CN107325729B - 一种非固化橡胶沥青防水涂料及其制备方法 - Google Patents

一种非固化橡胶沥青防水涂料及其制备方法 Download PDF

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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，其中防水涂料包括：沥青95‑105份；具有羧基的阴离子乳化剂1.8‑2.2份；十八碳脂肪醇1.2‑1.8份；增韧剂7‑13份；十二烷基硫酸钠2‑3份；膨润土3‑7份；氯丁胶乳58‑62份；复合胶乳38‑42份；增稠剂10‑13份；水48‑52份；所述复合胶乳的固含量为40‑50%。本申请中的防水涂料为冷施工，可刮涂或滚涂，广泛适用于屋顶、车库地下室、厂房等场所，特别适用于变电所、药厂、炼油厂等要求防火、防爆的场所，安全无火灾风险，节省大量煤气能源，而且不会释放释放酚、萘、蒽、苯、芘、氯等致癌气体，环保无污染。在压敏性和蠕变性能的作用下，破损处会自我修复，始终保持防水层的完整性，防水性能优异。

Description

一种非固化橡胶沥青防水涂料及其制备方法
技术领域
本发明涉及防水涂料技术领域，更具体地说，它涉及一种非固化橡胶沥青防水涂料及其制备方法。
背景技术
传统的防水材料主要有防水卷材、防水涂料、密封油膏等柔性防水材料，以及以水泥基材为主，添加药水剂及其它助剂的刚性防水材料。主要用于屋面防水、地下防潮、管道防腐、渠道防渗、地下防水等。
在公开号为CN104031444A的中国发明专利中公开了一种高聚物改性沥青防水涂料，由以下重量的组分组成，去离子水30-50公斤、二氧化钛15-25公斤、二氧化硅10-20公斤、消泡剂4-6公斤、改性剂4-6公斤、增稠剂4-6公斤、乳化剂4-6公斤、疏水剂4-6公斤、沥青40-60公斤。
这种高聚物改性沥青防水涂料在施工时，一般采用热熔法，即需要使用明火加热，因此不能应用于变电所、药厂、炼油厂等要求防火、防爆的场所，而且在加热时，会释放酚、萘、蒽、苯、芘等致癌气体，污染环境。
因此，需要提出一种新的方案来解决上述问题。
发明内容
针对现有的热熔型涂料不适合防火、防爆场所，造成环境污染的不足，本发明的目的一在于提供一种非固化橡胶沥青防水涂料，其具有无需热熔、无污染的优点。
为实现上述目的一，本发明提供了如下技术方案：
一种非固化橡胶沥青防水涂料，其特征在于，包括如下重量份数的组分：
沥青 95-105份；
阴离子乳化剂 1.8-2.2份；
十八碳脂肪醇 1.2-1.8份；
增韧剂 7-13份；
十二烷基硫酸钠 2-3份；
膨润土 3-7份；
氯丁胶乳 58-62份；
复合胶乳 38-42份；
增稠剂 10-13份；
水 48-52份；
所述复合胶乳的固含量为40-50％。
采用上述技术方案，沥青在外力作用下产生变形而不破坏，除去外力后，仍能保持变形后的形状。沥青经高速离心、剪切、重击等机械作用，使其成为粒径0.1-5微米的微粒，并分散到含有阴离子乳化剂的水介质中，由于乳化剂能定向吸附在沥青微粒表面，因而降低了水与沥青的界面张力，使沥青微粒能在水中形成稳定的分散体系，形成水包油的乳状液，使其在常温下具有良好的流动性。氯丁胶乳性能稳定，可抵抗酸碱腐蚀，抗渗性能优越，粘结力强，氯丁胶乳的粘结力来源于聚氯二丁烯分子脱离乳化剂和缔合的水分子破乳、游离结晶、凝聚成膜。
经研究发现，氯丁胶乳与十八碳脂肪醇的羟基以及阴离子乳化剂的羧基接枝共聚合，进一步增强防水涂料的胶黏性和稳定性。增稠剂通过在乳胶粒与沥青之间架桥形成网状结构，增加了体系的黏度，使得本申请中的防水涂料在使用状态下始终保持膏状体，本申请中的防水涂料具有压敏性，能够使基层与防水卷材之间均匀牢固粘接。因此，本申请中的防水涂料在使用时不需要热熔，配制完成后即可刮涂或者滚涂，能应用于变电所、药厂、炼油厂等要求防火、防爆的场所，安全无火灾风险，节省大量煤气能源，而且不会释放释放酚、萘、蒽、苯、芘等致癌气体，环保无污染。
