一种环保型水性沥青防水涂料及其制备方法与流程

1.本发明属于防水涂料技术领域，尤其涉及一种环保型水性沥青防水涂料及其制备方法。


背景技术：

2.随着路桥和建筑工程的发展，沥青以其优异的防水性、粘结性在路桥工程和防水工程中被广泛地应用。沥青防水涂料按其成分可分为水乳型沥青防水涂料和溶剂型沥青防水涂料两大类。溶剂型沥青防水涂料中有机溶剂使用量大、安全性差、易造成环境污染，严重危害生产人员、检测人员和施工人员等的身体健康。水乳型沥青防水涂料是将沥青热熔后，在乳化剂等作用下通过高剪切机械力的作用将沥青分散在水中形成的水包油乳液，具有优异的环保性能，是现代防水涂料的发展方向。这种仅仅由沥青乳化得到的乳化沥青，因其力学性能较差，温度敏感性高等缺陷无法单独作为防水材料使用，只能作为一般的基层处理剂使用。
3.近年来，人们通过在热熔沥青中加入sbs等橡胶材料进行改性，使得水性沥青涂料的性能有所改善，材料的高低温性能及断裂延伸率明显提高。但是这种橡胶改性水性沥青涂料在施工应用时效果依然不够理想，主要表现为涂膜拉伸强度低，涂膜与基面粘接力差、柔性差、延伸性低、低温易开裂，热淌冷脆等问题。现在还有一些是利用丙烯酸类乳液、sbr或氯丁乳液对乳化沥青进行冷拼改性可以使加入的聚合物不受添加量的限制。
4.然而研究结果表明，丙烯酸类乳液对水性沥青涂料的粘结强度和抗起泡能力改善较为明显，但因其与沥青的相容性差，对水性沥青涂料的拉伸强度、断裂延伸率、低温柔性的改善方面效果不理想。水乳型沥青防水涂料由于长期暴露于室外或潮湿环境中，容易滋生各种霉菌等微生物，这些霉菌会破坏成膜物质，使涂料的粘结和防水性能下降，甚至失去粘结和防水性能。而传统的涂料配方中，多加入无机杀菌剂、有机杀菌剂等单个组分或多个组分简单混合，使用一段时间后，这些杀菌剂容易失去效果或流失，而失去防霉杀菌效果。因此，开发一种具有高粘结强度，同时满足高拉伸强度、断裂延伸率、低温柔性、抗菌效果佳的环保型水性沥青防水涂料是目前研发的主要方向。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种环保型水性沥青防水涂料及其制备方法，本发明涂料的制备方法简单、原料和工艺环保，制备的环保型水性沥青防水涂料不仅具有较高的粘结强度、拉伸强度、延伸率，而且具有优异低温柔性和抑菌抗菌性能，延长了涂料的使用寿命。
6.为了实现本发明的目的，本发明提供了一种环保型水性沥青防水涂料，由以下重量份数的原料组成：乳化硅烷改性沥青60
‑
80份、丙烯酸乳液10
‑
25份、氯丁胶乳5
‑
25份、消泡剂1
‑
3份、增稠剂1
‑
2份、复合杀菌剂0.5
‑
1份、无机填料10
‑
30份、增溶剂2
‑
4份、分散剂1
‑
3份和水10
‑
20份。
7.进一步的，所述乳化硅烷改性沥青是由以下重量份数的原料组成：硅烷改性沥青
45
‑
65份、水25
‑
50份、阴离子沥青乳化剂3
‑
8份、乳化稳定剂1
‑
2份和质量浓度为10
‑
15％的氢氧化钠碱液，所述乳化稳定剂为聚乙二醇、羧甲基纤维素钠或聚丙烯酰胺中的一种。
8.进一步的，所述乳化硅烷改性沥青的制备方法为：将阴离子沥青乳化剂加入到40
‑
50℃的水中溶解，加入氢氧化钠碱液调节ph值为12
‑
13之间，然后加入乳化稳定剂，混合均匀后加入到反应釜中，再将硅烷改性沥青加入到反应釜中，压力设置为0.2mpa，温度为50
‑
60℃下乳化分散5
‑
10min，即得乳化硅烷改性沥青。
