂和古马隆树脂均匀搅拌5分钟得到热混合改性油浆料，然后继续在150℃的温度下保持待用。将表面活性剂加入水中搅拌均匀配成皂液并加热至50℃后，加入乳化设备中循环，再加入待用的热混合改性油浆料进行2000r/min循环剪切5分钟后，继续加入胶乳改性剂2000r/min循环剪切2分钟即制得成品。
实施例二
催化油浆：540克茂名石化生产
橡胶粉末：65克废橡胶粉末，细度80目
石油树脂：40克华科C9石油树脂
古马隆树脂：30克鸿业化工生产
胶乳改性剂：15克SBR-60胶乳，固含量60％
表面活性剂：15克博华化工科技公司生产的PW-12乳化剂
水：295克清澈透明、无杂质的自来水
先将催化油浆送入氧化釜进行浅度氧化，氧化的工艺条件为：氧化温度180℃，风量8L/min·kg，氧化时间6h。氧化后的油浆针入度为1831/10mm，将氧化油浆保持在150℃的温度待用。将橡胶粉末均匀缓慢的加入待用的热氧化油浆中，并在150℃的温度下均匀搅拌150分钟，等橡胶粉末充分溶胀后用高速剪切机4000r/min剪切15分钟，再加入石油树脂和古马隆树脂均匀搅拌5分钟得到热混合改性油浆料，然后继续在150℃的温度下保持待用。将表面活性剂加入水中搅拌均匀配成皂液并加热至50℃后，加入乳化设备中循环，再加入待用的热混合改性油浆料进行3000r/min循环剪切5分钟后，继续加入胶乳改性剂3000r/min循环剪切2分钟即制得成品。
实施例三
催化油浆：450克茂名石化生产
橡胶粉末：50克废橡胶粉末，细度80目
石油树脂：30克华科C9石油树脂
古马隆树脂：25克南化科技公司生产
胶乳改性剂：10克SBR-60胶乳，固含量60％
表面活性剂：10克金阳科技公司生产的JY-R4H乳化剂
水：425克清澈透明、无杂质的自来水
先将催化油浆送入氧化釜进行浅度氧化，氧化的工艺条件为：氧化温度220℃，风量10L/min·kg，氧化时间9h。氧化后的油浆针入度为1261/10mm，将氧化油浆保持在150℃的温度待用。将橡胶粉末均匀缓慢的加入待用的热氧化油浆中，并在150℃的温度下均匀搅拌120分钟，等橡胶粉末充分溶胀后用高速剪切机5000r/min剪切15分钟，再加入石油树脂和古马隆树脂均匀搅拌5分钟得到热混合改性油浆料，然后继续在150℃的温度下保持待用。将表面活性剂加入水中搅拌均匀配成皂液并加热至50℃后，加入乳化设备中循环，再加入待用的热混合改性油浆料进行4000r/min循环剪切5分钟后，继续加入胶乳改性剂4000r/min循环剪切2分钟即制得成品。
实施例四
催化油浆：520克茂名石化生产
橡胶粉末：58克废橡胶粉末，细度80目
石油树脂：40克齐隆化工C9石油树脂
古马隆树脂：30克南化科技公司生产
胶乳改性剂：20克SBR-40胶乳，固含量40％
表面活性剂：12克中泰化工科技公司生产的PN-3F乳化剂
水：320克清澈透明、无杂质的自来水
先将催化油浆送入氧化釜进行浅度氧化，氧化的工艺条件为：氧化温度195℃，风量9L/min·kg，氧化时间6h。氧化后的油浆针入度为1721/10mm，将氧化油浆保持在150℃的温度待用。将橡胶粉末均匀缓慢的加入待用的热氧化油浆中，并在150℃的温度下均匀搅拌120分钟，等橡胶粉末充分溶胀后用高速剪切机6000r/min剪切15分钟，再加入石油树脂和古马隆树脂均匀搅拌5分钟得到热混合改性油浆料，然后继续在150℃的温度下保持待用。将表面活性剂加入水中搅拌均匀配成皂液并加热至50℃后，加入乳化设备中循环，再加入待用的热混合改性油浆料进行5000r/min循环剪切5分钟后，继续加入胶乳改性剂5000r/min循环剪切2分钟即制得成品。
实施例五
催化油浆：650克茂名石化生产
橡胶粉末：56克废橡胶粉末，细度60目
石油树脂：35克齐隆化工C9石油树脂
古马隆树脂：18克鸿业化工生产
胶乳改性剂：25克SBR-25胶乳，固含量25％
表面活性剂：13克富斯特化工公司生产的FS-C01乳化剂
水：198克清澈透明、无杂质的自来水
先将催化油浆送入氧化釜进行浅度氧化，氧化的工艺条件为：氧化温度245℃，风量12L/min·kg，氧化时间10h。氧化后的油浆针入度为851/10mm，将氧化油浆保持在160℃的温度待用。将橡胶粉末均匀缓慢的加入待用的热氧化油浆中，并在160℃的温度下均匀搅拌150分钟，等橡胶粉末充分溶胀后用高速剪切机7000r/min剪切10分钟，再加入石油树脂和古马隆树脂均匀搅拌8分钟得到热混合改性油浆料，然后继续在160℃的温度下保持待用。将表面活性剂加入水中搅拌均匀配成皂液并加热至60℃后，加入乳化设备中循环，再加入待用的热混合改性油浆料进行3000r/min循环剪切3分钟后，继续加入胶乳改性剂3000r/min循环剪切1分钟即制得成品。