膨润土是以蒙脱石为主要矿物成分的非金属矿产，具有强的吸湿性和膨胀性，可吸附8～15倍于自身体积的水量，体积膨胀可达数倍至30倍；在水介质中能分散成胶凝状和悬浮状，氯丁胶乳、复合胶乳以及沥青中的高分子聚合物一端吸附在膨润土颗粒表面，另一端溶于水使膨润土颗粒和水分子之间产生了一种间接的联系，形成了一种桥联作用，在水介质中分散成胶凝状和悬浮状，使得防水涂料具有一定的黏滞性、蠕变性和润滑性。增韧剂的分子链上含有能与高分子聚合物反应的活性基团，它能形成网络结构，增加一部分柔性链，降低沥青的脆性，增加韧性，而又不影响防水涂料其他性能，从而提高防水涂料的抗开裂性能和抗冲击性能。
防水涂料配合APP、SBS卷材或自粘防水卷材使用时，形成两道防水屏障，增加防水系统防水性能和稳定性，如果基层开裂，防水涂料会吸收开裂应力，应力不会传导给防水卷材，保护防水卷材不被拉裂拉断。由于防水涂料具有永久性的压敏性和蠕变性，受到穿刺等破坏时，破坏点不会扩大，在压敏性和蠕变性能的作用下，破损处会自我修复，始终保持防水层的完整性，防水性能优异。
进一步优选为：所述非固化橡胶沥青防水涂料还包括有光稳定剂，所述光稳定剂与所述沥青的重量份数比为0.02：100。
采用上述技术方案，光稳定剂能屏蔽或吸收紫外线的能量，猝灭单线态氧及将氢过氧化物分解成非活性物质等功能，使防水涂料中的高分子聚合物在光的辐射下，能排除或减缓光化学反应的可能性，阻止或延迟光老化的过程，从而延长防水涂料的使用寿命。
进一步优选为：所述光稳定剂包括苯并三氮唑类、二苯甲酮类、水杨酸酯类中的至少一种。
采用上述技术方案，苯并三氮唑类、二苯甲酮类、水杨酸酯类光稳定剂能够有效吸收波长为290-410nm的紫外线，阻止或延迟光老化的过程，从而延长防水涂料的使用寿命。
进一步优选为：所述非固化橡胶沥青防水涂料包括如下重量份数的组分：
沥青 100份；
阴离子乳化剂 2份；
十八碳脂肪醇 1.5份；
增韧剂 10份；
十二烷基硫酸钠 2.5份；
膨润土 5份；
氯丁胶乳 60份；
复合胶乳 40份；
增稠剂 11.5份；
水 50份；
光稳定剂 0.02份；
所述复合胶乳的固含量为 50％。
采用上述技术方案，防水涂料的粘结性、蠕变性、防水性能、抗开裂性能以及耐老化性能均得到显著提升。
进一步优选为：所述阴离子乳化剂包括硬脂酸钠、月桂酸钠、油酸钠中的至少一种。
采用上述技术方案，硬脂酸钠、月桂酸钠、油酸钠具有亲水的羧基，氯丁胶乳与羧基接枝共聚合，进一步增强防水涂料的胶黏性和稳定性。
进一步优选为：所述增韧剂包括苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、丁腈橡胶、丁苯橡胶中的至少一种。
采用上述技术方案，苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物，即SBS，作为沥青改性剂，可以明显提高沥青的耐高低温性能，加入SBS提高了防水涂料的抗开裂性能和弹性恢复性能；丁苯橡胶作为天然橡胶的补充部分，进一步提高防水涂料的粘结性能，丁苯橡胶与沥青作用，在沥青基质中形成一种共轭结构，改善防水涂料的的低温延展性和抗开裂性。
进一步优选为：所述复合胶乳包括顺丁橡胶、异戊橡胶、氯丁二烯橡胶、丁二烯苯乙烯共聚物橡胶中的至少两种。
采用上述技术方案，复合胶乳与沥青共混改性制得的防水涂料，具有良好的粘结性能和压敏性。
进一步优选为：所述增稠剂包括疏水改性聚丙烯酸、纤维素醚、聚丙烯酰胺、聚乙烯醇中的至少一种。
采用上述技术方案，聚丙烯酸类增稠剂其增稠机理是增稠剂溶于水中，通过羧酸根离子的同性静电斥力，分子链由螺旋状伸展为棒状，从而提高了水相的黏度。另外它还通过在乳胶粒与颜料之间架桥形成网状结构，增加了体系的黏度。纤维素类增稠剂的增稠机理是疏水主链与周围水分子通过氢键缔合，提高了聚合物本身的流体体积，减少了颗粒自由活动的空间，从而提高体系黏度。
本发明的目的二在于提供一种非固化橡胶沥青防水涂料的制备方法，采用该方法制备的防水涂料具有无需热熔、无污染的优点。
为实现上述目的二，本发明提供了如下技术方案：
