CN111334190A - 一种防锈蚀持粘性防水涂料 - Google Patents

一种防锈蚀持粘性防水涂料 Download PDF

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Abstract

本发明涉及建筑材料技术领域，公开一种防锈蚀持粘性防水涂料，由质量比为100:(10～15)的甲组分和乙组分组成，甲组分包括质量百分比的以下原料：乳化沥青Ⅰ58～68％；乳化沥青Ⅱ8～12％；改性剂12～20％；增粘剂5～7％；稳定剂3～5％；消泡剂0.3～0.5％；水3～5％；乙组分包括质量百分比的以下原料：破乳剂6～15％；PH调节剂0.5～2％；防锈剂2～4％；水70～90％；所述乳化沥青Ⅰ为快裂型阴离子类重交石油乳化沥青；所述乳化沥青Ⅱ为慢裂型非离子类重交石油乳化沥青。本发明制备的防锈蚀持粘性防水涂料对钢筋无锈蚀、对混凝土强度无损害、高温耐热度达到90～100℃、同基层和卷材均具有优异的持粘性、带水初粘性优异、实干速度快、剪切强度高等优点。

Description

一种防锈蚀持粘性防水涂料
技术领域
本发明涉及建筑材料技术领域，特别是涉及一种防锈蚀持粘性防水涂料。
背景技术
建筑防水材料是指涂覆于建筑结构表面，通过自身的防水抗渗功能，避免建筑遭受水侵害的一类功能性建筑材料。目前，主要的防水材料(防水卷材、防水涂料等)依靠形成一道防水膜起到防水作用，其本身具有一定的拉伸强度和断裂延伸率。作为防水材料依附的建筑基层，存在开裂或沉降等是常见现象，这往往会导致其上的防水层同步被拉裂，造成防水失效。
为解决以上问题，防水业界在防水层与基层间施工了一道长期不固化(非固化)的防水涂层，基层变动产生的应力被不固化涂层所吸收，从而保护了防水材料，这是基本理念。2010年以后国内许多规模防水企业开始研发并生产这种非固化沥青防水涂料，如东方雨虹、山东宏源、深圳卓宝、广西金雨伞等，建材行业也制定了JC/T 2216-2014《非固化橡胶沥青防水涂料》标准。然而随着工程的应用，这种加热施工的防水涂料出现了诸多弊端：(1)施工烟气严重，污染环境，危害施工人员健康。涂料施工前均需要加热到130～180℃，散发出大量油烟，严重污染环境，危害施工人员健康。(2)涂料耐高温性能低，其上铺贴的卷材滑移。涂料耐高温一般65℃左右，加之涂料的蠕变特性，用于立面或斜面时，流淌严重，特别是环境温度高夏天情况下更是如此，在其上面铺贴的防水卷材也容易滑落，存在安全隐患，这也被大量工程验证过。
为了避免油性非固化涂料的缺点，业界开发出水性非固化防水涂料，主要由甲组份(高分子改性剂改性的乳化沥青)和乙组分(固化剂)组成，喷涂施工。其优点为不需加热，冷施工，耐高温性能一般达到65～75℃，但是仍然存在不足，主要表现为：(1)固化剂为10～15％氯酸钙溶液，施工后大量的氯离子渗入基层混凝土，破坏钢筋表面钝化膜，腐蚀钢筋，钢筋本身的物理力学性能大大削弱，其次，强酸根氯离子渗入混凝土后溶解氢氧化钙，促进碱集料反应，混凝土耐久性能变差；(2)非固化防水层包含大量的水。由于凝胶时间快(3～5s)，喷涂时水来不及排出即被后续的喷涂涂料凝胶覆盖，水被包裹，很难挥发干燥，涂膜质量得不到保证(如图1所示为凝胶太快引起包水示意图)；(3)涂膜不密实。由于甲乙组分雾化呈细小液滴的方式接触，时间凝固，形成的涂膜麻麻点点，不密实，涂膜不透水压力较小，涂膜本身防水效果不理想(如图2所示为涂膜渣状不密实示意图)；(4)初粘性特征不足。有时工程赶进度要求随喷随铺卷材，而喷涂后水泌出使得涂层上覆盖一层水膜，影响了卷材的粘结，甚至不粘，对施工造成影响。
