CN106634603B - 一种桥面防水涂料 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种桥面防水涂料，按重量份计，包括以下组分：3～20重量份的风积沙、5～16重量份的90#石油沥青、5～10重量份的纳米二氧化钛、5～10重量份的紫砂、5～10重量份的轻质碳酸钙、1～5重量份的KH‑560、1～5重量份的KH‑550、5～10重量份的环氧封端聚醚胺、8～10重量份的β‑环糊精改性氨基封端磺化聚苯并咪唑、4～6重量份的1,4,5,8‑萘四甲酸酐、1～4重量份的8‑萘胺‑1‑磺酸、3～5重量份的1,5‑萘二磺酸、5～10重量份的十二烷二酸、20～50重量份的二甲基亚砜以及50～100重量份的去离子水。

Description

一种桥面防水涂料
技术领域
本发明属于涂料技术领域，更具体地，本发明涉及一种桥面防水涂料。
背景技术
水泥混凝土材料是耐水材料，潮湿条件是水泥混凝土材料早期强度形成外部条件。但大量事实证明，没有采取防水措施和防水系统性能不良的桥梁在远未达到使用年限之前，就会发生不同程度的水损坏。水分通过防水不良的桥面系统渗透到混凝土的缝隙中，发生各种病害，如钢筋锈蚀、混凝土碱骨料反应、白华现象等。
为解决桥梁渗水问题，目前采用的技术措施是通过桥面涂料，设置各种类型的桥面防水层，将混凝土与水隔离开来，使其不具备发生反应的条件。防水层除了具有防水作用外，另一个作用就是为桥面板与沥青面层之间提供一个良好的粘结过渡层，使上下两层成为一个整体。
总体来说，现有的桥面防水涂料存在着以下缺点：
(1)产品的耐候性、耐水性一般不能达到要求；
(2)在发生火灾时，这些防火涂料的成膜物质不能承受急剧升高的温度而很快被烧毁，而不能起到防火灾的作用；
(3)防腐、耐酸碱等性能差；
这大大影响了使用寿命。
因此，非常需要通过配方的改进，得到固化时间短、耐候性强、耐火性能好且具有防腐、以及耐酸碱能力的桥面防水涂料。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的一个方面提供一种桥面防水涂料，按重量份计，包括以下组分：
3～20重量份的风积沙、5～16重量份的90#石油沥青、5～10重量份的纳米二氧化钛、5～10重量份的紫砂、5～10重量份的轻质碳酸钙、1～5重量份的KH-560、1～5重量份的KH-550、5～10重量份的环氧封端聚醚胺、8～10重量份的β-环糊精改性氨基封端磺化聚苯并咪唑、4～6重量份的1,4,5,8-萘四甲酸酐、1～4重量份的8-萘胺-1-磺酸、3～5重量份的1,5-萘二磺酸、5～10重量份的十二烷二酸、20～50重量份的二甲基亚砜以及50～100重量份的去离子水；
优选地，所述的桥面防水涂料，按重量份计，包括以下组分：
11重量份的风积沙、11重量份的90#石油沥青、8重量份的纳米二氧化钛、7重量份的紫砂、8重量份的轻质碳酸钙、3重量份的KH-560、2重量份的KH-550、8重量份的环氧封端聚醚胺、9重量份的β-环糊精改性氨基封端磺化聚苯并咪唑、5重量份的1,4,5,8-萘四甲酸酐、3重量份的8-萘胺-1-磺酸、4重量份的1,5-萘二磺酸、8重量份的十二烷二酸、30重量份的二甲基亚砜以及70重量份的去离子水。
在一种实施方式中，所述环氧封端聚醚胺由以下方法制备而成：
在1000mL干燥的三颈瓶中，依次加入100克的环氧树脂E51、0.24mol的苄胺和500克二甲基亚砜，通氮气保护并磁力搅拌；室温搅拌1h后，升温80℃反应4h,反应结束后，降至室温，并迅速倒入150mL去离子水中，得到大量固体沉淀；用去离子水反复洗涤该产物后，抽滤并收集聚合物，于真空烘箱中，60℃干燥20小时，得到环氧封端聚醚胺。
