CN108219435B - 嵌缝油膏及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种嵌缝油膏及其制备方法。按重量份计，形成嵌缝油膏的原料包括：20～40份的石油沥青、10～30份的聚氨酯颗粒、10～30份的橡胶粉、15～40份的填料及1～2份的增粘剂。该嵌缝油膏的原料中，石油沥青、聚氨酯颗粒、橡胶粉和增粘剂的同时使用赋予了嵌缝油膏良好的塑性、耐热性和耐寒性。同时，其延伸率大，粘结性能强。加入填料，能够提高嵌缝油膏的粘结强度。除此以外，本发明中的嵌缝油膏采用的原料均无毒无害，较为环保，且这些原料的成本较低。总之，本发明提供的嵌缝油膏兼具环保和高性价比的特征，非常适合各种新旧混凝土面板、渡槽、隧道、桥梁、堤坝、车道和地下室等混凝土构筑物的嵌缝防水。

Description

嵌缝油膏及其制备方法
技术领域
本发明涉及工程材料技术领域，具体而言，涉及一种嵌缝油膏及其制备方法。
背景技术
为了使建(构)筑工程中各种构件的接缝能够形成连续体，并具有不透水性与气密性，一般均需进行密封处理。因此，要求密封材料必须满足以下三个条件：第一，具有优良的粘结性、施工性、抗下垂性，使被粘结物之间形成防水连续体；第二，具有良好的伸缩性，能经受建筑构件因温度、湿度、风力、地震等引起的接缝变形；第三，具有耐侯性、耐水性，在室外长期经受日照、雨雪寒暑等条件的作用下，能保持长期的粘结性与拉伸压缩性能。
密封材料一般可分为定型密封材料(密封条和压条等)和非定型密封材料(密封膏或嵌缝膏等)两大类。其中不定型密封材料按原材料及其性能可分为三类：
塑性密封膏：以改性沥青为主要原料制成的，其价格低，具有一定的弹塑性和耐久性，但弹性差，延伸率也较差。因此这类密封材料的使用年限在10年以下；
弹塑性密封膏：有聚氯乙烯胶泥及各种塑料油膏。它们的弹性较低，塑性较大，延伸性和粘结力较好，使用年限在10年以上。但是，由于这类油膏主要以煤焦油为基料、苯类溶剂为稀释剂，污染环境，已被限制或禁止使用；
弹性密封膏：由聚硫橡胶、有机硅橡胶、氯丁橡胶、聚氨酯和丙烯酸萘为主要原料制成，包括硅酮类密封胶、聚硫类密封胶、聚氨酯类密封胶、丙烯酸酯类密封胶、丁基类密封胶等。这类材料的综合性能较好，属中、高档密封材料。但其价格偏高，使用年限在20左右。
从90年代始，我国建筑密封材料发展迅速，按年产量计算，高档产品占2～5％，低档产品占95％以上。近年来，高档密封材料发展较快，尤其是硅类密封材料应用有所发展，但由于成本的原因，总的消耗还是较低。因此，现阶段，开发既环保且性价比较高的嵌缝油膏是很现实的迫切需求。
目前改性沥青嵌缝油膏主要品种有丁基橡胶改性沥青密封膏、SBS改性沥青密封膏、再生橡胶改性沥青油膏等。这类改性沥青密封膏大多为不同的聚合物单独改性沥青，这些聚合物可以从不同的角度改善沥青密封膏的性能，如适量的SBS可改善油膏的高温抗流动性，丁基橡胶可以改善油膏的低温柔韧性，橡胶粉可以提高油膏的弹性等。但单一改性存在局限性，不能使改性沥青密封膏的总体性能得到全面提升，因而复合改性沥青嵌缝油膏是目前的研究趋势。
针对目前对环保及高性价比的嵌缝油膏的迫切需求，有必要开发一种能够满足此条件的嵌缝油膏。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种嵌缝油膏及其制备方法，以解决现有技术中嵌缝油膏的环保及高性价比无法兼得的问题。