9.进一步的，所述硅烷改性沥青是由以下重量份数的原料组成：基质沥青100份、甲基氢二甲氧基硅烷10
‑
15份、mq型硅树脂6
‑
10份、催化剂0.1
‑
0.2份和交联剂0.5
‑
1份组成，
10.所述的硅烷改性沥青由以下方法制备而成：将甲基氢二甲氧基硅烷和mq型硅树脂加入到温度为150
‑
165℃的基质沥青中搅拌均匀，然后加入催化剂和交联剂，并在150
‑
165℃温度下，以600
‑
700rpm的转速搅拌1
‑
1.5h，即得硅烷改性沥青。
11.进一步的，所述催化剂为二月桂酸二丁基锡，所述交联剂为正硅酸乙酯、聚硅酸乙酯中一种。
12.进一步的，所述增稠剂为缔合型聚氨酯、聚丙烯酰胺、聚丙烯酸酯共聚物、羟甲基纤维素钠中的一种或两种以上组合物。
13.进一步的，所述消泡剂为聚醚类消泡剂、聚硅氧烷消泡剂或有机硅消泡剂中的一种或者两种以上以任意比例混合而成的混合物。
14.进一步的，所述复合杀菌剂为bek
‑
550杀菌剂、氧化亚铜和sds的按照质量比为1:(0.3
‑
0.8)：(0.1
‑
0.15)混合而成的混合物，其制备方法为：将sds加入到去离子水中搅拌至溶解，然后升温至80
‑
90℃，然后再加入氧化亚铜，搅拌0.5
‑
1h，降至室温，再加入bek
‑
550杀菌剂，搅拌1
‑
3h，即得所述复合杀菌剂；所述的去离子水与sds的质量比为0.2
‑
0.3:1。
15.进一步的，所述无机填料为重钙、滑石粉、高岭土、硫酸钡或者炭黑中的一种或者两种以上以任意比例混合而成的混合物。
16.进一步的，所述分散剂为三聚磷酸钠、三乙基己基磷酸、三乙醇胺、纤维素衍生物中的一种或者两种以上以任意比例混合而成的混合物。
17.一种环保型水性沥青防水涂料的制备方法，具体包括以下步骤：
18.将水和丙烯酸乳液加入到容器中，然后加入消泡剂并在500
‑
700rpm速度下搅拌均匀；
19.然后加入无机填料、分散剂，然后在搅拌速度为1000
‑
1200rpm下搅拌20
‑
30min；
20.然后在搅拌速率为650
‑
800rpm下依次加入乳化硅烷改性沥青和氯丁胶乳，搅拌5
‑
10min；
21.最后再加入增稠剂、复合杀菌剂和增溶剂，继续搅拌5
‑
10min后，即得所述环保型水性沥青防水涂料。
22.本发明取得了以下有益效果：
23.1.本发明通过加入适量丙烯酸乳液和氯丁胶乳对乳化沥青在常温下进行改性，再加入增稠剂、杀菌剂、消泡剂、填料和增溶剂，各组分间相互作用，该水性沥青防水涂料具有优异的粘结强度，使其用于基层粘结性好，具有优异的抗剥离能力、抗滑移性，并具有很好的抗流挂性，本发明还具有很好的拉伸强度、断裂伸长率和低温柔性，并且在施工过程中不易起泡，在使用过程中具有长效的抑菌抗菌效果，延长了本发明的使用寿命。
24.本发明通过加入增溶剂，提高了丙烯酸乳液、氯丁胶乳和乳化沥青等组分之间的相容性，则各组分间的界面结合力增强，从而使增强了水性沥青防水涂料成膜后的拉伸强度和断裂伸长率。
25.本发明水性沥青防水涂料的原料环保易得，制备方法简单，无需加热和特殊的设备，生产过程中无有害气体释放，生产成本较低，适合于施工现场使用。
26.进一步地，本发明采用有机硅烷对基质沥青进行改性，利用甲基氢二甲氧基硅烷与mq型硅树脂在催化剂和交联剂的作用下，与基质沥青聚合制得硅烷改性沥青，因硅烷氧基si
‑
or的加入，使其在湿气作用下水解成si
‑
oh，可与涂料基材表面的羟基或金属氧化物形成化学键或氢键作用，使其对涂料基材产生良好的附着力，则使用有机硅烷对沥青进行改性，提高了本发明的粘结力，使本发明与基材间的粘结强度有明显提高；mq型硅树脂是一类其分子以si