在一种实施方式中，所述β-环糊精改性氨基封端磺化聚苯并咪唑由以下方法制备而成：
将0.11摩尔的3，3’-二氨基联苯胺先溶解在含有86wt％五氧化二磷的1000克多聚磷酸中，然后将0.02摩尔的5-氨基间苯二甲酸以及0.08摩尔的5-磺酸基间苯二甲酸加入到反应液中，氮气保护并在210℃反应15小时后，降至室温，沉析到水中，然后用氨水中和，过滤并收集产物，于120℃下真空干燥10小时，得到氨基封端磺化聚苯并咪唑；
在500毫升三颈瓶中，依次加入0.2克β-环糊精、0.05克氢氧化钠、0.05克环氧氯丙烷、13克上述得到的氨基封端磺化聚苯并咪唑、100毫升异丙醇以及200毫升二甲基亚砜，氮气保护并在80℃反应2小时后，降至室温，沉析到丙酮中，过滤并收集产物，于60℃下真空干燥20小时，得到β-环糊精改性氨基封端磺化聚苯并咪唑。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
1、环氧封端聚醚胺含有大量羟基，可以大大提高涂料与基材的粘结力，提高涂料的耐老化能力，此外，其还可与氨基反应，提高交联密度和固化速率，此外侧链上大量刚性苯环的引入，可以提高分子链的距离，提高阻燃效果。
2、聚苯并咪唑具有优异的耐候性，耐老化能力和耐火性能，通过磺化以及β-环糊精改性既可以大大提高其与体系的相容性，又可以大大提高体系的交联密度，提高黏结力和强度，从而提供了本发明的有益技术效果。
3、1,4,5,8-萘四甲酸酐可以与氨基反应，大大提高体系的交联速度，缩短固化时间，从而提供了本发明的有益技术效果。
4、8-萘胺-1-磺酸以及1,5-萘二磺酸的加入可进一步提高体系的刚性，并同时与咪唑基团发生离子交联，提高体系的交联密度，进一步提高黏结力和强度，从而提供了本发明的有益技术效果。
具体实施方式
原料:
所有四胺、二酸均购自CTI，SigmaAldrich，AlfaAesar或SCRC，并且直接使用，无需进一步纯化。环氧硅烷偶联剂KH-560以及氨基硅烷偶联剂KH-550购自国药集团化学试剂有限公司。风积沙(平均粒径0.074～0.250㎜)、90#石油沥青(平均粒径5微米)、纳米二氧化钛(平均粒径100nm)、紫砂(平均粒径500目)及轻质碳酸钙(平均粒径500目)购自国药集团化学试剂有限公司，其他原料均购自阿拉丁试剂有限公司。
实施例1
将11重量份的风积沙、11重量份的90#石油沥青、8重量份的纳米二氧化钛、7重量份的紫砂、8重量份的轻质碳酸钙、3重量份的KH-560、2重量份的KH-550、8重量份的环氧封端聚醚胺、9重量份的β-环糊精改性氨基封端磺化聚苯并咪唑、5重量份的1,4,5,8-萘四甲酸酐、3重量份的8-萘胺-1-磺酸、4重量份的1,5-萘二磺酸、8重量份的十二烷二酸、30重量份的二甲基亚砜以及70重量份的去离子水加入无重力搅拌机中，打开飞刀，以避免出现粘合，防止搅拌不均，搅拌时间为10分钟，出料。
所述环氧封端聚醚胺由以下方法制备而成：
在1000mL干燥的三颈瓶中，依次加入100克的环氧树脂E51、0.24mol的苄胺和500克二甲基亚砜，通氮气保护并磁力搅拌；室温搅拌1h后，升温80℃反应4h,反应结束后，降至室温，并迅速倒入150mL去离子水中，得到大量固体沉淀；用去离子水反复洗涤该产物后，抽滤并收集聚合物，于真空烘箱中，60℃干燥20小时，得到环氧封端聚醚胺；
所述β-环糊精改性氨基封端磺化聚苯并咪唑由以下方法制备而成：
