CN116376389A - 一种非沥青基防水涂料及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及建筑防水领域，公开了一种非沥青基防水涂料及其制备方法和应用。该方法包括：(1)将抽出油与SBS橡胶、丁基橡胶进行第一混合，得到混合物I；(2)将所述混合物I与石油树脂、聚异丁烯进行第二混合，得到混合物II；(3)将所述混合物II与乳化液进行乳化，得到混合物III；(4)将含有氨基改性硅烷偶联剂、增稠剂、消泡剂、溶剂和pH值调节剂的A组分与所述混合物III进行第三混合，得到所述防水涂料。使用本发明的方法制备的防水涂料的耐水性、稳定性、粘结性优异，并且施工安全、环保，具有广阔的市场前景。
Description
技术领域
本发明涉及建筑防水领域，具体涉及一种非沥青基防水涂料及其制备方法和应用。
背景技术
目前市场上的防水涂料分为油性防水涂料和水性防水涂料。油性防水涂料分为溶剂型和热熔型。
溶剂型防水涂料是将聚氨酯、聚脲、环氧树脂等与有机溶剂进行分散而制得的建筑涂料。热熔型防水涂料主要为热熔改性沥青防水涂料，即通过加热融化防水涂料，使之成为液态然后涂刷在基面表面，当温度下降后，防水涂料固化从而附着在基面上达到防水目的的一种防水涂料。
但是，油性防水涂料存在一定的施工安全隐患。其中，溶剂型防水涂料的固化过程中释放出大量的有害气体，会危害施工人员健康安全、污染空气环境；而热熔型防水涂料在施工前需要加热，也会释放刺激性气味的烟雾，不但吸入人体后会危害健康，而且在施工过程中极易发生烫伤事故。
水性防水涂料分为乳化沥青体系和丙烯酸乳液体系。
乳化沥青体系防水涂料通过对沥青进行水乳化，并加入不同改性剂改性使之拥有较好的附着、防水能力；丙烯酸乳液防水涂料是一种在丙烯酸乳液中加入适量不同种类的改性剂的一种防水涂料，能改善丙烯酸的性能和防水涂料的施工性能。
然而，水性防水涂料也存在一定的缺陷：乳化沥青体系防水涂料中，由于沥青水敏性导致涂料遇水粘接、与潮湿基面粘接性较差，同时改性剂的使用使得丙烯酸乳液或丁苯乳液体系相容稳定性降低，且涂料与沥青防水卷材粘接性能较差极易发生窜水；而丙烯酸乳液防水涂料在施工中则易出现开裂，泛碱等问题。
因此，为了提高水性防水涂料的性能，提供一种环保、安全、耐水性好，且长期处于高温、高湿环境下与水泥基面和沥青防水卷材粘接牢固的非沥青基防水涂料具有重要意义。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术存在的水性防水涂料耐水性差，防水涂料易开裂泛碱，施工不安全等问题。
为了实现上述目的，本发明一方面提供一种制备非沥青基防水涂料的方法，该方法包括：
(1)将抽出油与SBS橡胶、丁基橡胶进行第一混合，得到混合物I；
(2)将所述混合物I与石油树脂、聚异丁烯进行第二混合，得到混合物II；
(3)将所述混合物II与乳化液进行乳化，得到混合物III；
(4)将含有氨基改性硅烷偶联剂、增稠剂、消泡剂、溶剂和pH值调节剂的A组分与所述混合物III进行第三混合，得到所述防水涂料；所述溶剂为水；
其中，所述SBS橡胶中含有含量重量比为1：1-2的SBS橡胶LG501S和SBS橡胶SBS1401E。
本发明的第二方面提供一种由第一方面所述的方法制备得到的防水涂料。
本发明的第三方面提供第二方面所述的防水涂料在建筑防水中的应用。
相对于现有技术，本发明提供的防水涂料至少具有以下优势：
(1)与传统热型沥青防水涂料相比在施工方面上摒弃了传统加热施工带来的油烟污染和烫伤风险，具有环保、安全的优点；
(2)本防水涂料不需要加入稳定剂，就能具有良好的稳定性、耐水性、渗透性、粘结性、防水性和低温性能，适合对混凝土基面进行防水处理，与沥青防水材料有良好的粘结性，与沥青防水卷材搭配使用可降低因基面与卷材粘接不牢导致窜水的风险；
(3)防水涂料的固含量高，干燥时间短，有利于快速施工，且不容易开裂和泛碱。
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。
