CN111205386A - 一种乳化沥青用阴离子型苯丙防水乳液及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种乳化沥青用阴离子型苯丙防水乳液，按质量份数计，采用以下原料制备：去离子水100份、丙烯酸烷基酯类单体60‑90份、苯乙烯10‑40份、丙烯酸功能单体0.5‑5份、丙烯酰胺类功能单体0.1‑2份、乳化剂1‑5份、引发剂0.1‑5份、氧化剂0.1‑0.5份、还原剂0.05‑0.25份，pH调节剂0.5‑2份。本发明的防水乳液与阴离子型乳化沥青具有优异的相容性，在保留传统乳化沥青的性能的同时，又使得经该乳液改性后的阴离子乳化沥青具有优异的低温柔性和耐久性。

Description

一种乳化沥青用阴离子型苯丙防水乳液及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种乳化沥青用阴离子型苯丙防水乳液及其制备方法。

背景技术

乳化沥青是将粘稠石油沥青加热到流动态，经机械力作用，形成2-5mm微滴分散于乳化剂—稳定剂的水中，由于乳化剂—稳定剂的作用而形成均匀稳定的乳状液，又称沥青乳液，相较于石油沥青，乳化沥青具有以下优点：1.冷态施工、节约能源；2.便利施工、节约沥青；3.保护环境、保障健康。

乳化沥青根据沥青微粒表面所带有的电荷类型又可以分为阴离子型乳化沥青和阳离子型乳化沥青。这两种类型的乳化沥青在用于防水涂料时能够提供较好的延展性、附着力和防水性能，但其仍然具有传统沥青的弊病，即外界环境变化对沥青性能影响较大，当外界温度较高时，乳化沥青会从凝固态转变至熔融态出现流淌的现象，而当外界温度较低时，乳化沥青则完全转变至玻璃态失去延展性，出现断裂的现象；

因此，无论是阴离子型乳化沥青还是阳离子型乳化沥青，均因其温感性而极大的限制了其自身的应用。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种乳化沥青用阴离子型苯丙防水乳液，与阴离子型乳化沥青具有优异的相容性，在保留传统乳化沥青的性能的同时，又使得经该乳液改性后的阴离子乳化沥青具有优异的低温柔性和耐久性。

本发明还提供了上述乳化沥青用阴离子型苯丙防水乳液的制备方法。

为了实现上述目的，本发明采用的一种乳化沥青用阴离子型苯丙防水乳液，按质量份数计，采用以下原料制备：去离子水100份、丙烯酸烷基酯类单体60-90份、苯乙烯10-40份、丙烯酸功能单体0.5-5份、丙烯酰胺类功能单体0.1-2份、乳化剂1-5份、引发剂0.1-5份、氧化剂0.1-0.5份、还原剂0.05-0.25份，pH调节剂0.5-2份。

所述丙烯酸烷基酯类单体采用丙烯酸正丁酯、丙烯酸异辛酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯中的一种或上述成分以任意比例混合。

所述丙烯酸功能单体采用丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸中的一种或上述成分以任意比例混合。

所述丙烯酰胺类功能单体采用甲基丙烯酰胺，丙烯酰胺，N-羟甲基丙烯酰胺中的一种或上述成分以任意比例混合。

所述乳化剂采用阴离子乳化剂、非离子乳化剂、反应型乳化剂中的一种或上述成分以任意比例混合；

所述阴离子乳化剂采用C10-C20烷基硫酸盐类、C10-C20烷基苯磺酸钠、磺基琥珀酸盐类中的一种或上述成分以任意比例混合；所述非离子乳化剂采用脂肪醇乙氧化物、烷基乙氧化物中的一种或上述成分以任意比例混合；所述反应型乳化剂采用烯丙基醚类磺酸盐、丙烯酰胺基磺酸盐中的一种或上述成分以任意比例混合。