‑
o键为骨架而构成的立体(非线性)结构的新型有机硅材料，其中乙烯基可与硅氢加成交联，增加了更加多的交联点，使其与交联剂、甲基氢二甲氧基硅烷反应，使硅烷改性沥青形成三维空间网络结构，提高了交联度，从而提高了硅烷改性沥青的柔韧性，进一步提高了本发明的力学性能、成膜性和粘附性。甲基氢二甲氧基硅烷和mq型硅树脂的加入，提高了基质沥青的耐候性和低温柔性。
27.本发明中甲基氢二甲氧基硅烷、mq型硅树脂和交联剂的使用，提高了乳化硅烷改性沥青与无机填料、树脂以及基材之间的结合力，这主要是由于这些组分中的硅氧烷水解或水解后的硅羟基和无机基层表面的羟基缩合，而另一端的有机基团则与有机高分子化合物生成共价键，则使本发明具有优异的粘结强度、力学强度和断裂延长率。
28.进一步地，本发明的复合杀菌剂采用bek
‑
550杀菌剂、氧化亚铜和sds(十二烷基硫酸钠)复配而成，bek
‑
550杀菌剂为不含voc的无毒有机杀菌剂，具有优异的抑菌效果，但是其在50℃易分解，本发明通过sds使其与氧化亚铜结合，使其能稳定存在于沥青防水涂料中，提高了其稳定性和使用温度(可于65℃下不分解出活性成分)，并能长期稳定地存在于沥青防水涂料中，涂料成膜后也不易析出，能稳定长效发挥抑菌杀菌效果，延长了涂料的防霉杀菌性，也进一步延长了本发明的使用寿命。
具体实施方式
29.下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
30.本发明的阴离子沥青乳化剂使用的是江苏金阳新材料科技有限公司提供的阴离子慢裂乳化剂，型号为jy
‑
aff1；
31.本发明使用的是山东享鑫化工有限公司的bek
‑
550复合型杀菌剂；
32.本发明的缔合型聚氨酯为苏州青田新材料有限公司生产的型号dh
‑
7216s。
33.下面结合具体实施例对本发明的环保型水性沥青防水涂料予以说明。
34.实施例1
35.一种环保型水性沥青防水涂料的制备方法为：将10份水和25份丙烯酸乳液加入到容器中低速搅拌均匀，然后加入3份消泡剂在700rpm速度下混合均匀，再加入20份无机填料和1份分散剂，以1000rpm的速率搅拌30min；在650rpm速率下，依次加入60份乳化硅烷改性
沥青、20份氯丁胶乳，搅拌10min；最后加入1份增稠剂、0.5份复合杀菌剂和2份增溶剂，继续搅拌5min，即可。
36.上述乳化硅烷改性沥青的制备方法为：将8份阴离子慢裂乳化剂jy
‑
aff1加入到24.5份水中于50℃溶解，加入15wt％氢氧化钠碱液调节ph值为12
‑
13之间，然后加入1.5份乙二醇，混合均匀后加入到反应釜中，再将65份硅烷改性沥青加入到反应釜中，压力设置为0.2mpa，温度为60℃下乳化分散5min，即得乳化硅烷改性沥青。
37.上述硅烷改性沥青的制备方法为：将10份甲基氢二甲氧基硅烷和10份mq型硅树脂加入到温度为150
‑
165℃的100份基质沥青中搅拌均匀，然后加入0.1份二月桂酸二丁基锡和1份聚硅酸乙酯，并在165℃温度下，以600rpm的转速搅拌1h，即得硅烷改性沥青。
38.上述增稠剂为缔合型聚氨酯。
39.上述消泡剂为多美多新材料有限公司生产的型号bk
‑
l099。
40.上述复合杀菌剂的制备方法为：将15份sds加入到去离子水中搅拌至溶解，然后升温至90℃，往其中加入80份氧化亚铜，搅拌60min，降至室温，再加入100份bek
