CN113897110B - 一种可常温下施工的沥青防水涂料及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可常温下施工的沥青防水涂料及其施工方法，其包括石油沥青，所述沥青防水涂料还包括由低极性多元醇与含有异氰酸酯基团硅烷偶联剂缩合形成的硅氧烷封端的硅氧烷化合物。本发明的沥青防水涂料不需使用增塑剂且可在常温下直接刮涂、刷涂或辊涂施工，其形成的涂料层具有良好的弹性及延伸性，并对混凝土基层及现有防水卷材的粘结性能好，能提高防水构造的可靠性，具有应用价值及市场前景。

Description

一种可常温下施工的沥青防水涂料及其施工方法

本发明是申请日为2021年3月16日、申请号为2021102795465、发明创造名称为一种无溶剂弹性沥青防水涂料及制备方法的分案申请。

技术领域

本发明属于防水涂料技术领域，具体涉及一种可常温下施工的沥青防水涂料及其施工方法。

背景技术

沥青具有优异的防腐防水性能，且来源广，价格便宜，沥青类防水卷材和沥青类防水涂料至今占据着建筑防水材料的主导地位，在我国建筑防水领域发挥了相当重要的作用。

市场上的沥青类防水涂料按溶剂不同分为水性和油性两大类。其中市场上的油性沥青防水涂料分为溶剂挥发型和热熔型两大类。传统沥青基防水涂料都是通过添加SBS、SBR和SIS等弹性橡胶来改善沥青的耐高低温性和弹性，造成沥青基涂料的粘度明显上升，为了降低粘度方便施工，需要添加大量的增塑剂和有机溶剂，溶剂的存在会增加生产和施工的安全隐患，且会污染环境。而机油、环烷油、芳烃油等增塑剂的添加，会造成沥青防水涂料的寿命衰减，因为沥青涂料中的增塑剂会迁移出来，污染基面，造成沥青涂料变硬，与基层脱层。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种不需使用增塑剂且可在常温下施工的无溶剂弹性沥青防水涂料。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

本发明第一方面提供一种可常温下施工的沥青防水涂料，按质量百分比计，所述沥青防水涂料的原料配方包括低极性多元醇20％～50％，含有异氰酸酯基团的硅烷偶联剂1％～10％，石油沥青10％～30％，填料20％～50％，催化剂0.1％～1％，助剂1％～10％。

优选地，所述沥青防水涂料的原料由所述低极性多元醇，所述含有异氰酸酯基团的硅烷偶联剂，所述石油沥青，所述填料，所述催化剂和所述助剂组成。

优选地，所述沥青防水涂料的原料中不含有机溶剂及增塑剂。

其中，所述的低极性多元醇是指分子链两端含有羟基、主链上不含有极性基团的多元醇化合物。

优选地，低极性多元醇是粘度(40℃)＜10Pa^.s、数均分子量为1000～6000、羟值为0.4～1mmol/g的多元醇。

根据一种具体且优选的实施方式，所述低极性多元醇为端羟基聚丁二烯。优选地，所述端羟基聚丁二烯数均分子量为1000～6000，进一步优选为2500～4500。

优选地，所述端羟基聚丁二烯的平均官能度为2～3。

所述端羟基聚丁二烯在化工行业又称HTPB聚合物，其成品均可从化工市场上购买到，优选为购自营口天元化工研究所股份有限公司的产品HTPB-IV、HTPB-I、HTPB-II、HTPB-III等。

