高性能化學構網改性乳化瀝青橋面粘結防水材料的製作方法
2023-11-01 05:16:47 1
專利名稱：高性能化學構網改性乳化瀝青橋面粘結防水材料的製作方法
技術領域：
本發明屬於高速公路和橋面專用粘結防水材料，特別是一種高性能化學構網改性乳化瀝青橋面粘結防水材料。
背景技術：
當前，我國缺少性能優異的橋面專用粘結防水材料，一般是將用於屋面防水的材料挪用到橋面上來。主要有兩類一是熱熔卷材類。採用熱熔法施工雖然有利於提高卷材與橋面之間的粘結力，但人工施工可控性差，存在局部溫度過高損壞、粘結不均勻等問題，致使局部防水失敗，且抵抗橋面變形、裂縫的能力差。另外，該方法施工有費時，費力，效率低，汙染環境等缺點。另一類是塗膜類。其中溶劑型由於汙染、浪費嚴重屬於淘汰產品，已基本不用；水乳型防水塗膜施工快，無汙染，機械化程度高，但目前使用的改性乳化瀝青類基本都屬於單一改性產品，存在許多性能方面的不足，而且目前使用的所有此類產品均為薄質塗膜，甚至塗抹多次厚度不超過1mm，不但費時費工，而且強度不足，極易造成施工損傷，防水效果極差，不適應現代交通事業的高速發展。
發明內容
本發明提供一種高性能化學構網改性乳化瀝青橋面粘結防水材料，它具有優良的耐高低溫性能，而且粘結力大，高效環保。
本發明的技術方案是設計一種高性能化學構網改性乳化瀝青橋面粘結防水材料，其特徵是(1)以蘭煉AH-90#石油瀝青和水為主要原料，油水比例為1.2-1.8。
(2)以陽離子表面活性劑十六烷基三甲基溴化銨(1631)、十八烷基三甲基氯化銨(1831)、椰子油丙烯二胺等與非離子表面活性劑OP以4∶5∶4∶3復配使用，用量為用水總量的0.5-1.5％左右。
(3)選用苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)和丁苯橡膠(SBR)(SBS∶SBR＝3.5∶1.5)膠乳為化學改性母體，用量為瀝青的6.0-9.0％。
(4)選用優強氧化催化作用的物質如過氧化苯甲醯、過硫酸銨為活性引發劑用量為改性劑的0.1％-3.0％；選擇有化學活性的物質如苯乙烯單體、順丁烯二酸酐作為接枝劑，用量約為SBS和SBR總量的1.0-6.0％。
(5)用環氧樹脂乳液(瀝青量的2.0-5.0％)作為添加劑，以增大粘結力。
(6)助劑選擇聚乙烯醇、瓜爾膠、氯化銨等穩定劑(用量約1％)，以增強存儲穩定性，選擇鹽酸調節酸度，選擇有機矽消泡劑以抑制和消除製作過程中產生的大量氣泡。
生產工藝1)製備乳化液按乳化定量的水，加入乳化劑、助劑、膠乳改性劑，調節pH值達到2～3後，加熱至80℃，攪拌均勻，保溫待用。
2)製備乳化瀝青將熱瀝青(150℃～180℃)緩緩加入製備好的乳化液中，同時高速剪切，剪切機轉速為5000r/min～8000r/min，瀝青全部加入後，繼續剪切3min～5min。
3)繼續攪拌至溫度降到45℃以下，緩慢加入接枝劑和活化催化劑，繼續剪切至均勻分散，便形成均勻、穩定的化學改性乳化瀝青防水材料。
4)攪拌，冷卻至室溫後密封保存。
本發明的特點是本產品突破了傳統的高聚物改性乳化瀝青改性方式，在製作改性乳化瀝青時向其中加入具有化學活性的引發劑，在熱作用下，使高聚物改性劑分子鏈條之間以化學鍵的形式相互接枝交聯，以形成三維空間網絡結構，達到了更深層次的改性，大大提高了材料的綜合路用性能。因為以化學鍵形式連接的結點是由分子內原子間的引力來形成的，該化學鍵力比物理改性的範德華力大1-2個數量級，正是由於如此強大的化學鍵力使它們構成的空間網絡在受力、熱等作用時不易遭受破壞。