CN113943533B - 一种高渗透橡胶沥青防水涂料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种高渗透硅橡胶沥青防水涂料及其制备方法。本发明公开的高渗透橡胶沥青防水涂料由以下重量份数的原料组成：乳化沥青50～70份、丙烯酸乳液10～30份、氯丁胶乳5～25份、硅烷改性脂肪族环氧树脂5～10份、渗透剂3～5份、增溶剂1～3份、消泡剂1～2份、增稠剂1～3份、杀菌剂0.8～1份、填料15～30份、分散剂1～3份和水5～15份，并公开了高渗透硅橡胶沥青防水涂料的制备方法。本发明提供的高渗透橡胶沥青防水涂料，该涂料与基体间的润湿性好，可有效渗入基体中，并且该防水涂料具有较高的粘结强度、拉伸强度、断裂延伸率、低温柔性、抗菌效果佳。
Description
技术领域
本发明属于防水涂料技术领域，尤其涉及一种高渗透橡胶沥青防水涂料及其制备方法。
背景技术
随着路桥和建筑工程的发展，沥青以其优异的防水性、粘结性在路桥工程和防水工程中被广泛地应用。水性沥青防水涂料是将沥青热熔后，在乳化剂等作用下通过高剪切机械力的作用将沥青分散在水中形成的水包油乳液。这种仅仅由沥青乳化得到的乳化沥青，因其力学性能较差，温度敏感性高等缺陷无法单独作为防水材料使用，只能作为一般的基层处理剂使用。
近年来，人们通过在热熔沥青中加入SBS等橡胶材料进行改性，使得水性沥青涂料的性能有所改善，材料的高低温性能及断裂延伸率明显提高。但是这种橡胶改性水性沥青涂料在施工应用时效果依然不够理想，主要表现为涂膜与基面粘接力差，黏脚，抗渗压力小，太阳直射易起泡等问题。现在还有一些是利用丙烯酸类乳液、SBR或氯丁乳液对乳化沥青进行冷拼改性可以使加入的聚合物不受添加量的限制。然而，丙烯酸类乳液对水性沥青涂料的粘结强度和抗起泡能力改善较为明显，但因其与沥青的相容性差，对水性沥青涂料的拉伸强度、断裂延伸率、低温柔性的改善方面效果不理想，而且不能长期有效地防雨水、抗渗透，且涂层易剥离。因此，改善橡胶沥青防水涂料的缺陷，开发一种高渗透性的橡胶沥青防水涂料，提高橡胶沥青防水涂料与基体之间的润湿性和粘结性，对于橡胶沥青防水涂料显得尤为重要。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高渗透橡胶沥青防水涂料及其制备方法，本发明的涂料与基体间的润湿性好，可有效渗入基体中，并且该防水涂料具有较高的粘结强度、拉伸强度、断裂延伸率、低温柔性、抗菌效果佳。
为了实现本发明的目的，本发明通过以下技术方案实现：
一种高渗透橡胶沥青防水涂料，由以下质量份数比的原料组成：乳化沥青50～70份、丙烯酸乳液10～30份、氯丁胶乳5～25份、权利要求4所述的硅烷改性脂肪族环氧树脂5～10份、渗透剂3～5份、增溶剂1～3份、消泡剂1～2份、增稠剂1～3份、杀菌剂0.8～1份、填料15～30份、分散剂1～3份和水5～15份。
所述的硅烷改性脂肪族环氧树脂由以下方法制备而成：
(1)将甲醇和四氟硼酸加入到反应釜中，升温至50～60℃，然后添加脂肪族环氧树脂，恒温反应1～1.5h；
(2)再加入甲基二甲氧基硅烷和三氟化硼乙醚，然后在60～70℃下恒温反应3～5h，接着用氢氧化钠水溶液调节PH值至中性，冷却至室温，最后洗涤、静置分层、过滤、旋转蒸发，制得所述的硅烷改性脂肪族环氧树脂；