进一步优选地，所述含有异氰酸酯基团的硅烷偶联剂为3-异氰酸酯基丙基甲基二甲氧基硅烷和/或3-异氰酸酯基丙基三甲氧基硅烷。

优选地，所述低极性多元醇和所述含有异氰酸酯基团的硅烷偶联剂的投料质量比为5～12:1。

石油沥青是指满足技术标准(GB/T 15180)的各项指标的石油沥青。

优选地，所述石油沥青为石油沥青AH-70号、AH-90号、AH-110号和AH-130号的一种或几种的组合。

优选地，所述填料为滑石粉、高岭土、云母粉和碳酸钙中的一种或几种的组合，其中，所述碳酸钙为超细轻质碳酸钙和/或重质碳酸钙。

优选地，所述催化剂为有机锡催化剂和/或羧酸盐类催化剂。

具体地，所述催化剂包括但不限于二月桂酸二丁锡、辛酸亚锡或异辛酸铅中的一种或几种的组合。

优选地，所述沥青防水涂料的原料配方还包括投料质量为所述沥青防水涂料的原料配方总质量的1％～10％的助剂，所述助剂为抗氧化剂、脱水剂、附着力促进剂、抗流挂剂中的一种或多种。

进一步优选地，所述抗氧化剂的投料质量为所述沥青防水涂料的原料配方总质量的0.1％～1％。

进一步优选地，所述脱水剂的投料质量为所述沥青防水涂料的原料配方总质量的0.1％～1％；

进一步优选地，所述附着力促进剂的投料质量为所述沥青防水涂料的原料配方总质量的0.5％～2％；

进一步优选地，所述抗流挂剂的投料质量为所述沥青防水涂料的原料配方总质量的0.5％～2％。

进一步优选地，所述抗氧剂为过氧化物分解型抗氧剂、自由基清除型抗氧剂和金属减活型抗氧剂中的一种或几种的组合。

具体地，所述抗氧剂包括但不限于二烷基二硫代磷酸锌、二烷基二硫代氨基甲酸锌、N-苯基-a-萘胺、烷基噻吩嗪、苯并三氮唑衍生物、巯基苯并噻唑衍生物中的一种或几种的组合。

进一步优选地，所述脱水剂为分子筛、带乙烯基的硅烷偶联剂、醛亚胺类水分清除剂、酮亚胺类水分清除剂和噁唑烷类水分清除剂中的一种或几种的组合。

具体地，所述乙烯基硅烷偶联剂优选为乙烯基三甲氧基硅烷，其进行水解反应。

进一步优选地，所述附着力促进剂为N-(2-氨乙基)-3-氨丙基二甲氧基硅烷、N-(2-氨乙基)-3-氨丙基甲基二乙氧基硅烷、N-(2-氨乙基)-3氨丙基三甲氧基硅烷和N-(2-氨乙基)-3氨丙基三乙氧基硅烷中的一种或几种的组合。

进一步优选地，所述抗流挂剂为含有聚脲结构的大分子化合物。

具体地，所述含有聚脲结构的大分子化合物成品可从化工市场上购买到，优选德国毕克化学有限公司的产品RHEOBYK-410或RHEOBYK-7410ET。

根据一种实施方式，按质量百分比计，所述沥青防水涂料的原料配方为：

进一步优选地：按质量百分比计，所述沥青防水涂料的原料配方为：

本发明第二方面还提供一种所述的沥青防水涂料的制备方法，所述制备方法具体如下：

将所述石油沥青、所述低极性多元醇和所述填料加入反应容器中混合，升温至130～140℃并对物料体系进行脱水处理；

降温至70～90℃，向脱水后的物料体系中加入所述含有异氰酸酯基团的硅烷偶联剂和所述催化剂进行反应，得到反应后混合物；

降温至60℃及以下，向所述反应后混合物中加入助剂，混合均匀，即得所述沥青防水涂料。

具体地，所述制备方法为：

向搅拌反应釜中加入石油沥青，升温到120-140℃，加入抗氧剂、低极性多元醇和填料，搅拌混合均匀，物料在130-140℃及-0.1～-0.05MPa压力下真空脱水2h；

