CN1854238A - 高性能化学构网改性乳化沥青桥面粘结防水材料 - Google Patents

Abstract

本发明是高速公路和桥面专用粘结防水材料，特别是一种高性能化学构网改性乳化沥青桥面粘结防水材料。它以兰炼AH－90#石油沥青和水为主要原料，油水比例为1.2－1.8，以阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(1631)、十八烷基三甲基氯化铵(1831)、椰子油丙烯二胺等与非离子表面活性剂OP以4∶5∶4∶3复配使用，用量为用水总量的0.5－1.5％左右；选用苯乙烯－丁二烯－苯乙烯嵌段共聚物(SBS)和丁苯橡胶(SBR)(SBS∶SBR＝3.5∶1.5)胶乳为化学改性母体，用量为沥青的6.0－9.0％。选用优强氧化催化作用的物质，用环氧树脂乳液(沥青量的2.0－5.0％)作为添加剂，以增大粘结力。它具有优良的耐高低温性能，而且粘结力大，高效环保。

Description

高性能化学构网改性乳化沥青桥面粘结防水材料

                               所属技术领域

本发明属于高速公路和桥面专用粘结防水材料，特别是一种高性能化学构网改性乳化沥青桥面粘结防水材料。

                               背景技术

当前，我国缺少性能优异的桥面专用粘结防水材料，一般是将用于屋面防水的材料挪用到桥面上来。主要有两类：一是热熔卷材类。采用热熔法施工虽然有利于提高卷材与桥面之间的粘结力，但人工施工可控性差，存在局部温度过高损坏、粘结不均匀等问题，致使局部防水失败，且抵抗桥面变形、裂缝的能力差。另外，该方法施工有费时，费力，效率低，污染环境等缺点。另一类是涂膜类。其中溶剂型由于污染、浪费严重属于淘汰产品，已基本不用；水乳型防水涂膜施工快，无污染，机械化程度高，但目前使用的改性乳化沥青类基本都属于单一改性产品，存在许多性能方面的不足，而且目前使用的所有此类产品均为薄质涂膜，甚至涂抹多次厚度不超过1mm，不但费时费工，而且强度不足，极易造成施工损伤，防水效果极差，不适应现代交通事业的高速发展。

                             发明内容

本发明提供一种高性能化学构网改性乳化沥青桥面粘结防水材料，它具有优良的耐高低温性能，而且粘结力大，高效环保。

本发明的技术方案是：设计一种高性能化学构网改性乳化沥青桥面粘结防水材料，其特征是：

(1)以兰炼AH-90#石油沥青和水为主要原料，油水比例为1.2-1.8。

(2)以阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(1631)、十八烷基三甲基氯化铵(1831)、椰子油丙烯二胺等与非离子表面活性剂OP以4∶5∶4∶3复配使用，用量为用水总量的0.5-1.5％左右。

(3)选用苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)和丁苯橡胶(SBR)(SBS∶SBR＝3.5∶1.5)胶乳为化学改性母体，用量为沥青的6.0-9.0％。

(4)选用优强氧化催化作用的物质如过氧化苯甲酰、过硫酸铵为活性引发剂用量为改性剂的0.1％-3.0％；选择有化学活性的物质如苯乙烯单体、顺丁烯二酸酐作为接枝剂，用量约为SBS和SBR总量的1.0-6.0％。

(5)用环氧树脂乳液(沥青量的2.0-5.0％)作为添加剂，以增大粘结力。

(6)助剂：选择聚乙烯醇、瓜尔胶、氯化铵等稳定剂(用量约1％)，以增强存储稳定性，选择盐酸调节酸度，选择有机硅消泡剂以抑制和消除制作过程中产生的大量气泡。

生产工艺：

1)制备乳化液：按乳化定量的水，加入乳化剂、助剂、胶乳改性剂，调节pH值达到2～3后，加热至80℃，搅拌均匀，保温待用。

2)制备乳化沥青：将热沥青(150℃～180℃)缓缓加入制备好的乳化液中，同时高速剪切，剪切机转速为5000r/min～8000r/min，沥青全部加入后，继续剪切3min～5min。