所述脂肪族环氧树脂、甲醇、四氟硼酸、三氟化硼乙醚、甲基二甲氧基硅烷的质量比为1：(5～7)：(0.005～0.008)：(0.03～0.05)：(0.2～0.4)。
进一步地，所述的氢氧化钠水溶液中氢氧化钠的质量分数为35％。
进一步地，洗涤时用质量分数比为的20wt％磷酸二氢钠水溶液。
进一步地，所述渗透剂为耐碱渗透剂OEP-70和月桂酰胺丙基甜菜碱按照质量比为(2～4)：1混合而成的混合物。
进一步地，所述增稠剂为缔合型聚氨酯、聚丙烯酸酯、纤维素醚中的一种或两种以上组合物。
进一步地，所述分散剂为乙烯-丙烯酸共聚物、氧化聚乙烯蜡、脂肪醇聚氧乙烯醚或乙烯-醋酸乙烯共聚物中一种或两种以上以任意比例混合而成的混合物。
进一步地，所述消泡剂为聚醚类消泡剂、聚硅氧烷消泡剂或有机硅消泡剂中的一种或者两种以上以任意比例混合而成的混合物；
所述杀菌剂为BEK-550杀菌剂和氧化亚铜按照质量比为1：(0.5-1)混合而成的混合物；
所述增溶剂为氢化蓖麻油；
所述填料为重钙、氢钙、硫酸钡或者钛白粉中的一种或者两种以上以任意比例混合而成的混合物。
一种高渗透橡胶沥青防水涂料的制备方法，具体包括以下步骤：
将水和丙烯酸乳液加入到容器中，开启低速搅拌，然后加入消泡剂在500-700rpm速度下混合均匀，然后加入填料、分散剂，提高搅拌速度至1000-1200rpm，搅拌20-30min；
然后将搅拌速度降低至650-800rpm，并加入乳化沥青、氯丁胶乳，搅拌5-10min，然后加入硅烷改性脂肪族环氧树脂，提高搅拌速度至900-1100rpm，搅拌10-20min；
再加入增稠剂、杀菌剂、增溶剂、渗透剂，继续搅拌5-10min后，即得。
本发明取得了以下有益效果：
1、本发明的涂料加入了硅烷改性脂肪族环氧树脂，其是将脂肪族环氧树脂在催化剂四氟硼酸和溶剂甲醇中开环，然后与有机硅烷反应，将硅氧键引入脂肪族环氧树脂的链段中而制得的。甲基二甲氧基硅烷是由Si-O键连成的链状结构，硅原子主要连接甲基，侧链上引入极少量的不饱和基团，分子间作用力小，分子呈螺旋状结构，甲基朝外排列并可自由旋转，使得硅氧烷制品具有更好的耐热性、耐候性、电绝缘性、化学稳定性等，因此将其引入到脂肪族环氧树脂结构中，使脂肪族环氧树脂的主链上引入了链状的硅氧键，降低了脂肪族环氧树脂的主链的内旋转能垒，增加链的柔顺型，减小分子链堆积，进而改善了硅烷改性脂肪族环氧树脂的溶解性能，提高了与乳化沥青、丙烯酸乳液等组分之间的相容性，增加了防水涂料的粘度，提高了本发明粘结强度、力学强度和断裂延长率；有机硅烷的引入，使硅烷改性脂肪族环氧树脂的耐候性大幅度提升，从而进一步提高了本发明防水涂料的耐候性。
2、本发明的渗透剂采用的是耐碱渗透剂OEP-70和月桂酰胺丙基甜菜碱的复合物，即为阴离子渗透剂和两性离子表面活性剂复合，两者产生协同增效作用，该两种物质复合形成胶束能力，降低了表面张力能力，使用在本发明中，可使本发明应用在基体表面，能明显增加基体表面的润湿效果，使本发明提供的防水涂料施用到基体表面后，能够渗透过基体表面渗入到内部，降低孔隙率，从而阻挡水分或者其他有害物质渗入基体内部，进一步增强耐久防水效果，有效抑制基体结构的冻融破坏、腐蚀作用等劣化现象发生，提高了基体材料防水性和耐候性。本发明的渗透剂的加入除了可增加基体的润湿效果，其拥有较低的表面张力，与本发明的消泡剂使用，还能明显提高本发明防水涂料的抗起泡能力，解决了施工易起泡问题。
