喷涂速凝橡胶沥青防水涂料及其制备方法与流程

本申请涉及防水涂料的技术领域，更具体地说，它涉及喷涂速凝橡胶沥青防水涂料及其制备方法。

背景技术：

建筑防水工程的优劣，直接影响建筑物和构建物的正常使用和寿命，而防水材料又是影响防水工程的重要因素。其中，喷涂速凝橡胶沥青防水涂料是喷涂速凝橡胶沥青防水涂料及其制备方法采用特殊工艺，将超细、悬浮、微乳型的改性阴离子乳化沥青和合成高分子聚合物配制而成(a组分)，再与特种凝结剂(b组分)混合、反应后生成的喷涂速凝橡胶沥青防水涂料及其制备方法性能优异的防水、防渗、防腐、防护涂料，因其原料来源广泛、成本较低、施工快捷、防水效果优异等优点，在我国防水工程中用途非常广泛。既可以用在工程渗漏问题治理上，也可以用在地下室、屋面、卫生间、人工湖、桥涵、城市管廊等防水上，且应用量呈快速增长态势。

目前，速凝橡胶沥青防水涂料的常见使用基材为钢筋混凝土，从工程实施经验看，速凝橡胶防水涂料的防水成效、耐久性、寿命等于混凝土基材有着很大的关系，无论从理论上还是经验上讲，速凝橡胶防水涂料与混凝土基材的粘接强度越大、防水成效和耐久性越好，反之，粘接强度越小，防水成效和耐久性、可靠性越差。而传统的速凝橡胶沥青防水涂料的粘接强度不高，且固化后，因混凝土基体的应力变形或开裂容易产生一定的裂缝，导致防水失效，亟待解决。

技术实现要素：

为了提升喷涂速凝橡胶沥青防水涂料的粘接强度和可靠性，本申请提供喷涂速凝橡胶沥青防水涂料及其制备方法。

第一方面，本申请提供喷涂速凝橡胶沥青防水涂料，采用如下的技术方案：

喷涂速凝橡胶沥青防水涂料，其特征在于，包括组分a和组分b，所述组分a包括以重量份计的改性沥青40-50份，阴离子乳化剂0.5-1.5份，分散剂1-2份，消泡剂3-5份，稳定剂0.1-0.3份，阴离子乳化石油树脂10-15份，高分子聚合物橡胶胶乳25-30份，偶联剂0.7-1.1份，纳米二氧化硅1-10份，水18-22份；所述b组分包括以重量份数计的凝结剂1-1.6份和去离子水10-20份。

通过采用上述技术方案，喷涂速凝橡胶沥青防水涂料的主要成分是乳化沥青，组分a中的改性沥青与高分子聚合物橡胶胶乳在阴离子乳化剂、分散剂、消泡剂、稳定剂和偶联剂的共同作用下，使得两者之间的相容性好，可以形成空间网状结构，从而提升防水涂料形成的涂膜与混凝体基体之间的粘接强度；而阴离子乳化石油树脂自身具有乳化效果好、稳定性好且粘结强度高的特点，可以有效强化界面湿润、渗透过程，从而进一步有效提升防水涂料涂膜与混凝土基面的粘接强度，且高分子聚合物橡胶胶乳与阴离子乳化石油树脂之间相互配合，可以有效提升防水涂料涂膜的断裂伸长率，使得防水涂料适用于伸缩缝以及变形缝部位，能够有效各种构筑物因应力变形、膨胀开裂、穿刺或连接不牢等造成的渗漏、锈蚀等问题，有效应对结构变形、保证防水效果；纳米sio2由于表面配位不足、比表面积大、表面欠氧等特点，表现出极强的活性。将纳米sio2添加到防水防腐涂料体系中，容易与橡胶沥青粒子之间形成物理交联点，与环氧环状分子中的氧发生键合作用，从而提高防水防腐涂料的强度与硬度；同时，尚有一部分纳米sio2颗粒仍然分布在高分子链的空隙中，表现出很高的流涟性，使防水涂料的韧性有所提高，同时纳米二氧化钛具有一定的还原性，利用其特性可改善防水涂料的抗紫外线老化性能。

