CN112457777A - 一种水性沥青防水涂料及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水性沥青防水涂料。其成分是：50％‑55％的沥青、4％‑6％的乳化剂、8％‑13％的橡胶、0.5％‑1.0％的稳定剂、0.5％‑1.0％的增塑剂、0.5％‑1.0％的增粘剂和30％‑35％的水；乳化剂是苯乙烯与马来酸酐的共聚物。制备方法是：(1)将沥青加热至熔化，将乳化剂和水配制成乳化剂皂液，将稳定剂、增塑剂和增粘剂搅拌制成混合助剂；(2)将熔化的沥青与乳化剂皂液制成乳化沥青；(3)将橡胶的胶乳和混合助剂混合均匀，将乳化沥青加入其中，搅拌混合均匀。本发明的防水涂料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，喷涂成膜后具有良好的防水功效。

Description

一种水性沥青防水涂料及其制备方法和应用

技术领域

本发明属于涂料领域，具体涉及一种水性沥青防水涂料及其制备方法和应用。

背景技术

随着基础建设的规模逐渐扩大，隧道和地下工程、海底工程的完工，一些区域的防水工程逐渐暴露出一些问题。部分工程已经开始腐蚀。承重部分水泥、混凝土、金属材料已经开始遭遇损坏。因此工程中的防水问题已经是迫在眉睫。

随着建筑施工材料的不断发展，越来越多的防水材料也不断涌现。传统的沥青基防水材料从纸胎油毡发展到聚合物改性沥青防水涂料，材料品种越来越多，材料性能不断地提高。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。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。目前已有的此类产品大多注重产品的单一性能，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

本发明的目的之一是提供一种水性沥青防水涂料。具体的技术方案如下：

一种水性沥青防水涂料，按照质量百分含量由以下成分组成：50％-55％的沥青、4％-6％的乳化剂、8％-13％的橡胶、0.5％-1.0％的稳定剂、0.5％-1.0％的增塑剂、0.5％-1.0％的增粘剂和30％-35％的水；所述乳化剂的结构如下：

其中m:n＝15～30:1。

优选地，所述沥青为70#沥青或90#沥青。

优选地，所述橡胶为氯丁橡胶、丁腈橡胶或丁二烯橡胶。

优选地，所述稳定剂为氯化铵、羟甲基纤维素、聚乙烯醇或羟丙基甲基纤维素。

优选地，所述增塑剂为邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二甲酯中的任一种或两种的混合物。

优选地，所述增粘剂为萜烯树脂、古马隆树脂中的任一种或两种的混合物。

其中，乳化剂的制备方法如下：

在装有搅拌棒、冷凝管以及温度计的三口烧瓶中，加入称量好的马来酸酐和苯乙烯(苯乙烯和马来酸酐的摩尔比为15～30:1)，随后加入偶氮二异丁氰(其质量是马来酸酐和苯乙烯总质量的1％-4％)和甲苯溶剂混合均匀；然后通入氮气10min，80℃水浴反应1h，冷却至室温，过滤、洗涤后得到所述乳化剂。

本发明的目的之二是提供所述水性沥青防水涂料的制备方法。具体技术方案如下：

所述水性沥青防水涂料的制备方法，包括以下步骤：

(1)按照成分配方称取原料，然后将沥青加热至熔化，将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，并准备橡胶的胶乳，备用；

(2)将熔化的沥青与乳化剂皂液一同加入胶体磨中加工成乳化充分的乳化沥青；

(3)将橡胶的胶乳和混合助剂搅拌混合均匀，然后将上一步得到的乳化沥青加入其中，搅拌混合均匀，即可得到所述水性沥青防水涂料。

优选地，所述沥青的加热温度为120～150℃，加热时间为10～30min。

本发明的目的之三是提供所述水性沥青防水涂料的应用。具体技术方案如下：

所述水性沥青防水涂料应用于建筑工程的防水处理。

本发明的有益效果

本发明的水性沥青防水涂料中，橡胶的胶乳与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；而橡胶的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，使得沥青涂膜的弹性恢复率超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。而乳化剂可降低沥青与水之间的界面张力，使油、水两者能在较大的面积上接触，尽可能地生成微小颗粒，从而使沥青颗粒均匀地分布在水溶液中；能够缩小油水两者的相对密度差值及粘度的差值；在两相之间乳化剂定向排列时，增强沥青微粒的电势，形成双电层，增加颗粒之间的相互排斥力，阻碍沥青微粒的聚合倾向。