为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种嵌缝油膏，按重量份计，形成嵌缝油膏的原料包括：20～40份的石油沥青、10～30份的聚氨酯颗粒、10～30份的橡胶粉、15～40份的填料及1～2份的增粘剂。
进一步地，按重量份计，石油沥青包括：10～20份的10#石油沥青和10～20份的90#石油沥青。
进一步地，按重量份计，嵌缝油膏的原料还包括：0～1份的增韧纤维、0～2份的软化剂及0～1份的稳定剂。
进一步地，填料为水泥、粉煤灰、磨细矿渣粉及石粉中的一种或多种。
进一步地，增粘剂为石油树脂和/或松香。
进一步地，增韧纤维为聚丙烯纤维、聚丙烯腈纤维、聚酯纤维及玄武岩纤维中的一种或多种。
进一步地，软化剂为松焦油和/或松香。
进一步地，稳定剂为硬脂酸钙和/或硬脂酸锌。
根据本发明的另一方面，还提供了一种嵌缝油膏的制备方法，其包括以下步骤：将橡胶粉分为两部分；将石油沥青熔融，得到熔融沥青；将熔融沥青、第一部分橡胶粉和增粘剂混合后，得到改性沥青；将改性沥青、聚氨酯颗粒、第二部分橡胶粉和填料混合，得到嵌缝油膏。
进一步地，向熔融沥青中加入第一部分橡胶粉、增粘剂的过程中，还包括向熔融沥青中加入软化剂和稳定剂的步骤。
进一步地，向熔融沥青中加入第一部分橡胶粉、增粘剂后，在温度170～190℃下保持2～6h，得到改性沥青。
进一步地，向改性沥青中加入聚氨酯颗粒、第二部分橡胶粉和填料的步骤包括：向改性沥青中加入聚氨酯颗粒，加热至熔融，得到熔融料；在搅拌的条件下，向熔融料中加入第二部分橡胶粉和填料，得到嵌缝油膏。
应用本发明的技术方案，提供了一种嵌缝油膏，按重量份计，该嵌缝油膏的原料包括：20～40份的石油沥青、10～30份的聚氨酯颗粒、10～30份的橡胶粉、15～40份的填料及1～2份的增粘剂。该嵌缝油膏的原料中，石油沥青、聚氨酯颗粒、橡胶粉和增粘剂的同时使用赋予了嵌缝油膏良好的塑性、耐热性和耐寒性。同时，其延伸率大，粘结性能强。加入填料，能够提高嵌缝油膏的粘结强度。除此以外，本发明中的嵌缝油膏采用的原料均无毒无害，较为环保，且这些原料的成本较低。总之，本发明提供的嵌缝油膏兼具环保和高性价比的特征，非常适合各种新旧混凝土面板、渡槽、隧道、桥梁、堤坝、车道和地下室等混凝土构筑物的嵌缝防水，能够广泛应用于水利工程、水运工程、交通工程等建筑领域。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将结合实施例来详细说明本发明。
以下结合具体实施例对本申请作进一步详细描述，这些实施例不能理解为限制本申请所要求保护的范围。
正如背景技术部分所描述的，现有技术中的嵌缝油膏存在环保及高性价比无法兼得的问题。
为了解决这一问题，本发明提供了一种嵌缝油膏，按重量份计，形成该嵌缝油膏的原料包括：20～40份的石油沥青、10～30份的聚氨酯颗粒、10～30份的橡胶粉、15～40份的填料及1～2份的增粘剂。