所述引发剂采用过硫酸钠、过硫酸钾、过硫酸铵中的一种或上述成分以任意比例混合。

所述氧化剂为叔丁基过氧化氢。

所述还原剂采用L-抗坏血酸、亚硫酸氢钠、焦亚硫酸钠中的一种或上述成分以任意比例混合。

另外，本发明还提供了一种所述乳化沥青用阴离子型苯丙防水乳液的制备方法，包括以下步骤：

a)底料A的制备：常温常压状态下，向带有搅拌器、冷凝器、恒流泵加料装置的反应釜中，加入去离子水总量的35-60％，乳化剂总量的8-15％，釜内温度升温至80-85℃；

b)单体溶液B的制备：常温常压状态下，将配方量苯乙烯、配方量丙烯酸烷基酯类单体、余量乳化剂、配方量丙烯酸功能单体、配方量丙烯酰胺类功能单体、去离子水总量的10-20％，混合成均匀的溶液，并搅拌10-30min备用；

c)引发剂溶液C的制备：常温常压状态下，将引发剂加入到去离子水总量的5-15％中，搅拌溶解；

d)当反应釜内升温到85-90℃时，向釜内加入步骤b)制得单体溶液B质量的5-10％，加入步骤c)制得引发剂溶液C质量的30％，反应20-40min后，通过恒流泵向反应釜中滴加余量单体溶液B，并通过恒流泵同时滴加余量引发剂溶液C，全程滴加时间控制在180-240min；

e)继续将温度升至88-92℃，保温1小时，降温至70-75℃，滴加用剩余去离子水溶解的氧化剂和还原剂，滴加时间为40-60min，保温10-20min，继续降温至35-45℃，加入pH调节剂调节pH至7-8.5，搅拌8-15min，过滤出料，即可得到乳液。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明的防水乳液能够改善乳化沥青高温融、低温脆的缺陷，提升其性能，扩大其应用范围。

2、本发明的防水乳液中，采用阴离子乳化剂、非离子乳化剂和反应型乳化剂的搭配使用形成复合乳化剂。

3、本发明的防水乳液能在常温下产生交联反应。当乳液与乳化沥青混合后，在常温干燥的过程中能与乳化沥青中的活性基团，如羧基以及羟基发生交联作用，使得漆膜更致密，防水效果更好。

4、本发明的防水乳液制备方法中，采用常规的预乳化半连续滴加工艺，生产过程所需设备简单、操作简便、成本较低且安全性好。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面对本发明进行进一步详细说明。但是应该理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限制本发明的范围。

一种乳化沥青用阴离子型苯丙防水乳液，按质量份数计，采用以下原料制备：去离子水100份、丙烯酸烷基酯类单体60-90份、苯乙烯10-40份、丙烯酸功能单体0.5-5份、丙烯酰胺类功能单体0.1-2份、乳化剂1-5份、引发剂0.1-5份、氧化剂0.1-0.5份、还原剂0.05-0.25份，pH调节剂NaOH 0.5-2份。

所述丙烯酸烷基酯类单体采用丙烯酸正丁酯、丙烯酸异辛酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯中的一种或上述成分以任意比例混合。上述组分可根据实际使用需要灵活搭配使用，其组合可有效改善乳液自身的力学强度，同时相互间具有化学反应的协同作用，并起到调节乳液分子量的作用。

所述丙烯酸功能单体采用丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸中的一种或上述成分以任意比例混合。上述组分均具有活泼的双键，其可与丙烯酸烷基酯、苯乙烯等进行交联反应。而甲基、亚甲基可对交联后的分子链结构起稳定作用，并且改善分子链的力学强度。

所述丙烯酰胺类功能单体采用甲基丙烯酰胺，丙烯酰胺，N-羟甲基丙烯酰胺中的一种或上述成分以任意比例混合。

所述乳化剂采用阴离子乳化剂、非离子乳化剂、反应型乳化剂中的一种或上述成分以任意比例混合；

所述阴离子乳化剂采用C10-C20烷基硫酸盐类、C10-C20烷基苯磺酸钠、磺基琥珀酸盐类中的一种或上述成分以任意比例混合；所述非离子乳化剂采用脂肪醇乙氧化物、烷基乙氧化物中的一种或上述成分以任意比例混合；所述反应型乳化剂采用烯丙基醚类磺酸盐、丙烯酰胺基磺酸盐中的一种或上述成分以任意比例混合。由于2-烯丙基醚3-羟基丙烷-1-磺酸钠含有乙烯基、羟基，化学反应过程中可与多种含有反应型基团的材料接枝或共聚，而磺酸根基团则可在化学反应时吸附在乳胶粒表面，提供静电斥力、稳定乳液粒子，可以在与乳化沥青混合时，保持较好的相容性，避免破乳情况的产生。