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后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抵御一定程度的建筑基面形变。

具体实施方式

实施例1

一、组合物的配方

沥青(70#沥青)：50％

乳化剂：4％，其中m/n＝15

水：30％

丁二烯橡胶：13％

稳定剂(羟丙基甲基纤维素)：1％、

增塑剂(邻苯二甲酸二丁酯)：1％

增粘剂(萜烯树脂)：1％

二、制备方法

(1)按照成分配方称取原料，然后将沥青加热至120～150℃并保持10～20min，使其熔化；将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，并准备橡胶的胶乳，备用；

(2)将熔化的沥青与乳化剂皂液一同加入胶体磨中加工成乳化沥青(可重复加工，直至乳化充分)；

(3)将橡胶的胶乳和混合助剂搅拌混合均匀(以100r/min搅拌10min)，然后将上一步得到的乳化沥青加入其中，继续搅拌10～20min，使其混合均匀，即可得到所述水性沥青防水涂料。

三、性能测试

1、粘结强度测定

(1)试样制备

用符合GB/T175的425号普通硅酸盐水泥及中砂和水按质量比1:2:0.4配成砂浆，在金属模具中插入一块0.5mm厚的金属片后，灌入配好的砂浆捣实抹平，24h后脱模，将'8'字砂浆块在水中养护7d，风干备用。清除砂浆块断面上的浮浆，将砂浆块在(23±2)℃的水中浸泡24h。将在标准条件下放置后的样品按生产厂指定的比例称取适量的液体组分和固体组分，混合后机械搅拌5min。从水中取出砂浆块，晾置5min后，在砂浆块的断面上均匀涂抹混合好的水性沥青涂料试样，将两个砂浆块的断面小心对接，在标准条件下放置4h。将制得的试件在水泥标准养护箱中放置168h，在其养护条件为：温度(20±1)℃，相对湿度不小于90％，每组试样制备5个试件。

(2)测试步骤

将养护后的试件在标准条件下放置2h，用卡尺测量试件黏结面的长度(a)和宽度(b)，长度和宽度以mm为单位。将试件表在拉力试验机的夹具上，以50mm/min的速度拉伸试件，记录试件破坏时的拉力值(F)。

(3)试验结果的计算

黏结强度按下式计算：σ＝F/(a×b)

式中σ是试件的黏结强度，单位是MPa；F是试件破坏时的拉力值，单位是N；a是试件黏结面的长度，单位是mm；b是试件黏结面的宽度，单位是mm。

黏结强度试验结果以5个试件的算术平均值表示，精确至0.01MPa。

2、不透水性测试方法

将水性沥青涂料样品按照比例配好后混合后倒入涂膜模具中涂覆，注意勿混入气泡。为了方便脱模，模具表面可用硅油或石蜡进行处理。试样在制备时，应分两次或三次涂覆，后道涂覆应在前道涂层实干后进行，在72h之内使试样厚度达到(1.5±0.2)mm。试样脱膜后在标准条件下放置168h，然后放在(50±2)℃干燥箱中处理24h，取出后置于干燥器中，在标准条件下至少放置2h。脱模后切取150mm×150mm的试件3块。

将试件的标准条件下放置1h，并在标准条件下将洁净的自来水注入符合GB/T328.3规定的不透水试验仪中至溢满，开启进水阀，接着加水压，使贮水罐的水流出，清除空气。

将试件涂层面迎水置于不透水仪的圆盘上，再在试件上加一块相同尺寸，孔径为0.2mm的铜丝网布，启动压紧，开启进水阀，关闭总水阀，施加试验压力至0.3MPa，并保持该压力30min。卸压，取下试件，观察有无渗水现象。

