一种热粘改性沥青防水涂料及其制备方法和应用与流程

1.本发明属于高分子技术领域，具体涉及一种用于混凝土路面或桥面的防水体系的热粘改性沥青防水涂料及其制备方法。

背景技术：

2.混凝土路面，尤其是混凝土桥梁(包括公路桥梁和铁路桥梁)的桥面防水体系是提高结构耐久性的重要技术手段。混凝土道路的防水体系一般采用在混凝土基层上先铺设热熔改性沥青防水卷材层，然后浇注一定厚度的混凝土或者沥青作为保护层。桥面防水性能取决于卷材是否能够与基层完全粘结以及卷材间是否牢固搭接，没有缝隙。铺设热熔改性沥青防水卷材时，先排好卷材，按准确尺寸裁剪后，每卷卷材从端头回卷到中间，用火焰熔化隔离薄膜，立即向前滚铺，使卷材完全粘接在基层上，然后重复地做另一半的卷材。随后的卷材在端头搭接处交错排列。这样的铺设工艺造成卷材搭接缝较多，可靠性相对较低；而且防水墙和泄水孔等部位封边效果不易保证。同时，明火烘烤工艺存在一定安全隐患，也容易造成环境污染。

技术实现要素：

3.针对现有技术的不足，本发明提供一种热粘改性沥青防水涂料。本发明的沥青防水涂料室温下是固体，便于贮存和运输。该沥青防水涂料和其上的改性沥青防水卷材替代了传统的热熔改性沥青防水卷材，施工现场无需明火；现有技术中的固态沥青防水涂料施工时需要加热至180℃以上，而本发明的沥青防水涂料施工时加热温度不高于160℃。所以本发明的沥青防水涂料施工时不产生烟气。本发明的沥青防水涂料除具有优异的不透水性、低温柔性(-30℃)和抗疲劳性外，还有较高的断裂伸长率和粘结强度，与基面和卷材满粘，长期不固化，使卷材搭接处粘接可靠，提高了防水体系的可靠性和耐久性。
4.为了实现上述技术效果，本发明采用了如下的技术方案：
5.一种热粘改性沥青防水涂料，所述热粘改性沥青防水涂料常温下为固态，按质量百分比计，组成为：
6.沥青40-55％、改性剂5-15％、黏结剂11-19％、黏结补偿剂1-6％、软化剂12-21％、增塑剂1-5％和填料3-8％；
7.其中，所述改性剂选自柔性环氧树脂、多异氰酸酯、氯丁橡胶、废橡胶粉、聚乙烯树脂、聚丙烯树脂、酚醛树脂、sbr、sbs、聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet)、乙烯-醋酸乙烯酯(eva)和古马隆树脂中的一种或多种；
8.所述黏结剂选自松香树脂、萜烯树脂、石油树脂、粘均分子量35000-55000的中分子量聚异丁烯、t612粘度指数改进剂、t613粘度指数改进剂和t614粘度指数改进剂中的一种或多种；
9.所述软化剂选自松节油、氯化石蜡、白油、减三线糠醛抽出油、环烷油和植物油中的一种多种；
10.所述增塑剂选自环烷酸钴、环己烷二甲酸二异丁酯(dibch)、偏苯三酸三辛酯(totm)、环保型柠檬酸正三丁酯(tbc)、邻苯二甲酸二辛酯(dop)和己二酸二辛酯(doa)中一种或多种；
11.所述黏结补偿剂选自脂环族环氧基硅烷sca-e86e、双(乙酰丙酮基)二异丙基钛酸酯、3-氨丙基三乙氧基硅烷和二异丙氧基乙酰乙酸油酸酯基铝酸酯中的一种或多种；
12.所述填料选自滑石粉、轻质碳酸钙和云母粉中的一种多种。
13.优选地，所述沥青选自重交道路石油沥青70#和90#中的一种或两种。
14.更优选地，所述沥青针入度(25℃、100g，5s，0.1mm)为60-100，软化点为45-55℃。
15.优选地，所述改性剂选自柔性环氧树脂、氯丁橡胶、聚丙烯树脂、酚醛树脂、sbr、sbs、乙烯-醋酸乙烯酯(eva)和古马隆树脂中的一种或多种。
