巰基烷氧基硅烷瀝青水泥防水橋聯(lián)劑及其防水產(chǎn)品和應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種建筑防水材料的添加劑，特別是能夠與浙青和水泥同時(shí)進(jìn)行化學(xué) 交聯(lián)反應(yīng)，形成較好的化學(xué)親和力的化學(xué)鍵、使之固化后起到不可逆的粘結(jié)作用的橋聯(lián)劑 及其防水產(chǎn)品和應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002] 常見的建筑防水材料主要是水泥和浙青，浙青主要用于混凝土的接縫或墻邊的縫 隙堵漏，或者鋪在樓頂粘結(jié)薄磚防漏，也可以做成防水卷材，鋪設(shè)在需要防滲防雨的場(chǎng)合。 然而目前的浙青難以進(jìn)行較好的堵漏防漏，其原因是浙青與固化了的水泥(混凝土）的粘結(jié) 是很不持久的，主要是浙青是石油提取汽油、煤油等后的殘留物，大多數(shù)屬于低分子量的烷 類(化學(xué)式CnH(2n+2)，η是原子數(shù))烷類不溶于水，但是與無機(jī)物粘連力不強(qiáng)，特別是未經(jīng)改性 過的浙青，高溫時(shí)易融化，低溫時(shí)發(fā)脆，在經(jīng)歷風(fēng)吹日曬的建筑物頂層或表面，非常容易老 化脫落。即使對(duì)浙青進(jìn)行了改性，也無法保證與混凝土的粘連效果。
[0003] 如何使得防水卷材的表面能夠起到較好的粘接效果，本申請(qǐng)人廣西金雨傘防水裝 飾有限公司進(jìn)行了多年的研究，2009年10月9日，向中國知識(shí)產(chǎn)權(quán)局申請(qǐng)了 "與混凝土進(jìn) 行化學(xué)交聯(lián)和物理卯榫協(xié)同粘結(jié)的防水卷材"的發(fā)明專利，【申請(qǐng)?zhí)枴緾N200910114456.X公 開（公告）號(hào)：CN101694114A;該發(fā)明公開了一種濕鋪預(yù)鋪防水卷材，是將改性浙青復(fù)合物 在胎體上進(jìn)行浸涂、控厚定型、覆膜、收卷等工藝制成的，所述的改性浙青復(fù)合物為改性浙 青、增塑劑、抗氧化劑、功能性助劑和填充劑，制備方法是將基質(zhì)浙青置于反應(yīng)罐內(nèi)，加入增 粘劑、無規(guī)則聚乙烯和苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物，混和均勻，升溫，攪拌1. 5-2h， 接著把溫度降到180°C左右，再將填料、增塑劑、抗氧化劑、功能性助劑加到反應(yīng)罐，攪拌 0. 5-lh，進(jìn)行充分混合改性，然后輸送到膠體磨，對(duì)物料進(jìn)行反復(fù)研磨，再將改性好的浙青 在胎體上進(jìn)行浸涂、控厚定型、覆膜、收卷，便制備成性能優(yōu)異的與混凝土進(jìn)行化學(xué)交聯(lián)及 物理卯禪協(xié)同粘結(jié)（ChemicalBondingandPhysicalCrosslinkingSynergism)的防水 卷材，簡稱CPS防水卷材。
[0004] 公開了與混凝土進(jìn)行化學(xué)交聯(lián)和物理卯榫協(xié)同粘結(jié)作用的功能性助劑（以下簡稱 CPS助劑)是聚甲基乙氧基硅烷或聚萘甲醛磺酸鈉鹽，或者兩者的混合物，在該說明書中，發(fā) 明人指出，由于改性浙青復(fù)合物的膠料中存在功能活性助劑，它們的活性基團(tuán)能與水泥在 水化過程中形成交聯(lián)，使卷材與水泥漿料或混凝土牢固粘結(jié)，這種粘結(jié)作用非常牢固，受卷 材的使用環(huán)境因素較小，因而它能較持久地粘結(jié)在基面上，并與基面形成滿粘結(jié)構(gòu)，膠料中 的兩種改性劑因而與水化硅酸鈣鍵合形成的交聯(lián)結(jié)構(gòu)。卷材膠料層在水泥固化過程中產(chǎn)生 物理吸附和卯榫作用而與基面形成粘結(jié)。水泥漿料與水發(fā)生水化反應(yīng)，生成的水化產(chǎn)物聚 集在水泥顆粒的表面形成凝聚薄膜。表面形成可塑性的凝膠薄膜式水泥漿料，保證其具有 良好的流動(dòng)性，能填補(bǔ)界面層微觀上凹凸不平的缺陷，通過擠壓使卷材和水泥漿料之間形 成微觀上的完全潤濕。