‑
550杀菌剂，搅拌2h，即得；所述的去离子水与sds的质量比为0.2:1。
41.上述无机填料为重钙和高岭土，质量比为1:1。
42.上述分散剂为三聚磷酸钠。
43.上述增溶剂为巴斯夫氢化蓖麻油co40。
44.实施例2
45.一种环保型水性沥青防水涂料的制备方法为：将20份水和10份丙烯酸乳液加入到容器中低速搅拌均匀，然后加入2份消泡剂在500rpm速度下混合均匀，再加入30份无机填料和3份分散剂，以1200rpm的速率搅拌20min；在800rpm速率下，依次加入80份乳化硅烷改性沥青、15份氯丁胶乳，搅拌5min；最后加入2份增稠剂、0.8份复合杀菌剂和4份增溶剂，继续搅拌10min，即可。
46.上述乳化硅烷改性沥青的制备方法为：将3份阴离子慢裂乳化剂jy
‑
aff1加入到49份水中于40℃溶解，加入10wt％氢氧化钠碱液调节ph值为12
‑
13之间，然后加入1份羧甲基纤维素钠，混合均匀后加入到反应釜中，再将45份硅烷改性沥青加入到反应釜中，压力设置为0.2mpa，温度为50℃下乳化分散10min，即得乳化硅烷改性沥青。
47.上述硅烷改性沥青的制备方法为：将15份甲基氢二甲氧基硅烷和6份mq型硅树脂加入到温度为150
‑
165℃的100份基质沥青中搅拌均匀，然后加入0.2份二月桂酸二丁基锡和1份正硅酸乙酯，并在150℃温度下，以700rpm的转速搅拌1.5h，即得硅烷改性沥青。
48.上述增稠剂为缔合型聚氨酯。
49.上述消泡剂为天津高田新材料科技有限公司生产的型号ck
‑
0023。
50.上述复合杀菌剂的制备方法为：将10份sds加入到去离子水中搅拌至溶解，然后升温至80℃，往其中加入30份氧化亚铜，搅拌30min，降至室温，再加入100份bek
‑
550杀菌剂，搅拌2h，即得；所述的去离子水与sds的质量比为0.3:1。
51.上述填料为硫酸钡和炭黑，质量比为2:1。
52.上述分散剂为三乙基己基磷酸。
53.上述增溶剂为巴斯夫氢化蓖麻油co40。
54.实施例3
55.一种环保型水性沥青防水涂料的制备方法为：将20份水和20份丙烯酸乳液加入到容器中低速搅拌均匀，然后加入1份消泡剂在600rpm速度下混合均匀，再加入10份无机填料和2份分散剂，以1100rpm的速率搅拌30min；在700rpm速率下，依次加入70份乳化硅烷改性沥青、5份氯丁胶乳，搅拌10min；最后加入2份增稠剂、1份复合杀菌剂和3份增溶剂，继续搅拌10min，即可。
56.上述乳化硅烷改性沥青的制备方法为：将5份阴离子慢裂乳化剂jy
‑
aff1加入到41.5份水中于50℃溶解，加入15wt％氢氧化钠碱液调节ph值为12
‑
13之间，然后加入2份聚丙烯酰胺，混合均匀后加入到反应釜中，再将50份硅烷改性沥青加入到反应釜中，压力设置为0.2mpa，温度为50℃下乳化分散10min，即得乳化硅烷改性沥青。
57.上述硅烷改性沥青的制备方法为：将10份甲基氢二甲氧基硅烷和8份mq型硅树脂加入到温度为150
‑
165℃的100份基质沥青中搅拌均匀，然后加入0.2份二月桂酸二丁基锡和0.5份正硅酸乙酯，并在150℃温度下，以700rpm的转速搅拌1h，即得硅烷改性沥青。
58.上述增稠剂为聚丙烯酸酯，陶氏化学，型号为ase60。
59.上述消泡剂为天津高田新材料科技有限公司生产的型号ck
‑
0017。
60.上述复合杀菌剂的制备方法为：将12份sds加入到去离子水中搅拌至溶解，然后升温至80℃，往其中加入50份氧化亚铜，搅拌40min，降至室温，再加入100份bek
