專利名稱：防水涂料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種防水涂料及其制備方法，特別涉及一種抗拉強度、拉伸率、撕裂強度等性能得到改善的建筑物防水涂料及其制備方法。
建筑物的防水是建筑行業(yè)一項非常重要的課題。目前，通常是在建筑物的屋頂和/或墻面上涂敷各式各樣的防水涂料以防止建筑物的漏水滲水現(xiàn)象的發(fā)生。但是由現(xiàn)有的防水涂料形成的防水涂膜，其抗拉伸以及抗張性能較差，一遇外力作用，尤其是在地震多發(fā)地區(qū)，一有地震甚至是輕微地震，所述的防水涂膜即會發(fā)生開裂，出現(xiàn)裂紋，建筑物墻面尤其是屋頂即會發(fā)生滲水，漏水現(xiàn)象，達不到防水效果。另外，由現(xiàn)有的防水涂料的形成的防水涂膜，其軟化點都比較低，在夏季非常炎熱的季節(jié)，尤其是接近赤道的地區(qū)，所述的防水涂膜易發(fā)生流動變形現(xiàn)象，亦影響了防水涂膜的防水效果。因此，迫切希望有一種具有良好的抗拉伸性能，抗撕裂性能以及使形成的防水涂膜具有較高的較化點的建筑物防水涂料。
本發(fā)明的一個目的是提供一種防水涂料，其能形成具有優(yōu)異的抗拉伸性能和抗撕裂強度的防水涂膜。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種防水涂料，由所述的防水涂料形成的防水涂膜具有較高的軟化點。
本發(fā)明的再一目的是提供一種制備如上所述的防水涂料的方法。
本發(fā)明的防水涂料的制備方法包括，使乳化瀝青在偶氮類引發(fā)劑的作用下，與壓縮空氣進行反應1.5～3小時;向得到的混合物加入表面活性劑和苯乙烯-丁二烯-苯乙烯橡膠(SBS橡膠)，反應25-40分鐘;隨后加入環(huán)氧乙烷或其衍生物，攪拌下反應0.5～1.0小時，即得到本發(fā)明的防水涂料。
本發(fā)明還提供了由本發(fā)明方法制得的防水涂料。
附圖簡要說明

圖1為本發(fā)明方法的流程圖;
圖2為使用氧化瀝青和未氧化瀝青制得的防水涂料形成的防水涂膜的抗拉強度與SBS橡膠含量的關(guān)系圖;
圖3為本發(fā)明的防水涂料形成的防水涂膜后的交鏈示意圖。
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明詳細說明圖1所示為本發(fā)明制備防水涂料的方法的流程圖，如圖1所示，本發(fā)明方法包括以下步驟a)在乳化瀝青中加入占其總重量的0.1～0.3%(重量)的2，2'-偶氮二異丁腈(2，2'-Azobisisobutyronitrile)引發(fā)劑，在30-50℃的溫度范圍內(nèi)，用約2atm的壓縮空氣使其中的脂族碳氫化合物氧化生成環(huán)氧化合物，其中的芳香族的脂則仍保留;
b)攪拌下向步驟a得到的混合物中加入0.05～0.15%(重量)的表面活性劑，攪拌5-10分鐘后，加入10～15%(重量)的苯乙烯-丁二烯-苯乙烯橡膠，反應25-40分鐘;
c)攪拌下向步驟b得到的混合物中加入5～15%(重量)的環(huán)氧乙烷或其衍生物，反應0.5～1.0小時。
一般來說，瀝青中主要是含有約95%的焦油(Tar)類化合物、碳黑，以及約5%的高沸點脂肪族(飽和或不飽和)的長鏈碳氫化合物。瀝青直接使用時，其中的約5%的高沸點脂肪(飽和或不飽和)的長鏈碳氫化合物與陽光接觸后，將會被γ射線或紫外線降解成低分量的化合物，使其沸點下降。長期置于陽光下時，所述的長鏈碳氫化合物不斷地發(fā)生光降解，最終瀝青中的脂肪族碳氫化合物的含量將降為零，而其中碳黑的含量將逐漸上升，最終將上升到接近100%，此即為所謂的瀝青的老化現(xiàn)象。