该嵌缝油膏的原料中，石油沥青、聚氨酯颗粒、橡胶粉和增粘剂的同时使用赋予了嵌缝油膏良好的塑性和耐寒性。同时，其延伸率大，粘结性能强。加入填料，能够提高嵌缝油膏的粘结强度。除此以外，本发明中的嵌缝油膏采用的原料均无毒无害，较为环保，且这些原料的成本较低。总之，本发明提供的嵌缝油膏兼具环保和高性价比的特征，非常适合各种新旧混凝土面板、渡槽、隧道、桥梁、堤坝、车道和地下室等混凝土构筑物的嵌缝防水，能够广泛应用于水利工程、水运工程、交通工程等建筑领域。
具体地，加入聚氨酯颗粒，能够改善嵌缝油膏零下30℃的低温脆性；加入橡胶粉，能够改善嵌缝油膏80℃高温稳定性和抗老化稳定性。
值得说明的是，本发明上述的聚氨酯颗粒和橡胶粉既可以采用新鲜的产品，也可以采用回收的旧粉末。采用回收聚氨酯颗粒和回收橡胶粉(比如回收轮胎橡胶粉)，可以进一步降低嵌缝油膏的生产成本，并起到资源回收利用的目的。
上述石油沥青可以是任意的石油沥青。在一种优选的实施方式中，按重量份计，上述石油沥青包括：10～20份的10#石油沥青和10～20份的90#石油沥青。10～20份的10#石油沥青和10～20份的90#石油沥青的配合使用，能够取长补短，协同添加至嵌缝油膏，能够进一步改善其塑性、耐热性和耐寒性，进一步提高其综合使用性能。
根据使用环境、粘结对象等条件的不同，可以相应地在嵌缝油膏中添加其他功能性助剂。在一种优选的实施方式中，按重量份计，嵌缝油膏的原料还包括：0～1份的增韧纤维、0～2份的软化剂及0～1份的稳定剂。加入这些助剂，能够进一步提高嵌缝油膏的粘结强度、耐候性等一系列性能。
更优选地，嵌缝油膏的原料重量比如下：10#石油沥青：90#石油沥青：橡胶粉：软化剂：增粘剂：稳定剂＝20～40：20～40：25～40：1～2：0～2：0～1。
上述填料可以是本领域常用的填料，只要能够改善嵌缝油膏的粘结强度即可。在一种优选的实施方式中，填料为水泥、粉煤灰、磨细矿渣粉及石粉中的一种或多种。这些填料加入到本发明上述的嵌缝油膏中，与其他组分之间具有良好的相容性，同时，其价格低廉，总而可以在进一步提高嵌缝油膏粘结性能的同时，进一步降低产品的成本。更优选填料为水泥，水泥可以提高嵌缝油膏的水中粘结强度和粘结耐久性。
在一种优选的实施方式中，增粘剂包括但不限于松香和/或石油树脂。增韧纤维包括但不限于聚丙烯纤维、聚丙烯腈纤维、聚酯纤维及玄武岩纤维中的一种或多种。软化剂包括但不限于松焦油和/或松香。稳定剂包括但不限于硬脂酸钙和/或硬脂酸锌。
根据本发明的另一方面，还提供了一种嵌缝油膏的制备方法，其包括以下步骤：将橡胶粉分为两部分；将石油沥青熔融，得到熔融沥青；将熔融沥青中、第一部分橡胶粉和增粘剂混合后，得到改性沥青；将改性沥青、聚氨酯颗粒、第二部分橡胶粉和填料混合后，得到嵌缝油膏。
本发明提供的上述嵌缝油膏制备方法，采用橡胶粉、石油沥青、聚氨酯颗粒、填料和增粘剂作为原料。石油沥青、聚氨酯颗粒、橡胶粉和增粘剂的同时使用赋予了嵌缝油膏良好的塑性和耐寒性。同时，其延伸率大，粘结性能强。加入填料，能够提高嵌缝油膏的粘结强度。除此以外，本发明中的嵌缝油膏采用的原料均无毒无害，较为环保，且这些原料的成本较低。总之，本发明提供的嵌缝油膏兼具环保和高性价比的特征，非常适合各种新旧混凝土面板、渡槽、隧道、桥梁、堤坝、车道和地下室等混凝土构筑物的嵌缝防水，能够广泛应用于水利工程、水运工程、交通工程等建筑领域。
而且，上述制备方法中，先将第一部分橡胶粉和增粘剂加入到熔融沥青中，再将聚氨酯颗粒、第二部分橡胶粉和填料加入到改性沥青中得到最终的嵌缝油膏。这样的制作工序能够使各组分更充分地相容，形成较为均一的油膏体系。