所述引发剂采用过硫酸钠、过硫酸钾、过硫酸铵中的一种或上述成分以任意比例混合。由于过硫酸盐受热后容易分解成自由基，并且自由基可在反应体系中与活泼双键产生自由基接枝、共聚、交联等反应，使乳液在涂装后形成网状结构，改善涂料的力学性能。

所述氧化剂为叔丁基过氧化氢。所述还原剂采用L-抗坏血酸、亚硫酸氢钠、焦亚硫酸钠中的一种或上述成分以任意比例混合。叔丁基过氧化氢具有弱碱性，而L-抗坏血酸、亚硫酸氢钠及焦亚硫酸钠均呈弱酸性。氧化剂及还原剂的加入，可进一步稳定化学反应体系的酸碱平衡，利于化学反应的稳定进行。

另外，本发明还提供了一种所述乳化沥青用阴离子型苯丙防水乳液的制备方法，包括以下步骤：

a)底料A的制备：常温常压状态下，向带有搅拌器、冷凝器、恒流泵加料装置的反应釜中，加入去离子水总量的35-60％，乳化剂总量的8-15％，釜内温度升温至80-85℃；

b)单体溶液B的制备：常温常压状态下，将配方量苯乙烯、配方量丙烯酸烷基酯类单体、余量乳化剂、配方量丙烯酸功能单体、配方量丙烯酰胺类功能单体、去离子水总量的10-20％，混合成均匀的溶液，并搅拌10-30min备用；

c)引发剂溶液C的制备：常温常压状态下，将引发剂加入到去离子水总量的5-15％中，搅拌溶解；

d)当反应釜内升温到85-90℃时，向釜内加入步骤b)制得单体溶液B质量的5-10％，加入步骤c)制得引发剂溶液C质量的30％，反应20-40min后，通过恒流泵向反应釜中滴加余量单体溶液B，并通过恒流泵同时滴加余量引发剂溶液C，全程滴加时间控制在180-240min；

e)继续将温度升至88-92℃，保温1小时，降温至70-75℃，滴加用剩余去离子水溶解的氧化剂和还原剂，滴加时间为40-60min，保温10-20min，继续降温至35-45℃，加入pH调节剂NaOH调节pH至7-8.5，搅拌8-15min，过滤出料，即可得到乳液。

实施例1

一种乳化沥青用阴离子型苯丙防水乳液，按质量份数计，采用以下原料制备：去离子水100份、丙烯酸烷基酯类单体(丙烯酸正丁酯)60份、苯乙烯10份、丙烯酸功能单体(丙烯酸)0.5份、丙烯酰胺类功能单体(甲基丙烯酰胺)0.1份、乳化剂(阴离子乳化剂采用C10-C20烷基硫酸盐类0.8份、反应型乳化剂采用2-烯丙基醚3-羟基丙烷-1-磺酸钠0.3份)、引发剂(过硫酸钾)0.2份、叔丁基过氧化氢0.1份、还原剂(L-抗坏血酸)0.05份，pH调节剂NaOH 0.5份。

所述乳化沥青用阴离子型苯丙防水乳液的制备方法，包括以下步骤：

a)底料A的制备：常温常压状态下，向带有搅拌器、冷凝器、恒流泵加料装置的反应釜中，加入去离子水总量的35％，乳化剂总量的8％，釜内温度升温至80℃；

b)单体溶液B的制备：常温常压状态下，将配方量苯乙烯、配方量丙烯酸烷基酯类单体、余量乳化剂、配方量丙烯酸功能单体、配方量丙烯酰胺类功能单体、去离子水总量的10％，混合成均匀的溶液，并搅拌10min备用；