将0.11摩尔的3，3’-二氨基联苯胺先溶解在含有86wt％五氧化二磷的1000克多聚磷酸中，然后将0.02摩尔的5-氨基间苯二甲酸以及0.08摩尔的5-磺酸基间苯二甲酸加入到反应液中，氮气保护并在210℃反应15小时后，降至室温，沉析到水中，然后用氨水中和，过滤并收集产物，于120℃下真空干燥10小时，得到氨基封端磺化聚苯并咪唑；
在500毫升三颈瓶中，依次加入0.2克β-环糊精、0.05克氢氧化钠、0.05克环氧氯丙烷、13克上述得到的氨基封端磺化聚苯并咪唑、100毫升异丙醇以及200毫升二甲基亚砜，氮气保护并在80℃反应2小时后，降至室温，沉析到丙酮中，过滤并收集产物，于60℃下真空干燥20小时，得到β-环糊精改性氨基封端磺化聚苯并咪唑。
实施例2
将11重量份的风积沙、11重量份的90#石油沥青、8重量份的纳米二氧化钛、7重量份的紫砂、8重量份的轻质碳酸钙、3重量份的KH-560、2重量份的KH-550、8重量份的环氧封端聚醚胺、9重量份的氨基封端磺化聚苯并咪唑、5重量份的1,4,5,8-萘四甲酸酐、3重量份的8-萘胺-1-磺酸、4重量份的1,5-萘二磺酸、8重量份的十二烷二酸、30重量份的二甲基亚砜以及70重量份的去离子水加入无重力搅拌机中，打开飞刀，以避免出现粘合，防止搅拌不均，搅拌时间为10分钟，出料。
所述环氧封端聚醚胺由以下方法制备而成：
在1000mL干燥的三颈瓶中，依次加入100克的环氧树脂E51、0.24mol的苄胺和500克二甲基亚砜，通氮气保护并磁力搅拌；室温搅拌1h后，升温80℃反应4h,反应结束后，降至室温，并迅速倒入150mL去离子水中，得到大量固体沉淀；用去离子水反复洗涤该产物后，抽滤并收集聚合物，于真空烘箱中，60℃干燥20小时，得到环氧封端聚醚胺；
所述氨基封端磺化聚苯并咪唑由以下方法制备而成：
将0.11摩尔的3，3’-二氨基联苯胺先溶解在含有86wt％五氧化二磷的1000克多聚磷酸中，然后将0.02摩尔的5-氨基间苯二甲酸以及0.08摩尔的5-磺酸基间苯二甲酸加入到反应液中，氮气保护并在210℃反应15小时后，降至室温，沉析到水中，然后用氨水中和，过滤并收集产物，于120℃下真空干燥10小时，得到氨基封端磺化聚苯并咪唑。
实施例3
将11重量份的风积沙、11重量份的90#石油沥青、8重量份的纳米二氧化钛、7重量份的紫砂、8重量份的轻质碳酸钙、3重量份的KH-560、2重量份的KH-550、9重量份的β-环糊精改性氨基封端磺化聚苯并咪唑、5重量份的1,4,5,8-萘四甲酸酐、3重量份的8-萘胺-1-磺酸、4重量份的1,5-萘二磺酸、8重量份的十二烷二酸、30重量份的二甲基亚砜以及70重量份的去离子水加入无重力搅拌机中，打开飞刀，以避免出现粘合，防止搅拌不均，搅拌时间为10分钟，出料。
所述β-环糊精改性氨基封端磺化聚苯并咪唑由以下方法制备而成：
将0.11摩尔的3，3’-二氨基联苯胺先溶解在含有86wt％五氧化二磷的1000克多聚磷酸中，然后将0.02摩尔的5-氨基间苯二甲酸以及0.08摩尔的5-磺酸基间苯二甲酸加入到反应液中，氮气保护并在210℃反应15小时后，降至室温，沉析到水中，然后用氨水中和，过滤并收集产物，于120℃下真空干燥10小时，得到氨基封端磺化聚苯并咪唑；
在500毫升三颈瓶中，依次加入0.2克β-环糊精、0.05克氢氧化钠、0.05克环氧氯丙烷、13克上述得到的氨基封端磺化聚苯并咪唑、100毫升异丙醇以及200毫升二甲基亚砜，氮气保护并在80℃反应2小时后，降至室温，沉析到丙酮中，过滤并收集产物，于60℃下真空干燥20小时，得到β-环糊精改性氨基封端磺化聚苯并咪唑。
实施例4