用氮气解除真空，降温到70～90℃，加入含有异氰酸酯基团的硅烷偶联剂和催化剂，保温搅拌反应2-3小时；

降温至60℃及以下，加入脱水剂、抗流挂剂和附着力促进剂，搅拌20-30min，即得所述可常温下施工的沥青防水涂料。

由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：

本发明的无溶剂弹性沥青防水涂料不需使用增塑剂且可在常温下施工，其形成的涂料层具有良好的弹性及延伸性，并对混凝土基层及现有防水卷材的粘结性能好，能提高防水构造的可靠性，具有应用价值及市场前景。

具体实施方式

本发明的沥青防水涂料通过低极性多元醇与含有异氰酸酯基团硅烷偶联剂进行缩合，形成硅氧烷封端的硅氧烷化合物，一方面，涂料应用时硅氧烷化合物借助空气中的湿气固化，赋予该涂料体系良好的弹性和延伸性；另一方面，所采用的低极性多元醇，例如端羟基聚丁二烯(数均分子量为1000～6000)，常温下具有合适的粘度和对沥青良好的分散性，在不添加任何溶剂和增塑剂的情况下，可以控制体系的粘度和沥青的分散性，常温下直接施工即可，施工方式更加简单方便，也更加环保、安全。此外，本发明的沥青防水涂料对低极性的防水卷材及混凝土基层的粘结性能好，用于防水构造中可以极大提高防水构造的可靠性、耐久性和防水效果。进一步地，本发明的沥青防水涂料为单组份产品，原料易得、制备方法简单，适于工业化大规模生产，包装、运输方便。

下面结合实施例对本发明作进一步描述。但本发明并不限于以下实施例。实施例中采用的实施条件可以根据具体使用的不同要求做进一步调整，未注明的实施条件为本行业中的常规条件。本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

实施例1

本实施例提供一种沥青防水涂料及其制备方法。

按重量份计，沥青防水涂料的原料组成为：低极性多元醇(牌号HTPB-IV型，数均分子量3000，营口天元化工研究所股份有限公司)40份、90号石油沥青15份、含有异氰酸酯基团的硅烷偶联剂(3-异氰酸酯基丙基甲基二甲氧基硅烷，牌号T-02，淮安宏图新材料有限公司)6份、滑石粉(牌号HS218，海诚新广源粉体材料有限公司)36份、抗氧化剂(牌号1010，北京极易化工有限公司)0.3份、催化剂(T-12，江苏名泰化工有限公司)0.2份、脱水剂(SCA-V71T乙烯基甲基二甲氧基硅烷，南京能德新材料技术有限公司)0.5份、附着力促进剂(SCA-A20T，南京能德新材料技术有限公司)1份、抗流挂剂(RHEOBYK-410，德国毕克化学)1份。

上述沥青防水涂料的制备过程如下：

第一步：反应釜加热套油温升至130℃，向反应釜中加入热熔石油沥青、低极性多元醇和滑石粉；

第二步：在-0.08MPa压力下，温度控制在130-140℃，脱水搅拌2小时；

第三步：通入氮气，解除负压，降温到80℃，加入含有异氰酸酯基团的硅烷偶联剂和催化剂，在80～85℃下搅拌混合2小时；

第四步：降温到60℃，加入脱水剂、附着力促进剂和抗流挂剂，搅拌20min，出料包装。

实施例2

本实施例提供一种沥青防水涂料及其制备方法，其通过与实施例1相同的方法制备得到。

按重量份计，沥青防水涂料的原料组成为：低极性多元醇(牌号HTPB-IV型，数均分子量3000，营口天元化工研究所股份有限公司)40份、90号石油沥青15份、含有异氰酸酯基团的硅烷偶联剂(3-异氰酸酯基丙基三甲氧基硅烷，牌号T-03，淮安宏图新材料有限公司)6.5份、碳酸钙(牌号GY-216，海诚新广源粉体材料有限公司)35.5份、抗氧化剂(牌号618，北京极易化工有限公司)0.3份、催化剂(T-12，江苏名泰化工有限公司)0.2、脱水剂(SCA-V71T乙烯基甲基二甲氧基硅烷，南京能德新材料技术有限公司)0.5份、附着力促进剂(SCA-A20T，南京能德新材料技术有限公司)1份、抗流挂剂(RHEOBYK-430，德国毕克化学)1份。