由于瀝青中含有約5%的脂肪族(飽和或不飽和)長鏈碳氫化合物，如果不經(jīng)氧化而直接使用，一旦受太陽照射后將會變軟而流動，從而影響涂料的使用效果。因此提高瀝青的軟化點，對于將其用作防水涂料方面來說，是非常重要的。影響瀝青軟化點的重要因素是改變?yōu)r青中直鏈不飽和碳氫化合物(Aliphatic Unsaturated Compounds)的軟化點。現(xiàn)有技術(shù)中，一般是采用催化氧化的方式，高溫下用空氣或氧使其中的直鏈不飽和碳氫化物發(fā)生氧化。即首先將瀝青加熱到約200℃，再在催化劑的作用下，通入空氣或氧氣使不飽和的雙鏈轉(zhuǎn)化成環(huán)氧化物。這一方法能耗很高，時向很長，一般需要約20個小時方能完成氧化。
按照本發(fā)明的方法，其步驟a主要是使乳化瀝青在偶氮類引發(fā)劑作用下，與加壓空氣中的氧氣發(fā)生反應。將乳化瀝青加入到底部為蜂巢式玻璃塔板(塔板上的孔徑為0.01mm)的反應器內(nèi)，然后加入偶氮類引發(fā)劑，例如2，2'-偶氮二異丁腈，調(diào)整反應溫度為約35℃，從反應器底部的蜂巢式玻璃塔板由下往上以每小時20～25升的速率鼓泡送入壓力為約2atm的空氣，使瀝青內(nèi)的脂族碳氫化合物(aliphatic hydrocarbon)氧化，形成環(huán)氧樹脂。由此，降低或消除瀝青中的脂族(飽和和不飽和)碳氫化合物的含量，提高了瀝青本身的軟化點、針入度和熔點。在此步驟，瀝青中的碳黑和芳香族碳氫化合物未發(fā)生變化。
按照本發(fā)明方法，步驟b是將步驟a形成的氧化后的乳化瀝青，在表面活性劑，例如聚乙醚類表面活性劑的作用下，攪拌下與苯乙烯-丁二烯-苯乙烯橡膠(SBS橡膠)混合均勻。在乳化瀝青中加入SBS橡膠可以提高由其形成的防水涂膜的斷裂強度。圖2所示為未氧化瀝青+SBS橡膠和氧化瀝青+SBS橡膠防水涂料成膜后，膜的斷裂強度與涂料中SBS橡膠的含量之間的關(guān)系。從圖2可以看出，同一SBS橡膠含量情況下，氧化瀝青+SBS橡膠涂料成膜后，膜的斷裂強度要比未氧化瀝青+SBS橡膠涂料成膜后膜的斷裂強度高。此外，按照本發(fā)明方法，除了SBS橡膠外，也可以使用其它種類的橡膠或膠乳，例如NR-膠乳(NR-Latex)。在本說明書中，為了方便起見，我們僅以SBS橡膠為例進行說明。
更進一步地，我們從圖2中還可以看出，氧化瀝青+SBS橡膠涂料成膜后，膜的斷裂強度與涂料中的SBS橡膠含量有很大的關(guān)系SBS橡膠含量低于15%(重量)時，斷裂強度隨SBS橡膠含量的增加而迅速增加。涂料中的SBS橡膠含量在10～15%(重量)范圍內(nèi)時，由相應的涂料形成的涂膜的斷裂強度即可達到較好的水平;但進一步增加時，膜的斷裂強度的增加則趨減少。由于SBS橡膠較貴，從經(jīng)濟利益的角度考慮，按照本發(fā)明的方法，防水涂料中的SBS橡膠含量以10～15%(重量)為宜。
涂料中的SBS橡膠含量低于10%(重量)時，由其形成的防水涂膜的斷裂強度不能令人滿意;高于15%(重量)時，斷裂強度的增加不明顯，產(chǎn)品成本增高。圖1中，區(qū)域①表示的涂料，其性能不能滿足防水涂料的要求;區(qū)域②表示作為防水涂料必須具備的最起碼的性能指標，但此區(qū)域內(nèi)的防水涂料建議少用;區(qū)域③內(nèi)的涂料性能較好，并且非常經(jīng)濟;區(qū)域④內(nèi)的涂料中，SBS橡膠的使用量太多，制造上較為困難，產(chǎn)品成本高。
按照本發(fā)明方法，步驟b中加入了表面活性劑，可以減少或減緩SBS橡膠與乳化瀝青之間產(chǎn)生硬化或局部集結(jié)現(xiàn)象，從而使SBS橡膠與氧化后的乳化瀝青形成均勻分散的混合物，有利于后續(xù)步驟的進行。
