CN105860844A - 一种水性阴离子氨酯油改性沥青防水涂料及其制备方法与应用 - Google Patents

一种水性阴离子氨酯油改性沥青防水涂料及其制备方法与应用 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种水性阴离子氨酯油改性沥青防水涂料及其制备方法与应用，原料组分及其重量百分比组成如下：基质沥青30～40％，氨酯油10～15％，阴离子沥青乳化剂1～3％，增稠剂0.2～1.5％，无机填充剂10～15％，pH调节剂0.2～1％，水余量。本发明还提供上述水性阴离子氨酯油改性沥青防水涂料的制备方法与应用。本发明使用氨酯油改性沥青来制备水性阴离子氨酯油改性沥青防水涂料，所使用的氨酯油价格很低，使得本发明的产品成本也很低，更适宜于工业化生产及产品市场化推广。

Description

一种水性阴离子氨酯油改性沥青防水涂料及其制备方法与应用
技术领域
本发明涉及一种水性阴离子氨酯油改性沥青防水涂料及其制备方法与应用，属建筑防水涂料技术领域。
背景技术
沥青是多种高分子组成的混合物，因其良好的粘结性、抗老化性、防水能力及高性价比，长期以来被广泛用于防水和密封材料、道路修补等。乳化沥青是把沥青加热熔融，在机械作用力下，以细小微粒分散于含有乳化剂及助剂的水溶液中形成的水包油乳液。乳化沥青可分为阴离子、阳离子和非离子乳化沥青。近年来，水性沥青涂料由于具有良好的环保性、表面适应性、施工安全性及高性价比，在防水涂料领域越来越受到重视。
阴离子乳化沥青具有贮存稳定、稳定性好等特点，通过添加橡胶乳液改性可用于防水和密封材料领域。现有制备改性乳化沥青的方法主要包括EVA、丙烯酸乳液、SBR胶乳、SBS胶乳外掺改性，或者SBS内掺改性；也有使用聚氨酯及其预聚体进行改性的方法。双组份聚氨酯涂料作为水性涂料的一种，其成膜温度低、附着力强，耐磨性好、硬度大、耐化学及耐候性好等优点，成为水性涂料的一个重要发展方向。但聚氨酯原料中的高反应性异氰酸根(-NCO)，使其仅能制备双组份聚氨酯及其改性涂料，很难制造单组份水性聚氨酯涂料。另外，目前水性聚氨酯乳液价格极高，在用其改性乳化沥青涂料技术领域，由于在乳液相容性、贮存稳定性、固含量等方面存在的缺陷，也鲜有文献报道及市场化产品。
氨酯油又称为氨基甲酸酯改性油脂或油脂改性聚氨酯、是甲苯二异氰酸酯(TDI)与干性油醇解物反应制成的产品，具有在空气中易氧化干燥，形成富有弹性的柔韧膜的特点，其丰满度、硬度、耐磨、耐水、耐油及耐化学腐蚀性较好，贮存稳定性好，性价比高等特点。其特点是流平性较差、涂膜易变黄。
中国专利文献CN2012102361397A公开了一种单组分沥青聚氨酯防水涂料及其制备方法。按质量份计，单组分沥青聚氨酯防水涂料主要由聚醚多元醇45～70份、异氰酸酯10～35份、稳定剂0.2～1份、石油沥青25～50份、相容剂6～25份、增塑剂10～30份、填料40～80份、催化剂0.5～2份组成。此发明主要以石油沥青为液体软化剂，不含甲苯二异氰酸酯、任何有机溶剂或其它挥发性成分，符合环境友好的要求；使用时将其直接涂抹于建筑防水基面上，经湿气固化形成具有高强度和高弹性的防水涂膜，不仅简化了施工工艺，而且避免了多组分聚氨酯防水涂料的配置和混合的不均匀性。但此发明所制备的涂料为油性涂料，与水性涂料相比仍存在环保性差距，并且表干时间与实干时间较长，成本较高。
中国专利文献CN2011101887729A公开了一种双组份水性聚氨酯环氧树脂改性乳化沥青。包括A组分和B组分，其中：A组分为改性脂肪胺环氧树脂固化剂水溶液；B组分由下列质量份的组分组成：水性聚氨酯环氧树脂5～40份；乳化沥青60～95份；A组分与B组分之间的质量百分比为：1:10～1:30。应用时，将A、B两组分按照比例混合均匀即得水性聚氨酯环氧树脂改性乳化沥青。本发明制备的水性聚氨酯环氧树脂改性乳化沥青具有良好的低温柔韧性和高温稳定性，在荷载作用下不易脆裂，与石料及路面粘附性好。但此方法制备的水性乳化沥青施工步骤繁琐，现场混合，立即使用，且成本较高。