在一种优选的实施方式中，向熔融沥青中加入第一部分橡胶粉、增粘剂的过程中，还包括向熔融沥青中加入软化剂和稳定剂的步骤。加入稳定剂和软化剂，能够进一步改善嵌缝油膏的粘结性能。
具体的各步骤的工艺可以根据石油沥青的软化点等进行调整。在一种优选的实施方式或者，向熔融沥青中加入第一部分橡胶粉、增粘剂后，在温度170～190℃下保持2～6h，得到改性沥青。在该温度下保持一定时间，可以是第一部分橡胶粉和增粘剂与熔融沥青之间形成更均一的体系。
在一种优选的实施方式中，向改性沥青中加入聚氨酯颗粒、第二部分橡胶粉和填料的步骤包括：向改性沥青中加入聚氨酯颗粒，加热至熔融，得到熔融料；在搅拌的条件下，向熔融料中加入第二部分橡胶粉和填料，得到嵌缝油膏。分步骤加入聚氨酯颗粒、第二部分橡胶粉和填料，有利于获得更均一的油膏体系。
总之，本发明提供的嵌缝油膏具有高塑性，耐热性、耐寒性好，延伸率大，粘接性强，施工方便等特点。可在-30℃至80℃条件下适用于各种新旧混凝土面板、渡槽、隧道、桥梁、堤坝、车道和地下室等混凝土构筑物的嵌缝防水。主要应用于水利工程、水运工程、交通工程等建筑领域。其各项性能指标如下：
密度：≥1.25g/cm3；施工度：≥22mm；耐热度：80℃下垂值≤4.0mm；低温柔性：-30℃粘结无裂纹、无剥离；拉伸粘结性：≥150％；粘结强度：≥1.0MPa；浸水后拉伸粘结性：≥125％；渗出性：渗出幅度≤5mm，渗出张数≤4张；挥发性：≤2.8％。
本发明的嵌缝油膏比一般的塑性密封膏适应变形能力强，比硅酮、聚硫、聚氨酯等弹性密封膏成本低50％～70％，比PVC嵌缝油膏环保、施工更方便。与一般改性沥青嵌缝油膏相比，具有以下优点：1、粘结性能好：可与水泥混凝土、砖瓦、石材、卷材、金属等表面都能牢固粘结，粘接性能好，界面不易脱落。2、延伸率高：与普通改性沥青嵌缝油膏相比，延伸率高，具有较好的弹塑性和抗变形能力，耐久性显著提高。3、施工方便，可冷施工：单组份，无需现场搅拌，无需现场热熔，在-5℃～40℃的环境下均可方便施工。4、环境适应性强：一般的改性沥青嵌缝油膏高温易流淌，低温易脆裂。而复合改型沥青嵌缝油膏在80℃高温下不流淌，零下30℃低温下不脆裂，环境适应性强。抗老化性能强。5、可以采用回收聚氨酯颗粒和回收橡胶粉，变废为宝，保护环境，降低成本。通过使用回收聚氨酯和回收轮胎橡胶粉生产具有优良性能的嵌缝油膏密封材料，解决了废旧聚氨酯和轮胎占地、污染环境的问题，达到了资源循环利用，保护环境，变废为宝的目的，符合当前国家提出的可持续发展的要求。
以下通过实施例进一步说明本发明的有益效果：
实施例1
称量15份10#石油沥青、15份90#石油沥青、17.5份回收轮胎橡胶粉、1份软化剂松焦油、1份增粘剂松香和0.5份硬脂酸钙。将石油沥青加热熔融后，得到熔融沥青。向熔融沥青中加入回收轮胎橡胶粉、松焦油、松香和硬脂酸钙，搅拌均匀，加热至190℃保持4小时，制成改性沥青。
在190℃的改性沥青中加入30份回收聚氨酯颗粒，待其完全熔融后，在不断搅拌的条件下，依次再加入12.5份回收轮胎橡胶粉，0.5份PP短纤维和20份水泥填料，搅拌均匀后即得在常温下呈膏状的复合改性沥青嵌缝油膏成品。
实施例2