本实施例所得水性沥青防水涂料试样的测试结果如下：

粘结强度：0.98MPA

不透水性(0.5MPa、60min)：轻微透水。

实施例2

一、组合物的配方

沥青(70#沥青)：50％

乳化剂：4％,其中m/n＝20

水：30％

氯丁橡胶：13％

稳定剂(氯化铵)：1％、

增塑剂(邻苯二甲酸二甲酯)：1％

增粘剂(古马隆树脂)：1％

二、制备方法同实施例1。

三、性能测试

本实施例所得水性沥青防水涂料试样的测试方法同实施例1，测试结果如下：

粘结强度：1.25MPA

不透水性(0.5MPa、60min)：不透水。

实施例3

一、组合物的配方：

沥青(70#沥青)：50％

乳化剂：4％，其中m/n＝25

水：30％

丁二烯橡胶：13％

稳定剂(聚乙烯醇)：1％、

增塑剂(邻苯二甲酸二甲酯)：1％

增粘剂(古马隆树脂)：1％

二、制备方法同实施例1。

三、性能测试本实施例所得水性沥青防水涂料试样的测试方法同实施例1，测试结果如下：粘结强度：1.32MPA

不透水性(0.5MPa、60min)：不透水。

实施例4

一、组合物的配方：

沥青(90#沥青)：50％

乳化剂：6％，其中m/n＝30

水：30％

丁腈橡胶：11％

稳定剂(羟甲基纤维素)：1％、

增塑剂(邻苯二甲酸二甲酯)：1％

增粘剂(古马隆树脂)：1％

二、制备方法同实施例1。

三、性能测试本实施例所得水性沥青防水涂料试样的测试方法同实施例1，测试结果如下：粘结强度：1.28MPA

不透水性(0.5MPa、60min)：不透水。

实施例5

一、组合物的配方：

沥青(90#沥青)：50％

乳化剂：5％，其中m/n＝25

水：35％

丁腈橡胶：8％

稳定剂(羟甲基纤维素)：1％、

增塑剂(邻苯二甲酸二甲酯)：0.5％

增粘剂(古马隆树脂)：0.5％

二、制备方法同实施例1。

三、性能测试

本实施例所得水性沥青防水涂料试样的测试方法同实施例1，测试结果如下：

粘结强度：1.44MPA

不透水性(0.5MPa、60min)：不透水。

实施例6

一、组合物的配方：

沥青(90#沥青)：55％

乳化剂：5％，其中m/n＝25

水：30％

丁腈橡胶：8％

稳定剂(羟甲基纤维素)：0.5％、

增塑剂(邻苯二甲酸二甲酯)：0.5％

增塑剂(邻苯二甲酸二丁酯)：0.5％

增粘剂(古马隆树脂)：0.5％

二、制备方法同实施例1。

三、性能测试

本实施例所得水性沥青防水涂料试样的测试方法同实施例1，测试结果如下：

粘结强度：1.48MPA

不透水性(0.5MPa、60min)：不透水。

Claims (9)

1.一种水性沥青防水涂料，其特征在于，按照质量百分含量由以下成分组成：50％-55％的沥青、4％-6％的乳化剂、8％-13％的橡胶、0.5％-1.0％的稳定剂、0.5％-1.0％的增塑剂、0.5％-1.0％的增粘剂和30％-35％的水；所述乳化剂的结构如下：

其中m:n＝15～30:1。

2.根据权利要求1所述的水性沥青防水涂料，其特征在于，所述沥青为70#沥青或90#沥青。

3.根据权利要求1所述的水性沥青防水涂料，其特征在于，所述橡胶为氯丁橡胶、丁腈橡胶或丁二烯橡胶。

4.根据权利要求1所述的水性沥青防水涂料，其特征在于，所述稳定剂为氯化铵、羟甲基纤维素、聚乙烯醇或羟丙基甲基纤维素。

5.根据权利要求1所述的水性沥青防水涂料，其特征在于，所述增塑剂为邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二甲酯中的任一种或两种的混合物。

6.根据权利要求1所述的水性沥青防水涂料，其特征在于，所述增粘剂为萜烯树脂、古马隆树脂中的任一种或两种的混合物。

7.如权利要求1-6任一项所述水性沥青防水涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)按照成分配方称取原料，然后将沥青加热至熔化，将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，并准备橡胶的胶乳，备用；

(2)将熔化的沥青与乳化剂皂液一同加入胶体磨中加工成乳化充分的乳化沥青；

(3)将橡胶的胶乳和混合助剂搅拌混合均匀，然后将上一步得到的乳化沥青加入其中，搅拌混合均匀，即可得到所述水性沥青防水涂料。

8.根据权利要求7所述的水性沥青防水涂料的制备方法，其特征在于，所述沥青的加热温度为120～150℃，加热时间为10～30min。

9.如权利要求1-6任一项所述水性沥青防水涂料应用于建筑工程的防水处理。