CN110028904A - 一种改性沥青防水涂料及其制备方法 - Google Patents

一种改性沥青防水涂料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种改性沥青防水涂料及其制备方法，其由以下重量份配比的原料组合而成：基质沥青40~50份、阴离子乳化剂4~6份、水30~40份、高聚物胶乳11~18份、有机小分子改性剂5~9份、混合助剂2.5~3.3份。本发明中的改性沥青防水涂料整体性能出色，其不仅具有优异的拉伸强度、断裂伸长率、低温柔性，同时具有优异的粘结强度和弹性恢复率。非常适合用于高铁、路桥、隧道、管廊等外界环境恶劣，外力作用复杂的建筑防水施工。

Description

一种改性沥青防水涂料及其制备方法
技术领域
本发明属于建筑防水领域，具体涉及一种改性沥青防水涂料及其制备方法。
背景技术
沥青是一种褐色或黑褐色的有机胶凝材料，在建筑、公路、桥梁等工程中有着广泛的应用。工程中使用的沥青应具备较好的综合性能，如在高温下要有足够的强度和热稳定性，在低温下要有良好的柔韧性，在加工和使用条件下具有抗老化能力，同时还应当具有与各种矿物材料良好的粘结性，但沥青本身并不能完全满足这些要求。
同时近年来，我国不断加大高铁、城市轨道交通、综合管廊、城市综合体工程等基础设施建设力度，基础建设工程项目对建筑防水材料有着巨大需求，沥青防水涂料产品市场需求量巨大。
沥青防水涂料是以沥青为基料配置的溶剂型或水乳型防水涂料，其常用的施工方法为喷涂和刷涂。现有的喷涂沥青防水涂料存在涂膜易开裂、抵抗基面形变能力弱、断裂伸长率低等问题。目前已有此类产品大多注重产品的单一性能，在产品性能的整体性能上有所欠缺，无法同时满足弹性恢复率高、断裂伸长率高、拉伸强度大的要求。
发明内容
基于此，本发明提供了一种改性沥青防水涂料，本发明中的改性沥青防水涂料解决了现有喷涂沥青产品涂膜易开裂、抵抗基面形变能力弱、断裂伸长率低等问题，同时耐水性、粘结强度、凝胶时间等指标完全符合性能标准，适用于高铁、路桥、隧道、管廊等外界环境恶劣，外力作用复杂的建筑防水施工，保证了防水层长期有效的防水功效。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种改性沥青防水涂料，其特征在于，其由以下重量份配比的原料组合而成：基质沥青40～50份、阴离子乳化剂4～6份、水30～40份、高聚物胶乳11～18份、有机小分子改性剂5～9份、混合助剂2.5～3.3份。
本发明中添加高聚物胶乳与基质沥青颗粒形成交联结构从而对乳化沥青进行改性，大幅提高沥青涂膜的断裂伸长率和拉伸强度，保证了沥青涂膜具有一定的抵抗外力作用和基面形变的能力。高聚物胶乳配合混合助剂共同作用，提高了沥青涂膜的弹性恢复率。有机小分子改性剂的加入使得改性沥青防水涂料的抗氧化性和耐热性能优于现有市售同类产品，但有机小分子改性剂也不是任意的添加，防水涂料的拉伸强度和断裂伸长率会随着有机小分子改性剂的增大呈现先增大后减小的变化趋势，因此，在本发明中优选了其添加的重量份数为5～9份。
进一步的，所述基质沥青为70#沥青或90#沥青。
进一步的，所述阴离子乳化剂为松香酸钠、硬脂酸钠、十二烷基磺酸钠、十二烷基硫酸钠、十六烷基磺酸钠中的至少一种与水混合配制的乳化剂皂液。
进一步的，所述高聚物胶乳由SBS胶乳、C5石油树脂和EPVC(聚氯乙烯糊树脂粉)胶乳混合而成。在这种复配的高聚物胶乳中，C5石油树脂作为增粘组分使用，增强涂料与基面的粘结强度，而EPVC胶乳对涂料有增塑的作用，增强涂料成膜的延展性，本发明中将三种组分进行复配，从而使得防水涂料的性能得到明显提高。