本發(fā)明方法的步驟c是向步驟b形成的混合物中加入環(huán)氧乙烷或其衍生物，促進氧化瀝青與SBS橡膠的橡膠化(Rubberization)。所使用的環(huán)氧乙烷衍生物包括2，3-二甲基-2，3-環(huán)氧丁烷，環(huán)氧丁烷等。優(yōu)選使用2，3-二甲基-2，3-環(huán)氧丁烷，其化學式為
步驟c中，2，3-二甲基-2，3-環(huán)氧丁烷首先與鹽酸發(fā)生如下的反應生成其-鹵化物
所形成的-鹵化物與瀝青中未氧化的芒香族化合物如
反應
其中，當n＝2時，生成的產(chǎn)物的分子量為750，產(chǎn)品的粘度約為7000cps(20℃)，M為H或-OR基，R為1-4碳烷基。
如上所述，2-鹵甲基-3-甲基-2，3-環(huán)氧丁烷與瀝青中的芳香族化合物反應后，生成的產(chǎn)物中主要含有羥基或環(huán)氧基。使用時，可通過加入適量的雙胺化合物作為硬化劑而使其硬化成膜。成膜速度和成膜后膜的硬度可以通過調(diào)節(jié)硬化劑的加入量來進行調(diào)節(jié)。本發(fā)明優(yōu)選的雙胺化合物為芳香族雙胺化合物。
我們從圖2可以看出，當涂料中SBS橡膠的含量達到10-15%(重量)時，由此形成的膜的斷裂強度可達到較好的水平。但作為防水涂料，不僅要求其成膜后的膜具有較高的斷裂強度，另一方面，還要求其具有較好的與被涂覆物有很好的粘附性。經(jīng)氧化后的瀝青，僅使其中的脂族(飽和的或不飽和的)碳氫化合物形成環(huán)氧合物，而其中的芳香族化合物則不發(fā)生變化。
按照本發(fā)明，在氧化后的瀝青中，攪拌下再添加水溶性的短鏈環(huán)氧乙烷或其衍生物，特別優(yōu)選是2，3-二甲基-2，3-環(huán)氧丁烷，在鹽酸環(huán)境中，使其與瀝青中的芳香族化合物反應，進而將其與SBS橡膠聯(lián)接在一起，大大地改善了防水涂料的性能。
下表說明了由不同階段的涂料形成的涂膜的性能<
>＊2，3-二甲基-2，3-環(huán)氧丁烷由上表可以看出，加入環(huán)氧化物以后，涂料的性能得到明顯改善。
本發(fā)明采用短鏈型環(huán)氧化合物，如2，3-二甲基-2，3-環(huán)氧丁烷，一方面因其分子鏈較小，能很好地分散于氧化瀝青+SBS橡膠的混合物中，而且能很好地與SBS向膠、瀝青中的芳香族化合物交聯(lián)在一起;另一方面;也能增加涂料與被涂覆物的貼合力。
與現(xiàn)有技術(shù)不同，本發(fā)明采用乳化瀝青為原料(關(guān)于乳化瀝青的制備為公知技術(shù)，在此不贅述)，所述的乳化瀝青中，固體含量在60%左右。
此外，本發(fā)明的氧化均在20～40℃的溫度下進行，與現(xiàn)有技術(shù)相比較，能節(jié)省大量的能源，而且操作流程縮短為4～5個小時，大大簡化了制造流程，具有很好的經(jīng)濟效益。
一般的氧化瀝青加橡膠(主要是SBS橡膠)均為溶劑型，而本發(fā)明所使用的瀝青為油包水型乳化瀝青，在20-40℃氧化后，在攪拌下再加入SBS橡膠或NR-膠乳(Latex)?，F(xiàn)有技術(shù)中，SBS橡膠和瀝青僅僅是加熱混合，最多只是在加SBS橡膠時加入少量膠質(zhì)硫磺、ZnO以及加硫促進劑，以改善橡膠強度。但是加硫?qū)⑹顾纬傻耐磕び不?，從而加劇涂膜的龜裂。本發(fā)明采用在氧化(乳化)瀝青+SBS橡膠混合物中加短鏈環(huán)氧化物，是其與瀝青+SBS橡膠混合物中的芳香族化合物發(fā)生交聯(lián)，使其中的大部分碳氫化合物能穩(wěn)定地存在于涂料中，并且形成具有很好的彈性(伸長率＞600%)和高強度(＞20kg/cm2)以及高粘著力的防水膜。
圖3所示為本發(fā)明的涂料成膜時的交聯(lián)形態(tài)示意圖。如圖3所示，成膜后涂料中的各種組分的充分交聯(lián)，使得形成的膜具有極大的抗拉強度、斷裂伸長以及斷裂強度，而且與被涂覆物的粘著性很好。
下面結(jié)合實施例對本發(fā)明進行進一步說明。