需要说明的是，在本发明的各方面中，针对各方面中的相同的组分或者术语，本发明仅在其中一方面中描述一次而不重复进行描述，本领域技术人员不应理解为对本发明的限制。
如前所述，本发明一方面提供了一种制备非沥青基防水涂料的方法，该方法包括：
(1)将抽出油与SBS橡胶、丁基橡胶进行第一混合，得到混合物I；
(2)将所述混合物I与石油树脂、聚异丁烯进行第二混合，得到混合物II；
(3)将所述混合物II与乳化液进行乳化，得到混合物III；
(4)将含有氨基改性硅烷偶联剂、增稠剂、消泡剂、溶剂和pH值调节剂的A组分与所述混合物III进行第三混合，得到所述防水涂料；所述溶剂为水；
其中，所述SBS橡胶中含有含量重量比为1：1-2的SBS橡胶LG501S和SBS橡胶SBS1401E。
优选地，以所述抽出油、所述SBS橡胶、所述丁基橡胶、所述聚异丁烯、所述石油树脂、所述乳化液、所述溶剂、所述pH值调节剂、所述氨基改性硅烷偶联剂、所述增稠剂、所述消泡剂的总重量为基准，所述抽出油的用量为25-40wt％，所述SBS橡胶的用量为1-3wt％，所述丁基橡胶的用量为1-3wt％，所述聚异丁烯的用量为5-10wt％，所述石油树脂的用量为10-20wt％，所述乳化液的用量为38-50wt％，所述溶剂的用量为4-5wt％，所述pH值调节剂的用量为0.2-1wt％，所述氨基改性硅烷偶联剂的用量为0.1-0.3wt％，所述增稠剂的用量为0.1-0.5wt％，所述消泡剂的用量为0.1-0.5wt％。
优选地，所述pH值调节剂选自冰醋酸、磷酸氢钠、浓度为0.01-0.05mol/L的稀盐酸中的至少一种。
根据一种优选的具体实施方式，所述聚异丁烯为聚异丁烯PB1300。
优选地，所述乳化液中含有含量重量比为1：7-23的乳化剂与水；所述乳化剂为阳离子乳化剂。
优选地，所述乳化剂选自酰胺乳化剂X42、十二烷基二甲基苄基氯化铵、咪唑啉酰胺中的至少一种。
需要说明的是，本发明对获得所述乳化液的途径没有具有限定，可以通过市售购买，也可以通过制备获得。为了提高本发明制备的防水涂料的粘接性，本发明在下文中提供一种优选的制备乳化液的方法，包括：
将乳化剂与水进行接触混合，所述接触混合的条件至少满足：在搅拌下进行，搅拌速度为200-400r/min，搅拌时间为20-30min，温度为50-60℃。
优选地，所述氨基改性硅烷偶联剂为由氨基硅烷偶联剂与改性剂进行合成反应而得到的产物；其中
所述氨基硅烷偶联剂为N-2-氨乙基-3-氨丙基三甲氧基硅烷、N-β-氨乙基-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、3-(2-氨乙基)-氨丙基甲基二甲氧基硅烷中的至少一种。
优选情况下，所述改性剂为八甲基环四硅氧烷、三甲氧基硅烷、三乙氧基硅烷、六甲基二硅氧烷中的至少一种。
根据一种优选的实施方式，本发明的方法还包括：
制备氨基改性硅烷偶联剂：将所述氨基硅烷偶联剂与所述改性剂进行合成反应，得到氨基改性硅烷偶联剂，其中，所述氨基硅烷偶联剂与所述改性剂的用量重量比为1：2-5，所述合成反应的条件至少满足：在搅拌下进行，搅拌速度为200-500r/min，温度为60-140℃，搅拌至温度为60-140℃时粘度为5000-40000mPa·s。
优选情况下，所述丁基橡胶选自埃克森丁基橡胶268S、丁基橡胶BK1675N、燕山丁基橡胶IIR-1751中的至少一种。
优选地，所述抽出油为糠醛抽出油，芳烃含量不小于80wt％。
优选地，所述石油树脂为C5或C9石油树脂，且色号为4-10号。
更优选地，所述石油树脂为C9石油树脂，色号为4-10号。
根据一种优选的实施方式，所述消泡剂选自道康宁AFE1410、中联邦B313、中联邦314、中联邦315中的至少一种。
优选情况下，所述增稠剂选自巴斯夫CO40、陶氏ASE60和羧甲基纤维素钠CMC中的至少一种。
优选情况下，在步骤(1)中，所述第一混合在搅拌下进行，所述第一混合的条件至少满足：搅拌速度为250-500r/min，搅拌时间为1-2.5h，温度为120-180℃。
