CN115851028A - 非离子乳化沥青乳液、防水涂料及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及涂料领域，具体涉及一种非离子乳化沥青乳液、防水涂料及其制备方法和应用，该非离子乳化沥青乳液固含量高、同时兼具很好的亚稳定状态，不易发生沉降现象，储存周期更长，稳定性高，方便和水进行任意比例的复配，与防水涂料其他组分复配，制得的防水涂料具有厚涂防开裂、成膜后不发花、耐水性强，配方成本低的有益效果。

Description

非离子乳化沥青乳液、防水涂料及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及涂料领域，具体涉及一种非离子乳化沥青乳液、防水涂料及其制备方法和应用。

背景技术

防水工程是建筑工程中非常重要的环节，目前室内防水应用最多的是水性聚合物水泥防水涂料和防水浆料，水性聚合物水泥防水涂料是由聚合物乳液和水泥等无机材料复合而成的一种同时具备一定柔性及刚性的绿色环保防水材料。

但如今III型JS防水涂料(聚合物水泥防水涂料)，因粉料比例高，施工过程中由于基层的平整度差，涂刷厚度过厚的位置，特别是阴阳角，在干燥过程中极容易出现开裂情况。

CN113321455A公开了一种可厚涂防开裂聚合物水泥防水涂料，包括液料和粉料，所述液料和粉料的比例为1:(1～2)；所述液料按重量份计包括：丙烯酸乳液80～92份，水5～10份，增稠剂1～3份；所述粉料按重量份计包括：砂40-50份，重钙4～5份，水泥30～50份，木质纤维0.1～0.3份。制备方法包括以下步骤：称取丙烯酸乳液和增稠剂，将其与水搅拌混合均匀，制的液料；称取砂，重钙，水泥，木质纤维，将其原料混合搅拌均匀，制得粉料。但是该防水涂料的液料占比相对较大，配方成本较高，且成膜后易发花。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中防水涂料配方成本高、成膜后发花、厚涂易开裂的问题。

为了实现上述目的，本发明第一方面提供一种用于非离子乳化沥青乳液的组合物，包括如下组分：

其中，非离子乳化剂A和非离子乳化剂B的EO数不同，且非离子乳化剂A和非离子乳化剂B混合后的HLB值为8～18。

本发明第二方面提供一种非离子乳化沥青乳液的制备方法，该方法应用第一方面提供的组合物进行，包括以下步骤：

(1)将沥青基质、稳定剂、助稳定剂A进行第一混合处理，得到沥青熔融混合物；以及

将非离子乳化剂A、非离子乳化剂B、助稳定剂B和水进行第二混合处理后，得到乳化混合物，采用pH调节剂对乳化混合物进行pH调节处理，得到乳化皂液；

(2)将沥青熔融混合物和乳化皂液按照1:(0.5～0.7)的质量比进行剪切乳化处理后，经过过滤处理得到非离子乳化沥青乳液。

本发明第三方面提供一种非离子乳化沥青乳液，由第二方面提供的制备方法制得。

本发明第四方面提供一种用于防水涂料的组合物，包括液料和粉料，液料包括如下组分：

高分子聚合物乳液 100质量份

非离子乳化沥青乳液 7～42质量份

水 7～42质量份；

所述粉料以质量份数计包括如下组分：

其中，所述非离子乳化沥青乳液为本发明第三方面所述的非离子乳化沥青乳液。

本发明第五方面提供一种防水涂料的制备方法，该方法应用第四方面提供的组合物进行，包括以下步骤：

(1)将高分子聚合物乳液、非离子乳化沥青乳液和水进行第三混合处理得到液料；以及

将水泥、石英砂、石英粉和重钙进行第四混合处理得到粉料；

(2)将液料和粉料按照1:(2.1～2.8)的质量份数配比进行第五混合处理，得到防水涂料。

本发明第六方面提供一种防水涂料，由第五方面提供的制备方法制得。

本发明第七方面提供防水涂料在建筑领域的应用。

本发明的非离子乳化沥青乳液固含量高、同时兼具很好的亚稳定状态，不易发生沉降现象，储存周期更长，稳定性高，方便和水进行任意比例的复配，与防水涂料其他组分复配，制得的防水涂料具有厚涂防开裂、成膜后不发花、耐水性强，配方成本低的有益效果。