16.优选地，所述黏结剂选自粘均分子量35000-55000的中分子量聚异丁烯和t612粘度指数改进剂中的一种或两种。
17.优选地，所述软化剂选自环烷油和白油中的一种或两种。
18.优选地，所述增塑剂选自邻苯二甲酸二辛酯和环己烷二甲酸二异丁酯中的一种或两种。
19.优选地，所述黏结补偿剂选自脂环族环氧基硅烷sca-e86和二异丙氧基乙酰乙酸油酸酯基铝酸酯中的一种或两种。
20.优选地，所述填料选自轻质碳酸钙和滑石粉中的一种或两种。
21.本发明还有一个目的在于提供上述热熔改性沥青涂料的制备方法，包括如下步骤：
22.a)按照配比准备各组分；
23.b)将沥青放入120～140℃的恒温烘箱中，加热至其呈流动状态，继续保温，加热和保温时间至少2h以上；
24.c)称量步骤b)得到的呈流动状态的沥青，转移入带有保温和搅拌装置的容器内，缓慢加入改性剂、软化剂和增塑剂，140～160℃下低速搅拌1～2h，保持温度不变，使用高速剪切机，持续剪切1～2h；
25.d)将黏结剂、填料和黏结补偿剂加入到步骤c)的混合体系中，保持温度不变，继续使用高速剪切机，持续剪切1～2h，冷却，切割成块状，密封隔热保存，即得。
26.优选地，所述步骤c)中，低速搅拌的转速为50～200r/min。
27.优选地，所述步骤c)和d)中，高速剪切速率为1000～2000rpm。
28.本发明的第三个目的在于提供上述热熔改性沥青涂料或者通过上述制备方法制备得到的热熔改性沥青涂料在混凝土路面、桥面防水体系中的应用，包括如下步骤：
29.i.将所述热粘改性沥青防水涂料加热到流动状态，加热温度150～160℃，出料温度150～160℃；
30.ii.将所述流动状态的热粘改性沥青防水涂料喷涂或刮涂在混凝土基层上表面和改性沥青防水卷材下表面，立刻将所述改性沥青防水卷材铺贴在所述混凝土基层上，做到边喷涂边铺贴边滚压边排气，以达到满粘效果；所述热粘改性沥青防水涂料在所述混凝土基层上的厚度为0.8～1.5mm。
31.本发明提供的所述热熔改性沥青防水涂料，各组分协同发挥作用。其中：
32.所述黏结剂提高了沥青和改性剂的结合程度，同时增加热粘改性沥青防水涂料与卷材和基面的粘接力，提高材料的延伸性。
33.所述软化剂用来溶解改性剂，使其链段充分打开，促进与沥青的融合。
34.所述增塑剂一种沥青助剂,在改善沥青耐低温性能及高温黏度的同时,可有效改善材料的柔韧性和拉伸性，提高抗冲击能力。此外，增塑剂对沥青的温度敏感性也有一定改善效果。
35.所述黏结补偿剂进一步提高材料与防水卷材和混凝土基面的界面结合力，保障复合防水体系的整体性和抗水渗透性。
36.所述填料进一步提高材料的耐高温性能，吸收小分子油类物质，降低材料的渗油性。
37.总之，本发明提供的所述热熔改性沥青防水涂料，固含量≥98％，热熔温度低于160℃，加热过程不产生烟气。以本发明的热熔改性沥青防水涂料和改性沥青防水卷材替代传统的热熔性沥青防水卷材，可以实现无明火施工，施工中无烟气排放。本发明的热粘改性沥青防水涂料能够满涂和平其下的混凝土粗糙基面，满粘和渗透其上的防水卷材，保障复合防水体系具有良好的附着性、密闭性、耐候性、延伸性和裂缝追随性。
具体实施方式
38.以下参照具体的实施例来说明本发明。本领域技术人员能够理解，这些实施例仅用于说明本发明，其不以任何方式限制本发明的范围。
39.下述实施例中的实验方法，如无特殊说明，均为常规方法。下述实施例中所用的原料、试剂材料等，如无特殊说明，均为市售购买产品。其中，部分原料购买情况如下：。