将11重量份的风积沙、11重量份的90#石油沥青、8重量份的纳米二氧化钛、7重量份的紫砂、8重量份的轻质碳酸钙、3重量份的KH-560、2重量份的KH-550、8重量份的环氧封端聚醚胺、5重量份的1,4,5,8-萘四甲酸酐、3重量份的8-萘胺-1-磺酸、4重量份的1,5-萘二磺酸、8重量份的十二烷二酸、30重量份的二甲基亚砜以及70重量份的去离子水加入无重力搅拌机中，打开飞刀，以避免出现粘合，防止搅拌不均，搅拌时间为10分钟，出料。
所述环氧封端聚醚胺由以下方法制备而成：
在1000mL干燥的三颈瓶中，依次加入100克的环氧树脂E51、0.24mol的苄胺和500克二甲基亚砜，通氮气保护并磁力搅拌；室温搅拌1h后，升温80℃反应4h,反应结束后，降至室温，并迅速倒入150mL去离子水中，得到大量固体沉淀；用去离子水反复洗涤该产物后，抽滤并收集聚合物，于真空烘箱中，60℃干燥20小时，得到环氧封端聚醚胺。
实施例5
将11重量份的风积沙、11重量份的90#石油沥青、8重量份的纳米二氧化钛、7重量份的紫砂、8重量份的轻质碳酸钙、3重量份的KH-560、2重量份的KH-550、8重量份的环氧封端聚醚胺、9重量份的β-环糊精改性氨基封端磺化聚苯并咪唑、5重量份的1,4,5,8-萘四甲酸酐、8重量份的十二烷二酸、30重量份的二甲基亚砜以及70重量份的去离子水加入无重力搅拌机中，打开飞刀，以避免出现粘合，防止搅拌不均，搅拌时间为10分钟，出料；
所述环氧封端聚醚胺由以下方法制备而成：
在1000mL干燥的三颈瓶中，依次加入100克的环氧树脂E51、0.24mol的苄胺和500克二甲基亚砜，通氮气保护并磁力搅拌；室温搅拌1h后，升温80℃反应4h,反应结束后，降至室温，并迅速倒入150mL去离子水中，得到大量固体沉淀；用去离子水反复洗涤该产物后，抽滤并收集聚合物，于真空烘箱中，60℃干燥20小时，得到环氧封端聚醚胺；
所述β-环糊精改性氨基封端磺化聚苯并咪唑由以下方法制备而成：
将0.11摩尔的3，3’-二氨基联苯胺先溶解在含有86wt％五氧化二磷的1000克多聚磷酸中，然后将0.02摩尔的5-氨基间苯二甲酸以及0.08摩尔的5-磺酸基间苯二甲酸加入到反应液中，氮气保护并在210℃反应15小时后，降至室温，沉析到水中，然后用氨水中和，过滤并收集产物，于120℃下真空干燥10小时，得到氨基封端磺化聚苯并咪唑；
在500毫升三颈瓶中，依次加入0.2克β-环糊精、0.05克氢氧化钠、0.05克环氧氯丙烷、13克上述得到的氨基封端磺化聚苯并咪唑、100毫升异丙醇以及200毫升二甲基亚砜，氮气保护并在80℃反应2小时后，降至室温，沉析到丙酮中，过滤并收集产物，于60℃下真空干燥20小时，得到β-环糊精改性氨基封端磺化聚苯并咪唑。
实施例6
将11重量份的风积沙、11重量份的90#石油沥青、8重量份的纳米二氧化钛、7重量份的紫砂、8重量份的轻质碳酸钙、3重量份的KH-560、2重量份的KH-550、8重量份的环氧封端聚醚胺、9重量份的β-环糊精改性氨基封端磺化聚苯并咪唑、3重量份的8-萘胺-1-磺酸、4重量份的1,5-萘二磺酸、8重量份的十二烷二酸、30重量份的二甲基亚砜以及70重量份的去离子水加入无重力搅拌机中，打开飞刀，以避免出现粘合，防止搅拌不均，搅拌时间为10分钟，出料。
所述环氧封端聚醚胺由以下方法制备而成：
在1000mL干燥的三颈瓶中，依次加入100克的环氧树脂E51、0.24mol的苄胺和500克二甲基亚砜，通氮气保护并磁力搅拌；室温搅拌1h后，升温80℃反应4h,反应结束后，降至室温，并迅速倒入150mL去离子水中，得到大量固体沉淀；用去离子水反复洗涤该产物后，抽滤并收集聚合物，于真空烘箱中，60℃干燥20小时，得到环氧封端聚醚胺；