具体实施方式

在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。

如前所述，本发明第一方面提供一种用于非离子乳化沥青乳液的组合物，包括如下组分：

其中，非离子乳化剂A和非离子乳化剂B的EO数不同，且非离子乳化剂A和非离子乳化剂B混合后的HLB值为8～18。

沥青基质是由不同分子量的碳氢化合物及其非金属衍生物组成的黑褐色复杂混合物，以半固体的油状形态存在，是一种具有高粘度的胶凝材料，不易与水复配。本发明提供的非离子乳化沥青乳液含有两种EO数不同的非离子乳化剂A和非离子乳化剂B，其中，非离子乳化剂A和非离子乳化剂B混合复配后HLB值为8～18，对沥青的包覆性很好，能有效乳化沥青基质，和其他组分复配后，各组分之间相互作用，协同增效，配制得到的非离子乳化沥青乳液具有良好的亚稳定状态，不易发生沉降现象，储存周期更长。同时，非离子乳化沥青乳液固体含量在55％～65％，呈乳液状，方便与水性溶剂进行任意比例的复配，且理化性质稳定，调配难度低。

根据一种特别优选的具体实施方式，所述非离子乳化剂A和所述非离子乳化剂B混合后的HLB值为12～18，此种情况下，制得的非离子乳化沥青乳液具更好的亚稳定状态，不易发生沉降现象，储存周期更长。

优选地，非离子乳化剂A选自OP-7、OP-10、OP-15、OP-20中的至少一种。

优选地，非离子乳化剂B选自脂肪醇聚氧乙烯醚、山梨醇酐脂肪酸酯、聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯中的至少一种。

优选地，稳定剂选自美孚10#芳烃油和/或美孚15#芳烃油。

优选地，助稳定剂A选自松香和/或石蜡，用于改性沥青，提高非离子乳化沥青乳液的稳定性。

优选地，助稳定剂B选自聚丙烯酰胺水溶液和/或纤维素醚水溶液。

优选地，pH调节剂选自氢氧化钠、氢氧化钾、氨水中的至少一种。

本发明第二方面提供一种非离子乳化沥青乳液的制备方法，该方法应用第一方面提供的组合物进行，包括以下步骤：

(1)将沥青基质、稳定剂、助稳定剂A进行第一混合处理，得到沥青熔融混合物；以及

将非离子乳化剂A、非离子乳化剂B、助稳定剂B和水进行第二混合处理后，得到乳化混合物，采用pH调节剂对乳化混合物进行pH调节处理，得到乳化皂液；

(2)将沥青熔融混合物和乳化皂液按照1:(0.5～0.7)的质量比进行剪切乳化处理后，经过过滤处理得到非离子乳化沥青乳液。

本发明提供的非离子乳化沥青乳液的制备方法，制得的非离子乳化沥青乳液理化性质稳定，能与水性溶剂以任意比例复配，可应用于防水涂料、工业防腐等领域，使用方便，制备过程简单，配方成本低，可工业化生产。

根据一种特别优选的具体实施方式，步骤(1)中，第一混合处理的温度为120℃～145℃，处理时间为30min～90min，此温度条件和处理时间下，沥青基质、稳定剂和助稳定剂A能够充分混匀。

优选地，第一混合处理的温度为130℃～140℃，使得沥青基质、稳定剂和助稳定剂A混合得更加均匀。

根据一种特别优选的具体实施方式，步骤(2)中，第二混合处理的处理温度为50℃～85℃，处理时间为5～10min，此温度条件和处理时间下，非离子乳化剂A、非离子乳化剂B、助稳定剂B和水能够充分混匀。