40.脂环族环氧基硅烷sca-e86e、二异丙氧基乙酰乙酸油酸酯基铝酸酯：购自南京能德新材料技术有限公司；
41.柔性环氧树脂yp-50：购自武汉一鹏材料科技有限公司；
42.sbr1502：中国石油天然气股份有限公司；
43.sbs2336：广州信诺新材料科技有限公司；
44.聚丙烯树脂gm750e：宁波超旺新材料有限公司；
45.叔丁基酚醛树脂2402：山东茂发化工有限公司；
46.氯丁橡胶sn244x：广州市乾亦元合成材料科技有限公司；
47.乙烯-醋酸乙烯酯：山东科建化工有限公司；
48.hrd550中分子量聚异丁烯：粘均分子量35000-55000，济南鑫厚商贸有限公司；
49.古马隆树脂：山东翔昭新型材料有限公司。
50.下述实施例和对比例的热粘改性沥青防水涂料都通过如下步骤制备：
51.a)按照配比准备各组分；
52.b)将沥青放入120～140℃的恒温烘箱中，加热至其呈流动状态，继续保温，加热和保温时间至少2h以上；
53.c)称量步骤b)得到的呈流动状态的沥青，转移入带有保温和搅拌装置的容器内，缓慢加入改性剂、软化剂和增塑剂，140～160℃下50-200rpm搅拌1～2h，保持温度不变，使用高速剪切机，剪切速率1000～2000rpm，持续剪切1～2h；
54.d)将黏结剂、填料和黏结补偿剂加入到步骤c)的混合体系中，保持温度不变，继续使用高速剪切机，剪切速率1000～2000rpm，持续剪切1～2h，冷却，切割成块状，密封隔热保存，即得。
55.下述实施例和对比例的热粘改性沥青防水涂料应用于防水体系时的具体施工步骤如下：
56.i.将所述热粘改性沥青防水涂料加热到流动状态，加热温度150～160℃，出料温度150～160℃；
57.ii.将所述流动状态的热粘改性沥青防水涂料喷涂或刮涂在混凝土基层上表面和改性沥青防水卷材下表面，立刻将所述改性沥青防水卷材铺贴在所述混凝土基层上，做到边喷涂边铺贴边滚压边排气，以达到满粘效果；所述热粘改性沥青防水涂料在所述混凝土基层上的厚度为0.8～1.5mm。
58.实施例1～7一种热粘改性沥青防水涂料
59.实施例1～7的热粘改性沥青防水涂料原料配比见表1，按照上述方法制备和施工。物理力学性能见表2。
60.对比例1～3一种热粘改性沥青防水涂料
61.对比例1～3的热粘改性沥青防水涂料原料配比见表3，按照上述方法制备和施工。物理力学性能见表4。
62.表1实施例1～7的热粘改性沥青防水涂料的配方表(单位：kg)
[0063][0064]
表2实施例1～7物理力学性能表
[0065][0066]
表3对比例1～的热粘改性沥青防水涂料的配方表(单位：kg)
[0067][0068]
表4对比例1～的热熔改性沥青涂料的物理力学性能
[0069][0070]
本发明实施例1-7通过树脂和橡胶复配改性沥青、增塑剂使得材料的不透水性、低温柔性和断裂伸长率大幅提升，断裂伸长率达650％以上；通过黏结剂和黏结补偿剂大幅提升材料内聚力、与卷材粘接强度、与混凝土的粘结强度，尤其铝酸脂类偶联剂通过质子化反应与填料或底材表面进行反应，不需要填料表面一定要有羟基，也不需要预水解或填料表面需残留水份，与沥青和改性剂有较好的结合力。
[0071]
而对比例1中填料用量较少，仅1％，涂料耐热性和耐低温性大幅降低；对比例2中填料用量大，高达15％，影响了涂料的断裂伸长率和粘接强度；对比例3中黏结补偿剂用量为0.1％，涂料的粘接强度和不透水性较低；对比例4中沥青用量仅30％，涂料的耐高温性和耐低温性较差，断裂伸长率较小，涂料的延展性较差，表现为与混凝土粘接强度较差。