所述β-环糊精改性氨基封端磺化聚苯并咪唑由以下方法制备而成：
将0.11摩尔的3，3’-二氨基联苯胺先溶解在含有86wt％五氧化二磷的1000克多聚磷酸中，然后将0.02摩尔的5-氨基间苯二甲酸以及0.08摩尔的5-磺酸基间苯二甲酸加入到反应液中，氮气保护并在210℃反应15小时后，降至室温，沉析到水中，然后用氨水中和，过滤并收集产物，于120℃下真空干燥10小时，得到氨基封端磺化聚苯并咪唑；
在500毫升三颈瓶中，依次加入0.2克β-环糊精、0.05克氢氧化钠、0.05克环氧氯丙烷、13克上述得到的氨基封端磺化聚苯并咪唑、100毫升异丙醇以及200毫升二甲基亚砜，氮气保护并在80℃反应2小时后，降至室温，沉析到丙酮中，过滤并收集产物，于60℃下真空干燥20小时，得到β-环糊精改性氨基封端磺化聚苯并咪唑。
实施例7
将11重量份的风积沙、11重量份的90#石油沥青、8重量份的纳米二氧化钛、7重量份的紫砂、8重量份的轻质碳酸钙、3重量份的KH-560、2重量份的KH-550、8重量份的环氧封端聚醚胺、9重量份的β-环糊精改性氨基封端磺化聚苯并咪唑、8重量份的十二烷二酸、30重量份的二甲基亚砜以及70重量份的去离子水加入无重力搅拌机中，打开飞刀，以避免出现粘合，防止搅拌不均，搅拌时间为10分钟，出料。
所述环氧封端聚醚胺由以下方法制备而成：
在1000mL干燥的三颈瓶中，依次加入100克的环氧树脂E51、0.24mol的苄胺和500克二甲基亚砜，通氮气保护并磁力搅拌；室温搅拌1h后，升温80℃反应4h,反应结束后，降至室温，并迅速倒入150mL去离子水中，得到大量固体沉淀；用去离子水反复洗涤该产物后，抽滤并收集聚合物，于真空烘箱中，60℃干燥20小时，得到环氧封端聚醚胺；
所述β-环糊精改性氨基封端磺化聚苯并咪唑由以下方法制备而成：
将0.11摩尔的3，3’-二氨基联苯胺先溶解在含有86wt％五氧化二磷的1000克多聚磷酸中，然后将0.02摩尔的5-氨基间苯二甲酸以及0.08摩尔的5-磺酸基间苯二甲酸加入到反应液中，氮气保护并在210℃反应15小时后，降至室温，沉析到水中，然后用氨水中和，过滤并收集产物，于120℃下真空干燥10小时，得到氨基封端磺化聚苯并咪唑；
在500毫升三颈瓶中，依次加入0.2克β-环糊精、0.05克氢氧化钠、0.05克环氧氯丙烷、13克上述得到的氨基封端磺化聚苯并咪唑、100毫升异丙醇以及200毫升二甲基亚砜，氮气保护并在80℃反应2小时后，降至室温，沉析到丙酮中，过滤并收集产物，于60℃下真空干燥20小时，得到β-环糊精改性氨基封端磺化聚苯并咪唑。
测试条件
将实施例1-7所得的桥面防水涂料涂覆在桥面上，并测试性能。
耐摩性能：按标准GB/T1768—79(89,测试方法是用酒精耐磨测试仪，加500g重的砝码，以白色棉布浸润99.7％浓度的酒精，来回摩擦，记录油墨开始破坏时的次数。
其它性能，按照GA98-2005标准测试，具体为：
1、表干时间应≤24h
2、粘结强度≥0.1Mpa
3、耐水性：经720h后，涂层不开裂、起层、脱落
4、耐酸性：经360h后，涂层不开裂、起层、脱落
5、耐碱性：经360h后，涂层不开裂、起层、脱落
6、耐冻融循环实验(次)：经15次后，涂层不开裂、起层、脱落
7、耐火性能：涂层厚度为20mm，耐火极限不低于2h
测试结果见表1。
表1
测试项目 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5 实施例6 实施例7