实施例3

本实施例提供一种沥青防水涂料及其制备方法，其通过与实施例1相同的方法制备得到。

按重量份计，沥青防水涂料的原料组成为：低极性多元醇(牌号HTPB-I型，数均分子量4200，营口天元化工研究所股份有限公司)40份、100号石油沥青15份、含有异氰酸酯基团的硅烷偶联剂(3-异氰酸酯基丙基甲基二甲氧基硅烷，牌号T-02，淮安宏图新材料有限公司)4份、滑石粉(牌号HS218，海诚新广源粉体材料有限公司)38份、抗氧化剂(牌号1010，北京极易化工有限公司)0.3份、催化剂(T-12，江苏名泰化工有限公司)0.2、脱水剂(LH-103噁唑烷，苏州非特兄弟新材料科技有限公司)0.5份、附着力促进剂(SCA-A20M，南京能德新材料技术有限公司)1份、抗流挂剂(RHEOBYK-410，德国毕克化学)1份。

对比例1

本对比例提供一种符合JC/T 2428-2017指标的非固化橡胶沥青防水涂料及制备方法。

按重量份计，非固化橡胶沥青防水涂料的原料组成为：90号石油沥青30份、5号环烷油32份、SBS改性剂2份、SBR改性胶粉6份、沥青高温改性剂(高温蜡)2份、石粉28份。

上述非固化橡胶沥青防水涂料的制备过程如下：

第一步：反应釜加热套油温升至140℃，向反应釜中加入热熔石油沥青和环烷油；

第二步：加入SBS和SBR，继续升温，温度控制在180-190℃，搅拌3小时；

第三步：加入沥青高温改性剂，在180～190℃下搅拌混合1小时；

第四步：加入石粉，在180～190℃下搅拌混合1小时，出料包装。

对上述实施例1～3及对比例1的沥青防水涂料主要性能指标进行测试，并将上述实施例1～3及对比例1的沥青防水涂料按表1的施工温度涂覆于TPO防水卷材、改性沥青防水卷材及混凝土基材上形成沥青防水涂料层(1.5mm)之后，测试沥青防水涂料层与TPO防水卷材、改性沥青防水卷材及混凝土基材的剥离强度。测试方法和测试结果参见表1。热老化处理条件为：样品在70℃恒温烘箱放置336h。

表1

注：涂层厚度为1.5mm。

由表1可知：本发明的建筑用沥青防水涂料固含量高，延伸大，且与混凝土及防水卷材的粘接性能明显优于对比例1。本发明采用低极性多元醇改性沥青，体系粘度低，因此无需使用有机溶剂和/或增塑剂，常温下涂料可以直接刮涂、刷涂或辊涂施工，产品绿色环保，施工安全性高。而对比例1中采用SBS、SBR和SIS改性，施工时需先高温热熔，热熔温度超过100℃，施工存在安全隐患，对比例1为了降低产品粘度，添加大量增塑剂环烷油，增塑剂易迁移会缩短产品寿命。

以上对本发明做了详尽的描述，其目的在于让熟悉此领域技术的人士能够了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明的精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种可常温下施工的沥青防水涂料，其包括石油沥青，其特征在于：所述沥青防水涂料还包括由低极性多元醇与含有异氰酸酯基团硅烷偶联剂缩合形成的硅氧烷封端的硅氧烷化合物。

2.根据权利要求1所述的沥青防水涂料，其特征在于：所述沥青防水涂料原料配方包括石油沥青、低极性多元醇、含有异氰酸酯基团的硅烷偶联剂、催化剂和填料，所述低极性多元醇和所述含有异氰酸酯基团的硅烷偶联剂的投料质量比为5~12:1，所述的低极性多元醇的投料质量为所述沥青防水涂料总质量的20%~50%。