膠層和水泥漿料充分潤濕后，使膠層表面張力與水泥漿料表面張力 接近，從而使兩者緊密結(jié)合，產(chǎn)生物理吸附作用。與此同時(shí)，水分不斷深入凝膠薄膜層進(jìn)行 化學(xué)反應(yīng)，使薄膜層向內(nèi)增厚；通過薄膜層向外擴(kuò)散的水化物聚集在膜層外側(cè)使膜層向外 增厚。由于水分滲入膜層內(nèi)部的速度大于水化物向外擴(kuò)散的速度，因而產(chǎn)生滲透壓力，膜層 內(nèi)部水化物的飽和溶液向外突出造成膜層破裂。膜層的破裂使水化物與水迅速而廣泛地接 觸，反應(yīng)又加速，生成較多量的水化硅酸鹽凝膠、氫氧化鈣和水化硫酸鈣等水化物，它們之 間相互接觸生長到一定程度后，漿體會(huì)完全失去可塑性，建立起相互纏繞的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，并在 網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)內(nèi)不斷產(chǎn)生水化物，之后漿體逐漸產(chǎn)生強(qiáng)度而進(jìn)入硬化形成硬化水泥石。在這個(gè) 過程中，水泥固化消耗大量的水，導(dǎo)致在水泥與自粘卷材間形成局部封閉的體系中產(chǎn)生負(fù) 壓，以及水泥的固化放熱，促進(jìn)自粘膠的蠕變，使其深入到混凝土的毛細(xì)管或孔隙中，形成 物理卯樟結(jié)構(gòu)，達(dá)到可靠的粘結(jié)效果；自粘膠層滲透到混凝土的毛細(xì)管或孔隙中的同時(shí)，增 大了自粘膠與混凝土接觸的面積，促進(jìn)自粘膠層與混凝土形成的卯樟結(jié)構(gòu)上生成更多的化 學(xué)鍵，而起到"化學(xué)交聯(lián)一物理卯樟的協(xié)同效應(yīng)"，使基面與自粘層形成"互穿網(wǎng)絡(luò)式"界面 結(jié)構(gòu)，從而達(dá)到結(jié)合緊密、牢固、不可逆的"皮膚式"粘結(jié)效果技術(shù)。徹底解決改性浙青卷材 與基面粘結(jié)力不夠大，粘結(jié)力不持久，易受環(huán)境影響的問題，實(shí)現(xiàn)了卷材與基面形成粘結(jié)不 可逆、不受損一體式的防水結(jié)構(gòu)層。
[0005] 在專利CN200910114456.X公布和被授予專利權(quán)以后，廣西金雨傘防水裝飾有限 公司又對(duì)一些偶聯(lián)劑進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)一些偶聯(lián)劑(交聯(lián)劑）也能夠能夠與混凝土共同起化 學(xué)交聯(lián)反應(yīng)和物理卯榫協(xié)同粘結(jié)作用。
[0006] 例如：中國專利CN201210446551. 1，名稱：反應(yīng)粘結(jié)型節(jié)點(diǎn)密封膏及其制備方法， 公開(公告）號(hào)：CN102911638A，該反應(yīng)粘結(jié)型節(jié)點(diǎn)密封膏運(yùn)用了交聯(lián)劑，使得與混凝土之 間形成化學(xué)聯(lián)接作用，提升了與混凝土的粘結(jié)力；其中提到的交聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑、鈦酸酯 偶聯(lián)劑和鋁酸酯偶聯(lián)劑中的一種或者一種以上的混合物；使得反應(yīng)粘結(jié)型節(jié)點(diǎn)密封膏能夠 良好的粘附于較光滑的PPR或PVC管材表面上，實(shí)現(xiàn)對(duì)PPR或PVC給排水管與混凝土基面 連接處良好的密封。
[0007] 同樣，中國專利CN201210546765. 6,名稱：聚烯烴復(fù)合改性浙青濕鋪防水卷材及 其生產(chǎn)方法，一種聚烯烴復(fù)合改性浙青濕鋪防水卷材包括能夠與混凝土共同起化學(xué)交聯(lián)反 應(yīng)和物理卯榫協(xié)同粘結(jié)作用的改性浙青粘結(jié)層（2)、粘結(jié)隔離膜保護(hù)層（3)、和聚烯烴熱塑 性彈性體材料層（1 )，其層間結(jié)構(gòu)如下：第一層是聚烯烴熱塑性彈性體材料層（1 )、中間層 是改性浙青粘結(jié)層（2)、下面層是隔離膜保護(hù)層（3)，各層間通過生產(chǎn)過程中熱壓粘結(jié)。其 中提出所述的功能性助劑是具有羥基、氫基或羧基的偶聯(lián)劑，特別是有羥基、氫基或羧基反 應(yīng)性官能團(tuán)的聚硅氧烷偶聯(lián)劑、聚萘甲醛磺酸鈉鹽或者它們的混合物。