发明内容
针对现有技术的不足，使用廉价氨酯油来改性沥青以降低产品成本，并且其综合性能及性价比均达到国标要求。本发明提供一种具有贮存时间长，绿色环保，耐老化性好，粘结力强，拉伸强度高，固含量高，表干、实干时间短，延展性好，耐高低温性能优异，回粘性低、施工工艺简单及利于二次施工等优点的水性阴离子氨酯油改性沥青防水涂料及其制备方法与应用。
本发明的技术方案如下：
一种水性阴离子氨酯油改性沥青防水涂料，原料组分及其重量百分比组成如下：
根据本发明优选的，所述基质沥青为70#重交沥青、90#重交沥青、100号道路沥青中的一种。
根据本发明优选的，所述基质沥青为70#重交沥青或90#重交沥青。
根据本发明优选的，所述氨酯油为桐油、亚麻油制备的干性氨酯油，即桐油型氨酯油、亚麻油型氨酯油，氨酯油中NCO/OH摩尔比值为0.88～0.98。
根据本发明优选的，所述氨酯油为亚麻油制备的干性氨酯油，即亚麻油型氨酯油。
根据本发明优选的，所述阴离子沥青乳化剂包括：羧酸盐型、磺酸盐型、磷酸酯盐型或硫酸盐型阴离子乳化剂的一种或多种的组合。
根据本发明优选的，所述阴离子沥青乳化剂为磺酸盐型和羧酸盐型乳化剂的组合(乳化剂ZH)。
进一步优选的，所述的磺酸盐型乳化剂为十二烷基苯磺酸钠，所述的羧酸盐型乳化剂为硬脂酸钠或油酸钠。
进一步优选的，所述磺酸盐型乳化剂和羧酸盐型乳化剂的组合中，磺酸盐型乳化剂的质量配比为30～70％。
根据本发明优选的，所述增稠剂包括：纤维素醚、聚乙烯醇、聚丙烯酸钠、羧乙基纤维素钠及羟丙基甲基纤维素。
根据本发明优选的，所述增稠剂为羧乙基纤维素钠。
根据本发明优选的，所述无机填充剂是不与乳化沥青反应的惰性无机填充材料的一种或多种，粒径小于325目。
根据本发明优选的，所述无机填充剂包括：轻钙、重钙、滑石粉、绢云母粉、云母粉、微细滑石粉中的一种或多种组合。
根据本发明优选的，所述无机填充剂为微细滑石粉。
根据本发明优选的，所述pH调节剂包括氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、硅酸钠、偏硅酸钠的一种或多种的组合。
根据本发明优选的，所述pH调节剂为氢氧化钠或模数为2～3的偏硅酸钠。
一种水性阴离子氨酯油改性沥青防水涂料的制备方法，包括步骤如下：
(1)制备氨酯油改性沥青：将基质沥青加热到170～180℃，然后加入氨酯油，搅拌均匀后，经机械研磨后，搅拌1小时备用；
(2)将阴离子沥青乳化剂加入到50～55℃水中搅拌溶解，加入pH调节剂，调节pH＝11～12，得阴离子沥青乳化剂溶液，备用；
(3)将温度为120～150℃的氨酯油改性沥青和阴离子沥青乳化剂溶液在乳化设备温度50℃，压力0.2MPa下混合研磨，充分乳化，得到氨酯油改性乳化沥青；
(4)将增稠剂溶解于水中，并加入无机填充剂，充分搅拌，使增稠剂和无机填充剂充分溶解于水中，得增稠混合物；
(5)待氨酯油改性乳化沥青冷却到70℃以下后，搅拌条件下，缓慢加入步骤(4)中制备的无机填充剂和增稠剂的增稠混合物，搅拌均匀后出料。
根据本发明优选的，所述步骤(4)在增稠混合物中还加入少量上述阴离子沥青乳化剂，防止后续混合过程中的破乳现象。
一种水性阴离子氨酯油改性沥青防水涂料在建筑物屋顶、卫生间、阳台、厨房及地下室防水的应用。
有益效果
1、本发明使用氨酯油改性沥青来制备水性阴离子氨酯油改性沥青防水涂料，所使用的氨酯油价格很低，使得本发明的产品成本也很低，更适宜于工业化生产及产品市场化推广。
2、本发明的水性阴离子氨酯油改性沥青防水涂料为水乳型防水涂料，较油性防水涂料环保。
