CN108192502B - 可水下粘结的非固化防水材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

一种可水下粘结的非固化防水材料及其制备方法，属于防水领域。其制作方法如下：首先、将混合软化剂、改性沥青，80～100℃并恒温以600～800r/min的速度搅拌30～40分钟，再加入弹性体，获得软化沥青；其次、将晶须、石墨烯以及无机粉末混合，再与粘结剂搅拌混匀，获得粉末料。再次、将软化沥青加热至60～80℃并保温0.5～1小时，再将粉末料混入并剧烈搅拌，然后加热至160～170℃，并通过胶体磨研磨1～2小时。可水下粘结的非固化防水材料性能好、环境温度适应范围大、粘结性能好、具有自愈防水性能并且不会固化。

Description

可水下粘结的非固化防水材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及防水领域，具体而言，涉及一种可水下粘结的非固化防水材料及其制备方法。

背景技术

建筑防水材料中最为重要的两大类为防水卷材与防水涂料。防水卷材厚薄均匀、材料质量能得到很好的保证，但大量的接缝使水有了渗透的可能，且在施工时因人为因素导致与基层不能满粘而产生窜水现象。建筑防水涂料与防水卷材相比较，施工简单方便、可适用于任何形状复杂的基面，并形成致密无缝的防水涂层。因此，防水涂料已广泛应用于各种类型的防水工程中，并得到了迅速的发展。当前的防水涂料基本上都是以高分子材料为主体，在常温下呈无定形液态，经涂布可在结构物表面固化形成具有相当厚度并有一定弹性的防水涂膜。

目前，国内已有许多防水企业开始研发并生产非固化防水涂料。特别是最近几年，生产厂家越来越多，但是鲜少满足JC/T2428-2017《非固化橡胶沥青防水涂料》标准的产品。现有的一些非固化防水涂料的问题主要体现在产品高温性能与非固化特征上，要么高温性能达标而非固化特征不明显，要么非固化特征明显而高温性能不达标。

发明内容

基于现有技术的不足，本发明提供了一种可水下粘结的非固化防水材料及其制备方法，以部分或全部地改善、甚至解决以上问题。

本发明是这样实现的：

在第一方面，本发明实施例的提供了一种可水下粘结的非固化防水材料的制备方法。

制备可水下粘结的非固化防水材料的原料包括按重量份数计的以下组分：改性沥青40～60份、晶须8～15份、石墨烯2～6份、软化剂11～15份、无机粉末11～15份、弹性体0.5～1份、粘结剂2～3份。

制备方法包括以下步骤：

第一步骤、将软化剂加入改性沥青中，加热80～100℃并恒温以600～800r/min的速度搅拌30～40分钟，再加入弹性体以使改性沥青溶胀软化并自然冷却至室温，获得软化沥青；

第二步骤、将晶须、石墨烯以及无机粉末混合，再与粘结剂搅拌混匀，获得粉末料；

第三步骤、将软化沥青加热至60～80℃并保温0.5～1小时，再将粉末料混入并剧烈搅拌，然后加热至160～170℃，并通过胶体磨研磨1～2小时。

在其他的一个或多个示例中，获得粉末料之后，执行第三步骤之前，还包括对粉末料进行脱水处理至含水率在0.1wt％以下。

在其他的一个或多个示例中，对粉末料进行脱水的方法为负压热脱水，负压热脱水包括：在50～70℃、0.5～1MPa的负压下加热1-2小时，再在100～120℃、1.5～2MPa的负压下加热30-50分钟。

在其他的一个或多个示例中，无机粉末包括金属粉末和/或非金属粉末。

在其他的一个或多个示例中，无机粉末包括氧化锌、氧化钛、滑石粉、膨润土、蒙脱石粉中的一种或多种。

在其他的一个或多个示例中，软化剂包括环烷油、芳烃油。

在其他的一个或多个示例中，弹性体包括热塑性丁苯橡胶、热塑性聚氨酯橡胶、松香树脂、萜烯树脂和石油树脂中的一种或多种的组合。

在其他的一个或多个示例中，原料还包括铁氧体3～8份，铁氧体为粉末，铁氧体被混合于粉末料中。

在其他的一个或多个示例中，所述原料包括按重量份数计的以下组分：改性沥青43～54份、晶须10～11份、石墨烯3～5份、软化剂12～14份、无机粉末12～14份、弹性体0.7～0.9份、粘结剂2～3份。