优选的，所述改性沥青由包括以下重量份的原料制成：基质沥青60份和复合改性剂40份。

通过采用上述技术方案，通过复合改性剂对基质沥青进行改性，使得改性沥青具有较佳的抗裂性以及耐久度。

优选的，所述基质沥青包括70#石油沥青、90#石油沥青、140#石油沥青、180#石油沥青和200#石油沥青中的至少一种。

通过采用上述技术方案，上述类型的基质沥青蜡含量低、胶质含量较高，具有较好的粘接性和耐高低温性能。

优选的，所述复合改性剂由包括以下重量份的原料制成：聚氨酯预聚体7份，制备复合改性剂用马来酸酐2.5份，环氧树脂20份，甲基六氢苯酐15份。

通过采用上述技术方案，聚氨酯(pu)预聚体是由异氰酸酯和多元醇按一定比例制备而成的可反应性半成品，添加聚氨酯预聚体可大幅度提高基质沥青的弹性性能，使得改性沥青具有优良的柔韧性和抗老化性能；环氧树脂(ep)因含有独特的环氧基、醚键以及羟基等活性极性基团，添加环氧树脂可有效提高基质沥青的力学性能，然而环氧沥青柔韧性较差，低温下容易发生脆断，通过添加马来酸酐和甲基六氢苯酐使得聚氨酯预聚体和环氧树脂形成的复合改性剂的力学性能表现出显著的协同作用，从而使得制得的防水涂料涂膜能够在具有环氧树脂沥青的力学性能的基础上，改善低温柔韧性，减少涂膜裂缝的产生，提升防水涂料的稳定性，有效延长防水涂料的使用寿命。

优选的，所述阴离子乳化剂包括烷基磺酸盐、烷基苯磺酸盐、烷基萘磺酸钠、琥珀酸酯磺酸盐中的任意一种，所述分散剂为丙烯酸钠盐类或铵盐类中的任意一种，消泡剂矿物油类、有机硅类中的至少一种，所述稳定剂为三烯丙基异氰脲酸酯，所述高分子聚合物橡胶胶乳丁苯橡胶、顺丁橡胶、氯丁橡胶、丁二烯苯乙烯共聚物橡胶中的任意一种，所述凝结剂包括硝酸钙，氯化钠，氯化钙的中的至少一种。

通过采用上述技术方案，烷基磺酸盐的典型代表为烷基磺酸钠，烷基苯磺酸盐的典型代表为十二烷基苯磺酸钠，烷基萘磺酸钠的典型代表为二异丙基萘磺酸钠和二丁基萘磺酸钠，琥珀酸酯磺酸的典型代表为盐琥珀酸二辛酯磺酸钠，上述阴离子乳化剂在水中溶解后，其活性部分倾向离解成负电离子的表面活性物质，且阴离子乳化剂的分子结构上机油亲水基团又有亲油性基团，从而使得改性沥青能够溶解在水中形成乳化沥青。引入分散剂，其目的在于降低反应体系的粘度，因为体系的反应原料具有一定的分子量和较多的极性基团，极性基团之间存在较强的作用，且存在氢键缔合作用、范德华力，使得整体反应体系很粘稠，不利于乳化反应，而采用丙烯酸钠盐类或铵盐类中的任意一种作为分散剂能够将改性沥青分子和高分子聚合物橡胶胶乳分子能够均匀分散在整体体系中，从而提升防水涂料整体的防水性能，减少开裂。消泡剂能够在组分a的制备过程中，降低整体表面张力，抑制泡沫产生或消除已产生的泡沫，从而使得整个体系反应更加均匀；同时三烯丙基异氰脲酸酯作为有机物稳定剂，可与体系中的胶质材料发生物理交联反应，同时可减缓体系中的化学反应，起到提高产品稳定性的功效。采用上述类型的高分子聚合物橡胶胶乳本身耐低温性能良好、伸长率高、耐候性好，有较强的拉伸强度。采用无机盐类作为凝结剂可对组分a中的沥青乳液产生相转变，即反向破乳，凝结剂与沥青乳液混合、吸附并碰撞乳状液的界面膜，从而击破界面膜，发生破乳成膜。