优选地，第二混合处理的处理温度为65℃～70℃，使得非离子乳化剂A、非离子乳化剂B、助稳定剂B和水能够混合得更加均匀。

优选地，剪切乳化处理为采用胶体磨进行处理，胶体磨的转速为12000r/min～25000r/min，处理温度为50℃～80℃，处理时间为0.01s～10min，能够使高粘度的沥青熔融混合物和乳化皂液充分混合、匀质，达到充分乳化的效果。需要说明的是，本发明对胶体磨处理的时间没有其他特别的要求，示例性地，将沥青熔融混合物和乳化皂液一起流过上述转速的胶体磨即可。

优选地，胶体磨的转速为15000r/min～20000r/min，沥青熔融混合物和乳化皂液进行剪切乳化处理的质量比为3：2。

如前所述，本发明第三方面提供一种非离子乳化沥青乳液，该非离子乳化沥青乳液由第二方面提供的制备方法制得。

本发明第四方面提供一种用于防水涂料的组合物，包括液料和粉料，液料包括如下组分：

高分子聚合物乳液 100质量份

非离子乳化沥青乳液 7～42质量份

水 7～42质量份；

粉料以质量份数计包括如下组分：

其中，所述非离子乳化沥青乳液为本发明第三方面所述的非离子乳化沥青乳液。

由于水泥的碱性较强，使用常规的阴离子乳化沥青，在与水泥混合的过程中造成破乳现象，本发明的研究人员发现，通过引入本发明第三方面提供的非离子乳化沥青，能够使制得的水性聚合物水泥防水涂料获得厚涂抗开裂的效果，同时可以有效的解决聚合物水泥防水涂料的成膜后发白发花的问题，降低水性聚合物水泥防水涂料自身成膜过程中的应力收缩，解决厚涂开裂问题，还能增强涂料的耐水性，延长使用寿命。

需要说明的是，在实际生产过程中，粒径为105μm～215μm的石英砂通常采用70～140目的筛网进行筛选，即70目以下，140目以上的石英砂；粒径不大于75μm的石英粉通常采用200目的筛网进行筛选，即不大于200目的石英粉；粒径不大于75μm的重钙通常采用200目的筛网进行筛选，即不大于200目的重钙。

根据一种特别优选的具体实施方式，液料还包括增稠剂、减水剂、消泡剂、分散剂、防腐剂中的至少一种，非离子乳化沥青乳液与其他组分复配后，各组分之间相互作用，协同增效，制得的防水涂料具有厚涂防开裂、成膜后不发花、耐水性强的特点，且配方成本低，配制难度小。

优选地，相对于100份的高分子聚合物乳液，增稠剂为0.01～5质量份，减水剂为0.01～2质量份，消泡剂为0.01～3质量份，分散剂为0.01～1质量份，防腐剂为0.01～2质量份。