3、本发明的涂料通过加入乙烯-丙烯酸共聚物、氧化聚乙烯蜡、脂肪醇聚氧乙烯醚等分散剂，可以瞬间降低水的表面张力，并在固体填料表面形成包裹，分散剂的疏水端因其较长的碳链分子而形成稳定的空间位组，从而提高其分散作用，使本发明中各组分分散均匀，不易团聚。与渗透剂协同作用，在使各组分间分散均匀的情况下，还使各组分间具有较高的界面结合力，从而提高了涂料成膜后与基体之间的粘结强度，也使涂料成膜的力学强度有所增加。
4、本发明通过加入增溶剂，提高了丙烯酸乳液、氯丁胶乳和乳化沥青、硅烷改性脂肪族环氧树脂等组分之间的相容性，则各组分间的界面结合力增强，从而增强了水性沥青防水涂料成膜后的拉伸强度和断裂伸长率。
5、本发明的杀菌剂为BEK-550杀菌剂和氧化亚铜复合物，BEK-550杀菌剂为不含VOC的无毒有机杀菌剂，具有优异的抑菌效果，但是其在50℃易分解，本发明将其与氧化亚铜复配使用，使其能能长期稳定地存在于橡胶沥青防水涂料中，涂料成膜后也不易析出，能稳定长效发挥抑菌杀菌效果，延长了涂料的防霉杀菌性，也进一步延长了本发明的使用寿命。
6、本发明通过加入适量丙烯酸乳液、氯丁胶乳和硅烷改性脂肪族环氧树脂对乳化沥青在常温下进行改性，再加入增稠剂、渗透剂、杀菌剂、消泡剂、填料和增溶剂，各组分间相互作用，该橡胶沥青防水涂料具有优异的粘结强度、渗透性，使其用于基层粘结性好，具有优异的抗剥离能力、抗滑移性，并具有很好的抗流挂性，本发明还具有很好的拉伸强度、断裂伸长率和低温柔性，并且在施工过程中不易起泡，在使用过程中具有长效的抑菌抗菌效果，延长了本发明的使用寿命。
7、本发明橡胶沥青防水涂料的原料环保易得，制备方法简单，无需加热和特殊的设备，生产过程中无有害气体释放，生产成本较低，适合于施工现场使用。
具体实施方式
下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明使用的脂肪族环氧树脂为3，4-环氧环己基甲酸酯，CAS号为2386-87-0，选用的是武汉华翔科洁生物技术有限公司生产的；
本发明使用的BEK-550杀菌剂是山东享鑫化工有限公司的生产的；
本发明使用的耐碱渗透剂OEP-70是南通博雅环保科技有限公司生产的；
本发明的水性缔合型聚氨酯为苏州青田新材料有限公司生产的型号DH-7216S。
下面结合具体实施例对本发明的高渗透硅烷改性树脂防水涂料予以说明。
实施例1
一种高渗透橡胶沥青防水涂料的制备方法为：将5份水和10份丙烯酸乳液加入到容器中低速搅拌均匀，然后加入1份消泡剂在700rpm速度下混合均匀，再加入15份填料和1份分散剂，以1000rpm的速率搅拌30min；在650rpm速率下，依次加入50份乳化沥青、5份氯丁胶乳，搅拌10min，然后加入5份硅烷改性脂肪族环氧树脂，提高搅拌速度至1100rpm，搅拌10min；最后加入1份增稠剂、0.8份复合杀菌剂、3份渗透剂和1份增溶剂，继续搅拌5min，即可。
上述硅烷改性脂肪族环氧树脂的制备方法为：将500份甲醇和0.5份四氟硼酸加入到反应釜中，升温至50℃，缓慢添加100份脂肪族环氧树脂，反应90min，再加入20份甲基二甲氧基硅烷和3份催化剂三氟化硼乙醚，在70℃反应3h，用35％氢氧化钠溶液调节PH值至中性，冷却至室温，用20wt％磷酸二氢钠水溶液洗涤，静置分层，过滤，旋转蒸发，制得硅烷改性脂肪族环氧树脂。