优选的，所述组分a还包括以重量份计的防冻剂2-6份。

通过采用上述技术方案，防冻剂的加入，可提升防水涂料涂膜的冻融稳定性，使得防水涂膜的力学性能、粘接性和稳定性得以提升。

优选的，所述防冻剂包括以重量份计的2-6份丙烯酰氧乙基十二烷基二甲基溴化铵、1-2份制备防冻剂用马来酸酐、3-6份十二醇聚氧乙烯醚、2-6份2-丙烯酰胺-2甲基丙磺酸钠、4-8份三氟丙基三甲基环三硅氧烷、0.2-0.6份过硫酸铵。

通过采用上述技术方案，马来酸酐和十二醇聚氧乙烯醚能合成同时具有阴离子和非离子结构特点的可聚合乳化剂，丙烯酰氧乙基十二烷基二甲基溴化铵为可聚合乳化剂，既具有表面活性又有反应性官能团，2-丙烯酰胺-2甲基丙磺酸钠和丙烯酰氧乙基十二烷基二甲基溴化铵是反应型乳化剂，阴离子、非离子和反应型乳化剂配合，以共价键的方式键合的橡胶沥青乳粒表面，相当于在阴离子型乳化剂分子之间嵌入非离子型乳化剂分子，降低了在同一乳液颗粒上吸附的牢度，并且非离子型乳化剂对乳液颗粒有保护作用，从而产生协同效果，改善橡胶沥青乳液的性能，使防水涂料在低温条件下具有较高的稳定性，提升力学性能，减少开裂。

优选的，所述防冻剂的制备方法如下：将十二醇聚氧乙烯醚和马来酸酐、过硫酸铵混合，加热至50-70℃，搅拌1-2h，升温至80-90℃，搅拌30-60min，降温至40-60℃，加入丙烯酰氧乙基十二烷基二甲基溴化铵、三氟丙基三甲基环三硅氧烷和2-丙烯酰胺-2甲基丙磺酸钠，搅拌15-25min，制得防冻剂。

通过采用上述技术方案，将马来酸酐和十二醇聚氧乙烯醚进行酯化反应，合成同时具有阴离子和非离子结构特点的可聚合乳化剂，能通过共价键的方式键合在橡胶沥青乳胶粒表面，再将其与其余物质混合，制备防冻剂，制备方法简单，易于操作，使防水涂料的冻融稳定性提高，成膜时避免乳化剂的迁移，使防水涂膜的力学性能、光泽性、粘结性、耐水性得到改善。

第二方面，本申请提供喷涂速凝橡胶沥青防水涂料的制备方法，采用如下的技术方案：喷涂速凝橡胶沥青防水涂料的制备方法，包括以下步骤：

s1、按照设定比例，将改性沥青加热到170～175℃加入高分子聚合物橡胶胶乳，并在175-180℃溶胀0.6-0.8小时，然后加入75-80℃的阴离子乳化剂和水，随后升温至175-180℃，加入阴离子乳化石油树脂搅拌0.5-1.8小时，降低温度至165-170℃加入分散剂、消泡剂和稳定剂，接着将偶联剂和纳米二氧化硅先进行混合后加入上述组分进行搅拌混合后以制得组分a；

s2、按照设定比例，将凝结剂和去离子水进行混合以制得组分b；

s3、将所述组分a与组分b进行混合以制得所述喷涂速凝橡胶沥青阻燃型防水涂料。

综上所述，本申请具有以下有益效果：

1、组分a中的改性沥青与高分子聚合物橡胶胶乳在阴离子乳化剂、分散剂、消泡剂、稳定剂和偶联剂的共同作用下，使得两者之间的相容性好，可以形成空间网状结构，从而提升防水涂料形成的涂膜与混凝体基体之间的粘接强度；而阴离子乳化石油树脂自身具有乳化效果好、稳定性好且粘结强度高的特点，可以有效强化界面湿润、渗透过程，从而进一步有效提升防水涂料涂膜与混凝土基面的粘接强度，且高分子聚合物橡胶胶乳与阴离子乳化石油树脂之间相互配合，可以有效提升防水涂料涂膜的断裂伸长率，使得防水涂料适用于伸缩缝以及变形缝部位，能够有效各种构筑物因应力变形、膨胀开裂、穿刺或连接不牢等造成的渗漏、锈蚀等问题，有效应对结构变形、保证防水效果。