称量10份10#石油沥青、10份90#石油沥青、7份回收轮胎橡胶粉和1份增粘剂松香。将石油沥青加热熔融后，得到熔融沥青。向熔融沥青中加入回收轮胎橡胶粉和松香，搅拌均匀，加热至170℃保持6小时，制成改性沥青。
在170℃的改性沥青中加入10份回收聚氨酯颗粒，待其完全熔融后，在不断搅拌的条件下，依次再加入3份回收轮胎橡胶粉和15份水泥填料，搅拌均匀后即得在常温下呈膏状的复合改性沥青嵌缝油膏成品。
实施例3
称量40份10#石油沥青、20份回收轮胎橡胶粉、2份增粘剂松香。将石油沥青加热熔融后，得到熔融沥青。向熔融沥青中加入回收轮胎橡胶粉和松香，搅拌均匀，加热至180℃保持4小时，制成改性沥青。
在170～190℃的改性沥青中加入30份回收聚氨酯颗粒，待其完全熔融后，在不断搅拌的条件下，依次再加入10份回收轮胎橡胶粉和40份水泥填料，搅拌均匀后即得在常温下呈膏状的复合改性沥青嵌缝油膏成品。
实施例4
称量20份的10#石油沥青、20份的90#石油沥青、15份的回收轮胎橡胶粉、2份的软化剂松焦油、2份的增粘剂松香和1份的硬脂酸钙。将石油沥青加热熔融后，得到熔融沥青。向熔融沥青中加入回收轮胎橡胶粉、松焦油、松香和硬脂酸钙，搅拌均匀，加热至180℃保持4小时，制成改性沥青。
在180℃的改性沥青中加入30份回收聚氨酯颗粒，待其完全熔融后，在不断搅拌的条件下，依次再加入15份的回收轮胎橡胶粉，1份的PP短纤维和30份水泥填料，搅拌均匀后即得在常温下呈膏状的复合改性沥青嵌缝油膏成品。
实施例5
称量10份10#石油沥青、10份90#石油沥青、10份回收轮胎橡胶粉、1份软化剂松焦油、1份增粘剂松香和0.5份硬脂酸钙。将石油沥青加热熔融后，得到熔融沥青。向熔融沥青中加入回收轮胎橡胶粉、松焦油、松香和硬脂酸钙，搅拌均匀，加热至190℃保持6小时，制成改性沥青。
在190℃的改性沥青中加入20份回收聚氨酯颗粒，待其完全熔融后，在不断搅拌的条件下，依次再加入10份回收轮胎橡胶粉，0.5份PP短纤维和20份水泥填料，搅拌均匀后即得在常温下呈膏状的复合改性沥青嵌缝油膏成品。
实施例6
称量15份10#石油沥青、15份90#石油沥青、17.5份回收轮胎橡胶粉、1份软化剂松焦油、1份增粘剂松香和0.5份硬脂酸钙。将石油沥青加热熔融后，得到熔融沥青。向熔融沥青中加入回收轮胎橡胶粉、松焦油、松香和硬脂酸钙，搅拌均匀，加热至190℃保持2小时，制成改性沥青。
在190℃的改性沥青中加入30份回收聚氨酯颗粒、12.5份回收轮胎橡胶粉、0.5份PP短纤维和20份水泥填料，搅拌均匀后即得在常温下呈膏状的复合改性沥青嵌缝油膏成品。
对比例1
称量50份10#石油沥青、5份回收轮胎橡胶粉和2份增粘剂松香。将石油沥青加热熔融后，得到熔融沥青。向熔融沥青中加入回收轮胎橡胶粉和松香，搅拌均匀，加热至170℃保持6小时，制成改性沥青。
在170℃的改性沥青中加入5份回收聚氨酯颗粒，待其完全熔融后，在不断搅拌的条件下，依次再加入3份回收轮胎橡胶粉和12份水泥填料，搅拌均匀后即得在常温下呈膏状的复合改性沥青嵌缝油膏成品。
对实施例1至6及对比例1中制备的嵌缝油膏进行性能表征，结果如表1所示：
表1
Figure BDA0001181776730000071