3)继续搅拌至温度降到45℃以下，缓慢加入接枝剂和活化催化剂，继续剪切至均匀分散，便形成均匀、稳定的化学改性乳化沥青防水材料。

4)搅拌，冷却至室温后密封保存。

本发明的特点是：

本产品突破了传统的高聚物改性乳化沥青改性方式，在制作改性乳化沥青时向其中加入具有化学活性的引发剂，在热作用下，使高聚物改性剂分子链条之间以化学键的形式相互接枝交联，以形成三维空间网络结构，达到了更深层次的改性，大大提高了材料的综合路用性能。因为以化学键形式连接的结点是由分子内原子间的引力来形成的，该化学键力比物理改性的范德华力大1-2个数量级，正是由于如此强大的化学键力使它们构成的空间网络在受力、热等作用时不易遭受破坏。同时由于化学反应的作用，高聚物结构中的双键被改变，降低了高聚物的不饱和度，增强了材料的抗老化性能，这使得化学构网改性乳化沥青的性能比普通改性沥青的性能有了大幅度的提高。因此它具有如下特点：

1、优良的耐高低温性能

使用复合配制的树脂类材料和橡胶类材料对沥青进行化学改性，形成大型空间网状结构，从而大大提高了材料的高低温性能，克服了单一类别改性剂高低温性能不兼顾的缺点。防水层的耐热性能是检验防水材料在不同阶段经受最不利高温的能力，属于感温性指标。研究表明，对于夏季炎热气候地区，夏季最高气温超过40℃，这种情况下防水层可能最高温度超过75℃，这就相应的要求防水层有优异的耐高温性能。试验结果显示本产品可以在80℃烘箱中保持2小时不发粘、不起泡，可以保证防水层在摊铺沥青混合料之前不被施工机械和行人损坏。在125℃下保持1小时，本产品软化发粘但不明显流淌，这既有利于桥面与铺装层的粘结，又避免了热集料刺破防水层而导致的防水失败。然而，现有的涂膜类防水材料在80℃烘箱中保持2小时会明显发粘，在125℃下会流淌，可见本材料的耐高温性能明显优于现有的涂膜类防水材料。

防水材料的低温柔性是涂膜在低温条件下受力时的流变性能和受力时抵抗破坏的能力，它反映防水材料在低温条件下开裂和抵抗基层开裂的能力或保持伸长的能力。当温度下降时，材料的脆性增强，在收缩变形或受力时会导致断裂，导致防水失败。APP改性沥青卷材的柔软度在零下20℃时出现了显著变化，而本材料的性能则基本不受低温的影响，在零下20℃仍可以弯曲自如。橡胶类改性剂的加入显著改善了沥青的低温性能，提高沥青的低温抗裂性。由此可见，复合配制的树脂类和橡胶类改性剂的采用使得本材料的高低温性能显著优于现有的防水材料。

2、粘结力大

本材料使用一种高聚物树脂，并采用特殊的接枝自乳化工艺加工成水乳状作为改性剂。此改性剂的加入大大提高了防水材料的粘结性，可以增强桥面与铺装层混合料的粘结力，克服了普通防水材料由于粘结力不足而造成的防水失败。粘结力的增加使得该防水材料满足了桥面的特殊要求，具有适应桥面板的灵活性，抵抗行车荷载冲击和施工车辆碾压、推挤以及抵抗桥面变形和裂缝的能力。

3、渗透性强

本产品乳化精细，颗粒在5μm左右，并且加入了特殊的渗透剂。当涂在混凝土桥面板后能以较快的速度渗入板体的毛细孔中，保证了桥面铺装的沥青混合料与水泥混凝土桥面板之间的粘结更牢固，使之成为一个有机的整体。

4、高效环保

本材料是水乳型制品，在制作过程中加热的温度低、时间短、污染小，不需要加入对人体有害的化工溶剂。该产品属于冷施工材料，在使用时不需像卷材那样加热施工，不仅可以节约大量的燃料，而且可以使施工工人避免因吸入有害物质而导致的肺病、呼吸道疾病等健康问题，符合二十一世纪经济、社会、交通、环境、科技之间可持续协调发展的要求。