为解决现有水性非固化防水涂料存在的不足，满足实际防水需要，解决涂层的不密实、包水问题、初粘问题、钢筋锈蚀及混凝土破坏等问题，亟需开发一种防锈蚀持粘性防水涂料。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种防锈蚀持粘性防水涂料。
本发明为实现上述目的，采取以下技术方案予以实现：
一种防锈蚀持粘性防水涂料，由质量比为100:(10～15)的甲组分和乙组分组成，其中，
甲组分包括质量百分比的以下原料：
Figure BDA0002462343880000021
乙组分包括质量百分比的以下原料：
Figure BDA0002462343880000022
所述乳化沥青Ⅰ为快裂型阴离子类重交石油乳化沥青；所述乳化沥青Ⅱ为慢裂型非离子类重交石油乳化沥青。
乳化沥青Ⅰ为快裂型阴离子类重交石油乳化沥青，重交石油沥青标号为70#～110#，如70#、90#、100#，乳化沥青固含量大于60％。乳化沥青Ⅱ为慢裂型非离子类重交石油乳化沥青，重交石油沥青标号为70#～110#，如70#、90#、100#，乳化沥青固含量大于60％。
优选地，所述改性剂为阴离子丁苯胶乳，固含量大于50％。
优选地，所述增粘剂为阴离子或中性丙烯酸酯乳液，玻璃化温度Tg＝-30℃～-50℃。
优选地，所述稳定剂为脂肪酸酰胺，如硬脂酸二乙醇酰胺、硬脂酸三乙醇酰胺、月桂酸二乙醇酰胺。
优选地，所述破乳剂为水溶性的硫酸盐，如硫酸钠、硫酸钾。
优选地，所述PH调节剂为强酸，如硫酸、硝酸。
优选地，所述防锈剂为有机或无机类防锈蚀化合物，如硝酸钙、甲酸钙。
优选地，所述甲组分通过以下步骤制备而成：
(1)将稳定剂和水搅拌溶解，制成糊状溶液，备用；
(2)将乳化沥青Ⅰ、乳化沥青Ⅱ、改性剂、消泡剂加入搅拌釜，以200～300r/min的速度搅拌，0.5h后加入增粘剂，搅拌1h，再加入上述配备的糊状溶液，继续搅拌，1h后，用玻璃棒蘸料，薄涂在透明玻璃板上，视觉观察料均一无色差即表明混合充分，否则继续搅拌，直至分散均匀为止，得到甲组分。
优选地，所述乙组分通过以下步骤制备而成：
(1)将PH调节剂加水稀释成质量百分比为30％水溶液，备用；
(2)将破乳剂和剩余的水加入搅拌釜中，搅拌溶解完全，加入防锈剂，搅拌溶解，用上述30％水溶液调节体系PH值为5～6，纱网过滤，除去料中少许沉淀物，得到乙组分。
使用时，将甲组分与乙组分按质量比为100:(10～15)雾化喷涂，5s内凝胶得到防水涂层。
在论述本发明工作原理前，先表述部分原料的主要成分及物性，如下表1所示：
表1参与化学反应的各原料的主要成分及物性
Figure BDA0002462343880000031
Figure BDA0002462343880000041
由上表可知，乳化沥青Ⅰ、乳化沥青Ⅱ的主要成分均为高标号重交石油沥，采用高标号重交石油沥的优点是富含沥青油和沥青脂，这对涂料的蠕变性、自愈性极为有利。所不同的是两种乳化沥青的乳化剂不同，乳化沥青Ⅰ为阴离子型乳化剂，接触到酸根离子后立即破乳，乳化沥青Ⅱ为中性乳化剂，酸根离子随其破乳作用缓慢。改性剂采用低分子量的丁苯胶乳，因其拉伸强度较小(0.5～0.8MPa)，有利于涂料与界面的粘合性。增粘剂为压敏性丙烯酸酯乳液，由于极低的玻璃化温度，干燥后可以长期保持粘附性，特别地，在沥青涂料体系中添加一定量的丙烯酸树脂，能大幅提高材料的耐高温性。脂肪酸酰胺为一类表面活性剂，其50％水溶液成膏体状，加入涂料稳定体系，尤其防止乳化沥青、丁苯胶乳的分层。硫酸钠与酸反应生成硫酸氢钠，并且固化剂中可以方便地增加或减少酸调节PH值，从而调节涂料凝固速度。硝酸钙为无机防锈剂，甲酸钙为有机防锈剂，避免基层混凝土、钢筋的破坏与腐蚀。