一种非固化橡胶沥青防水涂料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一，将沥青加入乳化设备中熔化，保持温度在130-150℃，在搅拌状态下慢慢加入阴离子乳化剂(一半剂量)、十八碳脂肪醇，再缓慢加入光稳定剂和增韧剂，保温在120℃，得到第一混合物；
步骤二，在另一乳化设备中加入水，升温至60℃，在匀速搅拌下加入阴离子乳化剂(另一半剂量)、十二烷基硫酸钠，使其溶解均匀后，在高速搅拌状态下加入膨润土，搅拌均匀，得到第二混合物；
步骤三，在高速搅拌状态下，将第一混合物加入慢慢加入第二混合物中，搅拌均匀，冷却至50℃，形成第三混合物；
步骤四，将氯丁胶乳、复合胶乳慢慢加入第三混合物中，搅拌均匀，再加入增稠剂，搅拌均匀，降温至40℃，出料装桶，制得固含量为55-65％的非固化橡胶沥青防水涂料。
采用上述技术方案，步骤一将沥青融化成液态，液态沥青经高速离心、剪切、重击等机械作用，使其成为粒径0.1-5微米的微粒，并分散到含有阴离子乳化剂的水介质中，由于乳化剂能定向吸附在沥青微粒表面，因而降低了水与沥青的界面张力，使沥青微粒能在水中形成稳定的分散体系，形成水包油的乳状液。步骤二形成膨润土胶凝液或者悬浮液，步骤四促进氯丁胶乳与十八碳脂肪醇的羟基以及阴离子乳化剂的羧基接枝共聚合，增稠剂通过在乳胶粒与沥青之间架桥形成网状结构，增加了体系的黏度，从而制成非固化橡胶沥青防水涂料。
进一步优选为：所述复合胶乳的固含量低于50％时，需要经过低温提取法处理，将温度控制在-4℃以下，提取固含量达50％时，再将复合胶乳装入反应釜中升温至50℃时备用。
采用上述技术方案，提高复合胶乳的固含量，使得防水涂料形成粘稠状的膏状体。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
经研究发现，氯丁胶乳与十八碳脂肪醇的羟基以及阴离子乳化剂的羧基接枝共聚合，能够增强防水涂料的胶黏性和稳定性。增稠剂通过在乳胶粒与沥青之间架桥形成网状结构，增加了体系的黏度，使得本申请中的防水涂料在使用状态下始终保持膏状体，本申请中的防水涂料具有压敏性，能够使基层与防水卷材之间均匀牢固粘接。因此，本申请中的防水涂料在使用时不需要热熔，配制完成后即可刮涂或者滚涂，能应用于变电所、药厂、炼油厂等要求防火、防爆的场所，安全无火灾风险，节省大量煤气能源，而且不会释放释放酚、萘、蒽、苯、芘等致癌气体，环保无污染。
氯丁胶乳、复合胶乳以及沥青中的高分子聚合物一端吸附在膨润土颗粒表面，另一端溶于水使膨润土颗粒和水分子之间产生了一种间接的联系，形成了一种桥联作用，在水介质中分散成胶凝状和悬浮状，使得防水涂料具有一定的黏滞性、蠕变性和润滑性。增韧剂的分子链上含有能与高分子聚合物反应的活性基团，它能形成网络结构，增加一部分柔性链，降低沥青的脆性，增加韧性，而又不影响防水涂料其他性能，从而提高防水涂料的抗开裂性能和抗冲击性能。
防水涂料配合APP、SBS卷材或自粘防水卷材使用时，形成两道防水屏障，增加防水系统防水性能和稳定性，如果基层开裂，防水涂料会吸收开裂应力，应力不会传导给防水卷材，保护防水卷材不被拉裂拉断。由于防水涂料具有永久性的压敏性和蠕变性，受到穿刺等破坏时，破坏点不会扩大，在压敏性和蠕变性能的作用下，破损处会自我修复，始终保持防水层的完整性，增强防水性能。
(1)十不怕：不怕水浸、不怕变形、不怕潮湿、不怕裂缝、不怕高温、不怕低温、不怕穿刺、不怕剥离、不怕老化、不怕酸碱；
(2)四无：无渗漏、无溶剂、无火灾、无污染；
(3)不固化：施工后始终保持粘性膏状、具蠕变性、抗基层变形等优点；
(4)单组分冷施工：无火灾危险、无污染、开桶后搅拌均匀即可施工；
(5)粘性强：材料施工后始终保持粘性、能与各种基层和APP、SBS、自粘卷材、丙纶聚酯布等多种材料实现粘接、粘接强度高、耐高低温；
(6)双重功能：不仅是一道防水层、也是一道优异的粘接层，适应性广，能在无明水的潮湿基面也可先用本涂料打底，再铺贴丙纶卷材或网格布，然后再在上面涂覆各类防水材料达到美观整洁效果；
(7)自粘性强：可重复粘贴卷材；