上述渗透剂为耐碱渗透剂OEP-70和月桂酰胺丙基甜菜碱的复合物，其质量比为2：1。
上述增稠剂为缔合型聚氨酯，为苏州青田新材料有限公司生产的型号DH-7216S。
上述分散剂为乙烯-丙烯酸共聚物。
上述消泡剂为多美多新材料有限公司生产的型号BK-L099。
上述杀菌剂为BEK-550杀菌剂和氧化亚铜的复合物，其质量比为2：1。
上述增溶剂为巴斯夫氢化蓖麻油CO40；上述填料为重钙和氢钙，质量比为1:1。
实施例2
一种高渗透橡胶沥青防水涂料的制备方法为：将15份水和30份丙烯酸乳液加入到容器中低速搅拌均匀，然后加入3份消泡剂在500rpm速度下混合均匀，再加入30份填料和3份分散剂，以1200rpm的速率搅拌20min；在800rpm速率下，依次加入70份乳化沥青、25份氯丁胶乳，搅拌5min，然后加入10份硅烷改性脂肪族环氧树脂，提高搅拌速度至900rpm，搅拌20min；最后加入3份增稠剂、1份复合杀菌剂、5份渗透剂和3份增溶剂，继续搅拌10min，即可。
上述硅烷改性脂肪族环氧树脂的制备方法为：将700份甲醇和0.8份四氟硼酸加入到反应釜中，升温至60℃，缓慢添加100份脂肪族环氧树脂，反应60min，再加入40份甲基二甲氧基硅烷和5份催化剂三氟化硼乙醚，在60℃反应5h，用35％氢氧化钠溶液调节PH值至中性，冷却至室温，用20wt％磷酸二氢钠水溶液洗涤，静置分层，过滤，旋转蒸发，制得硅烷改性脂肪族环氧树脂。
上述渗透剂为耐碱渗透剂OEP-70和月桂酰胺丙基甜菜碱的复合物，其质量比为4：1。
上述增稠剂为聚丙烯酸酯，济南飞越化工有限公司。
上述分散剂为氧化聚乙烯蜡。
上述消泡剂为天津高田新材料科技有限公司生产的型号CK-0023。
上述杀菌剂为BEK-550杀菌剂和氧化亚铜的复合物，其质量比为1：1。
上述增溶剂为巴斯夫氢化蓖麻油CO40；上述填料为硫酸盐。
实施例3
一种高渗透橡胶沥青防水涂料的制备方法为：将10份水和15份丙烯酸乳液加入到容器中低速搅拌均匀，然后加入2.5份消泡剂在600rpm速度下混合均匀，再加入20份填料和2份分散剂，以1100rpm的速率搅拌30min；在700rpm速率下，依次加入60份乳化沥青、20份氯丁胶乳，搅拌10min，然后加入7份硅烷改性脂肪族环氧树脂，提高搅拌速度至1000rpm，搅拌30min；最后加入2份增稠剂、1份复合杀菌剂、4份渗透剂和2份增溶剂，继续搅拌10min，即可。
上述硅烷改性脂肪族环氧树脂的制备方法为：将600份甲醇和0.6份四氟硼酸加入到反应釜中，升温至60℃，缓慢添加100份脂肪族环氧树脂，反应90min，再加入30份甲基二甲氧基硅烷和4份催化剂三氟化硼乙醚，在70℃反应4h，用35％氢氧化钠溶液调节PH值至中性，冷却至室温，用20wt％磷酸二氢钠水溶液洗涤，静置分层，过滤，旋转蒸发，制得硅烷改性脂肪族环氧树脂。
上述渗透剂为耐碱渗透剂OEP-70和月桂酰胺丙基甜菜碱的复合物，其质量比为3：1。
上述增稠剂为纤维素醚，济宁三石生物科技有限公司，型号为PHMC。
上述分散剂为乙烯-醋酸乙烯共聚物。
上述消泡剂为天津高田新材料科技有限公司生产的型号CK-0017。