优选地，高分子聚合物乳液选自苯丙乳液、丁苯乳液、氯丁乳液中的至少一种。

优选地，增稠剂选自碱溶胀型增稠剂、反相增稠剂、聚氨酯缔合型增稠剂中的至少一种。

优选地，减水剂选自木质素磺酸盐类减水剂、萘系减水剂、三聚氰胺系减水剂、氨基磺酸盐系减水剂、脂肪酸系减水剂、聚羧酸盐系减水剂中的至少一种。

优选地，消泡剂选自有机硅类消泡剂、动植物油类消泡剂、聚醚型消泡剂中的至少一种。

优选地，分散剂选自烷基苯磺酸盐类分散剂、聚羧酸盐类分散剂、聚丙烯酸衍生物类分散剂中的至少一种。

优选地，防腐剂选自异噻唑啉酮类防腐剂，苯并米唑酯类防腐剂、道维希尔类防腐剂中的至少一种。

根据一种特别优选的具体实施方式，粉料还包括改性纤维素醚，相对于100份的水泥，改性纤维素醚为0.02～2质量份。

优选地，改性纤维素醚为采用改性剂对纤维素醚进行改性处理后得到，改性剂选自淀粉醚和/或膨润土。

本发明第五方面提供一种防水涂料的制备方法，该方法应用第四方面提供的组合物进行，包括以下步骤：

(1)将高分子聚合物乳液、非离子乳化沥青乳液和水进行第三混合处理得到液料；以及

将水泥、石英砂、石英粉和重钙进行第四混合处理得到粉料；

(2)将液料和粉料按照1:(2.1～2.8)的质量份数配比进行第五混合处理，得到防水涂料。

本发明提供的防水涂料的制备方法，配方成本低，制备过程简单，参数易控，制得的防水涂料具有厚涂防开裂、成膜后不发花、耐水性强的特点，可工业化生产。

根据一种特别优选的具体实施方式，步骤(1)中，第三混合处理为在搅拌条件下进行，搅拌速率为300r/min～500r/min，搅拌时间为10min～40min。

优选地，搅拌时间为20～30min。

优选地，第四混合处理为搅拌处理，搅拌速率为100r/min～120r/min，搅拌时间为为3min～10min。

根据一种特别优选的具体实施方式，步骤(2)中，第五混合处理为搅拌处理，搅拌速率为500r/min～800r/min，搅拌时间为5min～20min。

优选地，搅拌时间为5～10min。

如前，本发明第六方面提供一种防水涂料，由第五方面提供的制备方法制得。

如前，本发明第七方面提供防水涂料在建筑领域的应用。本发明对防水涂料在建筑领域的具体应用场景没有特别的限制，示例性地，能够用于厨房、卫生间、屋面、地下室、水池等场景的防水。

以下将通过实施例对本发明进行详细描述。以下实例中，在没有特别说明的情况下，1质量份代表1g。

以下实例中，在没有特别说明的情况下，使用的各种原料均为市售品。

沥青基质：牌号为70#沥青的市售品，购自中国石化集团金陵石油化工有限责任公司；

非离子乳化剂A：牌号为OP-10的市售品，购自和大工业股份公司；

非离子乳化剂B：脂肪醇聚氧乙烯醚，牌号为AEO-7的市售品，购自和大工业股份公司；

稳定剂：美孚10#芳烃油，牌号为10#芳烃油的市售品，购自埃克森美孚公司；

助稳定剂A：松香，牌号为102#松香的市售品，购自常州市国业化工有限公司；

助稳定剂B：聚丙烯酰胺水溶液，牌号为非离子聚丙烯酰胺的市售品，购自巴斯夫股份公司；

pH调节剂：氢氧化钠。

高分子聚合物乳液：选用苯丙乳液，牌号为2012乳液的市售品，购自美国陶氏公司；

增稠剂：选用聚氨酯增稠剂，牌号为LT1803的市售品，购自湖南林特科技有限公司；

减水剂：选用聚羧酸减水剂，牌号为540P的市售品，购自西卡公司；

消泡剂：选用矿物油型消泡剂，牌号为A-109的市售品，购自美国陶氏公司；

分散剂：选用聚羧酸盐类分散剂，牌号为SN-5040的市售品，购自日本诺普科公司；

防腐剂：选用异噻唑啉酮类防腐剂，牌号为551S的市售品，购自霍夫曼公司；

PO42.5水泥选用牌号为PO42.5的市售品，购自安徽海螺集团有限责任公司；

石英砂选用规格为105μm～215μm的市售品，购自四川南联环资科技股份有限公司；

石英粉选用规格为75μm的市售品，购自郴州市新佳新材料有限公司；

重钙选用规格为75μm的市售品，购自郴州市新佳新材料有限公司；

改性纤维素醚选用牌号为PMK30Z的市售品，购自上海惠广精细化工有限公司；

水为去离子水。

制备例1：

(1)在135℃下，将沥青基质、稳定剂、助稳定剂A搅拌60min，得到沥青熔融混合物；

在80℃下，将非离子乳化剂A、非离子乳化剂B、助稳定剂B和水搅拌10min，得到乳化混合物，采用pH调节剂将乳化混合物的pH调节至10，得到乳化皂液；

(2)将胶体磨的转速设为20000r/min，在温度为70℃的条件下，将沥青熔融混合物和乳化皂液按照1:0.6的质量比经过胶体磨剪切乳化处理，冷却水降温，经过过滤处理得到非离子乳化沥青乳液。