干燥时间，表干/h 1.9 6.8 9.3 10.8 4.1 3.7 5.0
粘结强度/Mpa 0.55 0.12 0.07 0.08 0.32 0.36 0.24
耐水性/h ＞1000 ＜100 ＜380 ＜200 ＞1000 ＞1000 ＞1000
耐酸性/h ＞1000 ＜100 ＜360 ＞1000 ＞1000 ＞1000 ＞1000
耐碱性/h ＞800 ＜100 ＜360 ＞800 ＞800 ＞800 ＞800
耐冻融循环/次数 ＞40 ＜15 ＜15 ＜15 ＞40 ＞40 ＞40
耐火极限/h 4.8 0.9 0.9 0.7 3.1 4.0 2.2
耐摩擦次数 1555 215 198 120 1341 1435 1098
以上数据可以看出，与不使用环氧封端聚醚胺、β-环糊精改性氨基封端磺化聚苯并咪唑、1,4,5,8-萘四甲酸酐、8-萘胺-1-磺酸以及1,5-萘二磺酸的涂料相比，本发明的涂料具有明显更好的性能，因此提供了本发明的有益技术效果。

Claims (2)

1.一种桥面防水涂料，其特征在于，按重量份计，包括以下组分：
3～20重量份的风积沙、5～16重量份的90#石油沥青、5～10重量份的纳米二氧化钛、5～10重量份的紫砂、5～10重量份的轻质碳酸钙、1～5重量份的KH-560、1～5重量份的KH-550、5～10重量份的环氧封端聚醚胺、8～10重量份的β-环糊精改性氨基封端磺化聚苯并咪唑、4～6重量份的1,4,5,8-萘四甲酸酐、1～4重量份的8-萘胺-1-磺酸、3～5重量份的1,5-萘二磺酸、5～10重量份的十二烷二酸、20～50重量份的二甲基亚砜以及50～100重量份的去离子水；
所述环氧封端聚醚胺由以下方法制备而成：
在1000mL干燥的三颈瓶中，依次加入100克的环氧树脂E51、0.24mol的苄胺和500克二甲基亚砜，通氮气保护并磁力搅拌；室温搅拌1h后，升温80℃反应4h，反应结束后，降至室温，并迅速倒入150mL去离子水中，得到大量固体沉淀；用去离子水反复洗涤该产物后，抽滤并收集聚合物，于真空烘箱中，60℃干燥20小时，得到环氧封端聚醚胺；
所述β-环糊精改性氨基封端磺化聚苯并咪唑由以下方法制备而成：
将0.11摩尔的3，3’-二氨基联苯胺先溶解在含有86wt％五氧化二磷的1000克多聚磷酸中，然后将0.02摩尔的5-氨基间苯二甲酸以及0.08摩尔的5-磺酸基间苯二甲酸加入到反应液中，氮气保护并在210℃反应15小时后，降至室温，沉析到水中，然后用氨水中和，过滤并收集产物，于120℃下真空干燥10小时，得到氨基封端磺化聚苯并咪唑；
在500毫升三颈瓶中，依次加入0.2克β-环糊精、0.05克氢氧化钠、0.05克环氧氯丙烷、13克上述得到的氨基封端磺化聚苯并咪唑、100毫升异丙醇以及200毫升二甲基亚砜，氮气保护并在80℃反应2小时后，降至室温，沉析到丙酮中，过滤并收集产物，于60℃下真空干燥20小时，得到β-环糊精改性氨基封端磺化聚苯并咪唑。
2.根据权利要求1所述的桥面防水涂料，其特征在于，按重量份计，包括以下组分：
11重量份的风积沙、11重量份的90#石油沥青、8重量份的纳米二氧化钛、7重量份的紫砂、8重量份的轻质碳酸钙、3重量份的KH-560、2重量份的KH-550、8重量份的环氧封端聚醚胺、9重量份的β-环糊精改性氨基封端磺化聚苯并咪唑、5重量份的1,4,5,8-萘四甲酸酐、3重量份的8-萘胺-1-磺酸、4重量份的1,5-萘二磺酸、8重量份的十二烷二酸、30重量份的二甲基亚砜以及70重量份的去离子水。
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