优选的，所述高聚物胶乳中，各组分的重量份数比为SBS胶乳：C5石油树脂：EPVC胶乳＝(5～8):(3～5):(3～5)。
现有技术中采用SBS胶乳改性沥青，产品性能单一，因此，本发明中采用复合的高聚物胶乳，其由SBS胶乳、C5石油树脂和EPVC胶乳，为了使改性沥青防水涂料的性能达到最佳，对三者的添加量进行了优选。具体的，本发明中将三者按照配比混合后加热至80℃并搅拌15～30min混合制成。
进一步的，所述有机小分子改性剂为2,2'-亚甲基-双(4-甲基-6-叔丁基苯酚)或其衍生物。
进一步的，所述混合助剂为稳定剂、增塑剂和增粘剂按照质量比(0.5～0.8):(0.8～1.2):(1～1.5)混合而成。本发明中的增塑剂和高聚物胶乳共同作用，使得沥青涂膜的弹性恢复率超过90％，从而保证了即使建筑基面因外力作用或环境因素发生微小形变，防水涂膜整体性也不会遭到破坏，防水效果不会受到影响。且本发明中对稳定剂、增塑剂和增粘剂进行了优选，从而使得改性沥青防水涂料的整体性能达到最佳。
优选的，所述稳定剂包括羟丙基甲基纤维素、羟乙基纤维素、聚阴离子纤维素、纤维素醚中的一种或两种以上的混合；
所述增塑剂包括邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二正辛酯、邻苯二甲酸二甲酯中的一种或两种以上的混合；
所述增粘剂包括萜烯树脂、古马隆树脂中的至少一种。
本发明的另一个目的在于提供一种上述改性沥青防水涂料的制备方法，包括以下步骤：
a、按照配比称取原料，将加热后的基质沥青与阴离子乳化剂混合后至少机械加工一次，形成乳化沥青；
b、将混合助剂、有机小分子改性剂与高聚物胶乳混合，形成均匀的混合物料；
c、将所述乳化沥青加入所述混合物料中充分搅拌，制得改性沥青防水涂料。
优选的，步骤a中，所述基质沥青的加热温度为140～160℃，加热时间为10～20min。
具体的，步骤a中的机械加工可以在胶体磨中进行，将加热后的基质沥青和阴离子乳化剂加入胶体磨中，经过增压、剪切、研磨，使沥青形成均匀、细小的颗粒，从而稳定而均匀的分散在阴离子润滑剂中，形成乳化沥青，当一次机械加工对沥青的乳化不够充分，则将一次机械加工后的乳化沥青再次加入胶体磨中机械加工，可重复操作，直至沥青乳化充分。
制备方法中涉及的搅拌、混合等均为本领域技术人员常规操作，其操作时间可根据产品需要进行调整，这里不做具体限定。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明中的改性沥青防水涂料整体性能出色，其具有优异的拉伸强度、断裂伸长率、低温柔性，同时具有优异的粘结强度和弹性恢复率，不仅保证喷涂沥青防水涂料经喷涂成膜厚具有良好的防水功效，同时保证了顺利喷涂厚紧密粘结与建筑基面且能低于一定程度的建筑基面形变。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将结合具体的实施例对本发明进行更全面的描述。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。
以下实施例中的高聚物胶乳均由SBS胶乳、C5石油树脂和EPVC胶乳混合后加热至80℃并搅拌15～30min混合制成。
实施例1
本实施例中的改性沥青防水涂料包括下述重量份的原料：基质沥青70#沥青50份、阴离子乳化剂十二烷基硫酸钠2份、阴离子乳化剂硬脂酸钠2份、水30份、高聚物胶乳(SBS胶乳5份、C5石油树脂3份和EPVC胶乳3份)、有机小分子改性剂2,2'-亚甲基-双(4-甲基-6-叔丁基苯酚)5份、稳定剂羟丙基甲基纤维素0.4份、稳定剂聚阴离子纤维素0.4份、增塑剂邻苯二甲酸二丁酯1份、增粘剂萜烯树脂1份。