上述杀菌剂为BEK-550杀菌剂和氧化亚铜的复合物，其质量比为3：2。
上述增溶剂为巴斯夫氢化蓖麻油CO40；上述填料为重钙、氢钙和钛白粉，质量比为2:1:2。
实施例4
一种高渗透橡胶沥青防水涂料的制备方法为：将12份水和20份丙烯酸乳液加入到容器中低速搅拌均匀，然后加入2份消泡剂在600rpm速度下混合均匀，再加入18份填料和2份分散剂，以1100rpm的速率搅拌30min；在700rpm速率下，依次加入55份乳化沥青、15份氯丁胶乳，搅拌10min，然后加入10份硅烷改性脂肪族环氧树脂，提高搅拌速度至1000rpm，搅拌30min；最后加入3份增稠剂、1份复合杀菌剂、5份渗透剂和2.5份增溶剂，继续搅拌10min，即可。
上述硅烷改性脂肪族环氧树脂的制备方法、原料组分和配比与实施例3中相同，具体参照实施例3。
上述渗透剂为耐碱渗透剂OEP-70和月桂酰胺丙基甜菜碱的复合物，其质量比为4：1。
上述增稠剂为缔合型聚氨酯。
上述分散剂为氧化聚乙烯蜡。
上述消泡剂为天津高田新材料科技有限公司生产的型号CK-0017。
上述杀菌剂为BEK-550杀菌剂和氧化亚铜的复合物，其质量比为1：1。
上述增溶剂为巴斯夫氢化蓖麻油CO40；上述填料为重钙和钛白粉，质量比为1:2。
对比例1
一种橡胶沥青防水涂料，其原料组成和配比以及制备方法与实施例4中相同，具体参照实施例4，不同之处在于，本对比例1的原料中不包含硅烷改性脂肪族环氧树脂。
对比例2
一种橡胶沥青防水涂料，其原料组成和配比以及制备方法与实施例4中相同，具体参照实施例4，不同之处在于，本对比例4将硅烷改性脂肪族环氧树脂改成脂肪族环氧树脂未经过硅烷改性，即本对比例4中直接使用的是脂肪族环氧树脂。
对比例3
一种橡胶沥青防水涂料的原料组成和配比以及制备方法与实施例4中相同，具体参照实施例4，不同之处在于，本对比例3的原料中不包含渗透剂。
对比例4
一种橡胶沥青防水涂料的原料组成和配比以及制备方法与实施例4中相同，具体参照实施例4，不同之处在于，本对比例4的渗透剂中不包含月桂酰胺丙基甜菜碱。
将上述实施例1-4和对比例1-4的涂料成品密封放置24h后，将该涂料涂覆在模具中，制成厚度为1.5mm左右的涂膜，在标准试验条件下养护7后，测试涂膜的拉伸强度、断裂伸长率、撕裂强度、耐热性和耐候性，测得结果如下表1所示。
本方案物理力学性能的测试方法参照《JC/T 408-2005水乳型沥青防水涂料》；其中拉伸强度测试方法参照《JG/T 172-2014弹性建筑涂料》进行；剥离强度测试方法参照GB/T 328.20-2007中进行测定；透水深度参照JG/T 349-2011中的方法进行测定，测试数据如下表1所示。
表1橡胶沥青防水涂料的物理力学性能测试数据
上表中的透水深度是指涂料未成膜之前，涂刷在基面上对基层的渗透程度；不透水是指涂膜的不透水性，针对防水涂料必须的性能。
从上表的试验结果可以看出，本发明实施例1-4制备的高渗透橡胶沥青防水涂料不仅具有优异的渗透性，而且具有优异的拉伸强度、断裂伸长率和粘结强度，此外还具有优异的低温柔性。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意组合，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本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。
