CN114213907A - 一种水性橡胶沥青防水涂料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于防水涂料技术领域，具体地，涉及一种水性橡胶沥青防水涂料及其制备方法。本发明的水性橡胶沥青防水涂料，包括以下组分：水、乳液、乳化沥青和空心玻璃微珠；所述乳液选自橡胶乳液、丙烯酸乳液和VAE乳液中的至少一种；所述水性橡胶沥青防水涂料的固含量≥60％。本发明的水性橡胶沥青防水涂料具有如下有益效果：干燥时间快、施工不起鼓，加快施工进度，粘结性能好；密度显著降低，降低单位面积的使用量；由于乳胶颗粒可以吸附到空心玻璃微珠表面起到保护作用，提高干燥后漆膜的防水效果和力学性能。
Description
技术领域
本发明属于防水涂料技术领域，具体地，涉及一种水性橡胶沥青防水涂料及其制备方法。
背景技术
水性橡胶沥青防水涂料凭借冷施工、生产能耗低、运输方便、高延伸、对基层变化适应性强、使用温度范围广、施工便捷多样等特点被广泛应用于工业与民用建筑工程和混凝土屋面工程防水。
水性橡胶沥青防水涂料以乳化沥青为基料，辅以多种优质橡胶乳液、丙烯酸乳液、填料及功能助剂制成的单组分防水涂料。其在施工结束后可形成具有防水效果的漆膜，该类产品相容性好，粘结能力强，可与自粘改性沥青防水卷材、SBS改性沥青防水卷材复合使用，与混凝土、金属等多种界面均有牢固的粘结效果。
目前，市面上现有的水性橡胶沥青防水涂料主要通过水分挥发实现成膜，水性橡胶沥青防水涂料的固含量约为50％～70％，为达到设计的施工厚涂需要分次涂刷施工，薄涂干燥时间短但是需要多次施工，厚涂施工可减少施工次数但干燥时间长，此外厚涂施工还会在高温条件下出现湿膜表面迅速表干成膜，致密的漆膜影响内部分挥发导致实干时间过长甚至超过 24h，因此产品的实干时间直接影响了工程的施工进度；同时产品快速表干还会造成施工后出现起鼓等问题。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的缺陷，提供一种轻质快干水性橡胶沥青防水涂料及其制备方法，该水性橡胶沥青防水涂料，干燥时间快、施工不起鼓，加快施工进度，粘结性能好，与混凝土、金属、塑料等多种界面均有牢固的粘结效果。
为了实现上述目的，本发明的第一方面提供一种水性橡胶沥青防水涂料，包括以下组分：水、乳液、乳化沥青和空心玻璃微珠；
所述乳液选自橡胶乳液、丙烯酸乳液和VAE乳液中的至少一种；
所述水性橡胶沥青防水涂料的固含量≥60％。
本发明的第二方面提供一种水性橡胶沥青防水涂料的制备方法，包括如下步骤：
(1)将水、助剂和空心玻璃微珠加入到配料罐中搅拌混合；
(2)加入乳液并提高搅拌速度，再加入填料并进行真空消泡；
(3)利用配料罐负压将乳化沥青吸入并降低搅拌速度；
(4)加入增稠剂并提高搅拌速度，得到成品灌装包装。
本发明具有如下有益效果：
(1)本发明的水性橡胶沥青防水涂料，通过引入空心玻璃微珠，在成膜过程中由于密度的差别，空心玻璃微珠会富集在湿膜表面阻碍产品表面迅速成膜使产品内部的水分可以顺利排出，同时空心玻璃微珠的独特结构还会在产品表面形成烛心结构进一步加速产品水分挥发的速度，减少产品的实干时间，加快施工进度；由于产品的内部的水汽可以快速顺利的排出，可以极大程度上解决施工后起鼓的问题；本发明得到的产品干燥时间快、施工不起鼓，加快施工进度，粘结性能好，与混凝土、金属、塑料等多种界面均有牢固的粘结效果；