本实施例中的改性沥青防水涂料的制备方法为：
将称取好的基质沥青加热至140～160℃并保持10～20min；
将阴离子乳化剂溶于水中配制成乳化剂皂液；
将稳定剂、增塑剂和增粘剂混合搅拌制成混合助剂，备用；
a、将加热后的基质沥青与乳化剂皂液一同加入胶体磨中加工制备乳化沥青，一次加工对沥青的乳化不够充分，将初步加工的乳化沥青在此加入胶体磨中加工，可重复加工，直至沥青的乳化充分；
b、将有机小分子改性剂、高聚物胶乳和混合助剂加入搅拌器中以100r/min搅拌10min；
c、将乳化沥青加入步骤b中搅拌均匀的物料，继续搅拌10～20min，得到改性沥青防水涂料。
实施例2
本实施例中改性防水涂料由下述重量份的原料配合制成：基质沥青70#沥青40份、阴离子乳化剂十二烷基硫酸钠3份、阴离子乳化剂松香酸钠3份、水40份、高聚物胶乳(SBS胶乳7份、C5石油树脂4份和EPVC胶乳4份)、有机小分子改性剂2,2'-亚甲基-双(4-甲基-6-叔丁基苯酚)5份、稳定剂羟乙基纤维素0.4份、稳定剂聚阴离子纤维素0.4份、增塑剂邻苯二甲酸二正辛酯1份、增粘剂萜烯树脂1份。制备方法同实施例1。
实施例3
本实施例中改性防水涂料由下述重量份的原料配合制成：基质沥青70#沥青50份、阴离子乳化剂十二烷基磺酸钠3份、阴离子乳化剂松香酸钠3份、水40份、高聚物胶乳(SBS胶乳7份、C5石油树脂5份和EPVC胶乳5份)、有机小分子改性剂2,2'-亚甲基-双(4-甲基-6-叔丁基苯酚)5份、稳定剂羟丙基甲基纤维素0.4份、稳定剂羟乙基纤维素0.4份、增塑剂邻苯二甲酸二丁酯1份、增粘剂萜烯树脂1份。制备方法同实施例1。
实施例4
本实施例中改性防水涂料由下述重量份的原料配合制成：基质沥青90#基质沥青50份、阴离子乳化剂十二烷基磺酸钠3份、阴离子乳化剂十二烷基硫酸钠3份、水40份、高聚物胶乳(SBS胶乳8份、C5石油树脂5份和EPVC胶乳5份)、有机小分子改性剂2,2'-亚甲基-双(4-甲基-6-叔丁基苯酚)5份、稳定剂羟丙基甲基纤维素0.4份、稳定剂羟乙基纤维素0.4份、增塑剂邻苯二甲酸二丁酯1份、增粘剂烯树脂1.5份。制备方法同实施例1。
实施例5
本实施例中改性防水涂料由下述重量份的原料配合制成：基质沥青90#基质沥青50份、阴离子乳化剂松香酸钠3份、阴离子乳化剂硬脂酸钠3份、水40份、高聚物胶乳(SBS胶乳7份、C5石油树脂5份和EPVC胶乳5份)、有机小分子改性剂2,2'-亚甲基-双(4-甲基-6-叔丁基苯酚)5份、稳定剂羟丙基甲基纤维素0.8份、增塑剂邻苯二甲酸二丁酯1份、增粘剂萜烯树脂1份。制备方法同实施例1。
实施例6
本实施例中改性防水涂料由下述重量份的原料配合制成：基质沥青70#基质沥青50份、阴离子乳化剂十二烷基硫酸钠3份、阴离子乳化剂松香酸钠3份、水40份、高聚物胶乳(SBS改性剂8份、C5石油树脂5份和EPVC胶乳2.5份)、有机小分子改性剂2,2'-亚甲基-双(4-甲基-6-叔丁基苯酚)6份、稳定剂纤维素醚0.8份、增塑剂邻苯二甲酸二丁酯1.2份、增粘剂古马隆树脂1份。制备方法同实施例1。
实施例7
本实施例中改性防水涂料由下述重量份的原料配合制成：基质沥青70#基质沥青50份、阴离子乳化剂十二烷基硫酸钠3份、阴离子乳化剂十六烷基磺酸钠3份、水40份、高聚物胶乳(SBS改性剂7份、C5石油树脂5份和EPVC胶乳5份)、有机小分子改性剂2,2'-亚甲基-双(4-甲基-6-叔丁基苯酚)7份、稳定剂羟丙基甲基纤维素0.2份、稳定剂聚阴离子纤维素0.5份、增塑剂邻苯二甲酸二丁酯0.5份、增塑剂邻苯二甲酸二正辛酯0.5份、增粘剂萜烯树脂0.6份、增粘剂古马隆树脂0.4份。制备方法同实施例1。