c)引发剂溶液C的制备：常温常压状态下，将引发剂加入到去离子水总量的5％中，搅拌溶解；

d)当反应釜内升温到85℃时，向釜内加入步骤b)制得单体溶液B质量的5％，加入步骤c)制得引发剂溶液C质量的30％，反应20min后，通过恒流泵向反应釜中滴加余量单体溶液B，并通过恒流泵同时滴加余量引发剂溶液C，全程滴加时间控制在180min；

e)继续将温度升至88℃，保温1小时，降温至70℃，滴加用剩余去离子水溶解的氧化剂和还原剂，滴加时间为40min，保温10min，继续降温至35℃，加入pH调节剂NaOH调节pH至7.2，搅拌8min，过滤出料，即可得到乳液。

实施例2

一种乳化沥青用阴离子型苯丙防水乳液，按质量份数计，采用以下原料制备：去离子水100份、丙烯酸烷基酯类单体(丙烯酸正丁酯20份、丙烯酸异辛酯20份、丙烯酸乙酯10份、丙烯酸羟乙酯20份)、苯乙烯40份、丙烯酸功能单体(丙烯酸0.5份、甲基丙烯酸1份)、丙烯酰胺类功能单体(甲基丙烯酰胺1份、丙烯酰胺0.2份、N-羟甲基丙烯酰胺0.3份)、乳化剂(采用C10-C20烷基硫酸盐类0.2份、C10-C20烷基苯磺酸钠0.2份、2-烯丙基醚3-羟基丙烷-1-磺酸钠0.2份、脂肪醇乙氧化物1.2份、烷基乙氧化物1.2份、烯丙基醚类磺酸盐0.2份)、引发剂(过硫酸钠1份、过硫酸钾1份、过硫酸铵0.5份)、叔丁基过氧化氢0.5份、还原剂(L-抗坏血酸0.1份、亚硫酸氢钠0.05份、焦亚硫酸钠0.1份)，pH调节剂NaOH 1.2份。

所述乳化沥青用阴离子型苯丙防水乳液的制备方法，包括以下步骤：

a)底料A的制备：常温常压状态下，向带有搅拌器、冷凝器、恒流泵加料装置的反应釜中，加入去离子水总量的45％，乳化剂总量的10％，釜内温度升温至82℃；

b)单体溶液B的制备：常温常压状态下，将配方量苯乙烯、配方量丙烯酸烷基酯类单体、余量乳化剂、配方量丙烯酸功能单体、配方量丙烯酰胺类功能单体、去离子水总量的15％，混合成均匀的溶液，并搅拌20min备用；

c)引发剂溶液C的制备：常温常压状态下，将引发剂加入到去离子水总量的10％中，搅拌溶解；

d)当反应釜内升温到88℃时，向釜内加入步骤b)制得单体溶液B质量的7％，加入步骤c)制得引发剂溶液C质量的30％，反应30min后，通过恒流泵向反应釜中滴加余量单体溶液B，并通过恒流泵同时滴加余量引发剂溶液C，全程滴加时间控制在200min；

e)继续将温度升至90℃，保温1小时，降温至72℃，滴加用剩余去离子水溶解的氧化剂和还原剂，滴加时间为50min，保温15min，继续降温至40℃，加入pH调节剂NaOH调节pH至8.0，搅拌10min，过滤出料，即可得到乳液。

实施例3

一种乳化沥青用阴离子型苯丙防水乳液，按质量份数计，采用以下原料制备：去离子水100份、丙烯酸烷基酯类单体(丙烯酸异辛酯20份、丙烯酸乙酯20份、丙烯酸羟丙酯20份)、苯乙烯30份、丙烯酸功能单体(甲基丙烯酸0.5份)、丙烯酰胺类功能单体(甲基丙烯酰胺0.2份、丙烯酰胺0.3份)、乳化剂(C10-C20烷基硫酸盐类0.5份、磺基琥珀酸盐类0.5份、烷基乙氧化物0.5份、反应型乳化剂2-烯丙基醚3-羟基丙烷-1-磺酸钠0.1份)、引发剂(过硫酸钾0.4份、过硫酸铵0.3份)、叔丁基过氧化氢0.2份、还原剂(亚硫酸氢钠0.05份、焦亚硫酸钠0.05份)，pH调节剂NaOH 2.5份。

