CN1058415A - 带有改良乳胶的沥青乳液粘接层的玛脂涂料体系 - Google Patents

带有改良乳胶的沥青乳液粘接层的玛脂涂料体系 Download PDF

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Abstract

一种使用粘接层来改善玛脂涂料体系质量的 方法，该粘接层由一种水状的改良乳胶的沥青乳液组 成，该粘接层涂在一个基层上，然后将至少一种随后 的涂料涂敷在该粘接层上，以得到一种具有极好的抗 附着及抗渗透褪色能力的玛脂涂料体系。

Description

带有改良乳胶的沥青乳液粘接层的 玛脂涂料体系
本发明涉及了一种用置于一个基层和至少一种随后涂料之间的一个粘接层来改善玛脂涂料体系质量的方法。具体地说，本发明专指一种由改良乳胶的沥青水状乳液组成的粘接层，当这种粘接层被涂于基层与玛脂顶层之间时，就能够改善该玛脂涂料体系的性能。
在盖屋顶的材料市场中有很大一部分都采用了沥青基的产品，比如，用改良的沥青纸卷做下部基层，再在其上覆盖一个常用的玛脂顶层，用来改进耐久性(即沥青老化)；节能(白色涂料与黑色的沥青相比较而言)；降低火灾发生率和增加美感。虽然此处所称的“玛脂顶层”包括任何涂于一个基本水平的表面。如屋顶，或涂于一个基本垂直的表面，如墙壁，或涂于其它基层表面上的厚涂料，这些涂料还经常被称为“屋顶玛脂”。屋顶平台或其它表面由于设计的原因或制作过程中的粗糙，可能存留水。这种储留的水会电粘接层起泡或损坏，使玛脂顶层失效。可以采用沥青乳液粘接层来改善玛脂涂料体系粘接层抗起泡和损坏的性能。不过，沥青乳液粘接层对玛脂涂料体系的抗渗透褪色能力有不良影响。在某些情况下，特别是在新使用的粘接层中，在基层中或在基层上使用的高级着色物质会渗透进玛脂顶层，并使之褪色。本发明由改良乳胶的沥青乳液组成水状的粘接层被置于基层和玛脂顶层之间，它并不过分妨碍玛脂涂料体系的应用或使之过分复杂化就能提高该玛脂涂料体系抗附着和抗渗透褪色的性能。
美国专利3266925号公开了一种抗油污屋顶和壁板层的结构。在这种结构中，通过用一种疏油的阴离子碳氟胶粘剂涂敷在团粒上，可以避免从沥青或含沥青的基层中流出的轻质油污染所埋入的彩色装饰团粒。把阳离子聚胺盐掺入可与阴离子碳氟涂料反应的基层中能提高碳氟涂层团粒与基层之间的粘接质量。
美国专利3620810号公开了一种三层防水屋顶涂料，在屋顶上涂的第一层包括石膏、珍珠岩、粘土以及其他无机组分，第二层是一个防水涂层，它含有第一层中的各种组分，并且还增加了乳化沥青，顶部涂层由一种聚醋酸乙烯酯乳液以及二氧化钛组成。
美国专利4291086号披露了一种用于屋顶或游泳池的、具有高抗拉强度和高弹性的涂料。该涂料包括一个沥青底层，一个织网式玻璃纤维中间层，一个与底层和中间层粘接的、由丙烯酸乳液组成的第一顶层，以及一个与第一顶层粘合的、由丙烯酸树脂乳剂组成的第二顶层。所公开的涂料能使裂缝、局部裂缝、皱折和气泡的发生降至最低，并能在例如旧屋顶等上边作为对已有的裂纹和皱折的坚固遮盖层。
美国专利4654385公开了一种水状的涂料的组分，该涂料是用化学方法改性的沥青以及一种正常的、未经改性的沥青在一种水状的乳化介质中配制而成的乳液。这个专利还公开了配制这种水状涂料混合物的步骤。特别是，这种混合物可用做把一种沥青基膜片粘接在沥青上的底层涂料，用来做为地下室墙壁等场合的防潮涂料。
德国未经审查的专利申请DE3710405A1公开了一种混合物的组分，该混合物是由沥青及合成橡胶混合而成的，可用做一种无缝的、整体施工的屋顶层和密封层。
日本公开专利昭54-7298号公开了一种用于墙壁建筑的底涂料混合物，它包括：(1)沥青乳液，(2)根据固体占沥青乳液的重量百分比计算，50-400重量百分比的无机颗粒，(3)以固体占沥青乳液的重量百分比计，1-150重量百分比的丙烯酸合成树脂乳液。这种底涂料混合物简化了墙壁表面的抹面工作并具有防水效果，同时不会形成裂纹或造成修整后上层的开裂。
日本公开专利昭57-145164号公开了一种用于墙壁建筑的底涂层混合物，它包括：(1)沥青乳液，(2)合成树脂乳剂，以及(3)抗碱性玻璃纤维。这种底涂层混合物简化了墙壁表面的抹面工作并具有防水效果，同时不会形成裂纹或造成修整后上层的开裂。
日本公开专利昭57-145165号公开了一种底涂料的制备方法，它包括：用一种挥发的碱性化合物(b)来调节合成树脂乳剂(a)的PH值，然后将该乳剂与沥青乳液(c)相混合。
日本公开专利昭57-28156号披露了一种用于改善乳液型衬层材料抗腐蚀、防水、抗热能力并增加粘结力的方法，该方法是将填充物，例如晶状水玻璃粉末混入一种乳液中，如尿烷、环氧树脂、乳胶、沥青乳胶、聚醋酸乙烯酯、丙烯酸树脂，等等。
日本专利JP84-019591B公开了一种砂浆抹面方法，其特征在于：向胶合板中加入一种胶粘剂混合物，这种混合物以每100份重量的阳离子橡胶沥青乳液中混有20份至300份重量的阳离子热塑性树脂乳液的比例混合而成，随后，当乳液干燥后，在其上加涂一层砂浆，形成一个砂浆涂层。
日本专利JP88-2918号公开了一种防止由水侵入以及酸致、盐致劣化所造成的对混凝土的腐蚀的方法，该方法在于向混凝土上施加一个双层的、防水兼容的薄层。这两个薄层包括一层以弹性橡胶或橡胶沥青乳液为基础的底层涂料，再在其上覆盖一层含片状填充物的不饱合聚酯树脂或环氧树脂。