(8)适用性广：在常温和5℃低温环境下均可施工，适用各类异形屋面；
(9)无需加热、开通搅拌均匀即可刮涂或滚涂；
(10)克服了油性热熔型非固化橡胶沥青防水涂料不耐潮湿基面及水性喷涂型非固化橡胶沥青防水涂料中氯离子腐蚀钢筋的缺点；
(11)颠覆了APP，SBS改性沥青卷材原采用的热熔法施工工艺，开辟了各类沥青卷材采用冷粘法的最新工艺，同时开创了用此涂料粘贴橡胶类，PVC类卷材浸水不脱胶不起鼓的新技术(原橡胶类、PVC类胶水不耐水泡使卷材脱胶起泡渗水严重)，本发明如推广可使北京青岛等地禁用SBS等热溶卷材解禁，并在防水界都采用冷粘法施工，社会效益很大，而且本发明克服了冬季自粘卷材由于温度原因粘贴不牢的严重缺点。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明进行详细描述。
实施例1：一种非固化橡胶沥青防水涂料，各组分及其相应的重量份数如表1所示，并通过如下步骤制备获得：
步骤一，将沥青加入乳化设备中熔化，保持温度在130-150℃，在搅拌状态下慢慢加入阴离子乳化剂(一半剂量)、十八碳脂肪醇，再缓慢加入光稳定剂和增韧剂，保温在120℃，得到第一混合物；
步骤二，在另一乳化设备中加入水，升温至60℃，在匀速搅拌下加入阴离子乳化剂(另一半剂量)、十二烷基硫酸钠，使其溶解均匀后，在高速搅拌状态下加入膨润土，搅拌均匀，得到第二混合物；
步骤三，在高速搅拌状态下，将第一混合物加入慢慢加入第二混合物中，搅拌均匀，冷却至50℃，形成第三混合物；
步骤四，将氯丁胶乳、复合胶乳慢慢加入第三混合物中，搅拌均匀，再加入增稠剂，搅拌均匀，降温至40℃，制得固含量为55-65％的非固化橡胶沥青防水涂料，复合胶乳的固含量为50％，当复合胶乳的固含量低于50％时，需要经过低温提取法处理，将温度控制在-4℃以下，提取固含量达50％时，再将复合胶乳装入反应釜中升温至50℃时备用。
表1中的沥青优选为60#石油沥青，疏水改性聚丙烯酸为购自罗门哈斯的亚乐顺DR-1疏水改性碱溶胀缔合型增稠剂，纤维素醚可以采用羟乙基甲基纤维素或者羟丙基甲基纤维素。
表1中的苯并三氮唑类光稳定剂优选为苯并三氮唑，二苯甲酮类光稳定剂优选为2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮，水杨酸酯类光稳定剂优选为水杨酸甲酯。
实施例2-10：一种非固化橡胶沥青防水涂料，与实施例1的不同之处在于，各组分及其相应的重量份数如表1所示。
表1实施例1-10中各组分及其重量份数
实施例11-20：一种非固化橡胶沥青防水涂料，与实施例3的不同之处在于，各组分及其相应的重量份数如表2所示。
表2实施例11-20中各组分及其重量份数
实施例21-31：一种非固化橡胶沥青防水涂料，与实施例3的不同之处在于，各组分及其相应的重量份数如表3所示。
表3实施例21-31中各组分及其重量份数
对比例1-7：一种非固化橡胶沥青防水涂料，与实施例3的不同之处在于，各组分及其相应的重量份数如表4所示。
表4对比例1-7中各组分及其重量份数
对比例8：一种非固化橡胶沥青防水涂料，与实施例3的不同之处在于，将氯丁胶乳替换为丁基橡胶。
对比例9：一种非固化橡胶沥青防水涂料，通过如下步骤制备获得：
步骤一，将沥青加入乳化设备中熔化，保持温度在130-150℃，在搅拌状态下慢慢加入阴离子乳化剂(一半剂量)、十八碳脂肪醇，再缓慢加入光稳定剂和增韧剂，保温在120℃，得到第一混合物；
步骤二，在另一乳化设备中加入水，升温至60℃，在匀速搅拌下加入阴离子乳化剂(另一半剂量)、十二烷基硫酸钠，使其溶解均匀后，在高速搅拌状态下加入膨润土，搅拌均匀，得到第二混合物；
步骤三，在高速搅拌状态下，将第一混合物加入慢慢加入第二混合物中，搅拌均匀，冷却至50℃，形成第三混合物；
步骤四，将氯丁胶乳、复合胶乳慢慢加入第三混合物中，搅拌均匀，再加入增稠剂，搅拌均匀，降温至40℃，制得非固化橡胶沥青防水涂料，复合胶乳的固含量为35％。
各项性能试验
试验样品：采用实施例1-31中获得的非固化橡胶沥青防水涂料作为试验样品1-31，采用对比例1-9中获得的非固化橡胶沥青防水涂料作为对照样品1-9，并依次编号为第1-40组。