同時由於化學反應的作用，高聚物結構中的雙鍵被改變，降低了高聚物的不飽和度，增強了材料的抗老化性能，這使得化學構網改性乳化瀝青的性能比普通改性瀝青的性能有了大幅度的提高。因此它具有如下特點1、優良的耐高低溫性能使用複合配製的樹脂類材料和橡膠類材料對瀝青進行化學改性，形成大型空間網狀結構，從而大大提高了材料的高低溫性能，克服了單一類別改性劑高低溫性能不兼顧的缺點。防水層的耐熱性能是檢驗防水材料在不同階段經受最不利高溫的能力，屬於感溫性指標。研究表明，對於夏季炎熱氣候地區，夏季最高氣溫超過40℃，這種情況下防水層可能最高溫度超過75℃，這就相應的要求防水層有優異的耐高溫性能。試驗結果顯示本產品可以在80℃烘箱中保持2小時不發粘、不起泡，可以保證防水層在攤鋪瀝青混合料之前不被施工機械和行人損壞。在125℃下保持1小時，本產品軟化發粘但不明顯流淌，這既有利於橋面與鋪裝層的粘結，又避免了熱集料刺破防水層而導致的防水失敗。然而，現有的塗膜類防水材料在80℃烘箱中保持2小時會明顯發粘，在125℃下會流淌，可見本材料的耐高溫性能明顯優於現有的塗膜類防水材料。
防水材料的低溫柔性是塗膜在低溫條件下受力時的流變性能和受力時抵抗破壞的能力，它反映防水材料在低溫條件下開裂和抵抗基層開裂的能力或保持伸長的能力。當溫度下降時，材料的脆性增強，在收縮變形或受力時會導致斷裂，導致防水失敗。APP改性瀝青卷材的柔軟度在零下20℃時出現了顯著變化，而本材料的性能則基本不受低溫的影響，在零下20℃仍可以彎曲自如。橡膠類改性劑的加入顯著改善了瀝青的低溫性能，提高瀝青的低溫抗裂性。由此可見，複合配製的樹脂類和橡膠類改性劑的採用使得本材料的高低溫性能顯著優於現有的防水材料。
2、粘結力大本材料使用一種高聚物樹脂，並採用特殊的接枝自乳化工藝加工成水乳狀作為改性劑。此改性劑的加入大大提高了防水材料的粘結性，可以增強橋面與鋪裝層混合料的粘結力，克服了普通防水材料由於粘結力不足而造成的防水失敗。粘結力的增加使得該防水材料滿足了橋面的特殊要求，具有適應橋面板的靈活性，抵抗行車荷載衝擊和施工車輛碾壓、推擠以及抵抗橋面變形和裂縫的能力。
3、滲透性強本產品乳化精細，顆粒在5μm左右，並且加入了特殊的滲透劑。當塗在混凝土橋面板後能以較快的速度滲入板體的毛細孔中，保證了橋面鋪裝的瀝青混合料與水泥混凝土橋面板之間的粘結更牢固，使之成為一個有機的整體。
4、高效環保本材料是水乳型製品，在製作過程中加熱的溫度低、時間短、汙染小，不需要加入對人體有害的化工溶劑。該產品屬於冷施工材料，在使用時不需像卷材那樣加熱施工，不僅可以節約大量的燃料，而且可以使施工工人避免因吸入有害物質而導致的肺病、呼吸道疾病等健康問題，符合二十一世紀經濟、社會、交通、環境、科技之間可持續協調發展的要求。
具體實施例方式
高性能化學構網改性乳化瀝青橋面防水材料，其操作如下(1)以蘭煉AH-90#石油瀝青和水為主要原料，油水比例為1.2-1.8。
(2)以陽離子表面活性劑十六烷基三甲基溴化銨(1631)、十八烷基三甲基氯化銨(1831)、椰子油丙烯二胺等與非離子表面活性劑OP以4∶5∶4∶3復配使用，用量為用水總量的0.5-1.5％左右。
(3)選用苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)和丁苯橡膠(SBR)(SBS∶SBR＝3.5∶1.5)膠乳為化學改性母體，用量為瀝青的6.0-9.0％。
(4)選用優強氧化催化作用的物質如過氧化苯甲醯、過硫酸銨為活性引發劑用量為改性劑的0.1％-3.0％；選擇有化學活性的物質如苯乙烯單體、順丁烯二酸酐作為接枝劑，用量約為SBS和SBR總量的1.0-6.0％。