然而，上述这些参考文献中没有一篇教导了如何用一种置于基层与玛脂顶层之间的、由一种乳胶与一种沥青乳液混合而成的粘接层来解决并做出一种有效的玛脂涂料体系有关的问题。
于是，本发明的一个目的是提供一种置于基层与顶层之间的、由一种乳胶与一种沥青乳液混合而成的水状的粘接层，以得到一种改善的玛脂涂料体系。
本发明的又一个目的是提供一种置于基层与一个玛脂顶层之间的、由一种改良乳胶的沥青乳液组成的水状粘接层，该粘接层不须过分妨碍玛脂涂料体系的应用或使之过分复杂化就能改善玛脂涂料体系抗附着和抗渗透褪色的性能。
本发明公开了一种改善玛脂涂料体系质量的方法，包括：
(a)形成一种水状的粘接层混合物，它含有一种沥青乳液，这种乳液中混入至少一种玻璃化温度低于10℃的乳胶聚合物，其中以固体总量占混合物的百分比计，该粘接层混合物的组成从约5％的乳胶固体及95％的沥青乳液固体至约85％的乳胶固体及15％的沥青乳液固体，
(b)将该粘接层混合物涂于一个基层表面上；并且
(c)将一种玛脂顶层涂于该粘接层混合物上。
本发明的目的在于通过将一种玛脂涂料混合物置于一基层和一玛脂顶层之间而提供一种改善玛脂涂料体系质量的方法，它可以改进玛脂涂料体系的抗附着和抗渗透褪色的性能。
“玛脂顶层”是一个比较厚的涂料体系，一般来说干燥后其厚度为约20至40密耳(0.05至0.10cm)，将这种涂料涂于内衬底或外衬底，例如涂在混凝土块墙壁或由盖屋顶毛毡和沥青或柏油做成的建筑屋顶之上。
“基层”在这里可以是新做成的或陈旧的表面，如混凝土表面，或者也可以是一个新近或以前用至少一种涂料处理过或者说涂敷过的第一基层表面，如一种再次涂沥青的平坦的屋顶。
“乳胶”在这里指一种可用常规的聚合工艺如用乳液聚合反应制备的不溶于水的聚合物。“玻璃化温度”，或者用Tg表示，在此处指可用Fox公式来表示，一种聚合物的玻璃化温度表示如下：
1/Tg(A-B共聚物)＝A重量百分比/Tg(A)+B重量百分比/Tg(B)公式中Tg(A-B共聚物)指含单聚物A和B的共聚物的玻璃化温度，Tg(A)和Tg(B)是分别含单聚物A和B的均聚物的玻璃化温度。A重量百分比和B重量百分比指单聚体A和B占最终共聚物中的量。注意：A-B共聚物也可代表一种均聚物。所有的温度以开尔文温标计。
在采用至少一种玛脂顶层之前将一种水状的粘接层涂于基层上。本发明所使用的水状粘接层由至少一种乳胶与一种沥青乳液混合而成。
用作本发明粘接层中各种成份的沥青乳液是沥青在水中的悬浮液。这些沥青乳液中还包括有乳化剂和稳定剂，比如可以是阴离子的、阳离子的或是中性的肥皂或表面活性剂。例如，一种所使用的沥青乳液可以是SS-1h级沥青，一种阴离子稳定的沥青乳液。沥青乳液可含从约35％至约75％的固体，含固体量从的55％至约65％更好，最好约含60％的固体。现已发现，含固体量低于约35％以下的沥青乳液对其附着性能有不利影响，可使粘接层的粘度降到可用水平之下，并过分拖延了粘接层的作用。而固体含量高于约75％的沥青乳液对其稳定性有不利影响，并且也使其粘度超过可用水平。沥青乳液的硬度可以约20针入度至约100针入度，最好的情况是从约20至约40针入度。针入度值高于100的乳液对很多做屋顶用涂料来说太软了，并且会使表面附着性显著增大。
用于本发明粘接层中的的乳胶可由任何单体或单体的混合物组成，只要最终的乳胶聚合物小溶于水，并且其干燥时玻璃化温度低于约10℃。比如，所用的乳胶可以是丙烯酸酯单基物。包括丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸(2-乙基己基)脂、丙烯酸癸酯、异丁烯酸甲酯，异丁烯酸乙酯、异丁烯酸异癸酯、异丁烯酸丁酯、丙烯酸、异丁烯酸、衣康酸、马来酸、富马酸、苯乙酸、取代的苯乙烯、丁二烯、丙烯晴、乙烯、乙烯基乙盐酸，等等。所得到乳胶的玻璃化温度必须在约10℃以下。以使与沥青乳液混合而成的粘接层混合物柔软到足以满足玛脂涂料体系因经受到外部温度急骤变化对所随之而来的基层的膨胀和收缩所提出的要求。一些单聚体只能与其它单聚体混合起来使用，因为它们单独使用时无助于使均聚体的玻璃化温度低于10℃，例如，异丁烯酸甲酯这种单聚体形成的均聚体的Tg为105℃。
此外，常用的涂料组分，如颜料、分散剂、表面活性剂、聚结剂、润湿剂、流变改善剂、增厚剂、干燥延迟剂、杀虫剂、防泡剂、着色剂、蜡等等都可用于本发明粘接层的乳胶中。
以固体总量占混合物中百分比计，乳胶聚合物加进沥青乳液中的比例可以是约5％的乳胶固体/95％的沥青乳液固体至约85％的乳胶固体/15％的沥青乳液固体，约15％的乳胶固体/85％的沥青乳液固体至约85％的乳胶固体/15％的沥青乳液固体更好，最好是从约15％的乳胶固体/85％的沥青乳液固体至约50％的乳胶固体/50％的沥青乳液固体。
粘接层中固体量的总水平从粘接层重量的约10％至约75％，我们发现，如果固体总的重量百分比低于约10％，那么就会对其附着性能产生不利影响，使粘接层的粘度降低到一种可用水平之下，并且过分拖延粘接层的使用，也已发现，如果固体的总的重量百分比高于约75％，会对粘接层的稳定性不利，并使粘接层的粘度提高到一个无法使用的水平。以总的重量百分比计，粘接层中固体重量的比例最好从约40％至约60％。
粘接层可用于各种基层，如含沥青的基层，含地沥青的基层或改性的沥青，水泥/石棉单层板或屋顶板，尿烷泡沫屋顶板，老化的混凝土等等。粘接层的使用可采用传统的技术方法，如刷涂、辊涂、真空喷涂等等。