3、本发明所制备的水性阴离子氨酯油改性沥青防水涂料，性质稳定，储存期长，可用于建筑物屋顶、卫生间、阳台、厨房及地下室的防水，具有固含量高，表干和实干时间短、性价比高、延展率好、拉伸强度大、不回黏、二次施工方便等优点；制备方法简单，设备性能要求低，产品粘度可调，特别适合大面积机械施工。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步的说明，但不限于此。
同时下述实施例中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法；所述试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得。
实施例1
一种水性阴离子氨酯油改性沥青防水涂料，原料组分及其重量百分比组成如下：
制备步骤如下：
(1)制备氨酯油改性沥青：将37kg 70#重交沥青加热到170℃，然后加入亚麻油型氨酯油10kg，搅拌均匀后，经SBS改性沥青胶体磨机械研磨后，搅拌1小时备用；
(2)将1.8kg的乳化剂ZH(50％(质量百分比，下同)十二烷基苯磺酸钠和50％硬脂酸钠的混合物)加入到50℃水中搅拌溶解，加入0.5kg NaOH pH调节剂，调节皂液pH＝11～12备用；
(3)将温度为120℃的亚麻油型氨酯油改性沥青和乳化剂溶液分别装入沥青罐和皂液罐。设定乳化沥青胶体磨温度50℃，压力0.2MPa，首先用皂液冲洗一遍胶体磨后，然后将亚麻油型氨酯油改性沥青与皂液，分别用加压泵泵入胶体磨中，充分乳化，得到亚麻油型氨酯油改性乳化沥青；
(4)将0.3kg羧乙基纤维素钠(增稠剂)溶解于水中，并加入0.2kg沥青乳化剂ZH及12kg微细滑石粉(无机填充剂)，然后用高速剪切机充分搅拌，使增稠剂和无机填充剂充分溶解于水中；
(5)待亚麻油型氨酯油改性乳化沥青冷却到70℃以下后，开动机械搅拌泵，缓慢加入步骤(4)制备的无机物和水的增稠混合物，搅拌均匀出料。
实施例2
一种水性阴离子氨酯油改性沥青防水涂料，原料组分及其重量百分比组成如下：
制备步骤如下：
(1)制备氨酯油改性沥青：将32kg 70#重交沥青加热到180℃，然后加入15kg桐油型氨酯油，搅拌均匀后，经SBS改性沥青胶体磨机械研磨后，搅拌1小时备用；
(2)将1.8kg的沥青乳化剂ZH(50％十二烷基苯磺酸钠和50％硬脂酸钠的混合物)加入到55℃水中搅拌溶解，加入0.5kg模数为2～3的偏硅酸钠(pH调节剂)，调节皂液pH＝11～12备用；
(3)将温度为150℃的桐油型氨酯油改性沥青和乳化剂溶液分别装入沥青罐和皂液罐。设定乳化沥青胶体磨温度50℃，压力0.2MPa，首先用皂液冲洗一遍胶体磨后，然后将桐油型氨酯油改性沥青与皂液，分别用加压泵泵入胶体磨中，充分乳化，得到桐油型氨酯油改性乳化沥青；
(4)将0.3kg聚乙烯醇(增稠剂)溶解于水中，并加入0.2kg阴离子沥青乳化剂ZH及10kg重钙(无机填充剂)，用高速剪切机充分搅拌，使增稠剂和无机填充剂充分溶解于水中；(5)待桐油型氨酯油改性乳化沥青冷却到70℃以下后，开动机械搅拌泵，缓慢加入步骤(4)制备的无机物和水的增稠混合物，搅拌均匀出料。
实施例3
一种水性阴离子氨酯油改性沥青防水涂料，原料组分及其重量百分比组成如下：
制备步骤如下：
(1)制备氨酯油改性沥青：将35kg 90#重交沥青加热到175℃，然后加入11kg亚麻油型氨酯油，搅拌均匀后，经SBS改性沥青胶体磨机械研磨后，搅拌1小时备用；
(2)将1.8kg阴离子沥青乳化剂ZH(50％十二烷基苯磺酸钠和50％硬脂酸钠的混合物)加入到55℃水中搅拌溶解，加入0.4kg氢氧化钾(pH调节剂)，调节皂液pH＝11～12备用；