Claims (8)
1.一种高渗透橡胶沥青防水涂料，其特征在于：由以下质量份数比的原料组成：乳化沥青50～70份、丙烯酸乳液10～30份、氯丁胶乳5～25份、硅烷改性脂肪族环氧树脂5～10份、渗透剂3～5份、增溶剂1～3份、消泡剂1～2份、增稠剂1～3份、杀菌剂0.8～1份、填料15～30份、分散剂1～3份和水5～15份；
所述的硅烷改性脂肪族环氧树脂由以下方法制备而成：
（1）将甲醇和四氟硼酸加入到反应釜中，升温至50～60℃，然后添加脂肪族环氧树脂，恒温反应1～1.5h；
（2）再加入甲基二甲氧基硅烷和三氟化硼乙醚，然后在60～70℃下恒温反应3～5h，接着用氢氧化钠水溶液调节pH值至中性，冷却至室温，最后洗涤、静置分层、过滤、旋转蒸发，制得所述的硅烷改性脂肪族环氧树脂；
所述脂肪族环氧树脂、甲醇、四氟硼酸、三氟化硼乙醚、甲基二甲氧基硅烷的质量比为1：（5～7）：（0.005～0.008）：（0.03～0.05）：（0.2～0.4）；
所述渗透剂为耐碱渗透剂OEP-70和月桂酰胺丙基甜菜碱按照质量比为（2～4）：1混合而成的混合物。
2.根据权利要求1所述的一种高渗透橡胶沥青防水涂料，其特征在于：所述的氢氧化钠水溶液中氢氧化钠的质量分数为35%。
3.根据权利要求1所述的一种高渗透橡胶沥青防水涂料，其特征在于：洗涤时用质量分数比为的20wt%磷酸二氢钠水溶液。
4.根据权利要求1所述的一种高渗透橡胶沥青防水涂料，其特征在于：所述增稠剂为缔合型聚氨酯、聚丙烯酸酯、纤维素醚中的一种或两种以上任意混合的组合物。
5.根据权利要求1所述的一种高渗透橡胶沥青防水涂料，其特征在于：所述分散剂为乙烯-丙烯酸共聚物、氧化聚乙烯蜡、脂肪醇聚氧乙烯醚或乙烯-醋酸乙烯共聚物中一种或两种以上以任意比例混合而成的混合物。
6.根据权利要求1所述的一种高渗透橡胶沥青防水涂料，其特征在于：所述消泡剂为聚醚类消泡剂、聚硅氧烷消泡剂或有机硅消泡剂中的一种或者两种以上以任意比例混合而成的混合物。
7.根据权利要求1所述的一种高渗透橡胶沥青防水涂料，其特征在于：所述杀菌剂为BEK-550杀菌剂和氧化亚铜按照质量比为1：（0.5-1）混合而成的混合物；
所述增溶剂为氢化蓖麻油；
所述填料为重钙、氢钙、硫酸钡或者钛白粉中的一种或者两种以上以任意比例混合而成的混合物。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的一种高渗透橡胶沥青防水涂料的制备方法，其特征在于：具体包括以下步骤：
将水和丙烯酸乳液加入到容器中，开启低速搅拌，然后加入消泡剂，在500-700rpm速度下混合均匀，然后加入填料、分散剂，提高搅拌速度至1000-1200rpm，搅拌20-30min；
然后将搅拌速度降低至650-800rpm，并加入乳化沥青、氯丁胶乳，搅拌5-10min，然后加入硅烷改性脂肪族环氧树脂，提高搅拌速度至900-1100rpm，搅拌10-20min；
再加入增稠剂、杀菌剂、增溶剂、渗透剂，继续搅拌5-10min后，即得。
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