(2)由于引入的空心玻璃微珠具有高强、低密度的特点，本发明的水性橡胶沥青涂料的密度显著降低，降低单位面积的使用量，同时提高涂料干燥后的漆膜的力学强度；
(3)本发明水性橡胶沥青防水涂料的制备工艺的特殊性在于，先将水、分散剂、消泡剂、pH调节剂和空心玻璃微珠以低转速分散，排除微珠腔体内空气，然后加入乳液进行高速分散，由于乳胶颗粒可以吸附到空心玻璃微珠表面起到保护作用，保证其在高速搅拌条件下不被破坏，从而提高干燥后漆膜的防水效果和力学性能。
本发明的其它特征和优点将在随后具体实施方式部分予以详细说明。
具体实施方式
下面将更详细地描述本发明的优选实施方式。虽然以下描述了本发明的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。
本发明的第一方面提供一种水性橡胶沥青防水涂料，包括以下组分：水、乳液、乳化沥青和空心玻璃微珠；
所述乳液选自橡胶乳液、丙烯酸乳液和VAE乳液中的至少一种；
所述水性橡胶沥青防水涂料的固含量≥60％。
本发明中，通过引入轻质空心玻璃微珠多孔材料，在产品成膜过程中由于密度的差别，空心玻璃微珠会上浮富集在湿膜表面阻碍表面乳液胶粒破乳团聚迅速成膜，使产品内部的水分可以顺利排出，同时空心玻璃微珠的独特结构还会在产品表面形成烛心结构进一步加速产品水分挥发的速度，减少产品的实干时间。同时，空心玻璃微珠具有高强、低密度的特点，将其引入水性橡胶沥青涂料中可以显著降低该类产品的密度，降低单位面积的使用量，同时提高涂料干燥后的漆膜的力学强度。
本发明中，VAE乳液具有很好的机械性能，乳液粒子平均粒径小，耐蠕变性与热封性之间有很好的平衡关系，有很好的湿粘性及很快的固化速度。
根据本发明，优选地，以所述水性橡胶沥青防水涂料的总重量为基准，各组分的重量含量如下：水1～20wt％、橡胶乳液10～30wt％、丙烯酸乳液 5～20wt％、VAE乳液5～20wt％、乳化沥青5～20wt％和空心玻璃微珠1～10 wt％；优选地，各组分的重量含量如下：水1～16wt％、橡胶乳液15～25wt％、丙烯酸乳液8～15wt％、VAE乳液8～15wt％、乳化沥青5～15wt％和空心玻璃微珠3～5wt％。
根据本发明，优选地，所述水性橡胶沥青防水涂料还包括如下组分中的至少一种：填料、增稠剂和助剂；
以所述水性橡胶沥青防水涂料的总重量为基准，填料的重量含量为 10～40wt％，优选为25～35wt％；增稠剂的重量含量为0.1～3wt％，优选为 0.5～2wt％；助剂的重量含量为0.1～1wt％。
根据本发明，优选地，所述空心玻璃化微珠经过水和助剂润湿处理得到。
根据本发明，优选地，所述橡胶乳液选自丁苯橡胶乳液、氯丁橡胶乳液和丁腈橡胶乳液中的至少一种；所述丙烯酸乳液选自苯丙乳液、纯丙乳液和醋丙乳液中的至少一种。
本发明中，橡胶乳液能显著的提升产品的耐高低温性能，具有突出的延伸性和抗老化性能；丙烯酸乳液，粒径小、相容性好，具有突出的耐水性和耐候性，与混凝土、金属和木材表面有良好的粘结效果。
根据本发明，优选地，所述乳化沥青为阴离子乳化沥青，更优选为慢裂型阴离子乳化沥青。