基于上述分析，本发明以多种成分改性的乳化沥青为甲组份，以强酸调节的硫酸钠等多种成分组成乙组分，实现了上述目的。
具体原理论述如下：首先，通过双管压力(0.2-0.3MPa)喷射雾化的主料甲组分、破乳剂乙组分在空气中碰撞、混合，并附着在基面上。破乳剂乙组分随即对甲组分发生反应，破坏乳化沥青Ⅰ乳化剂，使其瞬间凝胶固化，形成堆砌的沥青粒子，大量的水分泌出，而占比量较少的乳化沥青Ⅱ对氢离子稳定，填充在破乳的沥青粒子周边，形成连接填充层。部分增粘剂随水的泌出浮于涂层表面，增加初粘性。防锈剂、硫酸钠等渗入基层混凝土，对水泥、钢筋等起增强或保护作用。随着水分的蒸发、干燥等，涂层越发密实，粘性越来越强，形成持粘性的防水层，与后续施工的其他材料满粘，形成复合防水构造。
由于上述技术方案的采用，与现有一般非固化橡胶沥青防水涂料相比，本发明的一种防锈蚀持粘性防水涂料具有如下优点：
1、优异的持粘性。涂层与砂浆基面粘结100％内聚破坏，并且与后续施工的改性沥青卷材、高分子卷材等形成持久粘结；
2、涂层持粘性优异。由于压敏性增粘剂的加入，即便有明水情况下，仍然能与卷材相粘，带水作业有利于特殊情况下施工进度的需要；
3、涂层干燥透彻、不包水。快裂型乳化沥青实现速凝效果，慢裂型乳化沥青填充期间，水份可以从慢裂型乳化沥青溢出，类似于单组分水挥发固化型涂料干燥原理，不会出现包水，长期不干燥的情况；
4、优异的剪切强度。干燥防水涂层剪切强度可达到1.8N/mm以上，在立面或斜面施工后，其上施工的防水卷材不会滑移、脱落，安全性高；
5、较高的耐高温性能。干燥涂层耐高温达到90～100℃，即便夏季35～40℃的环境施工，也不会流挂、流淌等；
6、采用非腐蚀性破乳剂。采用强酸与硫酸钠反应生成硫酸氢钠，生成破乳剂，与甲组份反应后泌出的水基本成中性，无氯离子等腐蚀性酸根，并且生成的硫酸钠是水泥的强化剂，对水泥有增强作用。通过调整强酸的添加量可以灵活地调整拼图凝固速度；
7、钢筋防锈蚀。复合添加有机、无机防锈蚀剂，进一步起到保护基层中金属材料，防止锈蚀破坏。
附图说明
图1为现有技术中凝胶太快引起包水示意图；
图2为现有技术中涂膜渣状不密实示意图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的描述，但需要说明的是，实施例并不对本发明要求保护范围的构成限制。
实施例1
一种防锈蚀持粘性防水涂料，由质量比为100:(10～15)的甲组分和乙组分组成，其中，
甲组分包括以下原料(以重量份数计)：60.2份乳化沥青Ⅰ；10.48份乳化沥青Ⅱ；15.6份改性剂(丁苯胶乳)；6.4份增粘剂；3.5份稳定剂(脂肪酸酰胺)；0.32份消泡剂；3.5份水；
乙组分包括以下原料(以重量份数计)：8份破乳剂(硫酸钠)；1.1份PH调节剂(强酸)；2.5份防锈剂(1.6份甲酸钙、0.8份亚硝酸钙)；88.5份水。
甲组分和乙组分中各原料的具体成分可以参见表1。
甲组分通过以下步骤制备而成：
(1)将稳定剂和水搅拌溶解，制成糊状溶液，备用；