2、聚氨酯(pu)预聚体是由异氰酸酯和多元醇按一定比例制备而成的可反应性半成品，添加聚氨酯预聚体可大幅度提高基质沥青的弹性性能，使得改性沥青具有优良的柔韧性和抗老化性能；环氧树脂(ep)因含有独特的环氧基、醚键以及羟基等活性极性基团，添加环氧树脂可有效提高基质沥青的力学性能，然而环氧沥青柔韧性较差，低温下容易发生脆断，通过添加制备复合改性剂用马来酸酐和甲基六氢苯酐使得聚氨酯预聚体和环氧树脂形成的复合改性剂的力学性能表现出显著的协同作用，从而使得制得的防水涂料涂膜能够在具有环氧树脂沥青的力学性能的基础上，改善低温柔韧性，减少涂膜裂缝的产生，提升防水涂料的稳定性，有效延长防水涂料的使用寿命。

3、由于本发明采用制备防冻剂用马来酸酐和十二醇聚氧乙烯醚合成具有阴离子和非离子结构特点的可聚合乳化剂，再与2-丙烯酰胺-2甲基丙磺酸钠和丙烯酰氧乙基十二烷基二甲基溴化铵配合，离子型、非离子型和反应型乳化剂配合使用，以共价键的形式结合在橡胶沥青乳液表面，提高防水涂料在低温条件下的冻融稳定性，同时引入三氟丙基三甲基环三硅氧烷，增大橡胶沥青乳液与水的接触角，增大橡胶沥青乳液的防水性能。

附图说明

图1是本申请提供的方法的流程图；

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本申请作进一步详细说明。

本申请中的原料均由市场购得。

本申请当中的偶联剂为氨基硅烷偶联剂。

改性沥青的制备例

制备例1

改性沥青采用以下方法制成：

改性沥青由包含以下重量份的原料制成：基质沥青60份和复合改性剂40份；复合改性剂由包括以下重量份的原料制成：聚氨酯预聚体7份，制备复合改性剂用马来酸酐2.5份，环氧树脂20份，甲基六氢苯酐15份。

(1)、按设定比例，在基质沥青中加入相容剂和固化剂，使用高速剪切机在3000rpm/min的转速下，升温至120～140℃的温度下搅拌40min形成共混物；

(2)、按设定比例，将聚氨酯预聚体和环氧树脂加入共混物并继续搅拌5min制成改性沥青；

(3)、将步骤(2)中的改性沥青在120℃的环境下继续养护4h，以确保其充分反应。

防冻剂的制备例2-4

制备例2

将3kg十二醇聚氧乙烯醚和1kg制备防冻剂用马来酸酐、0.2kg过硫酸铵混合，加热至50℃，搅拌2h，升温至80℃，搅拌60min，降温至40℃，加入2kg丙烯酰氧乙基十二烷基二甲基溴化铵、4kg三氟丙基三甲基环三硅氧烷和2kg2-丙烯酰胺-2甲基丙磺酸钠，搅拌15min，制得防冻剂。

制备例3

将3.6kg十二醇聚氧乙烯醚和1.6kg制备防冻剂用马来酸酐、0.4kg过硫酸铵混合，加热至60℃，搅拌1.5h，升温至85℃，搅拌40min，降温至50℃，加入4kg丙烯酰氧乙基十二烷基二甲基溴化铵、6kg三氟丙基三甲基环三硅氧烷和4kg2-丙烯酰胺-2甲基丙磺酸钠，搅拌20min，制得防冻剂。

制备例4

将6kg十二醇聚氧乙烯醚和2kg制备防冻剂用马来酸酐、0.6kg过硫酸铵混合，加热至70℃，搅拌1h，升温至90℃，搅拌30min，降温至60℃，加入6kg丙烯酰氧乙基十二烷基二甲基溴化铵、8kg三氟丙基三甲基环三硅氧烷和6kg2-丙烯酰胺-2甲基丙磺酸钠，搅拌25min，制得防冻剂。