在第二方面，本本发明的提供了一种通过上述方法制作得到的可水下粘结的非固化防水材料。

有益效果：

本发明实施例提供的可水下粘结的非固化防水材料具有以下特点：

1、可水下粘结的非固化防水材料的内聚力低，剪切强度在1N/cm以下，能够在有水环境中施工。

2、在使用环境温度达到60℃，仍能够维持自身的稳定性，例如无明显的滑动、流淌、滴落等情况发生。

3、延伸性优异，具有较佳的抗撕裂性能。其延伸性在40mm以上，断裂延伸率130％以上。其可通过自身的应变适应基层的变形，避免被基层的开裂破坏。

4、自愈自修复性。涂料保持长期的蠕变性，涂层被破坏或穿刺后，能自主修复，再次具有防水特性；其次，对基层的裂纹涂料能够自动填补；

5、防窜水性。涂料与基层易满粘，无接缝防水，无窜水。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。

以下针对本发明实施例的可水下粘结的非固化防水材料及其制备方法进行具体说明：

本发明所提供的可水下粘结的非固化防水材料是一种能够在其服役年限内保持原始状态，且通常为粘性的膏状物的防水建筑材料。可水下粘结的非固化防水材料是主要以沥青为主体，再结合其他的组分制作而成。可水下粘结的非固化防水材料中并不含有溶剂，是一种非溶剂型的防水材料，且能够保持长久的粘滞力，在兼顾防水性能、蠕变性能等方面的性能的同时，还能够独立或与其他材料复合来形成防水结构。

制备可水下粘结的非固化防水材料的原料包括按重量份数计的以下组分：改性沥青40～60份、晶须8～15份、石墨烯2～6份、软化剂11～15份、无机粉末11～15份、弹性体0.5～1份、粘结剂2～3份。改进例中，原料包括按重量份数计的以下组分：改性沥青43～54份、晶须10～11份、石墨烯3～5份、软化剂12～14份、无机粉末12～14份、弹性体0.7～0.9份、粘结剂2～3份。

其中，所述改性沥青具有自愈性，能够在受到外界的穿刺伤害的情况下通过自身的恢复性形变来愈合创口，从而使得被损坏的部分被自行修补，而达到持续性的防水。

改性沥青例如可以是橡胶沥青(橡化沥青)。其可以是先将废旧轮胎加工成为橡胶粉粒，再按一定的粒径级配比例进行组合，同时添加多种高聚合物改性剂，并在充分拌合的加热条件下，与基质沥青充分熔胀反应后形成的改性沥青胶结材料。改性沥青的性能例如可以是160℃条件下粘度1.4～1.5Pa.S、25℃下的弹性恢复80％以上、软化点60℃以上。或者，改性沥青还可以是采用聚氨酯或苯乙烯类热塑性弹性体改性的沥青。

制备方法包括以下步骤：

第一步骤、将软化剂加入改性沥青中，加热80～100℃并恒温以600～800r/min的速度搅拌30～40分钟，再加入弹性体以使改性沥青溶胀软化并自然冷却至室温，获得软化沥青。

在加热和软化剂的共同作用下，可以使改性橡胶得到充分的软化，以便允许弹性体充分地进入沥青中，并使两者更好地结合，同时也时沥青的性质被调整而具有更好性能。

其中，软化剂可以包括但不限于环烷油、芳烃油。弹性体可以包含但不限于热塑性丁苯橡胶、热塑性聚氨酯橡胶、松香树脂、萜烯树脂和石油树脂中的一种或多种的组合。或者，弹性体还可以被选择为SBS橡胶颗粒、SBR橡胶颗粒、NBR橡胶颗粒中的一种或多种。

第二步骤、将晶须、石墨烯以及无机粉末混合，再与粘结剂搅拌混匀，获得粉末料。

在本发明的更优示例中，获得粉末料之后，对粉末料进行干燥将有利于可水下粘结的非固化防水材料的制备及其性能的保持和改善。作为一种具体的示例，对粉末料进行脱水处理至含水率在0.1wt％以下，优选地，含水率在0.08wt％以下，更优选地，0.05wt％以下。干燥粉末料的方式有多种选择，例如，离心脱水、加热脱水、脱水剂洗涤等。在本实施例中，干燥方法被选择为负压热脱水。即对粉末料进行脱水的方法为负压热脱水。负压热脱水包括：在50～70℃、0.5～1MPa的负压下加热1-2小时，再在100～120℃、1.5～2MPa的负压下加热30分钟。