                        具体实施方式

高性能化学构网改性乳化沥青桥面防水材料，其操作如下：

(1)以兰炼AH-90#石油沥青和水为主要原料，油水比例为1.2-1.8。

(2)以阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(1631)、十八烷基三甲基氯化铵(1831)、椰子油丙烯二胺等与非离子表面活性剂OP以4∶5∶4∶3复配使用，用量为用水总量的0.5-1.5％左右。

(3)选用苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)和丁苯橡胶(SBR)(SBS∶SBR＝3.5∶1.5)胶乳为化学改性母体，用量为沥青的6.0-9.0％。

(4)选用优强氧化催化作用的物质如过氧化苯甲酰、过硫酸铵为活性引发剂用量为改性剂的0.1％-3.0％；选择有化学活性的物质如苯乙烯单体、顺丁烯二酸酐作为接枝剂，用量约为SBS和SBR总量的1.0-6.0％。

(5)用环氧树脂乳液(沥青量的2.0-5.0％)作为添加剂，以增大粘结力。

(6)助剂：选择聚乙烯醇、瓜尔胶、氯化铵等稳定剂(用量约1％)，以增强存储稳定性，选择盐酸调节酸度，选择有机硅消泡剂以抑制和消除制作过程中产生的大量气泡。

2、乳化过成如下：

1)制备乳化液：按乳化定量的水，加入乳化剂、助剂、胶乳改性剂，调节pH值达到2～3后，加热至80℃，搅拌均匀，保温待用。

2)制备乳化沥青：将热沥青(150℃～180℃)缓缓加入制备好的乳化液中，同时高速剪切，剪切机转速为5000r/min～8000r/min，沥青全部加入后，继续剪切3min～5min。

3)继续搅拌至温度降到45℃以下，缓慢加入接枝剂和活化催化剂，继续剪切至均匀分散，便形成均匀、稳定的化学改性乳化沥青防水材料。

4)搅拌，冷却至室温后密封保存。

Claims (2)

1、高性能化学构网改性乳化沥青桥面防水材料，其特征是：

(1)以兰炼AH-90#石油沥青和水为主要原料，油水比例为1.2-1.8。

(2)以阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(1631)、十八烷基三甲基氯化铵(1831)、椰子油丙烯二胺等与非离子表面活性剂OP以4∶5∶4∶3复配使用，用量为用水总量的0.5-1.5％左右。

(3)选用苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)和丁苯橡胶(SBR)(SBS∶SBR＝3.5∶1.5)胶乳为化学改性母体，用量为沥青的6.0-9.0％。

(4)选用优强氧化催化作用的物质如过氧化苯甲酰、过硫酸铵为活性引发剂用量为改性剂的0.1％-3.0％；选择有化学活性的物质如苯乙烯单体、顺丁烯二酸酐作为接枝剂，用量约为SBS和SBR总量的1.0-6.0％。

(5)用环氧树脂乳液(沥青量的2.0-5.0％)作为添加剂，以增大粘结力。

(6)助剂：选择聚乙烯醇、瓜尔胶、氯化铵等稳定剂(用量约1％)，以增强存储稳定性，选择盐酸调节酸度，选择有机硅消泡剂以抑制和消除制作过程中产生的大量气泡。

2、根据权利要求1所述的生产工艺：其特征是：

1)制备乳化液：按乳化定量的水，加入乳化剂、助剂、胶乳改性剂，调节pH值达到2～3后，加热至80℃，搅拌均匀，保温待用。

2)制备乳化沥青：将热沥青(150℃～180℃)缓缓加入制备好的乳化液中，同时高速剪切，剪切机转速为5000r/min～8000r/min，沥青全部加入后，继续剪切3min～5min。

3)继续搅拌至温度降到45℃以下，缓慢加入接枝剂和活化催化剂，继续剪切至均匀分散，便形成均匀、稳定的化学改性乳化沥青防水材料。

4)搅拌，冷却至室温后密封保存。