实施例

实施例1

一种喷涂速凝橡胶沥青防水涂料，按照以下步骤制成：

s1、将改性沥青40kg加热到170℃，加入高分子聚合物橡胶胶乳25kg，并在175℃溶胀0.6小时，然后加入75℃的阴离子乳化剂0.5kg和水18kg，随后升温至175℃，加入阴离子乳化石油树脂10kg搅拌0.5小时，降低温度至165℃加入分散剂1kg、消泡剂3kg、稳定剂0.1kg，接着先将偶联剂0.7kg和纳米二氧化硅1kg进行混合后加入上述组分中混合以制得组分a；

s2、将凝结剂1kg和去离子水10kg进行混合以制得组分b；

s3、将所述组分a与组分b进行混合以制得所述喷涂速凝橡胶沥青阻燃型防水涂料。

实施例2

一种喷涂速凝橡胶沥青防水涂料，按照以下步骤制成：

s1、将改性沥青45kg加热到173℃，加入高分子聚合物橡胶胶乳27.5kg，并在178℃溶胀0.7小时，然后加入78℃的阴离子乳化剂1kg和水20kg，随后升温至178℃，加入阴离子乳化石油树脂12.5kg搅拌1.2小时，降低温度至168℃加入分散剂1.5kg、消泡剂4kg、稳定剂0.2kg，接着先将偶联剂0.9kg和纳米二氧化硅5.5kg混合搅拌后加入上述组分中进行混合以制得组分a；

s2、将凝结剂1.3kg和去离子水15kg进行混合以制得组分b；

s3、将所述组分a与组分b进行混合以制得所述喷涂速凝橡胶沥青阻燃型防水涂料。

实施例3

s1、将改性沥青50kg加热到175℃，加入高分子聚合物橡胶胶乳30kg，并在180℃溶胀0.8小时，然后加入80℃的阴离子乳化剂1.5kg和水22kg，随后升温至180℃，加入阴离子乳化石油树脂15kg搅拌1.8小时，降低温度至170℃加入分散剂2kg、消泡剂5kg、稳定剂0.3kg，接着先将偶联剂1.1kg和纳米二氧化硅1kg进行混合后加入上述组分混合搅拌后以制得组分a；

s2、将凝结剂1.6kg和去离子水20kg进行混合以制得组分b；

s3、将所述组分a与组分b进行混合以制得所述喷涂速凝橡胶沥青阻燃型防水涂料。

实施例4

s1、将改性沥青45kg加热到173℃，加入高分子聚合物橡胶胶乳27.5kg，并在178℃溶胀0.7小时，然后加入78℃的阴离子乳化剂1kg和水20kg，随后升温至178℃，加入阴离子乳化石油树脂12.5kg搅拌1.2小时，降低温度至168℃加入分散剂1.5kg、消泡剂4kg、稳定剂0.2kg和制备例2中的防冻剂2kg，接着先将偶联剂0.9kg和纳米二氧化硅5.5kg进行混合后加入上述组分中进行混合以制得组分a；

s2、将凝结剂1.3kg和去离子水15kg进行混合以制得组分b；

s3、将所述组分a与组分b进行混合以制得所述喷涂速凝橡胶沥青阻燃型防水涂料。

实施例5

s1、将改性沥青45kg加热到173℃，加入高分子聚合物橡胶胶乳27.5kg，并在178℃溶胀0.7小时，然后加入78℃的阴离子乳化剂1kg和水20kg，随后升温至178℃，加入阴离子乳化石油树脂12.5kg搅拌1.2小时，降低温度至168℃加入分散剂1.5kg、消泡剂4kg、稳定剂0.2kg和和制备例3中的防冻剂4kg，接着先将偶联剂0.9kg和纳米二氧化硅5.5kg进行混合后加入上述组分进行搅拌混合以制得组分a；