其中，晶须可以选用碳酸钙晶须、氧化锌晶须、磷石膏晶须等。其能够抗菌，并且还可以作为填料和增韧剂，提高可水下粘结的非固化防水材料的结构强度。晶须是由高纯度单晶生长而成的微纳米级的短纤维。其机械强度等于邻接原子间力产生的强度。晶须的高度取向结构不仅使其具有高强度、高模量和高伸长率，而且还具有电、光、磁、介电、导电、超导电性质。另外，晶须可被选用为有机晶须。例如，纤维素晶须、聚(4-羟基苯甲酯)晶须等等。当采用有机晶须时，通过热拌和的方式，可以使晶须、石墨烯以及无机粉末更好地混合，也更易与弹性体、沥青结合，以改善防水材料的延展性能和抗剪切作用力性能。更好地，晶须可以与硫化剂(如硫磺)一并使用，两者协同作用可以促进沥青质中的聚合分子发生交联，实现对防水材料中改性沥青的进一步改性优化，同时确保防水材料能够更好地起作用，例如温度稳定性、自愈性以及延展性。

石墨烯为层状结构，且具有一定的润滑性。石墨烯层之间能够在一定程度内发生相互滑移。因此，使用石墨烯可能改善防水材料的延展性。

无机粉末可以是金属粉末，也可以是非金属粉末，或者金属粉末和非金属粉末的混合物。一种示例中，无机粉末包括氧化锌、氧化钛、滑石粉、膨润土、蒙脱石粉中的一种或多种。

更好地，在一些示例中，制备可水下粘结的非固化防水材料的原料还包括铁氧体3～8份，且铁氧体为粉末。在是被可水下粘结的非固化防水材料的工艺中，铁氧体是存在与粉末料中的。铁氧体的使用可以对防水材料的使用性能起到改进作用。铁氧体能够在交变磁场的作用下通过磁滞现象发生的热效应而产生热量，实现自加热。因此，在使用含有铁氧体的可水下粘结的非固化防水材料时，通过在交变磁场以及加热的共同作用下，防水材料熔化为流体、甚至液体状态，进而被用于粘结基层。

第三步骤、将软化沥青加热至60～80℃并保温0.5～1小时，再将粉末料混入并剧烈搅拌，然后加热至160～170℃，并通过胶体磨研磨1～2小时。

通过以上的工艺方法，一种可水下粘结的非固化防水材料被提供。

可水下粘结的非固化防水材料的施工方法可以采用如下方式进行：待基层清理完毕以后，将适当量的可水下粘结的非固化防水材料加热料，待达到可喷涂状态时，用喷涂机均匀的喷涂，喷涂时可根据不同的设计厚度调换不同喷枪，防水层一次成。

以下结合实施例对本发明的可水下粘结的非固化防水材料及其制备方法作进一步的详细描述。

实施例1

可水下粘结的非固化防水材料的制备的原料包括按重量份数计的以下组分：改性沥青40份、晶须8份、石墨烯2份、芳烃油11份、纳米氧化锌粉末11份、热塑性丁苯橡胶0.5份、粘结剂2份。

制备方法包括以下步骤：

第一步骤、将软化剂加入改性沥青中，加热80℃并恒温以600r/min的速度搅拌30分钟，再加入弹性体以使改性沥青溶胀软化并自然冷却至室温，获得软化沥青；

第二步骤、将晶须、石墨烯以及无机粉末混合，再与粘结剂搅拌混匀，获得粉末料(含水率0.1wt％)。对粉末料进行脱水的方法包括：在56℃、0.8MPa的负压下加热1小时，再在180℃、2MPa的负压下加热30。

第三步骤、将软化沥青加热至60℃并保温0.5小时，再将粉末料混入并剧烈搅拌，然后加热至160℃，并通过胶体磨研磨1小时。

实施例2

可水下粘结的非固化防水材料的制备的原料包括按重量份数计的以下组分：改性沥青60份、晶须15份、石墨烯6份、芳烃油15份、纳米氧化钛粉末15份、聚氨酯橡胶1份、粘结剂3份。

制备方法包括以下步骤：

第一步骤、将软化剂加入改性沥青中，加热100℃并恒温以800r/min的速度搅拌40分钟，再加入弹性体以使改性沥青溶胀软化并自然冷却至室温，获得软化沥青；

第二步骤、将晶须、石墨烯以及无机粉末混合，再与粘结剂搅拌混匀，获得粉末料(含水率0.06wt％)。对粉末料进行脱水的方法包括：在64℃、0.8MPa的负压下加热1小时，再在114℃、1.8MPa的负压下加热50分钟。