粘接层涂于基层，例如一个含沥青的表面，这时会放出带色的物体。如果玛脂顶层直接涂在基层上，或者涂在一个用未改良乳胶的沥青乳液粘接层上，这些带色体会随之进入玛脂顶层随后使它褪色。粘接层的使用是采用整个玛脂涂料体系中的一个附加步骤，粘接层的附着性应尽快降低以便使操作者能迅速地踩在粘接层上进行随后的玛脂顶层涂抹工作，这样整个涂层施工过程才不致被过分拖延。
下列各例子用来示意本发明所指的、采用粘接层的方法，它们并不是用来限制本发明的，因为本发明的其它应用对本领域的普通技术人员是显而易见的。
例1玛脂顶层的制备
玛脂顶层1的制备
下述成分在一个高速的Cowles分散器上混合并研磨15分钟：
水                                        161.60g
羟基乙基纤维素(NATRSOL牌250MXR)           4.42g
阴离子分散剂(固体总量30％)(TAMOL牌901)    5.02g
乙二醇                                    25.70g
消泡剂(NOPCO牌NXZ)                        2.01g
三聚磷酸钾                                1.51g
碳酸钙(DURAMITE牌)                        385.79g
二氧化钛(TiPURE牌R-960)                   74.09g
将研磨器减速，在低速档下研磨下列组分：
乳胶聚合物(固体总量的55％)                496.00g
65.35BA/33.82MMA/0.83MAA*
凝结剂(TEXANOL牌)                         7.32g
去霉剂(SUPER-AD-IT牌)                     1.00g
消泡剂(NOPCO牌NXZ)                        2.01g
说明：BA＝丙烯酸丁酯；MMA＝异丁烯酸甲酯；MAA＝异丁烯酸
例2玛脂顶层的制备
玛脂顶层2的制备
将下述组分在一个高速的Cowles分散器上混合并研磨15分钟：
水                                       140.74g
羟基乙基纤维素(NATRSOL牌250MXR)          16.00g
阴离子分散剂(固体总量30％)(TAMOL牌850)   4.76g
乙二醇                                   24.38g
消泡剂(NOPCO牌NXZ)                       1.90g
三聚磷酸钾                               1.43g
碳酸钙(DURAMITE牌)                       422.72g
二氧化钛(TIPURE牌R-960)                  70.37g
氧化锌(KADOX牌515)                       46.95g
将研磨器减速，在低速档下研磨下列组分：
乳胶聚合物(固体总量55％)                 470.59g
85.00BA/12.35MMA/1.65MAA/1.0UMA*
凝结剂(TEXANOL牌)                        6.95g
消泡剂(NOPCO牌NXZ)                       1.90g
去霉剂(SKANE牌M-8)                       2.10g
氢氧化铵(28％的氨)                       0.95g
*说明：BA＝丙烯酸丁酯；MMA＝异丁烯酸甲酯；MAA＝异丁烯酸；UMA＝在此引入以供参考的、美国专利4777265号中公开的具有酰脲功能的异丁烯酸酯。
例3粘接层的制备
为制作本发明的粘接层，分别称取一定量的下述可买到的乳胶(表3.1)，加入到SS-1h型沥青乳液[Sahuaro(60.0％固体，针入度23-27)]中，以固体总量在粘接层(表3.2)中百分比计，分别用15％，50％，85％，100％的乳胶固体制成粘接层。将改良乳胶的沥青乳液在室温下用一实验室混合器搅拌5分钟。
                表3.1乳胶聚合物乳胶聚合物  组成*         固体总量％    pH     Tg(℃)
1       EVA             55.0         5.1    11
2       Sty/Bd(24/76)   70.5         9.5    -55
        AN/Bd(44/56)    41.0         10.8   -21
4       氯丁二烯        59.0         12.5   -42
5       氯丁二烯        45.0         12.0   -40
6       Sty/Bd(24/76)   68.0         10.0   -56
7       Sty/丙烯酸      49.5         7.4    -12
8       Sty/Bd(24/76)   69.0         10.0   -56