[0008] 但是，公開的專利文獻(xiàn)敘述的有羥基、氫基或羧基反應(yīng)性官能團(tuán)的聚硅氧烷偶聯(lián) 劑、聚萘甲醛磺酸鈉鹽或者硅烷偶聯(lián)劑、鈦酸酯偶聯(lián)劑和鋁酸酯偶聯(lián)劑的反應(yīng)機(jī)理中，僅僅 提出與未干固的水泥進(jìn)行化學(xué)交聯(lián)反應(yīng)和物理卯榫協(xié)同粘結(jié)作用，并未意識(shí)到偶聯(lián)劑中能 夠與浙青進(jìn)行另一端強(qiáng)力的化學(xué)鍵結(jié)合的情況，所以在選擇偶聯(lián)劑的時(shí)候是比較盲目和沒 有方向感的，因此，在制造防水卷材或反應(yīng)粘結(jié)型節(jié)點(diǎn)密封膏的時(shí)候往往達(dá)不到預(yù)想的效 果，僅僅比普通的防水卷材或密封膏粘接好一些，浙青的老化和耐候性未能得到顯著的提 商。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 本發(fā)明的目的是提供一種混凝土建筑防水材料的橋聯(lián)劑，能夠使得浙青的老化和 耐候性能得到顯著的提高，而且也能與未干固的水泥同時(shí)進(jìn)行化學(xué)交聯(lián)反應(yīng)，形成較好的 化學(xué)親和力的化學(xué)鍵、使之固化后起到不可逆的粘結(jié)作用。
[0010] 本發(fā)明所述的橋聯(lián)劑，是巰基烷氧基硅烷浙青水泥防水橋聯(lián)劑，它的通式是： 所述的X為-〇CnH2n+1 ;n為自然數(shù)； 所述巰基烷氧基硅烷的一端與浙青的羧基結(jié)合，另一端與水泥水化后產(chǎn)生的酸根結(jié) 合；架起一座制備防水材料的防水橋梁。
[0011] 所述的水泥水化后產(chǎn)生的酸根是硅酸根、鋁酸根、硫鋁酸根或鐵鋁酸根。
[0012] 也就是說，以上所述的巰基烷氧基硅烷浙青水泥防水橋聯(lián)劑，該橋聯(lián)劑的結(jié)構(gòu)式 一端的巰基能夠與浙青的羧基連接起來，增強(qiáng)浙青與輔料形成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，提高改性浙青 的物理性能，形成較好的化學(xué)親和力，而硅烷的另一端在加入水和水泥的混凝土中，產(chǎn)生水 化的化學(xué)鍵，與混凝土進(jìn)行化學(xué)交聯(lián)和物理卯榫協(xié)同粘結(jié)，將浙青和水泥緊密地聯(lián)結(jié)為一 體，相關(guān)部位存在化學(xué)鍵作用，如同架起一座制備防水材料的防水橋梁，固化后起到不可逆 的粘結(jié)作用，可以做成防水卷材，或制成防水涂料、防水油膏或者防水堵漏劑，其耐油性和 耐屈撓性突出，且無毒，安全環(huán)保、無污染，在水泥、混凝土凝固的過程中可蠕動(dòng)滲入到水泥 凝膠和混凝土毛細(xì)孔內(nèi)，達(dá)到結(jié)合緊密、牢固、不可逆的骨肉相連粘結(jié)效果。要想取走或剝 離防水層，是很難做到的。
[0013] 以下是反應(yīng)機(jī)理： 1、 當(dāng)巰基烷氧基硅烷的一端與浙青混合的時(shí)候，能夠發(fā)生如下的化學(xué)反應(yīng)： 2、 以硅酸鹽水泥為例，巰基烷氧基硅烷的一端與與混凝土的作用機(jī)理如下： 常溫下水泥發(fā)生水化反應(yīng)生成水化硅酸鈣（C-S-H凝膠）和Ca(0H)2, CSH凝膠中存在Si-ΟΗ基團(tuán)，反應(yīng)式：3Ca0·Si02+nH20=xCa·Si02·yH20+(3-x)Ca(0H)2 ; 膠層中的活性基團(tuán)遇水水解：
?水解生成Si-ΟΗ基團(tuán)與CSH凝膠中Si-ΟΗ基團(tuán)反應(yīng)生成醚鍵，使水化硅酸鈣凝