从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：由实施例1至6及对比例1的性能比较可知，本发明中原料包括20～40份的石油沥青、10～30份的聚氨酯颗粒、10～30份的橡胶粉、15～40份的填料及1～2份的增粘剂时，嵌缝油膏的性能满足以下指标：耐热度：80℃下垂值≤4.0mm；低温柔性：-30℃粘结无裂纹、无剥离；拉伸粘结性：≥150％；浸水后拉伸粘结性：≥125％。由实施例1、2、4至6中的数据可知，同时采用10#石油沥青和90#石油沥青，能够明显改善嵌缝油膏的粘结性能。由实施例1、4、5、6可知，将各原料的比例设置在特定的范围内，能够进一步提高嵌缝油膏的性能。特别地，由实施例1和5可知，将10#石油沥青：90#石油沥青：橡胶粉：软化剂：增粘剂：稳定剂的重量比设定在20～40：20～40：25～40：1～2：0～2：0～1的范围内，嵌缝油膏的性能更佳。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种嵌缝油膏，其特征在于，按重量份计，形成所述嵌缝油膏的原料包括：20～40份的石油沥青、10～30份的聚氨酯颗粒、10～30份的橡胶粉、15～40份的填料、1～2份的增粘剂、0～1份的增韧纤维、0～2份的软化剂及0～1份的稳定剂；所述石油沥青包括：10～20份的10#石油沥青和10～20份的90#石油沥青；且所述10#石油沥青：所述90#石油沥青：所述橡胶粉：所述软化剂：所述增粘剂：所述稳定剂＝20～40：20～40：25～40：1～2：0～2：0～1；所述稳定剂为硬脂酸钙和/或硬脂酸锌；所述填料为水泥、粉煤灰、磨细矿渣粉及石粉中的一种或多种。
2.根据权利要求1所述的嵌缝油膏，其特征在于，所述增粘剂为石油树脂和/或松香。
3.根据权利要求1所述的嵌缝油膏，其特征在于，所述增韧纤维为聚丙烯纤维、聚丙烯腈纤维、聚酯纤维及玄武岩纤维中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的嵌缝油膏，其特征在于，所述软化剂为松焦油和/或松香。
5.一种权利要求1至4中任一项所述的嵌缝油膏的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将橡胶粉分为两部分；
将石油沥青熔融，得到熔融沥青；
将所述熔融沥青、第一部分所述橡胶粉和增粘剂混合后，得到改性沥青；
将所述改性沥青、聚氨酯颗粒、第二部分所述橡胶粉和填料混合，得到所述嵌缝油膏；
其中，向所述熔融沥青中加入第一部分所述橡胶粉、所述增粘剂的过程中，还包括向所述熔融沥青中加入软化剂和稳定剂的步骤。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，向所述熔融沥青中加入第一部分所述橡胶粉、所述增粘剂后，在温度170～190℃下保持2～6h，得到所述改性沥青。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，向所述改性沥青中加入所述聚氨酯颗粒、第二部分所述橡胶粉和所述填料的步骤包括：
向所述改性沥青中加入所述聚氨酯颗粒，加热至熔融，得到熔融料；
在搅拌的条件下，向所述熔融料中加入第二部分所述橡胶粉和所述填料，得到所述嵌缝油膏。
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