9       丙烯酸          58.0         4.3    -
*说明：EVA＝乙烯/乙烯基乙酸盐共聚物；Sty＝苯乙烯；Bd＝丁二烯；AN＝丙烯睛。
             表3.2粘接层的制备
                            粘接层组分粘接层      乳胶量     沥青乳液量    乳胶       沥青乳液
       (g)         (g)           (固体％)   (固体％)比较例A    0           200.0         0          100比较例B    0           200.0         0          100对照组**  0           0             0          01A         38.5        200.0         15         852A         30.0        200.0         15         853A         51.6        200.0         15         853B         51.6        200.0         15         853C         292.7       200.0         50         503D         1658.5      200.0         85         153E         200.0       0             100        04A         35.9        200.0         15         854B         35.9        200.0         15         854C         203.4       200.0         50         504D         1152.5      200.0         85         154E         200.0       0             100        05A         47.1        200.0         15         855B         266.7       200.0         50         505C         1511.1      200.0         85         155D         200.0       0             100        06A         31.1        200.0         15         856B         31.1        200.0         15         856C         176.5     200.0      50      506D         1000.0    200.0      85      156E         200.0     0          100     07A         42.8      200.0      15      857B         42.8      200.0      15      857C         242.2     200.0      50      507D         1373.7    200.0      85      157E         200.0     0          100     08A         30.7      200.0      15      858B         30.7      200.0      15      858C         173.9     200.0      50      508D         985.5     200.0      85      158E         200.0     0          100     09A         36.5      200.0      15      85
**对照组不含粘接层材料
例4改良乳胶的沥青乳液对粘接层附着性的影响
用一个#40的锤平棒，将一粘接层涂在BRAI牌(U.S.IntecCorporation产)的无规改良型聚丙烯沥青板上形成厚约6密耳的湿膜。把BRAI牌板从上午11时至下午2时受日光直射干燥3小时，用手指接触来评价附着阻力。
(表4.1)