實施例取市售乳化瀝青1kg加入到底部為蜂巢式玻璃塔板(塔板上的孔徑為0.01mm)、上部裝有回流器的反應器內(nèi)，向其中加入1克2，2'-偶氮二異丁腈(2，2'-Azobisisobutyronitrile)引發(fā)劑，在40℃的溫度下，在以每分鐘180轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速攪拌的條件下，以每小時22升的速率通入2atm的加壓空氣2小時，使其中的脂族碳氫化合物氧化生成環(huán)氧化合物;將得到的混合物轉(zhuǎn)移到第二反應器內(nèi)，在以每分鐘300轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速攪拌的條件下，向其中加入1克聚氧乙烯壬基苯基醚，攪拌10分鐘后，加入140克苯乙烯-丁二烯-苯乙烯橡膠(SBS橡膠)，反應30分鐘;將得到的混合物轉(zhuǎn)移到第三反應器中，在以每分鐘400轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速攪拌的條件下，向其中加入90克2，3-二甲基-2，3-環(huán)氧丁烷，反應45分鐘，得到本發(fā)明的防水涂料。
由本發(fā)明的涂料形成的防水涂膜的性能如下表所示伸長率 700％抗拉強度 76kg/cm2斷裂強度 21kg/cm2硬度(肖氏)27比重1.03100％彈性模數(shù) 5kg/cm2貫穿抗力(ASTM-E154)33kg吸水率(ASTM-D1228) 0.50%加熱伸縮量(80℃168hrs) -1.3mm堿處理后伸長率 690％抗拉強度 76kg/cm權(quán)利要求
1.一種防水涂料的制備方法，包括a)在乳化瀝青中加入占其總重量的0.1～0.03%(重量)的2，2′-偶氧二異丁腈引發(fā)劑，在30～50℃的溫度范圍內(nèi)，用約2atm的加壓空氣使其中的脂族碳氫化合物氧化生成環(huán)氧化合物，其中的芳香族油脂則仍保留；b)攪拌下向步驟a得到的混合物中加入0.05～0.15%(重量)的表面活性劑，攪拌5-10分鐘后，加入10～15%(重量)的苯乙烯-丁二烯-苯乙烯橡膠，反應25-40分鐘；c)攪拌下向步驟b得到的混合物中加入5～15%(重量)的環(huán)氧乙烷或其衍生物，反應0.5～1.0小時。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述的表面活性劑包括聚氧乙醚類表面活性劑。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其中所述的聚乙醚類表面活性劑包括聚氧乙烯基苯基醚。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述的環(huán)氧乙烷衍生的物包括2，3-二甲基-2，3-環(huán)氧丁烷。
5.如權(quán)利要求1-4任一項方法所得到的防水涂料。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種防水涂料的制備方法及由該方法制得的防水涂料，該方法包括，使乳化瀝青在偶氮類引發(fā)劑的作用下，與壓縮空氣反應1.5～3小時；向得到的混合物中加入表面活性劑和SBS橡膠，反應25—40分鐘；隨后加入環(huán)氧乙烷或其衍生物，攪拌下反應0.5～1.0小時，即得到防水涂料。由所述的涂料形成的膜具有很大的抗拉強度、斷裂伸長以及斷裂強度，而且與被涂覆物的粘著性很好。
文檔編號C09D5/00GK1080306SQ9310677
公開日1994年1月5日 申請日期1993年6月5日 優(yōu)先權(quán)日1993年6月5日
發(fā)明者余盛機 申請人:大禹實業(yè)有限公司