(2)将乳化沥青Ⅰ、乳化沥青Ⅱ、改性剂、消泡剂加入搅拌釜，以200～300r/min的速度搅拌，0.5h后加入增粘剂，搅拌1h，再加入上述配备的糊状溶液，继续搅拌，1h后，用玻璃棒蘸料，薄涂在透明玻璃板上，视觉观察料均一无色差即表明混合充分，否则继续搅拌，直至分散均匀为止，得到甲组分。
乙组分通过以下步骤制备而成：
(1)将PH调节剂加水(2.6份水)稀释成质量百分比为30％水溶液，备用；
(2)将破乳剂和剩余的水(85.9份水)加入搅拌釜中，搅拌溶解完全，加入防锈剂，搅拌溶解，用上述30％水溶液调节体系PH值为5～6，纱网过滤，除去料中少许沉淀物，得到乙组分。
使用时，将甲组分与乙组分按质量比为100:(10～15)雾化喷涂，5s内凝胶得到防水涂层。
实施例2
一种防锈蚀持粘性防水涂料，由质量比为100:(10～15)的甲组分和乙组分组成，其中，
甲组分包括以下原料(以重量份数计)：61.8份乳化沥青Ⅰ；9.4份乳化沥青Ⅱ；17.2份改性剂(丁苯胶乳)；5.6份增粘剂；2.8份稳定剂(脂肪酸酰胺)；0.4份消泡剂；2.8份水；
乙组分包括以下原料(以重量份数计)：12份破乳剂(硫酸钠)；1.5份PH调节剂(强酸)；2.5份防锈剂(1.1份甲酸钙、1.4份亚硝酸钙)；84份水。
甲组分和乙组分中各原料的具体成分可以参见表1。
甲组分通过以下步骤制备而成：
(1)将稳定剂和水搅拌溶解，制成糊状溶液，备用；
(2)将乳化沥青Ⅰ、乳化沥青Ⅱ、改性剂、消泡剂加入搅拌釜，以200～300r/min的速度搅拌，0.5h后加入增粘剂，搅拌1h，再加入上述配备的糊状溶液，继续搅拌，1h后，用玻璃棒蘸料，薄涂在透明玻璃板上，视觉观察料均一无色差即表明混合充分，否则继续搅拌，直至分散均匀为止，得到甲组分。
乙组分通过以下步骤制备而成：
(1)将PH调节剂加水(3.5份水)稀释成质量百分比为30％水溶液，备用；
(2)将破乳剂和剩余的水(80.5份水)加入搅拌釜中，搅拌溶解完全，加入防锈剂，搅拌溶解，用上述30％水溶液调节体系PH值为5～6，纱网过滤，除去料中少许沉淀物，得到乙组分。
使用时，将甲组分与乙组分按质量比为100:(10～15)雾化喷涂，5s内凝胶得到防水涂层。
实施例3
一种防锈蚀持粘性防水涂料，由质量比为100:(10～15)的甲组分和乙组分组成，其中，
甲组分包括以下原料(以重量份数计)：60.7份乳化沥青Ⅰ；9.2份乳化沥青Ⅱ；16.6份改性剂(丁苯胶乳)；5.44份增粘剂；3.8份稳定剂(脂肪酸酰胺)；0.46份消泡剂；3.8份水；
乙组分包括以下原料(以重量份数计)：14份破乳剂(硫酸钠)；1.8份PH调节剂(强酸)；3.2份防锈剂(2.1份甲酸钙、1.1份亚硝酸钙)；81份水。
甲组分和乙组分中各原料的具体成分可以参见表1。
甲组分通过以下步骤制备而成：
(1)将稳定剂和水搅拌溶解，制成糊状溶液，备用；
(2)将乳化沥青Ⅰ、乳化沥青Ⅱ、改性剂、消泡剂加入搅拌釜，以200～300r/min的速度搅拌，0.5h后加入增粘剂，搅拌1h，再加入上述配备的糊状溶液，继续搅拌，1h后，用玻璃棒蘸料，薄涂在透明玻璃板上，视觉观察料均一无色差即表明混合充分，否则继续搅拌，直至分散均匀为止，得到甲组分。
乙组分通过以下步骤制备而成：
(1)将PH调节剂加水(4.2份水)稀释成质量百分比为30％水溶液，备用；
(2)将破乳剂和剩余的水(76.8份水)加入搅拌釜中，搅拌溶解完全，加入防锈剂，搅拌溶解，用上述30％水溶液调节体系PH值为5～6，纱网过滤，除去料中少许沉淀物，得到乙组分。