制备例1的具体组分配比列于表1中，并且，其余制备例(或者对比制备例)参照制备例1进行，具体情况列于表1中。

表1

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实施例1

(1)将高分子聚合物乳液、非离子乳化沥青乳液和水在400r/min的搅拌速率下搅拌10min，得到液料；以及

将水泥、石英砂、石英粉和重钙在110r/min的搅拌速率下搅拌5min，得到粉料；

(2)将液料和粉料按照1:2.3的质量份数配比，在600r/min的搅拌速率下搅拌10min，得到防水涂料。

用于制备防水涂料的各组分质量配比列于表2中。其余实施例(或者对比例)参照实施例1进行，具体信息列于表2中。

表2

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将按照上述表2配比制得的各防水涂料按照《GBT23445-2009聚合物水泥防水涂料》进行性能测试，结果如下表3所示。

表3

	拉伸强度	断裂伸长率	一次成型1.5～2mm	防水膜颜色
					B1	2.6	89％	无开裂	均一暗灰色
B2	2.4	76％	无开裂	均一暗灰色
					B3	2.2	81％	无开裂	均一暗灰色
B4	2.3	74％	无开裂	均一暗灰色
					B5	2.3	63％	开裂	发花
B6	2.1	75％	开裂	发花
					B7	2.2	58％	开裂	发花

通过表1～表3的结果可以看出，实施例1～4制得的防水涂料B1～B4各方面性能明显优于对比例1～3制得的防水涂料B5～B7，说明引入了本发明提供的非离子乳化沥青乳液，制成的非离子沥青改性水性聚合物水泥防水涂料，可以有效的解决III型JS防水涂料(聚合物水泥防水涂料)厚涂开裂的风险，特别是液粉比较高的III型JS防水涂料，可以有效的解决聚合物水泥防水涂料的成膜后发白发花的问题；此外，由于沥青自身的疏水性，聚合物水泥防水涂料的耐水性也得到了有效的提高。

并且，从上述表1～表3还可以看出，采用本发明实施例1制得的防水涂料，在拉伸轻度和断裂伸长率方面明显具有更好的效果，耐水性更好，使用寿命更长。

另外，传统的防水涂料液粉质量比大于1：2，本发明提供的实施例提供的防水涂料，液料与粉料的质量比为1:(2.1～2.8)，液粉质量比大大降低，配方成本更低。

以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合，这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。

Claims (13)

1.一种用于非离子乳化沥青乳液的组合物，其特征在于，包括如下组分：

其中，所述非离子乳化剂A和所述非离子乳化剂B的EO数不同，且所述非离子乳化剂A和所述非离子乳化剂B混合后的HLB值为8～18。

2.根据权利要求1所述的组合物，其特征在于，所述非离子乳化剂A和所述非离子乳化剂B混合后的HLB值为12～18；

和/或，所述非离子乳化剂A选自OP-7、OP-10、OP-15、OP-20中的至少一种；

和/或，所述非离子乳化剂B选自脂肪醇聚氧乙烯醚、山梨醇酐脂肪酸酯、聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯中的至少一种；

和/或，所述稳定剂选自美孚10#芳烃油和/或美孚15#芳烃油；

和/或，所述助稳定剂A选自松香和/或石蜡；

和/或，所述助稳定剂B选自聚丙烯酰胺水溶液和/或纤维素醚水溶液；

和/或，所述pH调节剂选自氢氧化钠、氢氧化钾、氨水中的至少一种。

3.一种非离子乳化沥青乳液的制备方法，其特征在于，该方法应用权利要求1～2中任意一项所述的组合物进行，包括以下步骤：

(1)将沥青基质、稳定剂、助稳定剂A进行第一混合处理，得到沥青熔融混合物；以及

将非离子乳化剂A、非离子乳化剂B、助稳定剂B和水进行第二混合处理后，得到乳化混合物，采用pH调节剂对所述乳化混合物进行pH调节处理，得到乳化皂液；

(2)将所述沥青熔融混合物和所述乳化皂液按照1:(0.5～0.7)的质量比进行剪切乳化处理后，经过过滤处理得到非离子乳化沥青乳液。

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述第一混合处理的温度为120℃～145℃，处理时间为30min～90min；