本发明中，采用的乳化沥青为慢裂型阴离子乳化沥青，慢裂型乳化沥青具有更好的粉料适应性，阴离子乳化沥青机械稳定性好，在高速分散过程保持稳定状态不破乳。
根据本发明，优选地，所述填料为滑石粉、云母石、硅灰石、碳酸钙、膨润土和高岭土中的至少一种。
根据本发明，优选地，所述粉料粒径范围为400～2000目。
根据本发明，优选地，所述助剂为分散剂、消泡剂和pH调节剂中的至少一种；所述分散剂为油酸钠、羧酸盐、硫酸酯盐和磺酸盐中的至少一种；所述消泡剂为磷酸三丁酯、聚醚改性有机硅乳液或矿物油类消泡剂；所述pH调节剂为氢氧化钠、氢氧化钾和乙醇胺中的至少一种。
根据本发明，优选地，所述增稠剂为纤维素醚、疏水改性乙氧基聚氨酯、聚丙烯酸盐乳液和疏水改性聚丙烯酸盐乳液中的至少一种。
本发明的第二方面提供一种水性橡胶沥青防水涂料的制备方法，包括如下步骤：
(1)将水、助剂和空心玻璃微珠加入到配料罐中搅拌混合；
(2)加入乳液并提高搅拌速度，再加入填料并进行真空消泡；
(3)利用配料罐负压将乳化沥青吸入并降低搅拌速度；
(4)加入增稠剂并提高搅拌速度，得到成品灌装包装。
本发明中，由于空心玻璃微珠密度小、内部有空气，因此空心玻璃微珠和水存在一定的界面张力，直接分散到体系中会因微珠腔体内空气未排除导致干燥后漆膜存在气孔从而影响漆膜的防水效果和力学性能，因此需将空心玻璃微珠进行润湿处理后分散到体系中。
本发明首先将水、分散剂、消泡剂、pH调节剂和空心玻璃微珠以低转速分散，分散剂由亲油部分的烷基长链和亲水部分的酸根构成，当空心玻璃微珠加入到体系中，分散剂中的分子中的亲油烷基长链由于极性与空气更为接近可以进入到空心玻璃微珠的内部降低玻璃微珠与体系中之间的界面张力，增加玻璃微珠内壁表面和水的接触角从而使玻璃微珠更易被润湿；
玻璃微珠被充分润湿后，其内腔中的空气会转移到体系中，消泡剂的存在可以使这部分气泡迅速被破坏，整个体系均匀细腻；
加入乳液后，乳液中的胶粒表面的乳化剂分子通过氢键作用吸附到玻璃微珠表面，玻璃微珠被乳液充分包裹，乳液胶粒吸附在玻璃微珠表面形成的保护层可以保证玻璃微珠在高剪切作用下结构不被破坏，同时乳液的乳化剂也可以增强分散效果，使玻璃微珠在体系中分散更为均匀。
根据本发明，优选地，步骤(1)中搅拌转速为200～500rpm；
步骤(2)中搅拌转速提升至600～1000rpm，真空度控制在 -0.6MPa～-0.8MPa；
步骤(3)中将搅拌速度下调至200～400rpm；
步骤(4)中搅拌转速提升至700～1000rpm。
根据本发明的一个实施例，优选地，包括如下步骤：(1)将水、分散剂、pH调节剂、消泡剂和空心玻璃微珠加入到配料罐中，开启搅拌分散10～80min，搅拌转速为200～500rpm；
(2)然后将乳液加入到步骤(1)的体系中继续分散10～80min，搅拌转速提升至600～1000rpm；
(3)保持步骤(2)所述搅拌转速将填料加入步骤(2)的体系中，开启真空消泡系统，真空度控制在-0.6MPa～-0.8MPa，打浆110～150min；
(4)利用配料罐负压将乳化沥青吸入，将搅拌速度下调至200～400 rpm，搅拌时间10～50min；
(5)最后将增稠剂加入到步骤(4)的体系中，搅拌转速提升至700～1000 rpm，分散30～80min，得到成品灌装包装。
以下通过实施例进一步说明本发明：
实施例1
一种水性橡胶沥青防水涂料，按照质量分数计，由以下成分组成：