3.根据权利要求2所述的沥青防水涂料，其特征在于：所述沥青防水涂料的原料配方中不含有机溶剂及增塑剂；

和/或，所述沥青防水涂料的原料由所述低极性多元醇，所述含有异氰酸酯基团的硅烷偶联剂，所述石油沥青，所述填料，所述催化剂和助剂组成。

4.根据权利要求1或2所述的沥青防水涂料，其特征在于：所述低极性多元醇为端羟基聚丁二烯，所述端羟基聚丁二烯数均分子量为1000~6000、平均官能度为2~3。

5.根据权利要求1或2所述的沥青防水涂料，其特征在于：所述低极性多元醇40℃下的粘度小于10Pa^.s、数均分子量为1000~6000、羟值为0.4~1mmol/g。

6.根据权利要求1或2所述的沥青防水涂料，其特征在于：所述含有异氰酸酯基团的硅烷偶联剂为3-异氰酸酯基丙基甲基二甲氧基硅烷和/或3-异氰酸酯基丙基三甲氧基硅烷；所述含有异氰酸酯基团的硅烷偶联剂的投料质量为所述沥青防水涂料总质量的1%~10%。

7.根据权利要求2所述的沥青防水涂料，其特征在于：

所述石油沥青为石油沥青70号、90号、100号、150号和200号的一种或几种的组合；

和/或，所述填料为滑石粉、高岭土、云母粉和碳酸钙中的一种或几种的组合；

和/或，所述催化剂为有机锡催化剂和/或羧酸盐类催化剂；

和/或，所述石油沥青的投料质量为所述沥青防水涂料总质量的10%~30%；

和/或，所述填料的投料质量为所述沥青防水涂料总质量的20%~50%；

和/或，所述催化剂的投料质量为所述沥青防水涂料的质量的0.1%~1%。

8.根据权利要求2所述的沥青防水涂料，其特征在于：所述的低极性多元醇的投料质量为所述沥青防水涂料总质量的35%~45%；所述石油沥青的投料质量为所述沥青防水涂料总质量的10%~20%；所述填料的投料质量为所述沥青防水涂料总质量的30%~40%。

9.根据权利要求3所述的沥青防水涂料，其特征在于：所述助剂为抗氧化剂、脱水剂、附着力促进剂、抗流挂剂中的一种或多种；

和/或，所述助剂的质量为所述沥青防水涂料总质量的1%~10%；

和/或，所述抗氧剂为过氧化物分解型抗氧剂、自由基清除型抗氧剂和金属减活型抗氧剂中的一种或几种的组合；

和/或，所述抗氧化剂的投料质量为所述沥青防水涂料的原料配方总质量的0.1%~1%；

和/或，所述脱水剂为分子筛、带乙烯基的硅烷偶联剂、醛亚胺类水分清除剂、酮亚胺类水分清除剂和噁唑烷类水分清除剂中的一种或几种的组合；

和/或，所述脱水剂的投料质量为所述沥青防水涂料的原料配方总质量的0.1%~1%；

和/或，所述附着力促进剂为N-（2-氨乙基）-3-氨丙基二甲氧基硅烷、N-（2-氨乙基）-3-氨丙基甲基二乙氧基硅烷、N-（2-氨乙基）-3-氨丙基三甲氧基硅烷和N-（2-氨乙基）-3-氨丙基三乙氧基硅烷中的一种或几种的组合；

和/或，所述附着力促进剂的投料质量为所述沥青防水涂料的原料配方总质量的0.5%~2%；

和/或，所述抗流挂剂为含有聚脲结构的大分子化合物；

和/或，所述抗流挂剂的投料质量为所述沥青防水涂料的原料配方总质量的0.5%~2%。

10.一种如权利要求1至9中任一项所述的沥青防水涂料的施工方法，其特征在于：将所述沥青防水涂料于常温下直接刮涂、刷涂或辊涂施工。