所述乳化沥青用阴离子型苯丙防水乳液的制备方法，包括以下步骤：

a)底料A的制备：常温常压状态下，向带有搅拌器、冷凝器、恒流泵加料装置的反应釜中，加入去离子水总量的60％，乳化剂总量的15％，釜内温度升温至85℃；

b)单体溶液B的制备：常温常压状态下，将配方量苯乙烯、配方量丙烯酸烷基酯类单体、余量乳化剂、配方量丙烯酸功能单体、配方量丙烯酰胺类功能单体、去离子水总量的20％，混合成均匀的溶液，并搅拌30min备用；

c)引发剂溶液C的制备：常温常压状态下，将引发剂加入到去离子水总量的15％中，搅拌溶解；

d)当反应釜内升温到90℃时，向釜内加入步骤b)制得单体溶液B质量的10％，加入步骤c)制得引发剂溶液C质量的30％，反应40min后，通过恒流泵向反应釜中滴加余量单体溶液B，并通过恒流泵同时滴加余量引发剂溶液C，全程滴加时间控制在240min；

e)继续将温度升至92℃，保温1小时，降温至75℃，滴加用剩余去离子水溶解的氧化剂和还原剂，滴加时间为60min，保温20min，继续降温至45℃，加入pH调节剂NaOH调节pH至8.3，搅拌15min，过滤出料，即可得到乳液。

实施例4

一种乳化沥青用阴离子型苯丙防水乳液，按质量份数计，采用以下原料制备：去离子水100份、丙烯酸烷基酯类单体(丙烯酸正丁酯60份)、苯乙烯35份、丙烯酸功能单体(丙烯酸0.5份、甲基丙烯酸1份、衣康酸0.5份)、丙烯酰胺类功能单体(甲基丙烯酰胺0.1份、N-羟甲基丙烯酰胺0.6份)、乳化剂(C10-C20烷基硫酸盐类0.5份、C10-C20烷基苯磺酸钠1份、脂肪醇乙氧化物1份、反应型乳化剂2-烯丙基醚3-羟基丙烷-1-磺酸钠0.3份)、引发剂(过硫酸钠0.5份、过硫酸钾1份)、叔丁基过氧化氢0.35份、还原剂(L-抗坏血酸0.1份、亚硫酸氢钠0.1份)，pH调节剂NaOH 1份。

所述乳化沥青用阴离子型苯丙防水乳液的制备方法，包括以下步骤：

a)底料A的制备：常温常压状态下，向带有搅拌器、冷凝器、恒流泵加料装置的反应釜中，加入去离子水总量的50％，乳化剂总量的1％，釜内温度升温至83℃；

b)单体溶液B的制备：常温常压状态下，将配方量苯乙烯、配方量丙烯酸烷基酯类单体、余量乳化剂、配方量丙烯酸功能单体、配方量丙烯酰胺类功能单体、去离子水总量的15％，混合成均匀的溶液，并搅拌15min备用；

c)引发剂溶液C的制备：常温常压状态下，将引发剂加入到去离子水总量的12％中，搅拌溶解；

d)当反应釜内升温到88℃时，向釜内加入步骤b)制得单体溶液B质量的8％，加入步骤c)制得引发剂溶液C质量的30％，反应35min后，通过恒流泵向反应釜中滴加余量单体溶液B，并通过恒流泵同时滴加余量引发剂溶液C，全程滴加时间控制在210min；

e)继续将温度升至89℃，保温1小时，降温至72℃，滴加用剩余去离子水溶解的氧化剂和还原剂，滴加时间为55min，保温15min，继续降温至40℃，加入pH调节剂NaoH调节pH至8.0，搅拌10min，过滤出料，即可得到乳液。