20％的丁苯橡胶乳液(橡胶乳液)，10％的苯丙乳液(丙烯酸乳液)，10％的VAE乳液，10％的阴离子乳化沥青，4％的空心玻璃微珠，30％的滑石粉， 600目，0.2％的磷酸三丁酯(消泡剂)，0.1％的油酸钠(分散剂)，0.2％的单乙醇胺(pH调节剂)，1.5％的疏水改性聚丙烯酸盐乳液(增稠剂)，余量为水。
上述水性橡胶沥青防水涂料的制备方法：
首先将配方量的水、油酸钠、单乙醇胺、磷酸三丁酯和空心玻璃微珠加入到配料罐中，开启搅拌分散30min，搅拌转速为300rpm；然后将配方量的丁苯橡胶乳液、苯丙乳液和VAE乳液加入到配料罐中继续分散30min，搅拌转速提升至800rpm；分散工序结束后保持搅拌转速将滑石粉加入到配料罐中，开启真空消泡系统，真空度控制在-0.6MPa～-0.8MPa，打浆120min；打浆结束后利用配料罐负压将阴离子乳化沥青吸入，将搅拌速度下调至400rpm，搅拌时间20min；最后加入疏水改性聚丙烯酸盐乳液，搅拌转速提升至800rpm分散40min，结束后将成品灌装包装。
将成品用喷枪进行喷涂施工，湿膜厚度1.7mm，施工温度20℃/湿度 40％，测试涂料漆膜的表干时间为30min，实干时间为1h。
实施例2
一种水性橡胶沥青防水涂料，按照质量分数计，由以下成分组成：
25％的氯丁橡胶乳液(橡胶乳液)，10％的纯丙乳液(丙烯酸乳液)，15％的VAE乳液，15％的阴离子乳化沥青，5％的空心玻璃微珠，25％的轻质碳酸钙，600目，0.2％的矿物油(消泡剂)，0.5％的十二烷基硫酸钠(分散剂)， 0.2％的氢氧化钠(pH调节剂)0.6％的羟乙基纤维素(增稠剂)，余量为水。
上述水性橡胶沥青防水涂料的制备方法：
首先将配方量的水、矿物油、十二烷基硫酸钠、氢氧化钠和空心玻璃微珠加入到配料罐中，开启搅拌分散30min，搅拌转速为300rpm；然后将配方量的氯丁乳液、VAE乳液和纯丙乳液加入到配料罐中继续分散30min，搅拌转速提升至800rpm；分散工序结束后保持搅拌转速将轻质碳酸钙加入到配料罐中，开启真空消泡系统，真空度控制在-0.6MPa～-0.8MPa，打浆 120min；打浆结束后利用配料罐负压将阴离子乳化沥青吸入，将搅拌速度下调至400rpm，搅拌时间20min；最后加入羟乙基纤维素，搅拌转速提升至800rpm分散40min，结束后将成品灌装包装。
将成品用喷枪进行喷涂施工，湿膜厚度1.7mm，施工温度20℃/湿度 40％，测试涂料漆膜的表干时间为40min，实干时间为1.2h。
实施例3
一种水性橡胶沥青防水涂料，按照质量分数计，由以下成分组成：
20％的丁腈橡胶乳液(橡胶乳液)，10％的醋丙乳液(丙烯酸乳液)，10％的VAE乳液，20％的阴离子乳化沥青，3％的空心玻璃微珠，20％的重质碳酸钙，400目，0.2％的聚醚改性有机硅乳液(消泡剂)，0.5％的十六烷基苯磺酸钠(分散剂)，0.2％的二乙醇胺(pH调节剂)，1.3％的聚丙烯酸盐(增稠剂)，余量为水。
上述水性橡胶沥青防水涂料的制备方法：