根据一种优选的实施方式，本发明的方法还包括：在步骤(1)中，所述第一混合包括预混合和保温，具体地；
预混合：在搅拌下，将所述SBS橡胶和所述丁基橡胶加入到抽出油中进行预混合，得到预混液；其中，所述搅拌速度为250-500r/min，所述预混合的温度为120-150℃；需要说明的是，本发明对将所述SBS橡胶和所述丁基橡胶加入到抽出油中的速度没有具体要求，只需满足预混液不结块即可；
保温：在搅拌下，将所述预混液在温度为165-180℃下保温1-3h，得到所述混合物I；其中，所述搅拌速度为250-500r/min。
优选地，在步骤(2)中，所述第二混合在搅拌下进行，所述第二混合的条件至少满足：搅拌速度为250-400r/min，搅拌时间为0.5-1.5h，温度为165-175℃。
优选地，在步骤(3)中，所述乳化在搅拌下进行，所述乳化的条件至少满足：转速为600-2500r/min，乳化时间为15-30min，混合物II的温度为165-175℃。
需要说明的是，在本发明中，对所述乳化的仪器没有特别的限定，可以使用本领域常用的仪器或设备，例如可以使用胶体磨进行。
根据一种优选的实施方式，本发明的方法还包括：在步骤(3)中，所述乳化液的温度为50-60℃。发明人发现，该优选情况下，制备的防水涂料的粘接性更好。
优选情况下，在步骤(4)中，所述第三混合在搅拌下进行，所述第三混合的条件至少满足：搅拌速度为400-800r/min，搅拌时间为20-40min，温度为25-50℃。
根据一种优选的实施方式，在步骤(4)中，所述防水涂料的pH值为5-6.5。
如前所述，本发明的第二方面提供了一种由第一方面所述的方法制备得到的防水涂料。
如前所述，本发明的第三方面提供了第二方面所述的防水涂料在建筑防水中的应用。
以下将通过实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，使用的原料均为普通市售品。
以下实例中使用的部分原料及来源如下：
抽出油：糠醛抽出油，芳烃含量为85wt％，购自山东隆盛达新材料有限公司，牌号为0031；
SBS橡胶LG501S：购自乐金勃天公司，牌号为LG501S；
SBS橡胶SBS1401E：购自中石化巴陵石油化工有限公司，牌号为SBS1401E；
SBS胶乳：购自上海光普化工公司，牌号为T-138；
丁基橡胶：丁基橡胶BK1675N，购自上海近距国际贸易公司，型号为丁基橡胶BK1675N；
聚异丁烯：聚异丁烯PB1300，购自广州永仕化工公司，牌号为PB1300；
石油树脂：C9石油树脂，色号为5号，购自浙江恒河石油化工股份有限公司；
乳化剂：十二烷基二甲基苄基氯化铵，购自上海鲲伟化工原料有限公司，牌号为阳离子表面活性剂1227；
pH值调节剂：冰醋酸，购自鹏发化工有限公司，牌号为2789；
氨基硅烷偶联剂：N-2-氨乙基-3-氨丙基三甲氧基硅烷，购自浙江沃兴曼新材料科技有限公司，型号为KH-792；
改性剂：六甲基二硅氧烷，购自湖北鑫鸣泰化学有限公司；
增稠剂：羧甲基纤维素钠CMC，购自江苏泰利达新材料股份有限公司；
消泡剂：道康宁AFE1410，购自东莞市好又多新材料有限公司。
以下实例中，在没有特别说明的情况下，每“重量份”表示100g。
制备乳化液：
将水与26重量份的乳化剂进行接触混合，所述接触混合的条件至少满足：搅拌速度为300r/min，搅拌时间为30min，温度为55℃；其中乳化剂与水的用量比为1：9。
制备氨基改性硅烷偶联剂：
在85℃、搅拌条件下，将1重量份的氨基硅烷偶联剂加入至2.7重量份的改性剂中以进行合成反应，搅拌速度为300r/min，搅拌至粘度保持不变得到粘度为11200mPa·s的氨基改性硅烷偶联剂。
胶体磨：仪器型号为JML-100，购自温州朝霞工程技术有限公司。
以下实例中，防水涂料的低温柔性、不透水性、粘结强度、抗冻性能测试：按照标准JC408-91进行测试。
实施例1