‑
550杀菌剂，搅拌2h，即得；所述的去离子水与sds的质量比为0.25:1。
61.上述填料为重钙、滑石粉和炭黑，质量比为2:1:1。
62.上述分散剂为三乙基己基磷酸和三乙醇胺，其质量比为2:1。
63.上述增溶剂为巴斯夫氢化蓖麻油co40。
64.实施例4
65.一种环保型水性沥青防水涂料的制备方法为：将15份水和15份丙烯酸乳液加入到容器中低速搅拌均匀，然后加入3份消泡剂在600rpm速度下混合均匀，再加入25份无机填料和3份分散剂，以1200rpm的速率搅拌30min；在700rpm速率下，依次加入65份乳化硅烷改性沥青、25份氯丁胶乳，搅拌10min；最后加入1份增稠剂、1份复合杀菌剂和3份增溶剂，继续搅拌10min，即可。
66.上述乳化硅烷改性沥青的制备方法为：将8份阴离子慢裂乳化剂jy
‑
aff1加入到34份水中于40℃溶解，加入10wt％氢氧化钠碱液调节ph值为12
‑
13之间，然后加入2份聚丙烯酰胺，混合均匀后加入到反应釜中，再将55份硅烷改性沥青加入到反应釜中，压力设置为0.2mpa，温度为50℃下乳化分散10min，即得乳化硅烷改性沥青。
67.上述硅烷改性沥青的制备方法为：将12份甲基氢二甲氧基硅烷和7份mq型硅树脂加入到温度为150
‑
165℃的100份基质沥青中搅拌均匀，然后加入0.1份二月桂酸二丁基锡和1份正硅酸乙酯，并在150℃温度下，以700rpm的转速搅拌1h，即得硅烷改性沥青。
68.上述增稠剂为缔合型聚氨酯。
69.上述消泡剂为天津高田新材料科技有限公司生产的型号ck
‑
0017。
70.上述复合杀菌剂的制备方法为：将13份sds加入到去离子水中搅拌至溶解，然后升温至80℃，往其中加入62份氧化亚铜，搅拌60min，降至室温，再加入100份bek
‑
550杀菌剂，搅拌2h，即得；所述的去离子水与sds的质量比为0.2:1。
71.上述填料为重钙和硫酸钡，质量比为1:1。
72.上述分散剂为陶氏cellosze的羟乙基纤维素qp
‑
11mh。
73.上述增溶剂为巴斯夫氢化蓖麻油co40。
74.将上述实施例1
‑
4的涂料成品密封放置24h后，将该涂料涂覆在模具中，制成厚度为1.5mm左右的涂膜，在标准试验条件下养护7后，测试涂膜的拉伸强度、断裂伸长率、撕裂强度、耐热性和耐候性，测得结果如下表所示。
75.本方案物理力学性能的测试方法参照《jc/t408
‑
2005水乳型沥青防水涂料》；其中拉伸强度测试方法参照《jg/t172
‑
2014弹性建筑涂料》进行；剥离强度测试方法参照gb/t328.20
‑
2007中进行测定，测试数据如下表1所示。涂料的抗菌性测试方法按gb/t21866
‑
2008中进行测定，测试数据如下表2所示。
76.表1水性沥青防水涂料的物理力学性能测试数据
[0077][0078]
从上表1的试验结果可以看出，本发明具有优异的拉伸强度、断裂伸长率和粘结强度，并且还具有优异的低温柔性，无挥发性有机化合物，环保。
[0079]
表2水性沥青防水涂料的抗菌性能测试数据
[0080][0081]
从上表2的试验结果可以看出，本发明具有优异的抗菌性和抗菌稳定性。
[0082]
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
[0083]
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。