s2、将凝结剂1.3kg和去离子水15kg进行混合以制得组分b；

s3、将所述组分a与组分b进行混合以制得所述喷涂速凝橡胶沥青阻燃型防水涂料。

实施例6

s1、将改性沥青45kg加热到173℃，加入高分子聚合物橡胶胶乳27.5kg，并在178℃溶胀0.7小时，然后加入78℃的阴离子乳化剂1kg和水20kg，随后升温至178℃，加入阴离子乳化石油树脂12.5kg搅拌1.2小时，降低温度至168℃加入分散剂1.5kg、消泡剂4kg、稳定剂0.2kg和制备例4中的防冻剂6kg，接着将偶联剂0.9kg和纳米二氧化硅5.5kg进行混合后加入上述组分中进行搅拌均匀以制得组分a；

s2、将凝结剂1.3kg和去离子水15kg进行混合以制得组分b；

s3、将所述组分a与组分b进行混合以制得所述喷涂速凝橡胶沥青阻燃型防水涂料。

对比例

对比例1

本对比例与实施例2的区别在于：将改性沥青替换成基质沥青。

对比例2

本对比例与实施例2的区别在于：不添加阴离子乳化石油树脂。

对比例3

本对比例与实施例2的区别在于：不添加纳米二氧化硅和偶联剂。

对比例4

本对比例与实施例2的区别在于：不添加偶联剂。

对比例5

本对比例与实施例2的区别在于：组分a的制备过程中，偶联剂和纳米二氧化硅不进行混合便直接添加进改性沥青中进行混合搅拌。

性能检测试验

对于喷涂速凝橡胶沥青阻燃型防水涂料制备实施例1-6和对比例1-4制得的涂料，采用jc/t2317—2015《喷涂橡胶沥青防水涂料》标准规定进行检测，检测结果见表1。

表1实施例1-6和对比例1-4制备的防水涂料的性能检测结果

结合实施例1-6和对比例1-5并结合表1可以看出，组分a中的改性沥青与高分子聚合物橡胶胶乳在阴离子乳化剂、分散剂、消泡剂、稳定剂和偶联剂的共同作用下，使得两者之间的相容性好，可以形成空间网状结构，从而提升防水涂料形成的涂膜与混凝体基体之间的粘接强度。同时防冻剂的加入可提高防水涂料在低温条件下的冻融稳定性，同时引入三氟丙基三甲基环三硅氧烷，增大橡胶沥青乳液与水的接触角，增大橡胶沥青乳液的防水性能以及粘接强度。

结合实施例2和对比例1可以看出，改性沥青的加入可有效提升防水涂料涂膜的粘接强度和低温柔韧性，这是利用环氧树脂(ep)因含有独特的环氧基、醚键以及羟基等活性极性基团，添加环氧树脂可有效提高基质沥青的力学性能，然而环氧沥青柔韧性较差，低温下容易发生脆断，通过添加制备复合改性剂用马来酸酐和甲基六氢苯酐使得聚氨酯预聚体和环氧树脂形成的复合改性剂的力学性能表现出显著的协同作用，从而使得制得的防水涂料涂膜能够在具有环氧树脂沥青的力学性能的基础上，改善低温柔韧性，减少涂膜裂缝的产生，提升防水涂料的稳定性，有效延长防水涂料的使用寿命。

结合实施例2和对比例2可以看出，阴离子乳化石油树脂的添加与否，可影响防水涂膜的粘接强度和断裂伸长率，这可能是因为阴离子乳化石油树脂自身具有乳化效果好、稳定性好且粘结强度高的特点，可以有效强化界面湿润、渗透过程，从而进一步有效提升防水涂料涂膜与混凝土基面的粘接强度，且高分子聚合物橡胶胶乳与阴离子乳化石油树脂之间相互配合，可以有效提升防水涂料涂膜的断裂伸长率。

结合实施例2和对比例3-5并结合表1可以看出，本申请中先对纳米二氧化硅和偶联剂进行混合后，再向改性沥青中加入纳米二氧化硅和偶联剂可进一步提升防水涂膜的粘接强度和耐老化性能。同时纳米二氧化硅和偶联剂先进行初步的混合，偶联剂可对纳米二氧化硅进行改性，可进一步提升纳米二氧化硅的活性，同时偶联剂与纳米二氧化硅可起到协同作用，使得纳米二氧化硅与环氧环状分子中的氧发生键合作用，从而提升防水涂料的粘接强度和硬度。

本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。