本实施例用来说明，按照表1中的添加量和工艺参数，采用本发明提供的方法制备防水涂料，具体地：
(1)将抽出油与SBS橡胶、丁基橡胶进行第一混合，得到混合物I；
其中，第一混合包括：
预混合：在搅拌下，将所述SBS橡胶和所述丁基橡胶加入到抽出油中进行预混合，得到预混液；其中，所述搅拌速度为300r/min，所述预混合的温度为130℃；
保温：在搅拌下，将所述预混液在温度为170℃下保温2h，得到所述混合物I；其中，所述搅拌速度为300r/min；
所述SBS橡胶中含有含量重量比为1：1.5的SBS橡胶LG501S和SBS橡胶SBS1401E；
(2)将所述混合物I与石油树脂、聚异丁烯进行第二混合，得到混合物II；
其中，所述第二混合在搅拌下进行，所述第二混合的条件满足：搅拌速度为300r/min，搅拌时间为1h，温度为170℃；
(3)使用胶体磨将所述混合物II与乳化液进行乳化，得到混合物III；
其中，所述乳化在搅拌下进行，所述乳化的条件满足：转速2000/min，乳化时间为20min，混合物II的温度为170℃，所述乳化液的温度为55℃；
(4)将含有氨基改性硅烷偶联剂、增稠剂、消泡剂、溶剂和pH值调节剂的A组分与所述混合物III进行第三混合，得到所述防水涂料；
其中，所述第三混合在搅拌下进行，所述第三混合的条件满足：搅拌速度为600r/min，搅拌时间为30min，温度为25℃；
所述防水涂料的pH值为6。
得到的防水涂料，命名为P1。
实施例2
本实施例采用与实施例1相似的方法，所不同的是：改变了添加量和工艺参数，具体参数参见表1；
其中，所述SBS橡胶中含有含量重量比为1：1的SBS橡胶LG501S和SBS橡胶SBS1401E；
得到所述防水涂料的pH值为5，命名为P2。
实施例3
本实施例采用与实施例1相似的方法，所不同的是：改变了添加量和工艺参数，具体参数参见表1；
得到所述防水涂料的pH值为5.5，命名为P3。
对比例1
本对比例采用与实施例1相似的方法，所不同的是：在制备防水涂料中，所述SBS橡胶中含有含量重量比为1：0.6的SBS橡胶LG501S和SBS橡胶SBS1401E，具体参见表1。
其中，得到所述防水涂料的pH值为6，命名为DP1。
对比例2
本对比例采用与实施例1相似的方法，所不同的是：在步骤(1)中，使用相同重量份的SBS胶乳代替SBS橡胶进行第一混合，并改变了添加顺序，具体地：
(1)将抽出油、丁基橡胶进行第一混合，得到混合物I；
其中，第一混合包括：
预混合：在搅拌下，将所述丁基橡胶加入到抽出油中进行预混合，得到预混液；其中，所述搅拌速度为300r/min，所述预混合的温度为130℃；
保温：在搅拌下，将所述预混液在温度为170℃下保温2h，得到所述混合物I；其中，所述搅拌速度为300r/min；
(2)将所述混合物I与石油树脂、聚异丁烯进行第二混合，得到混合物II；
其中，所述第二混合在搅拌下进行，所述第二混合的条件满足：搅拌速度为300r/min，搅拌时间为1h，温度为170℃；
(3)使用胶体磨将所述混合物II与乳化液进行乳化，得到混合物III；
其中，所述乳化在搅拌下进行，所述乳化的条件满足：转速2000/min，乳化时间为20min，混合物II的温度为170℃，所述乳化液的温度为55℃；
(4)将含有SBS胶乳、氨基改性硅烷偶联剂、增稠剂、消泡剂、溶剂和pH值调节剂的A组分与所述混合物II进行第三混合，得到所述防水涂料；
其中，所述第三混合在搅拌下进行，所述第三混合的条件满足：搅拌速度为600r/min，搅拌时间为30min，温度为25℃；
其中，得到所述防水涂料的pH值为6，命名为DP2。
对比例3
本对比例采用与实施例1相似的方法，所不同的是：在制备防水涂料中，采用相同重量份(即0.2重量份)的氨基硅烷偶联剂代替氨基改性硅烷偶联剂进行第三混合。
其中，得到所述防水涂料的pH值为6，命名为DP3。
测试例1
对上述制备例中得到的防水涂料进行低温柔性、剥离强度、不透水性、粘结强度、抗冻性能的测试，结果见表2。
表1
表2