实施例六
催化油浆：350克茂名石化生产
橡胶粉末：80克废橡胶粉末，细度100目
石油树脂：55克华科C9石油树脂
古马隆树脂：45克南化科技公司生产
胶乳改性剂：12克SBR-50胶乳，固含量50％
表面活性剂：20克康泽化工公司生产的PS-201乳化剂
水：438克清澈透明、无杂质的自来水
先将催化油浆送入氧化釜进行浅度氧化，氧化的工艺条件为：氧化温度165℃，风量6L/min·kg，氧化时间3h。氧化后的油浆针入度为2421/10mm，将氧化油浆保持在165℃的温度待用。将橡胶粉末均匀缓慢的加入待用的热氧化油浆中，并在165℃的温度下均匀搅拌180分钟，等橡胶粉末充分溶胀后用高速剪切机8000r/min剪切20分钟，再加入石油树脂和古马隆树脂均匀搅拌10分钟得到热混合改性油浆料，然后继续在135℃的温度下保持待用。将表面活性剂加入水中搅拌均匀配成皂液并加热至70℃后，加入乳化设备中循环，再加入待用的热混合改性油浆料进行4000r/min循环剪切5分钟后，继续加入胶乳改性剂4000r/min循环剪切2分钟即制得成品。
实施例七
催化油浆：600克茂名石化生产
橡胶粉末：60克废橡胶粉末，细度80目
石油树脂：45克齐隆化工C9石油树脂
古马隆树脂：35克南化科技公司生产
胶乳改性剂：26克SBR-30胶乳，固含量30％
表面活性剂：25克创信科技公司生产的ZH-P6乳化剂
水：209克清澈透明、无杂质的自来水
先将催化油浆送入氧化釜进行浅度氧化，氧化的工艺条件为：氧化温度235℃，风量11L/min·kg，氧化时间9h。氧化后的油浆针入度为981/10mm，将氧化油浆保持在170℃的温度待用。将橡胶粉末均匀缓慢的加入待用的热氧化油浆中，并在170℃的温度下均匀搅拌160分钟，等橡胶粉末充分溶胀后用高速剪切机5000r/min剪切10分钟，再加入石油树脂和古马隆树脂均匀搅拌6分钟得到热混合改性油浆料，然后继续在155℃的温度下保持待用。将表面活性剂加入水中搅拌均匀配成皂液并加热至55℃后，加入乳化设备中循环，再加入待用的热混合改性油浆料进行3000r/min循环剪切4分钟后，继续加入胶乳改性剂3000r/min循环剪切1分钟即制得成品。
实施例八
催化油浆：400克茂名石化生产
橡胶粉末：75克废橡胶粉末，细度100目
石油树脂：55克华科C9石油树脂
古马隆树脂：40克鸿业化工生产
胶乳改性剂：30克SBR-25胶乳，固含量25％
表面活性剂：18克博华化工科技公司生产的PW-08乳化剂
水：382克清澈透明、无杂质的自来水
先将催化油浆送入氧化釜进行浅度氧化，氧化的工艺条件为：氧化温度186℃，风量10L/min·kg，氧化时间5h。氧化后的油浆针入度为1771/10mm，将氧化油浆保持在165℃的温度待用。将橡胶粉末均匀缓慢的加入待用的热氧化油浆中，并在165℃的温度下均匀搅拌130分钟，等橡胶粉末充分溶胀后用高速剪切机6000r/min剪切15分钟，再加入石油树脂和古马隆树脂均匀搅拌8分钟得到热混合改性油浆料，然后继续在145℃的温度下保持待用。将表面活性剂加入水中搅拌均匀配成皂液并加热至60℃后，加入乳化设备中循环，再加入待用的热混合改性油浆料进行5000r/min循环剪切5分钟后，继续加入胶乳改性剂5000r/min循环剪切2分钟即制得成品。
各实施例的样品性能测定结果见表1：
表1的结果显示，实施例一至八的防水材料的软化点高，低温延度高，具有良好的抗高温软化和抗低温开裂性能，质量稳定，且具有良好的防水性。
Claims (10)
1.一种低成本高性能液态防水材料，其特征在于，由以下质量百分比的组分组成：
催化油浆35%～65%
橡胶粉末4%～8%
石油树脂2%～6%
古马隆树脂1%～5%
胶乳改性剂0.5%～3%
表面活性剂0.4%～3%
水余量。
2.一种低成本高性能液态防水材料，其特征在于，所述的组分的质量百分比为：
催化油浆40%～60%
橡胶粉末5%～7%
石油树脂3%～5%
古马隆树脂2%～4%
胶乳改性剂0.8%～2.5%
表面活性剂0.6%～2.4%
水余量。