实施例8
本实施例中改性防水涂料由下述重量份的原料配合制成：基质沥青90#基质沥青50份、阴离子乳化剂十二烷基硫酸钠3份、阴离子乳化剂松香酸钠3份、水40份、高聚物胶乳(SBS胶乳7份、C5石油树脂5份和EPVC胶乳5份)、有机小分子改性剂2,2'-亚甲基-双(4-甲基-6-叔丁基苯酚)8份、稳定剂羟丙基甲基纤维素0.3份、稳定剂聚阴离子纤维素0.3份、增塑剂邻苯二甲酸二正辛酯1.2、增粘剂萜烯树脂0.6份、增粘剂古马隆树脂0.6份。制备方法同实施例1。
实施例9
本实施例中改性防水涂料由下述重量份的原料配合制成：基质沥青90#基质沥青50份、阴离子乳化剂十二烷基硫酸钠3份、阴离子乳化剂十六烷基磺酸钠3份、水40份、高聚物胶乳(SBS胶乳7份、C5石油树脂5份和EPVC胶乳5份)、有机小分子改性剂2,2'-亚甲基-双(4-甲基-6-叔丁基苯酚)9份、稳定剂羟丙基甲基纤维素0.3份、稳定剂聚阴离子纤维素0.3份、增塑剂邻苯二甲酸二甲酯1.2份、增粘剂萜烯树脂1份、增粘剂古马隆树脂0.5份。制备方法同实施例1。
实施例10
本实施例中改性防水涂料由下述重量份的原料配合制成：基质沥青90#基质沥青50份、阴离子乳化剂十二烷基硫酸钠3份、阴离子乳化剂十六烷基磺酸钠3份、水40份、高聚物胶乳(SBS胶乳7份、C5石油树脂5份和EPVC胶乳5份)、有机小分子改性剂2,2'-亚甲基-双(4-甲基-6-叔丁基苯酚)9份、稳定剂羟丙基甲基纤维素0.5份、增塑剂邻苯二甲酸二甲酯0.8份、增粘剂萜烯树脂0.6份、增粘剂古马隆树脂0.6份。制备方法同实施例1。
对比例1
通过与实施例1相同的制备方法按照下列重量份数的各组分制备而成：基质沥青70#基质沥青50份、阴离子乳化剂十二烷基硫酸钠3份、阴离子乳化剂松香酸钠3份、水40份、SBS胶乳7份、有机小分子改性剂2,2'-亚甲基-双(4-甲基-6-叔丁基苯酚)5份、稳定剂羟丙基甲基纤维素0.4份、稳定剂羟乙基纤维素0.4份、增塑剂邻苯二甲酸二丁酯1份、增粘剂萜烯树脂1份。
对比例2
通过与实施例8相同的制备方法按照下列重量份数的各组分制备而成：基质沥青90#基质沥青50份、阴离子乳化剂十二烷基硫酸钠3份、阴离子乳化剂松香酸钠3份、水40份、高聚物胶乳(SBS胶乳7份、C5石油树脂5份和EPVC胶乳5份)、有机小分子改性剂2,2'-亚甲基-双(4-甲基-6-叔丁基苯酚)8份、稳定剂羟丙基甲基纤维素0.3份、稳定剂聚阴离子纤维素0.3份、增粘剂萜烯树脂0.6份、增粘剂古马隆树脂0.6份。
对比例3
通过与实施例8相同的制备方法按照下列重量份数的各组分制备而成：基质沥青90#基质沥青50份、阴离子乳化剂十二烷基硫酸钠3份、阴离子乳化剂松香酸钠3份、水40份、有机小分子改性剂2,2'-亚甲基-双(4-甲基-6-叔丁基苯酚)8份、稳定剂羟丙基甲基纤维素0.3份、稳定剂聚阴离子纤维素0.3份、增塑剂邻苯二甲酸二正辛酯1.2、增粘剂萜烯树脂0.6份、增粘剂古马隆树脂0.6份。
上述实施例1～9所得高聚物胶乳改性喷涂沥青防水涂料经喷涂后所得涂膜的性能指标如表1和表2。
表1
项目 标准 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5 对比例1
粘结强度 ≥0.6MPa 0.73MPa 0.70MPa 0.85MPa 0.83MPa 0.70MPa 0.53MPa
拉伸强度 ≥0.8MPa 0.80MPa 0.85MPa 0.85MPa 0.80MPa 0.82MPa 0.78MPa
低温柔性 ≤-10℃ -15℃ -17℃ -20℃ -18℃ -18℃ -10℃