              表4.1  附着阻力结果粘接层                                    附着阻力比较例A                                   极好比较例B                                   极好1A                                        极好2A                                        极好3A                                        极好3B                                        很好3C                                        极好3D                                        很好3E                                        很好4A                                        极好4B                                        极好4C                                        极好4D                                        极好4E                                        好5A                                        极好5B                                        极好5C                                        极好5D                                        中等6A                                        极好6B                                        极好6C                                        极好6D                                        极好6E                                        很好
7A                                    很好
7B                                    极好
7C                                    很好
7D                                    中等
7E                                    差
8A                                    极好
8B                                    极好
8C                                    极好
8D                                    很好
8E                                    好
9A                                    极好
用高达85％的乳胶固体改善的改良乳胶的沥青乳液粘接层能够保持好的以至极好的抗附着性。这可使粘接层涂敷后很快就可以接着涂顶层。
例5用改良乳胶的沥青对玛脂涂料体系抗渗透褪色能力的影响。
用一个#40的锤平棒将一个粘接层涂在BRAI牌(O.S.In-tec Corporation产)的无规聚丙烯改性的沥青板上，以形成一厚约6密耳的湿膜。BRAI极从上午11时至下午2时受日光直射干燥3小时，再用一锤平刀涂上一个厚约20密耳的玛脂顶层湿膜。经24小时的环基自然干燥后，将样品切成数块。4星期后在室温下通过用一个直接读数的Minolta CR-231比色计测量玛脂涂料顶表面的颜色，可评价出样品的抗渗透能力。对每个样品，要选其不同部分测两次，得出读数。表5.1中给出了两个b*读数的平均值。b*值是对样品黄色的测量。按这种标定，0＝绝对白色，7.0-7.5＝对大多数观察者模糊褪色的可见临界值，30＝淡褐色。
            表5.1  抗渗透褪色的结果
粘接层                b*值
            玛脂涂层1         玛脂涂层2
比较例A     10.0                7.0
比较例B     9.1                 6.3
对照组      6.4                 2.8
1A          6.5                 5.5
2A          4.8                 2.8
3A          4.5                 3.2
3B          5.0                 3.7
3C          3.8                 2.7
3D          3.6                 3.0
3E          4.2                 2.5
4A          5.0                 3.6
4B          4.9                 3.6
4C          4.2                 3.5
4D          3.6                 3.7
4E          1.8                 3.2
5A          4.5                 3.5