3.一种低成本高性能液态防水材料，其特征在于，所述的组分的质量百分比还为：
催化油浆45%～55%
橡胶粉末5.5%～6.5%
石油树脂4%～4.5%
古马隆树脂2.5%～3%
胶乳改性剂1%～2%
表面活性剂0.8%～2%
水余量。
4.根据权利要求1-3任一项所述的低成本高性能液态防水材料，其特征在于，所述的催化油浆为环烷基原油和中间基原油中的一种或者两种原油混合经蒸馏和催化装置生产出的油浆，油浆中的粉末固含量<1.0%，油浆蜡含量<3.0%，油浆芳烃含量>50%，油浆饱和烃含量<35%。
5.根据权利要求4所述的低成本高性能液态防水材料，其特征在于，所述的橡胶粉末为废橡胶制品生产的橡胶粉末，细度≥60目。
6.根据权利要求4所述的低成本高性能液态防水材料，其特征在于，所述的石油树脂为C9石油树脂，软化点100～120℃，重均分子量介于500～3000。
7.根据权利要求4所述的低成本高性能液态防水材料，其特征在于，所述的古马隆树脂的软化点为80℃～120℃。
8.根据权利要求4所述的低成本高性能液态防水材料，其特征在于，所述的胶乳改性剂为SBR-胶乳，固含量25%～60%。
9.根据权利要求4所述的低成本高性能液态防水材料，其特征在于，所述的表面活性剂为常用的沥青乳化剂中的一种或者两种以上复配；所述的水为清澈透明、无杂质的中性水。
10.一种权利要求1-9任一项所述低成本高性能液态防水材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)按配比称取催化油浆、橡胶粉末、石油树脂、古马隆树脂、胶乳改性剂、表面活性剂和水；
(2)首先将催化油浆送入氧化设备进行浅度氧化，其中，氧化温度150～250℃，风量6～12L/min·kg，氧化时间2～10h，氧化后的油浆针入度控制在80～2501/10mm之间，并保持在150℃－170℃的温度待用；
(3)将橡胶粉末的加入待用的热氧化油浆中，并在150℃～170℃的温度下均匀搅拌120～180分钟，待橡胶粉末充分溶胀后剪切10～20分钟，再加入石油树脂和古马隆树脂均匀搅拌5～10分钟后得到热混合改性油浆料，然后继续在130℃～160℃的温度下保持待用；
(4)将乳化剂加入水中搅拌均匀配成皂液并加热至50℃～70℃后，加入乳化设备中循环，再加入所述步骤(3)制得的热混合改性油浆料进行剪切循环2～5分钟后，继续加入胶乳改性剂循环剪切1～2分钟即制得成品。
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| WO2011034425A1 (en) * | 2009-09-17 | 2011-03-24 | Latexfalt B.V. | Storage stable emulsions from low penetration grade bituminous binders |
| CN103525106A (zh) * | 2013-10-14 | 2014-01-22 | 浙江鲁班建筑防水有限公司 | 具有蠕变特性的水乳型改性沥青及其制备方法 |
| CN104356655A (zh) * | 2014-10-11 | 2015-02-18 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种道路透层油及其制备方法 |
| CN105199600A (zh) * | 2015-10-23 | 2015-12-30 | 山东华特知新化工有限公司 | 一种非固化橡胶沥青防水涂料及其制备方法与应用 |
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2016
- 2016-03-24 CN CN201610170585.0A patent/CN105713399B/zh active Active
Patent Citations (4)
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| Title |
|---|
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN105713399B (zh) | 2019-05-14 |
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