第三步骤、将软化沥青加热至80℃并保温1小时，再将粉末料混入并剧烈搅拌，然后加热至170℃，并通过胶体磨研磨2小时。

实施例3

可水下粘结的非固化防水材料的制备的原料包括按重量份数计的以下组分：改性沥青48份、晶须11份、石墨烯3份、环烷油12份、滑石粉末13份、松香树脂0.7份、粘结剂2.3份。

可水下粘结的非固化防水材料的制备的原料包括按重量份数计的以下组分：改性沥青40份、晶须8份、石墨烯2份、软化剂11份、无机粉末11份、弹性体0.5份、粘结剂2份。

制备方法包括以下步骤：

第一步骤、将软化剂加入改性沥青中，加热93℃并恒温以740r/min的速度搅拌36分钟，再加入弹性体以使改性沥青溶胀软化并自然冷却至室温，获得软化沥青；

第二步骤、将晶须、石墨烯以及无机粉末混合，再与粘结剂搅拌混匀，获得粉末料(含水率0.2wt％)。对粉末料进行脱水的方法包括：在50℃、0.5MPa的负压下加热1小时，再在100℃、1.5MPa的负压下加热30分钟。

第三步骤、将软化沥青加热至77℃并保温0.7小时，再将粉末料混入并剧烈搅拌，然后加热至165℃，并通过胶体磨研磨1.5小时。

实施例4

可水下粘结的非固化防水材料的制备的原料包括按重量份数计的以下组分：改性沥青53份、晶须14份、石墨烯5份、环烷油14份、膨润土粉末15份、萜烯树脂1份、粘结剂2.8份。

制备方法包括以下步骤：

第一步骤、将软化剂加入改性沥青中，加热87℃并恒温以680r/min的速度搅拌33分钟，再加入弹性体以使改性沥青溶胀软化并自然冷却至室温，获得软化沥青；

第二步骤、将晶须、石墨烯以及无机粉末混合，再与粘结剂搅拌混匀，获得粉末料(含水率0.02wt％)。对粉末料进行脱水的方法包括：在69℃、1MPa的负压下加热1.3小时，再在109℃、2MPa的负压下加热42分钟。

第三步骤、将软化沥青加热至74℃并保温0.8小时，再将粉末料混入并剧烈搅拌，然后加热至168℃，并通过胶体磨研磨1.6小时。

实施例5

可水下粘结的非固化防水材料的制备的原料包括按重量份数计的以下组分：改性沥青47份、晶须14份、石墨烯3份、石蜡油11份、蒙脱石粉末12份、石油树脂0.6份、粘结剂2.8份、铁氧体8份。

制备方法包括以下步骤：

第一步骤、将软化剂加入改性沥青中，加热96℃并恒温以790r/min的速度搅拌32分钟，再加入弹性体以使改性沥青溶胀软化并自然冷却至室温，获得软化沥青；

第二步骤、将晶须、石墨烯以及无机粉末混合，再与粘结剂搅拌混匀，获得粉末料(含水率0.3wt％)。对粉末料进行脱水的方法包括：在70℃、1MPa的负压下加热1小时，再在120℃、2MPa的负压下加热30分钟。

第三步骤、将软化沥青加热至78℃并保温0.6小时，再将粉末料混入并剧烈搅拌，然后加热至166℃，并通过胶体磨研磨1.8小时。

实施例6

可水下粘结的非固化防水材料的制备的原料包括按重量份数计的以下组分：改性沥青47份、晶须14份、石墨烯3份、石蜡油11份、蒙脱石粉末12份、石油树脂0.6份、粘结剂2.8份、铁氧体3份。

制备方法包括以下步骤：

第一步骤、将软化剂加入改性沥青中，加热96℃并恒温以790r/min的速度搅拌32分钟，再加入弹性体以使改性沥青溶胀软化并自然冷却至室温，获得软化沥青；

第二步骤、将晶须、石墨烯以及无机粉末混合，再与粘结剂搅拌混匀，获得粉末料(含水率0.3wt％)。对粉末料进行脱水的方法包括：在70℃、0.5MPa的负压下加热2小时，再在116℃、1.5MPa的负压下加热46分钟。