从表1中实施例1～5的测试结果可知，当高聚物胶乳各组分重量份数比在(5～8):(3～5):(3～5)范围内时，粘结强度能有效控制在0.70～0.85MPa之间，拉伸强度能有效控制在0.80～0.85MPa；低温柔性能有效控制在-15℃至-20℃之间，保证了喷涂沥青防水材料经喷涂成膜后有良好的防水功效。对比例1高聚物胶乳组分为SBS胶乳单组分，其对涂料粘结强度和拉伸强度的改性效果明显弱于各实施例，证明了添加C5石油树脂和EPVC胶乳的必要性。
表2
从表2中实施例6～9可知，混合助剂中稳定剂、增塑剂和增粘剂的质量比在(0.5～0.8):(0.8～1.2):(1～1.5)范围内时，断裂伸长率可有效控制在850～900％之间，弹性恢复率可有效控制在90％～95％之间，保证了喷涂沥青防水材料顺利喷涂并紧密粘结于建筑基面且能抵御一定程度的建筑基面形变。对比例2未添加增塑剂组分，其断裂伸长率及弹性恢复率明显低于各实施例；对比例3未添加高聚物胶乳，仅添加增塑剂组分，其改性效果甚至不如对比例2。由此可以看出，添加少量的增塑剂与高聚物胶乳的共同作用能有效提高涂料断裂伸长率和弹性恢复率。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种改性沥青防水涂料，其特征在于，其由以下重量份配比的原料组合而成：基质沥青40~50份、阴离子乳化剂4~6份、水30~40份、高聚物胶乳11~18份、有机小分子改性剂5~9份、混合助剂2.5~3.3份。
2.如权利要求1所述的改性沥青防水涂料，其特征在于，所述基质沥青为70#沥青或90#沥青。
3.如权利要求1所述的改性沥青防水涂料，其特征在于，所述阴离子乳化剂为松香酸钠、硬脂酸钠、十二烷基磺酸钠、十二烷基硫酸钠、十六烷基磺酸钠中的至少一种与水混合配制的乳化剂皂液。
4.如权利要求1所述的改性沥青防水涂料，其特征在于，所述高聚物胶乳由SBS胶乳、C5石油树脂和EPVC胶乳混合而成。
5.如权利要求4所述的改性沥青防水涂料，其特征在于，所述高聚物胶乳中，各组分的重量份数比为SBS胶乳：C5石油树脂：EPVC胶乳=(5~8):(3~5):(3~5)。
6.如权利要求1所述的改性沥青防水涂料，其特征在于，所述有机小分子改性剂为2,2'-亚甲基-双(4-甲基-6-叔丁基苯酚)或其衍生物。
7.如权利要求1所述的改性沥青防水涂料，其特征在于，所述混合助剂为稳定剂、增塑剂和增粘剂按照质量比(0.5~0.8):(0.8~1.2):(1~1.5)混合而成。
8.如权利要求7所述的改性沥青防水涂料，其特征在于，所述稳定剂包括羟丙基甲基纤维素、羟乙基纤维素、聚阴离子纤维素、纤维素醚中的一种或两种以上的混合；
所述增塑剂包括邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二正辛酯、邻苯二甲酸二甲酯中的一种或两种以上的混合；
所述增粘剂包括萜烯树脂、古马隆树脂中的至少一种。
9.一种如权利要求1~8任一项所述的改性沥青防水涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
a、按照配比称取原料，将加热后的基质沥青与阴离子乳化剂混合后至少机械加工一次，形成乳化沥青；
b、将混合助剂、有机小分子改性剂与高聚物胶乳混合，形成均匀的混合物料；
c、将所述乳化沥青加入所述混合物料中充分搅拌，制得改性沥青防水涂料。
10.如权利要求9所述的制备方法，其特征在于，步骤a中，所述基质沥青的加热温度为140~160℃，加热时间为10~20min。
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