由以上结果可知，使用本发明的方法制备的防水涂料的耐水性、稳定性、粘结性优异，并且施工安全、环保，具有广阔的市场前景。
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 (10)
1.一种制备非沥青基防水涂料的方法，其特征在于，该方法包括：
(1)将抽出油与SBS橡胶、丁基橡胶进行第一混合，得到混合物I；
(2)将所述混合物I与石油树脂、聚异丁烯进行第二混合，得到混合物II；
(3)将所述混合物II与乳化液进行乳化，得到混合物III；
(4)将含有氨基改性硅烷偶联剂、增稠剂、消泡剂、溶剂和pH值调节剂的A组分与所述混合物III进行第三混合，得到所述防水涂料；所述溶剂为水；
其中，所述SBS橡胶中含有含量重量比为1：1-2的SBS橡胶LG501S和SBS橡胶SBS1401E。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，以所述抽出油、所述SBS橡胶、所述丁基橡胶、所述聚异丁烯、所述石油树脂、所述乳化液、所述溶剂、所述pH值调节剂、所述氨基改性硅烷偶联剂、所述增稠剂、所述消泡剂的总重量为基准，所述抽出油的用量为25-40wt％，所述SBS橡胶的用量为1-3wt％，所述丁基橡胶的用量为1-3wt％，所述聚异丁烯的用量为5-10wt％，所述石油树脂的用量为10-20wt％，所述乳化液的用量为38-50wt％，所述溶剂的用量为4-5wt％，所述pH值调节剂的用量为0.2-1wt％，所述氨基改性硅烷偶联剂的用量为0.1-0.3wt％，所述增稠剂的用量为0.1-0.5wt％，所述消泡剂的用量为0.1-0.5wt％。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述乳化液中含有含量重量比为1：7-23的乳化剂与水。
4.根据权利要求1-3中任意一项所述的方法，其中，所述乳化剂为阳离子乳化剂。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述乳化剂选自十六烷基三甲基氯化铵、十二烷基二甲基苄基氯化铵、咪唑啉酰胺中的至少一种。
6.根据权利要求1-5中任意一项所述的方法，其中，所述氨基改性硅烷偶联剂为由氨基硅烷偶联剂与改性剂进行合成反应而得到的产物；其中，所述氨基硅烷偶联剂为N-2-氨乙基-3-氨丙基三甲氧基硅烷、N-β-氨乙基-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、3-(2-氨乙基)-氨丙基甲基二甲氧基硅烷中的至少一种；和/或
所述改性剂为八甲基环四硅氧烷、三甲氧基硅烷、三乙氧基硅烷、六甲基二硅氧烷中的至少一种。
7.根据权利要求1-6中任意一项所述的方法，其中，所述丁基橡胶选自埃克森丁基橡胶268S、丁基橡胶BK1675N、燕山丁基橡胶IIR-1751中的至少一种；和/或
所述抽出油为糠醛抽出油，芳烃含量不小于80wt％。
8.根据权利要求1-7中任意一项所述的方法，其中，在步骤(1)中，所述第一混合在搅拌下进行，所述第一混合的条件至少满足：搅拌速度为250-500r/min，搅拌时间为1-4h，温度为120-180℃；和/或
在步骤(2)中，所述第二混合在搅拌下进行，所述第二混合的条件至少满足：搅拌速度为250-400r/min，搅拌时间为0.5-1.5h，温度为165-175℃；和/或
在步骤(3)中，所述乳化在搅拌下进行，所述乳化的条件至少满足：搅拌速度为600-2500r/min，搅拌时间为15-30min，混合物II的温度为165-175℃；和/或
在步骤(4)中，所述第三混合在搅拌下进行，所述第三混合的条件至少满足：搅拌速度为400-800r/min，搅拌时间为20-40min，温度为25-50℃。
9.由权利要求1-8中任意一项所述的方法制备得到的防水涂料。
10.权利要求9所述的防水涂料在建筑防水中的应用。
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