第三步骤、将软化沥青加热至80℃并保温0.6小时，再将粉末料混入并剧烈搅拌，然后加热至170℃，并通过胶体磨研磨1.8小时。

实施例1-6提供的可水下粘结的非固化防水材料的性能如表1所示。

对比例1

可水下粘结的非固化防水材料的制备的原料包括按重量份数计的以下组分：改性沥青47份、石蜡油11份、蒙脱石粉末12份、石油树脂0.6份、粘结剂2.8份、铁氧体3份。

制备方法包括以下步骤：

第一步骤、将软化剂加入改性沥青中，加热96℃并恒温以790r/min的速度搅拌32分钟，再加入弹性体以使改性沥青溶胀软化并自然冷却至室温，获得软化沥青；

第二步骤、将无机粉末与粘结剂搅拌混匀，获得粉末料(含水率0.3wt％)。对粉末料进行脱水的方法包括：在66℃、0.5MPa的负压下加热1.5小时，再在112℃、1.5MPa的负压下加热30分钟。

第三步骤、将软化沥青加热至70℃并保温0.6小时，再将粉末料混入并剧烈搅拌，然后加热至180℃，并通过胶体磨研磨2小时。

对比例2

可水下粘结的非固化防水材料的制备的原料包括按重量份数计的以下组分：改性沥青47份、石墨烯3份、石蜡油11份、蒙脱石粉末12份、粘结剂2.8份、铁氧体3份。

制备方法包括以下步骤：

第一步骤、将软化剂加入改性沥青中，加热96℃并恒温以790r/min的速度搅拌32分钟，再加入弹性体以使改性沥青溶胀软化并自然冷却至室温，获得软化沥青；

第二步骤、将无机粉末与粘结剂搅拌混匀，获得粉末料(含水率0.3wt％)。对粉末料进行脱水的方法包括：在66℃、0.5MPa的负压下加热1.5小时，再在112℃、1.5MPa的负压下加热30分钟。

第三步骤、将软化沥青加热至70℃并保温0.6小时，再将粉末料混入并剧烈搅拌，然后加热至180℃，并通过胶体磨研磨2小时。

对比例1、2提供的可水下粘结的非固化防水材料的性能如表2所示。

尽管已用具体实施例来说明和描述了本发明，然而应意识到，在不背离本发明的精神和范围的情况下可以作出许多其它的更改和修改。因此，这意味着在所附权利要求中包括属于本发明范围内的所有这些变化和修改。

Claims (7)

1.一种可水下粘结的非固化防水材料的制备方法，其特征在于，制备所述可水下粘结的非固化防水材料的原料包括按重量份数计的以下组分：改性沥青40~60份、晶须8~15份、石墨烯2~6份、软化剂11~15份、无机粉末11~15份、弹性体0.5~1份、粘结剂2~3份；

所述无机粉末包括金属粉末和/或非金属粉末，其中，非金属粉末包括氧化锌、氧化钛、滑石粉、膨润土、蒙脱石粉中的一种或多种；

所述制备方法包括以下步骤：

第一步骤、将所述软化剂加入所述改性沥青中，加热80~100℃并恒温以600~800r/min的速度搅拌30~40分钟，再加入所述弹性体以使所述改性沥青溶胀软化并自然冷却至室温，获得软化沥青；

第二步骤、将所述晶须、所述石墨烯以及所述无机粉末混合，再与所述粘结剂搅拌混匀，获得粉末料；

第三步骤、将所述软化沥青加热至60~80℃并保温0.5~1小时，再将所述粉末料混入并剧烈搅拌，然后加热至160~170℃，并通过胶体磨研磨1~2小时。

2.根据权利要求1所述的可水下粘结的非固化防水材料的制备方法，其特征在于，获得所述粉末料之后，执行所述第三步骤之前，还包括对所述粉末料进行脱水处理至含水率在0.1wt%以下。

3.根据权利要求1所述的可水下粘结的非固化防水材料的制备方法，其特征在于，所述软化剂包括环烷油、芳烃油。

4.根据权利要求1所述的可水下粘结的非固化防水材料的制备方法，其特征在于，所述弹性体包括热塑性丁苯橡胶、热塑性聚氨酯橡胶、松香树脂、萜烯树脂和石油树脂中的一种或多种的组合。

5.根据权利要求1所述的可水下粘结的非固化防水材料的制备方法，其特征在于，所述原料还包括铁氧体3~8重量份，所述铁氧体为粉末，所述铁氧体被混合于所述粉末料中。

6.根据权利要求1所述的可水下粘结的非固化防水材料的制备方法，其特征在于，所述原料包括按重量份数计的以下组分：改性沥青43~54份、晶须10~11份、石墨烯3~5份、软化剂12~14份、无机粉末12~14份、弹性体0.7~0.9份、粘结剂2~3份。

7.一种可水下粘结的非固化防水材料，其特征在于，根据如权利要求1~6中任一项所述的可水下粘结的非固化防水材料的制备方法制作而成。