技术特征：

1.一种热粘改性沥青防水涂料，所述热粘改性沥青防水涂料常温下为固态，按质量百分比计，组成为：沥青40-55％、改性剂5-15％、黏结剂11-19％、黏结补偿剂1-6％、软化剂12-21％、增塑剂1-5％和填料3-8％；其中，所述改性剂选自柔性环氧树脂、多异氰酸酯、氯丁橡胶、废橡胶粉、聚乙烯树脂、聚丙烯树脂、酚醛树脂、sbr、sbs、聚对苯二甲酸乙二醇酯、乙烯-醋酸乙烯酯和古马隆树脂中的一种或多种；所述黏结剂选自松香树脂、萜烯树脂、石油树脂、粘均分子量35000-55000的中分子量聚异丁烯、t612粘度指数改进剂、t613粘度指数改进剂和t614粘度指数改进剂中的一种或多种；所述软化剂选自松节油、氯化石蜡、白油、减三线糠醛抽出油、环烷油和植物油中的一种多种；所述增塑剂选自环烷酸钴、环己烷二甲酸二异丁酯、偏苯三酸三辛酯、环保型柠檬酸正三丁酯、邻苯二甲酸二辛酯和己二酸二辛酯中一种或多种；所述黏结补偿剂选自脂环族环氧基硅烷sca-e86e、双(乙酰丙酮基)二异丙基钛酸酯、3-氨丙基三乙氧基硅烷和二异丙氧基乙酰乙酸油酸酯基铝酸酯中的一种或多种；所述填料选自滑石粉、轻质碳酸钙和云母粉中的一种多种。2.根据权利要求1所述的热粘改性沥青防水涂料，其特征在于，所述沥青选自重交道路石油沥青70#和90#中的一种或两种；优选地，所述沥青针入度(25℃、100g，5s，0.1mm)为60-100，软化点为45-55℃。3.根据权利要求1所述的热粘改性沥青防水涂料，其特征在于，所述改性剂选自柔性环氧树脂、氯丁橡胶、聚丙烯树脂、酚醛树脂、sbr、sbs、乙烯-醋酸乙烯酯和古马隆树脂中的一种或多种；优选地，所述黏结剂选自粘均分子量35000-55000的中分子量聚异丁烯和t612粘度指数改进剂中的一种或两种。4.根据权利要求1所述的热粘改性沥青防水涂料，其特征在于，所述软化剂选自环烷油和白油中的一种或两种。5.根据权利要求1所述的热粘改性沥青防水涂料，其特征在于，所述增塑剂选自邻苯二甲酸二辛酯和环己烷二甲酸二异丁酯中的一种或两种。6.根据权利要求1所述的热粘改性沥青防水涂料，其特征在于，所述黏结补偿剂选自脂环族环氧基硅烷sca-e86和二异丙氧基乙酰乙酸油酸酯基铝酸酯中的一种或两种。7.根据权利要求1所述的热粘改性沥青防水涂料，其特征在于，所述填料选自轻质碳酸钙和滑石粉中的一种或两种。8.权利要求1至7中任一项所述的热熔改性沥青涂料的制备方法，包括如下步骤：a)按照配比准备各组分；b)将沥青放入120～140℃的恒温烘箱中，加热至其呈流动状态，继续保温，加热和保温时间至少2h以上；c)称量步骤b)得到的呈流动状态的沥青，转移入带有保温和搅拌装置的容器内，缓慢加入改性剂、软化剂和增塑剂，140～160℃下低速搅拌1～2h，保持温度不变，使用高速剪切
机，持续剪切1～2h；d)将黏结剂、填料和黏结补偿剂加入到步骤c)的混合体系中，保持温度不变，继续使用高速剪切机，持续剪切1～2h，冷却，切割成块状，密封隔热保存，即得。9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述步骤c)中，低速搅拌的转速为50～200r/min；优选地，所述步骤c)和d)中，高速剪切速率为1000～2000rpm。10.权利要求1至7中任一项所述的热粘改性沥青防水涂料或者通过权利要求8或9所述的制备方法制备得到的热熔改性沥青涂料在混凝土路面、桥面防水体系中的应用，包括如下步骤：i.将所述热粘改性沥青防水涂料加热到流动状态，加热温度150～160℃，出料温度150～160℃；ii.将所述流动状态的热粘改性沥青防水涂料喷涂或刮涂在混凝土基层上表面和改性沥青防水卷材下表面，立刻将所述改性沥青防水卷材铺贴在所述混凝土基层上，做到边喷涂边铺贴边滚压边排气，以达到满粘效果；所述热粘改性沥青防水涂料在所述混凝土基层上的厚度为0.8～1.5mm。

技术总结

本发明提供一种热粘改性沥青防水涂料及其制备方法，以及在混凝土路面、桥面防水体系中的应用。所述热粘改性沥青防水涂料常温下为固态，按质量百分比计，组成为：沥青40-55％、改性剂5-15％、黏结剂11-19％、黏结补偿剂1-6％、软化剂12-21％、增塑剂1-5％和填料3-8％。本发明的沥青防水涂料工作温度低于160℃，不产生烟气；其除具有优异的不透水性、低温柔性(-30℃)和抗疲劳性外，还有较高的断裂伸长率和粘结强度，与基面和卷材满粘，长期不固化，使卷材搭接处粘接可靠，提高了防水体系的可靠性和耐久性。久性。