(5)用環氧樹脂乳液(瀝青量的2.0-5.0％)作為添加劑，以增大粘結力。
(6)助劑選擇聚乙烯醇、瓜爾膠、氯化銨等穩定劑(用量約1％)，以增強存儲穩定性，選擇鹽酸調節酸度，選擇有機矽消泡劑以抑制和消除製作過程中產生的大量氣泡。
2、乳化過成如下1)製備乳化液按乳化定量的水，加入乳化劑、助劑、膠乳改性劑，調節pH值達到2～3後，加熱至80℃，攪拌均勻，保溫待用。
2)製備乳化瀝青將熱瀝青(150℃～180℃)緩緩加入製備好的乳化液中，同時高速剪切，剪切機轉速為5000r/min～8000r/min，瀝青全部加入後，繼續剪切3min～5min。
3)繼續攪拌至溫度降到45℃以下，緩慢加入接枝劑和活化催化劑，繼續剪切至均勻分散，便形成均勻、穩定的化學改性乳化瀝青防水材料。
4)攪拌，冷卻至室溫後密封保存。
權利要求
1.高性能化學構網改性乳化瀝青橋面防水材料，其特徵是(1)以蘭煉AH-90#石油瀝青和水為主要原料，油水比例為1.2-1.8。(2)以陽離子表面活性劑十六烷基三甲基溴化銨(1631)、十八烷基三甲基氯化銨(1831)、椰子油丙烯二胺等與非離子表面活性劑OP以4∶5∶4∶3復配使用，用量為用水總量的0.5-1.5％左右。(3)選用苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)和丁苯橡膠(SBR)(SBS∶SBR＝3.5∶1.5)膠乳為化學改性母體，用量為瀝青的6.0-9.0％。(4)選用優強氧化催化作用的物質如過氧化苯甲醯、過硫酸銨為活性引發劑用量為改性劑的0.1％-3.0％；選擇有化學活性的物質如苯乙烯單體、順丁烯二酸酐作為接枝劑，用量約為SBS和SBR總量的1.0-6.0％。(5)用環氧樹脂乳液(瀝青量的2.0-5.0％)作為添加劑，以增大粘結力。(6)助劑選擇聚乙烯醇、瓜爾膠、氯化銨等穩定劑(用量約1％)，以增強存儲穩定性，選擇鹽酸調節酸度，選擇有機矽消泡劑以抑制和消除製作過程中產生的大量氣泡。
2.根據權利要求1所述的生產工藝其特徵是1)製備乳化液按乳化定量的水，加入乳化劑、助劑、膠乳改性劑，調節pH值達到2～3後，加熱至80℃，攪拌均勻，保溫待用。2)製備乳化瀝青將熱瀝青(150℃～180℃)緩緩加入製備好的乳化液中，同時高速剪切，剪切機轉速為5000r/min～8000r/min，瀝青全部加入後，繼續剪切3min～5min。3)繼續攪拌至溫度降到45℃以下，緩慢加入接枝劑和活化催化劑，繼續剪切至均勻分散，便形成均勻、穩定的化學改性乳化瀝青防水材料。4)攪拌，冷卻至室溫後密封保存。
全文摘要
本發明是高速公路和橋面專用粘結防水材料，特別是一種高性能化學構網改性乳化瀝青橋面粘結防水材料。它以蘭煉AH－90#石油瀝青和水為主要原料，油水比例為1.2－1.8，以陽離子表面活性劑十六烷基三甲基溴化銨(1631)、十八烷基三甲基氯化銨(1831)、椰子油丙烯二胺等與非離子表面活性劑OP以4∶5∶4∶3復配使用，用量為用水總量的0.5－1.5％左右；選用苯乙烯－丁二烯－苯乙烯嵌段共聚物(SBS)和丁苯橡膠(SBR)(SBS∶SBR＝3.5∶1.5)膠乳為化學改性母體，用量為瀝青的6.0－9.0％。選用優強氧化催化作用的物質，用環氧樹脂乳液(瀝青量的2.0－5.0％)作為添加劑，以增大粘結力。它具有優良的耐高低溫性能，而且粘結力大，高效環保。
文檔編號C10C3/00GK1854238SQ20051004197
公開日2006年11月1日 申請日期2005年4月19日 優先權日2005年4月19日
發明者慄培龍 申請人:慄培龍