使用时，将甲组分与乙组分按质量比为100:(10～15)雾化喷涂，5s内凝胶得到防水涂层。
对比例1
一种水性非固化防水涂料，由甲组分和乙组分组成。其中，甲组分包括以下原料(以重量份数计)：83份阴离子乳化沥青、16.6份丁苯胶乳、0.4份消泡剂。乙组分包括以下原料(以重量份数计)：15份氯化钙、85份水。
甲组分制备方法如下：
将83份阴离子乳化沥青、16.6份丁苯胶乳、0.4份消泡剂加入搅拌釜，200～300r/min速度搅拌，1小时后，用玻璃棒蘸料，薄涂在透明玻璃板上，视觉观察料均一无色差即表明混合充分，否则继续搅拌，直至分散均匀为止，得到甲组份。
乙组份制备方法如下：
将15份氯化钙、85份水加入搅拌釜中，搅拌溶解完全，纱网过滤，除去料中少许沉淀物，得到乙组份。
实施例1-3和对比例1分别进行检测：
一、参考JC/T2428-2017《非固化橡胶沥青防水涂料》、GB/T16777-2008《建筑防水涂料试验方法》等相关标准对实施例1-3进行测试，结果如下表2：
表2水性持粘性防水涂料性能测试结果
Figure BDA0002462343880000081
Figure BDA0002462343880000091
二、参考JC/T2428-2017《非固化橡胶沥青防水涂料》、GB/T16777-2008《建筑防水涂料试验方法》等相关标准，对上述对比例1进行测试，结果如下表3：
表3对比例1测试结果
Figure BDA0002462343880000092
对比例1中，首先因为采用了氯化钙作为固化剂(破乳剂)导致钢筋腐蚀、混凝土强度变小、降低混凝土耐久性；其次因采用单一的快裂型乳化沥青，导致喷涂破乳时水大量包裹在涂层内，长时间都难以干燥，降低了防水涂层的防水质量；其三由于采用了单一的丁苯胶乳改性剂，未添加树脂材料，涂料的耐高温性不高，立面粘贴卷材有滑移、脱落风险。
与对比例1相比，本发明通过双管压力(0.2-0.3MPa)喷射雾化的主料甲组分、破乳剂乙组分在空气中碰撞、混合，并附着在基面上。破乳剂乙组分随即对甲组分发生反应，破坏乳化沥青Ⅰ乳化剂，使其瞬间凝胶固化，形成堆砌的沥青粒子，大量的水分泌出，而占比量较少的乳化沥青Ⅱ对氢离子稳定，填充在破乳的沥青粒子周边，形成连接填充层。部分增粘剂随水的泌出浮于涂层表面，增加初粘性。防锈剂、硫酸钠等渗入基层混凝土，对水泥、钢筋等起增强或保护作用。随着水分的蒸发、干燥等，涂层越发密实，粘性越来越强，形成持粘性的防水层，与后续施工的其他材料满粘，形成复合防水构造。
由于上述技术方案的采用，与现有一般非固化橡胶沥青防水涂料(如对比例1)相比，本发明的一种防锈蚀持粘性防水涂料具有如下优点：
1、优异的持粘性。涂层与砂浆基面粘结100％内聚破坏，并且与后续施工的改性沥青卷材、高分子卷材等形成持久粘结；
2、涂层持粘性优异。由于压敏性增粘剂的加入，即便有明水情况下，仍然能与卷材相粘，带水作业有利于特殊情况下施工进度的需要；
3、涂层干燥透彻、不包水。快裂型乳化沥青实现速凝效果，慢裂型乳化沥青填充期间，水份可以从慢裂型乳化沥青溢出，类似于单组分水挥发固化型涂料干燥原理，不会出现包水，长期不干燥的情况；
4、优异的剪切强度。干燥防水涂层剪切强度可达到1.8N/mm以上，在立面或斜面施工后，其上施工的防水卷材不会滑移、脱落，安全性高；