(3)将温度为130℃的亚麻油型氨酯油改性沥青和乳化剂溶液分别装入沥青罐和皂液罐。设定乳化沥青胶体磨温度50℃，压力0.2MPa，首先用皂液冲洗一遍胶体磨后，然后将亚麻油型氨酯油改性沥青与皂液，分别用加压泵泵入胶体磨中，充分乳化，得到亚麻油型氨酯油改性乳化沥青；
(4)将0.35kg羧甲基纤维素钠(增稠剂)溶解于水中，并加入0.2kg阴离子沥青乳化剂ZH及12kg云母粉(无机填充剂)，用高速剪切机充分搅拌，使增稠剂和无机填充剂充分溶解于水中；
(5)待亚麻油型氨酯油改性乳化沥青冷却到70℃以下后，开动机械搅拌泵，缓慢加入步骤(4)制备的无机物和水的增稠混合物，搅拌均匀出料。
实施例4
一种水性阴离子氨酯油改性沥青防水涂料，原料组分及其重量百分比组成如下：
制备步骤如下：
(1)制备氨酯油改性沥青：将34kg 70#重交沥青加热到170℃，然后加入亚麻油型氨酯油12kg，搅拌均匀后，经SBS改性沥青胶体磨机械研磨后，搅拌1小时备用；
(2)将1.7kg阴离子沥青乳化剂ZH(40％十二烷基苯磺酸钠和60％硬脂酸钠的混合物)加入到55℃水中搅拌溶解，加入0.4kg NaOH(pH调节剂)，调节皂液pH＝11～12备用；(3)将温度为120℃的亚麻油型氨酯油改性沥青和乳化剂溶液分别装入沥青罐和皂液罐。设定乳化沥青胶体磨温度50℃，压力0.2MPa，首先用皂液冲洗一遍胶体磨后，然后将亚麻油型氨酯油改性沥青与皂液，分别用加压泵泵入胶体磨中，充分乳化，得到亚麻油型氨酯油改性乳化沥青；
(4)将0.3kg羟丙基甲基纤维素(增稠剂)溶解于水中，并加入0.2kg阴离子沥青乳化剂ZH及12kg微细滑石粉(无机填充剂)，用高速剪切机充分搅拌，使增稠剂和无机填充剂充分溶解于水中；
(5)待亚麻油型氨酯油改性乳化沥青冷却到70℃以下后，开动机械搅拌泵，缓慢加入步骤(4)制备的无机物和水的增稠混合物，搅拌均匀出料。
实施例5
一种水性阴离子氨酯油改性沥青防水涂料，原料组分及其重量百分比组成如下：
制备步骤如下：
(1)制备氨酯油改性沥青：将33kg 100号道路沥青加热到170℃，然后加入14kg亚麻油型氨酯油，搅拌均匀后，经SBS改性沥青胶体磨机械研磨后，搅拌1小时备用；
(2)将1.8kg阴离子沥青乳化剂ZH(45％十二烷基苯磺酸钠和55％硬脂酸钠的混合物)加入到55℃水中搅拌溶解，加入0.4kg NaOH(pH调节剂)，调节皂液pH＝11～12备用；
(3)将温度为120℃的亚麻油型氨酯油改性沥青和乳化剂溶液分别装入沥青罐和皂液罐。设定乳化沥青胶体磨温度50℃，压力0.2MPa，首先用皂液冲洗一遍胶体磨后，然后将亚麻油型氨酯油改性沥青与皂液，分别用加压泵泵入胶体磨中，充分乳化，得到亚麻油型氨酯油改性乳化沥青；
(4)将0.3kg羧甲基纤维素钠(增稠剂)溶解于水中，并加入0.2kg阴离子沥青乳化剂ZH及13kg微细滑石粉(无机填充剂)，用高速剪切机充分搅拌，使增稠剂和无机填充剂充分溶解于水中；
(5)待亚麻油型氨酯油改性乳化沥青冷却到70℃以下后，开动搅拌泵，缓慢加入步骤(4)制备的无机物和水的增稠混合物，搅拌均匀出料。
实施例6
一种水性阴离子氨酯油改性沥青防水涂料，原料组分及其重量百分比组成如下：
制备步骤如下：
(1)制备氨酯油改性沥青：将33kg 70#重交沥青加热到180℃，然后加入12kg桐油型氨酯油，搅拌均匀后，经SBS改性沥青胶体磨机械研磨后，搅拌1小时备用；
(2)将1.8kg的沥青乳化剂ZH(35％十二烷基苯磺酸钠和65％硬脂酸钠的混合物)加入到55℃水中搅拌溶解，加入0.5kg模数为2～3的偏硅酸钠(pH调节剂)，调节皂液pH＝11～12备用；
(3)将温度为150℃的桐油型氨酯油改性沥青和乳化剂溶液分别装入沥青罐和皂液罐。设定乳化沥青胶体磨温度50℃，压力0.2MPa，首先用皂液冲洗一遍胶体磨后，然后将桐油型氨酯油改性沥青与皂液，分别用加压泵泵入胶体磨中，充分乳化，得到桐油型氨酯油改性乳化沥青；