首先将配方量的水、聚醚改性有机硅乳液、十六烷基硫酸钠、二乙醇胺和空心玻璃微珠加入到配料罐中，开启搅拌分散30min，搅拌转速为300 rpm；然后将配方量的丁腈乳液、VAE乳液和醋丙乳液加入到配料罐中继续分散30min，搅拌转速提升至800rpm；分散工序结束后保持搅拌转速将重质碳酸钙加入到配料罐中，开启真空消泡系统，真空度控制在 -0.6MPa～-0.8MPa，打浆120min；打浆结束后利用配料罐负压将阴离子乳化沥青吸入，将搅拌速度下调至400rpm，搅拌时间20min；最后加入聚丙烯酸盐，搅拌转速提升至800rpm分散40min，结束后将成品灌装包装。
将成品用喷枪进行喷涂施工，湿膜厚度1.7mm，施工温度20℃/湿度 40％，测试涂料漆膜的表干时间为50min，实干时间为1.5h。
对比例1
一种快干阻燃型防水涂料，制备原料包括：组分A：氯化石蜡120份和无水硫酸镁30份；
组分B：醋酸乙烯-乙烯共聚物乳液1150份、水性有机硅乳液17份、多聚磷酸钠15份、丙二醇20份、重钙550份、硫酸钡550份、十溴二苯乙烷50份、增稠剂8份和水120份。
具体的制备步骤：
组分A：将氯化石蜡加入分散缸中开启分散搅拌，再加入无水硫酸镁搅拌至无颗粒，制得组分A；
组分B：将水加入到分散缸中开启搅拌，加入多聚磷酸钠盐、水性有机硅乳液和丙二醇分散均匀后，再加入硫酸钡和阻燃剂，完成打浆，然后，加入醋酸乙烯-乙烯共聚物乳液，分散完成后再加入重钙，待分散均匀后，加入增稠剂，制得组分B。
将质量比为1:5的组分A和组分B在喷枪中混合均匀，进行喷涂，湿膜厚度1.7mm，施工温度20℃/湿度40％，测试涂料膜的表干时间55min，实干时间5h。
测试例1
将实施例1喷枪进行喷涂施工，测试1.7mm湿膜厚度在不同温湿度条件下室外施工的实干时间和表面起鼓问题如表1所示：
表1测试结果
| 序号 | 温度/℃ | 湿度/％ | 是否太阳直射 | 实干时间/h | 表面是否起鼓 |
| 实施例1 | 20 | 40 | 否 | 1.0 | 否 |
| 实施例2 | 20 | 40 | 否 | 1.2 | 否 |
| 实施例3 | 20 | 40 | 否 | 1.5 | 否 |
| 实施例1 | 20 | 65 | 否 | 1.7 | 否 |
| 实施例1 | 35 | 38 | 是 | 0.4 | 否 |
| 实施例1 | 34 | 70 | 是 | 1.2 | 否 |
| 实施例1 | 33 | 64 | 否 | 1.4 | 否 |
| 对比例1 | 20 | 40 | 否 | 5 | 否 |
从上表1可以看出，相对于对比例1，本发明实施例1-3的水性橡胶沥青防水涂料，通过引入轻质高强的空心玻璃微多孔珠材料，极大地加快了涂料的实干时间，在不同测试条件下，实施例1的水性橡胶沥青防水涂料都表现出极佳的干燥速度。
对实施例1的涂料的技术指标测试结果如下：
实施例1的成品一天即可到达设计厚度(1.5mm干膜厚度)的施工，产品的密度为0.98g/cm3，单位面积涂布量更低，1.0mm漆膜厚度用量仅为 1.35kg/m2；涂料干燥后漆膜密实无气孔，拉伸强度高达2.0MPa，断裂伸长率高达800％，耐热极限170℃，低温柔性-20℃，粘结强度高达1.7MPa；涂料开桶即用、施工便捷、施工方式多样，可滚涂、喷涂，施工爽滑，拉毛效果好，立面施工不流挂，易上厚度。
以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。
Claims (10)
1.一种水性橡胶沥青防水涂料，其特征在于，包括以下组分：水、乳液、乳化沥青和空心玻璃微珠；