5、较高的耐高温性能。干燥涂层耐高温达到90～100℃，即便夏季35～40℃的环境施工，也不会流挂、流淌等；
6、采用非腐蚀性破乳剂。采用强酸与硫酸钠反应生成硫酸氢钠，生成破乳剂，与甲组份反应后泌出的水基本成中性，无氯离子等腐蚀性酸根，并且生成的硫酸钠是水泥的强化剂，对水泥有增强作用。通过调整强酸的添加量可以灵活地调整拼图凝固速度；
7、钢筋防锈蚀。复合添加有机、无机防锈蚀剂，进一步起到保护基层中金属材料，防止锈蚀破坏。
以上对本发明实施例所提供的技术方案进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明实施例的原理以及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只适用于帮助理解本发明实施例的原理；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明实施例，在具体实施方式以及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种防锈蚀持粘性防水涂料，其特征在于，由质量比为100:(10～15)的甲组分和乙组分组成，其中，
甲组分包括质量百分比的以下原料：
Figure FDA0002462343870000011
乙组分包括质量百分比的以下原料：
Figure FDA0002462343870000012
所述乳化沥青Ⅰ为快裂型阴离子类重交石油乳化沥青；所述乳化沥青Ⅱ为慢裂型非离子类重交石油乳化沥青。
2.根据权利要求1所述的一种防锈蚀持粘性防水涂料，其特征在于，所述改性剂为阴离子丁苯胶乳，固含量大于50％。
3.根据权利要求1所述的一种防锈蚀持粘性防水涂料，其特征在于，所述增粘剂为阴离子或中性丙烯酸酯乳液，玻璃化温度Tg＝-30℃～-50℃。
4.根据权利要求1所述的一种防锈蚀持粘性防水涂料，其特征在于，所述稳定剂为脂肪酸酰胺。
5.根据权利要求1所述的一种防锈蚀持粘性防水涂料，其特征在于，所述破乳剂为水溶性的硫酸盐。
6.根据权利要求1所述的一种防锈蚀持粘性防水涂料，其特征在于，所述PH调节剂为强酸。
7.根据权利要求1所述的一种防锈蚀持粘性防水涂料，其特征在于，所述防锈剂为有机或无机类防锈蚀化合物。
8.根据权利要求1所述的一种防锈蚀持粘性防水涂料，其特征在于，所述甲组分通过以下步骤制备而成：
(1)将稳定剂和水搅拌溶解，制成糊状溶液，备用；
(2)将乳化沥青Ⅰ、乳化沥青Ⅱ、改性剂、消泡剂加入搅拌釜，以200～300r/min的速度搅拌，0.5h后加入增粘剂，搅拌1h，再加入上述配备的糊状溶液，继续搅拌，1h后，用玻璃棒蘸料，薄涂在透明玻璃板上，视觉观察料均一无色差即表明混合充分，否则继续搅拌，直至分散均匀为止，得到甲组分。
9.根据权利要求1所述的一种防锈蚀持粘性防水涂料，其特征在于，所述乙组分通过以下步骤制备而成：
(1)将PH调节剂加水稀释成质量百分比为30％水溶液，备用；
(2)将破乳剂和剩余的水加入搅拌釜中，搅拌溶解完全，加入防锈剂，搅拌溶解，用上述30％水溶液调节体系PH值为5～6，纱网过滤，除去料中少许沉淀物，得到乙组分。
10.根据权利要求1所述的一种防锈蚀持粘性防水涂料，其特征在于，使用时，将甲组分与乙组分按质量比为100:(10～15)雾化喷涂，5s内凝胶得到防水涂层。
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