试验方法：由于本申请中的非固化橡胶沥青防水涂料目前没有国家标准，故参照文献编号为1007-497X(2013)-20-0035-06中图分类号为TU56+1.65的《非固化橡胶沥青防水涂料及行业标准》制定了如表5所示的企业标准，采用参考文献中的方法测试第1-40组样品的指标；参照JC/T408-2005《水乳型沥青防水涂料》中规定的方法测试第1-40组样品耐紫外线性能。
试验结果：第1-5组样品的检测指标如表5所示，第1-40组样品的部分检测指标如表6所示。
表5非固化橡胶沥青防水涂料企业标准及第1-5组样品的检测指标
表6第1-40组样品的部分检测指标
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种非固化橡胶沥青防水涂料，其特征在于，包括如下重量份数的组分：
沥青95-105份；
阴离子乳化剂1.8-2.2份；
十八碳脂肪醇1.2-1.8份；
增韧剂7-13份；
十二烷基硫酸钠2-3份；
膨润土3-7份；
氯丁胶乳58-62份；
复合胶乳38-42份；
增稠剂10-13份；
水48-52份；
所述复合胶乳的固含量为40-50%；
沥青为60#石油沥青，所述增韧剂包括苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、丁腈橡胶、丁苯橡胶中的至少一种；
所述增稠剂包括疏水改性聚丙烯酸、纤维素醚、聚丙烯酰胺、聚乙烯醇中的至少一种；所述阴离子乳化剂包括硬脂酸钠、月桂酸钠、油酸钠中的至少一种。
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，所述非固化橡胶沥青防水涂料还包括有光稳定剂，所述光稳定剂与所述沥青的重量份数比为0.02：100。
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，所述光稳定剂包括苯并三氮唑类、二苯甲酮类、水杨酸酯类中的至少一种。
4.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，所述非固化橡胶沥青防水涂料包括如下重量份数的组分：
沥青100份；
阴离子乳化剂2份；
十八碳脂肪醇1.5份；
增韧剂10份；
十二烷基硫酸钠2.5份；
膨润土5份；
氯丁胶乳60份；
复合胶乳40份；
增稠剂11.5份；
水50份；
光稳定剂0.02份；
所述复合胶乳的固含量为50%。
5.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，所述复合胶乳的原料包括顺丁橡胶、异戊橡胶、氯丁二烯橡胶、丁二烯苯乙烯共聚物橡胶中的至少两种。
6.一种非固化橡胶沥青防水涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一，将沥青加入乳化设备中熔化，保持温度在130-150℃，在搅拌状态下慢慢加入一半剂量的阴离子乳化剂、十八碳脂肪醇，再缓慢加入光稳定剂和增韧剂，保温在120℃，得到第一混合物；
步骤二，在另一乳化设备中加入水，升温至60℃，在匀速搅拌下加入另一半剂量的阴离子乳化剂、十二烷基硫酸钠，使其溶解均匀后，在高速搅拌状态下加入膨润土，搅拌均匀，得到第二混合物；
步骤三，在高速搅拌状态下，将第一混合物加入慢慢加入第二混合物中，搅拌均匀，冷却至50℃，形成第三混合物；
步骤四，将氯丁胶乳、复合胶乳慢慢加入第三混合物中，搅拌均匀，再加入增稠剂，搅拌均匀，降温至40℃，出料装桶，制得固含量为55-65%的非固化橡胶沥青防水涂料。
7.根据权利要求6所述的非固化橡胶沥青防水涂料的制备方法，其特征在于，所述复合胶乳的固含量低于50%时，需要经过低温提取法处理，将温度控制在-4℃以下，提取固含量达50%时，再将复合胶乳装入反应釜中升温至50℃时备用。
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