和/或，所述第二混合处理的处理温度为50℃～85℃，处理时间为5～10min；

和/或，所述剪切乳化处理为采用胶体磨进行处理，所述胶体磨的转速为12000r/min～25000r/min，处理温度为50℃～80℃，处理时间为0.01s～10min。

5.一种非离子乳化沥青乳液，其特征在于，由权利要求3或4所述的制备方法制得。

6.一种用于防水涂料的组合物，其特征在于，包括液料和粉料，所述液料包括如下组分：

高分子聚合物乳液100质量份

非离子乳化沥青乳液7～42质量份

水7～42质量份；

所述粉料以包括如下组分：

其中，所述非离子乳化沥青乳液为权利要求5所述的非离子乳化沥青乳液。

7.根据权利要求6所述的组合物，其特征在于，所述液料还包括增稠剂、减水剂、消泡剂、分散剂、防腐剂中的至少一种；

和/或，所述粉料还包括改性纤维素醚，相对于100份的水泥，所述改性纤维素醚为0.02～2质量份。

8.根据权利要求7所述的组合物，其特征在于，相对于100份的高分子聚合物乳液，所述增稠剂为0.01～5质量份，所述减水剂为0.01～2质量份，所述消泡剂为0.01～3质量份，所述分散剂为0.01～1质量份，所述防腐剂为0.01～2质量份；

和/或，所述高分子聚合物乳液选自苯丙乳液、丁苯乳液、氯丁乳液中的至少一种；

和/或，所述增稠剂选自碱溶胀型增稠剂、反相增稠剂、聚氨酯缔合型增稠剂中的至少一种；

和/或，所述减水剂选自木质素磺酸盐类减水剂、萘系减水剂、三聚氰胺系减水剂、氨基磺酸盐系减水剂、脂肪酸系减水剂、聚羧酸盐系减水剂中的至少一种；

和/或，所述消泡剂选自有机硅类消泡剂、动植物油类消泡剂、聚醚型消泡剂中的至少一种；

和/或，所述分散剂选自烷基苯磺酸盐类分散剂、聚羧酸盐类分散剂、聚丙烯酸衍生物类分散剂中的至少一种；

和/或，所述防腐剂选自异噻唑啉酮类防腐剂、苯并米唑酯类防腐剂、道维希尔类防腐剂中的至少一种；

和/或，所述改性纤维素醚为采用改性剂对纤维素醚进行改性处理后得到，所述改性剂选自淀粉醚和/或膨润土。

9.一种防水涂料的制备方法，其特征在于，该方法应用权利要求6～8中任意一项所述的组合物进行，包括以下步骤：

(1)将高分子聚合物乳液、非离子乳化沥青乳液和水进行第三混合处理得到液料；以及

将水泥、石英砂、石英粉和重钙进行第四混合处理得到粉料；

(2)将所述液料和粉料按照1:(2.1～2.8)的质量份数配比进行第五混合处理，得到所述防水涂料。

10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述第三混合处理为在搅拌条件下进行，搅拌速率为300r/min～500r/min，搅拌时间为10min～40min；

和/或，所述第四混合处理为搅拌处理，搅拌速率为100r/min～120r/min，搅拌时间为3min～10min；

和/或，所述第五混合处理为搅拌处理，搅拌速率为500r/min～800r/min，搅拌时间为5min～20min。

11.根据权利要求9或10的制备方法，其特征在于，制备所述液料时，还包括将增稠剂、减水剂、消泡剂、分散剂、防腐剂中的至少一种与所述高分子聚合物乳液、所述非离子乳化沥青乳液和所述水的混合液进行接触处理；

制备所述粉料时，还包括将改性纤维素醚与所述水泥、所述石英砂、所述石英粉和所述重钙的混合料进行接触处理。

12.一种防水涂料，其特征在于，由权利要求9～11中任意一项所述的制备方法制得。

13.权利要求12所述的防水涂料在建筑领域中的应用。