取实施例1-4制得的防水乳液，根据JC/T408-2005《水乳型沥青防水涂料》进行物理力学性能检测，检测结果如表1。

表1防水乳液的检测结果

分析表1可知，从各个实例的数据可以看出，该类型乳液在用于改性乳化沥青涂料应用中均能够满足JC/T 408-2005《水乳型沥青防水涂料》H型标准。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种乳化沥青用阴离子型苯丙防水乳液，其特征在于，按质量份数计，采用以下原料制备：去离子水100份、丙烯酸烷基酯类单体60-90份、苯乙烯10-40份、丙烯酸功能单体0.5-5份、丙烯酰胺类功能单体0.1-2份、乳化剂1-5份、引发剂0.1-5份、氧化剂0.1-0.5份、还原剂0.05-0.25份，pH调节剂0.5-2份。

2.根据权利要求1所述的一种乳化沥青用阴离子型苯丙防水乳液，其特征在于，所述丙烯酸烷基酯类单体采用丙烯酸正丁酯、丙烯酸异辛酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯中的一种或上述成分以任意比例混合。

3.根据权利要求1所述的一种乳化沥青用阴离子型苯丙防水乳液，其特征在于，所述丙烯酸功能单体采用丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸中的一种或上述成分以任意比例混合。

4.根据权利要求1所述的一种乳化沥青用阴离子型苯丙防水乳液，其特征在于，所述丙烯酰胺类功能单体采用甲基丙烯酰胺，丙烯酰胺，N-羟甲基丙烯酰胺中的一种或上述成分以任意比例混合。

5.根据权利要求1所述的一种乳化沥青用阴离子型苯丙防水乳液，其特征在于，所述乳化剂采用阴离子乳化剂、非离子乳化剂、反应型乳化剂中的一种或上述成分以任意比例混合；

所述阴离子乳化剂采用C10-C20烷基硫酸盐类、C10-C20烷基苯磺酸钠、磺基琥珀酸盐类中的一种或上述成分以任意比例混合；所述非离子乳化剂采用脂肪醇乙氧化物、烷基乙氧化物中的一种或上述成分以任意比例混合；所述反应型乳化剂采用烯丙基醚类磺酸盐、丙烯酰胺基磺酸盐中的一种或上述成分以任意比例混合。

6.根据权利要求1所述的一种乳化沥青用阴离子型苯丙防水乳液，其特征在于，所述引发剂采用过硫酸钠、过硫酸钾、过硫酸铵中的一种或上述成分以任意比例混合。

7.根据权利要求1所述的一种乳化沥青用阴离子型苯丙防水乳液，其特征在于，所述氧化剂为叔丁基过氧化氢。

8.根据权利要求1所述的一种乳化沥青用阴离子型苯丙防水乳液，其特征在于，所述还原剂采用L-抗坏血酸、亚硫酸氢钠、焦亚硫酸钠中的一种或上述成分以任意比例混合。

9.一种权利要求1-8任一项所述乳化沥青用阴离子型苯丙防水乳液的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

a)底料A的制备：常温常压状态下，向带有搅拌器、冷凝器、恒流泵加料装置的反应釜中，加入去离子水总量的35-60％，乳化剂总量的8-15％，釜内温度升温至80-85℃；

b)单体溶液B的制备：常温常压状态下，将配方量苯乙烯、配方量丙烯酸烷基酯类单体、余量乳化剂、配方量丙烯酸功能单体、配方量丙烯酰胺类功能单体、去离子水总量的10-20％，混合成均匀的溶液，并搅拌10-30min备用；

c)引发剂溶液C的制备：常温常压状态下，将引发剂加入到去离子水总量的5-15％中，搅拌溶解；

d)当反应釜内升温到85-90℃时，向釜内加入步骤b)制得单体溶液B质量的5-10％，加入步骤c)制得引发剂溶液C质量的30％，反应20-40min后，通过恒流泵向反应釜中滴加余量单体溶液B，并通过恒流泵同时滴加余量引发剂溶液C，全程滴加时间控制在180-240min；

e)继续将温度升至88-92℃，保温1小时，降温至70-75℃，滴加用剩余去离子水溶解的氧化剂和还原剂，滴加时间为40-60min，保温10-20min，继续降温至35-45℃，加入pH调节剂调节pH至7-8.5，搅拌8-15min，过滤出料，即可得到乳液。