5B          3.2                 3.4
5C          3.6                 3.9
5D               4.1                   3.2
6A               5.2                   3.7
6B               3.8                   2.6
6C               4.4                   2.4
6D               4.6                   2.8
6E               5.5                   1.7
7A               6.9                   4.1
7B               9.6                   5.4
7C               6.3                   3.1
7D               5.2                   2.1
7E               3.2                   1.8
8A               4.9                   3.1
8B               3.7                   2.3
8C               3.6                   2.3
8D               4.0                   2.3
8E               5.3                   2.8
9A               7.0                   4.8
与没用改良乳胶的粘接层相比，含用改良乳胶的沥青乳液粘接层减弱了在环境温度下暴露的玛脂顶层表面处的黄色视觉效果。
例6用改良乳胶的沥青乳液对玛脂涂料体系抗渗透褪色能力的影响
各个样品按例5中的步骤制备，然而，在50℃时的2周后样品的抗渗透褪色能力却是用例7中所采用的方法来评价的，(表6.1)。表中只采用了那些带玛脂顶层2的玛脂涂料体系。
               表6.1  抗渗透褪色结果
粘接层                                  b*值
比较例A                                 10.3
比较例B                                 11.0
对照组                                  7.5
1A                                      7.0
2A                                      8.1
3A                                      6.0
3B                                      7.4
3C                                      6.2
4A                                      6.2
4B                                      7.0
5A                                      5.6
7A                                      8.3
7B                                      7.4
8A                                      8.0
8B                                      8.4
9A                                      7.0
用改良乳胶的沥青乳液的粘接层减弱了在50℃评价温度下玛脂涂料的黄色视觉效果。

Claims (5)

1、一种改善玛脂涂料体系的方法，包括：
(a)形成一种水状的粘接层混合物，它含有一种沥青乳液，这种乳液中混入至少一种玻璃化温度低于10℃的乳胶聚合物，其中以固体总量占混合物的百分比计，该粘接层混合物的组成从约5％的乳胶固体及95％沥青乳液固体至约85％乳胶固体及15％沥青乳液固体，
(b)将该粘接层混合物涂于一基层表面上，并
(c)将玛脂顶层涂在该粘接层混合物上。
2、按权利要求1所述的方法，其中以固体总量的百分比计，粘接层的组成从约15％的乳胶固体及85％的沥青乳液固体至约85％的乳胶固体及15％的沥青乳液固体。
3、按权利要求1所述的方法，其中以固体总量的百分比计，粘接层的组成从约15％的乳胶固体及85％的沥青乳液固体至约50％的乳胶固体及50％的沥青乳液固体。
4、按权利要求1所述的方法，其中基层表面选择由沥青质的、含沥青的水泥/石棉，氨基甲酸乙脂泡沫以及混凝土基层组成的一个组合。
5、按权利要求1所述的方法。其中基层表面是一个沥青质的或含沥青的基层。
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