所述乳液选自橡胶乳液、丙烯酸乳液和VAE乳液中的至少一种；
所述水性橡胶沥青防水涂料的固含量≥60％。
2.根据权利要求1所述的水性橡胶沥青防水涂料，其中，以所述水性橡胶沥青防水涂料的总重量为基准，各组分的重量含量如下：水1～20wt％、橡胶乳液10～30wt％、丙烯酸乳液5～20wt％、VAE乳液5～20wt％、乳化沥青5～20wt％和空心玻璃微珠1～10wt％；优选地，各组分的重量含量如下：水1～16wt％、橡胶乳液15～25wt％、丙烯酸乳液8～15wt％、VAE乳液8～15wt％、乳化沥青5～15wt％和空心玻璃微珠3～5wt％。
3.根据权利要求1所述的水性橡胶沥青防水涂料，其中，所述水性橡胶沥青防水涂料还包括如下组分中的至少一种：填料、增稠剂和助剂；
以所述水性橡胶沥青防水涂料的总重量为基准，填料的重量含量为10～40wt％，优选为25～35wt％；增稠剂的重量含量为0.1～3wt％，优选为0.5～2wt％；助剂的重量含量为0.1～1wt％。
4.根据权利要求1-3中任意一项所述的水性橡胶沥青防水涂料，其中，所述空心玻璃化微珠经过水和助剂润湿处理得到。
5.根据权利要求1-3中任意一项所述的水性橡胶沥青防水涂料，其中，所述橡胶乳液选自丁苯橡胶乳液、氯丁橡胶乳液和丁腈橡胶乳液中的至少一种；所述丙烯酸乳液选自苯丙乳液、纯丙乳液和醋丙乳液中的至少一种。
6.根据权利要求1-3中任意一项所述的水性橡胶沥青防水涂料，其中，所述乳化沥青为阴离子乳化沥青，优选为慢裂型阴离子乳化沥青。
7.根据权利要求1-3中任意一项所述的水性橡胶沥青防水涂料，其中，所述填料为滑石粉、云母石、硅灰石、碳酸钙、膨润土和高岭土中的至少一种；所述填料粒径范围为400～2000目；所述增稠剂为纤维素醚、疏水改性乙氧基聚氨酯、聚丙烯酸盐乳液和疏水改性聚丙烯酸盐乳液中的至少一种。
8.根据权利要求4所述的水性橡胶沥青防水涂料，其中，所述助剂为分散剂、消泡剂和pH调节剂中的至少一种；所述分散剂为油酸钠、羧酸盐、硫酸酯盐和磺酸盐中的至少一种；所述消泡剂为磷酸三丁酯、聚醚改性有机硅乳液和矿物油类消泡剂中的至少一种；所述pH调节剂为氢氧化钠、氢氧化钾和乙醇胺中的至少一种。
9.根据权利要求1-8所述的水性橡胶沥青防水涂料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将水、助剂和空心玻璃微珠加入到配料罐中搅拌混合；
(2)加入乳液并提高搅拌速度，再加入填料并进行真空消泡；
(3)利用配料罐负压将乳化沥青吸入并降低搅拌速度；
(4)加入增稠剂并提高搅拌速度，得到成品灌装包装。
10.根据权利要求9所述的水性橡胶沥青防水涂料的制备方法，其中，
步骤(1)中搅拌转速为200～500rpm；
步骤(2)中搅拌转速提升至600～1000rpm，真空度控制在-0.6MPa～-0.8MPa；
步骤(3)中将搅拌速度下调至200～400rpm；
步骤(4)中搅拌转速提升至700～1000rpm。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20220322 |
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