(4)将0.3kg聚乙烯醇(增稠剂)溶解于水中，并加入0.3kg阴离子沥青乳化剂ZH及14kg重钙(无机填充剂)，用高速剪切机充分搅拌，使增稠剂和无机填充剂充分溶解于水中；
(5)待桐油型氨酯油改性乳化沥青冷却到70℃以下后，开动机械搅拌泵，缓慢加入步骤(4)制备的无机物和水的增稠混合物，搅拌均匀出料。
试验例1
上述水性阴离子氨酯油改性沥青防水涂料实际使用效果如下：
通过上表对比可知，本发明的水性阴离子氨酯油改性沥青防水涂料能完全满足国标要求，性价比高，且固含量高，二次施工间隔小，性质稳定，储存期长，可用于建筑物屋顶、卫生间、阳台、厨房及地下室的防水，具有性价比高、延展率好、拉伸强度大、不回黏等优点；制备方法简单，设备性能要求低，产品粘度可调，特别适合大面积机械施工。

Claims (10)

1.一种水性阴离子氨酯油改性沥青防水涂料，其特征在于，该防水涂料的原料组分及其重量百分比组成如下：
2.根据权利要求1所述的水性阴离子氨酯油改性沥青防水涂料，其特征在于，所述基质沥青为70#重交沥青、90#重交沥青、100号道路沥青中的一种。
3.根据权利要求1所述的水性阴离子氨酯油改性沥青防水涂料，其特征在于，所述氨酯油为桐油型氨酯油或亚麻油型氨酯油；优选的，氨酯油中NCO/OH摩尔比值为0.88～0.98。
4.根据权利要求1所述的水性阴离子氨酯油改性沥青防水涂料，其特征在于，所述阴离子沥青乳化剂包括：羧酸盐型、磺酸盐型、磷酸酯盐型或硫酸盐型阴离子乳化剂的一种或多种的组合；
优选的，所述阴离子沥青乳化剂为磺酸盐型和羧酸盐型乳化剂的组合；
进一步优选的，所述的磺酸盐型乳化剂为十二烷基苯磺酸钠，所述的羧酸盐型乳化剂为硬脂酸钠或油酸钠；
更优选的，所述磺酸盐型乳化剂和羧酸盐型乳化剂的组合中，磺酸盐型乳化剂的质量配比为30～70％。
5.根据权利要求1所述的水性阴离子氨酯油改性沥青防水涂料，其特征在于，所述增稠剂为：纤维素醚、聚乙烯醇、聚丙烯酸钠、羧乙基纤维素钠或羟丙基甲基纤维素。
6.根据权利要求1所述的水性阴离子氨酯油改性沥青防水涂料，其特征在于，所述无机填充剂是不与乳化沥青反应的惰性无机填充材料的一种或多种，粒径小于325目。
7.根据权利要求6所述的水性阴离子氨酯油改性沥青防水涂料，其特征在于，所述无机填充剂为：轻钙、重钙、滑石粉、绢云母粉、云母粉、微细滑石粉中的一种或多种组合。
8.根据权利要求1所述的水性阴离子氨酯油改性沥青防水涂料，其特征在于，所述pH调节剂包括氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、硅酸钠、偏硅酸钠的一种或多种的组合。
9.一种权利要求1-8任一项所述的水性阴离子氨酯油改性沥青防水涂料的制备方法，包括步骤如下：
(1)制备氨酯油改性沥青：将基质沥青加热到170～180℃，然后加入氨酯油，搅拌均匀后，经机械研磨后，搅拌1小时备用；
(2)将阴离子沥青乳化剂加入到50～55℃水中搅拌溶解，加入pH调节剂，调节pH＝11～12，得阴离子沥青乳化剂溶液，备用；
(3)将温度为120～150℃的氨酯油改性沥青和阴离子沥青乳化剂溶液在乳化设备温度50℃，压力0.2MPa下混合研磨，充分乳化，得到氨酯油改性乳化沥青；
(4)将增稠剂溶解于水中，并加入无机填充剂，充分搅拌，使增稠剂和无机填充剂充分溶解于水中，得增稠混合物；
(5)待氨酯油改性乳化沥青冷却到70℃以下后，搅拌条件下，缓慢加入步骤(4)中制备的无机填充剂和增稠剂的增稠混合物，搅拌均匀后出料。
10.权利要求1-8任一项所述的水性阴离子氨酯油改性沥青防水涂料在建筑物屋顶、卫生间、阳台、厨房及地下室防水的应用。
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