非離子乳化瀝青乳液、防水塗料及其製備方法和應用與流程
2024-04-12 20:33:05
1.本發明涉及塗料領域，具體涉及一種非離子乳化瀝青乳液、防水塗料及其製備方法和應用。
背景技術：
2.防水工程是建築工程中非常重要的環節，目前室內防水應用最多的是水性聚合物水泥防水塗料和防水漿料，水性聚合物水泥防水塗料是由聚合物乳液和水泥等無機材料複合而成的一種同時具備一定柔性及剛性的綠色環保防水材料。
3.但如今iii型js防水塗料(聚合物水泥防水塗料)，因粉料比例高，施工過程中由於基層的平整度差，塗刷厚度過厚的位置，特別是陰陽角，在乾燥過程中極容易出現開裂情況。
4.cn113321455a公開了一種可厚塗防開裂聚合物水泥防水塗料，包括液料和粉料，所述液料和粉料的比例為1:(1～2)；所述液料按重量份計包括：丙烯酸乳液80～92份，水5～10份，增稠劑1～3份；所述粉料按重量份計包括：砂40-50份，重鈣4～5份，水泥30～50份，木質纖維0.1～0.3份。製備方法包括以下步驟：稱取丙烯酸乳液和增稠劑，將其與水攪拌混合均勻，制的液料；稱取砂，重鈣，水泥，木質纖維，將其原料混合攪拌均勻，製得粉料。但是該防水塗料的液料佔比相對較大，配方成本較高，且成膜後易發花。
技術實現要素：
5.本發明的目的是為了解決現有技術中防水塗料配方成本高、成膜後發花、厚塗易開裂的問題。
6.為了實現上述目的，本發明第一方面提供一種用於非離子乳化瀝青乳液的組合物，包括如下組分：
[0007][0008]
其中，非離子乳化劑a和非離子乳化劑b的eo數不同，且非離子乳化劑a和非離子乳
化劑b混合後的hlb值為8～18。
[0009]
本發明第二方面提供一種非離子乳化瀝青乳液的製備方法，該方法應用第一方面提供的組合物進行，包括以下步驟：
[0010]
(1)將瀝青基質、穩定劑、助穩定劑a進行第一混合處理，得到瀝青熔融混合物；以及
[0011]
將非離子乳化劑a、非離子乳化劑b、助穩定劑b和水進行第二混合處理後，得到乳化混合物，採用ph調節劑對乳化混合物進行ph調節處理，得到乳化皂液；
[0012]
(2)將瀝青熔融混合物和乳化皂液按照1:(0.5～0.7)的質量比進行剪切乳化處理後，經過過濾處理得到非離子乳化瀝青乳液。
[0013]
本發明第三方面提供一種非離子乳化瀝青乳液，由第二方面提供的製備方法製得。
[0014]
本發明第四方面提供一種用於防水塗料的組合物，包括液料和粉料，液料包括如下組分：
[0015]
高分子聚合物乳液
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
100質量份
[0016]
非離子乳化瀝青乳液
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
7～42質量份
[0017]
水
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
7～42質量份；
[0018]
所述粉料以質量份數計包括如下組分：
[0019][0020]
其中，所述非離子乳化瀝青乳液為本發明第三方面所述的非離子乳化瀝青乳液。
[0021]
本發明第五方面提供一種防水塗料的製備方法，該方法應用第四方面提供的組合物進行，包括以下步驟：
[0022]
(1)將高分子聚合物乳液、非離子乳化瀝青乳液和水進行第三混合處理得到液料；以及
[0023]
將水泥、石英砂、石英粉和重鈣進行第四混合處理得到粉料；
[0024]
(2)將液料和粉料按照1:(2.1～2.8)的質量份數配比進行第五混合處理，得到防水塗料。
[0025]
本發明第六方面提供一種防水塗料，由第五方面提供的製備方法製得。
[0026]
本發明第七方面提供防水塗料在建築領域的應用。
[0027]
本發明的非離子乳化瀝青乳液固含量高、同時兼具很好的亞穩定狀態，不易發生沉降現象，儲存周期更長，穩定性高，方便和水進行任意比例的復配，與防水塗料其他組分復配，製得的防水塗料具有厚塗防開裂、成膜後不發花、耐水性強，配方成本低的有益效果。
具體實施方式
[0028]
在本文中所披露的範圍的端點和任何值都不限於該精確的範圍或值，這些範圍或
值應當理解為包含接近這些範圍或值的值。對於數值範圍來說，各個範圍的端點值之間、各個範圍的端點值和單獨的點值之間，以及單獨的點值之間可以彼此組合而得到一個或多個新的數值範圍，這些數值範圍應被視為在本文中具體公開。
[0029]
如前所述，本發明第一方面提供一種用於非離子乳化瀝青乳液的組合物，包括如下組分：
[0030][0031]
其中，非離子乳化劑a和非離子乳化劑b的eo數不同，且非離子乳化劑a和非離子乳化劑b混合後的hlb值為8～18。
[0032]
瀝青基質是由不同分子量的碳氫化合物及其非金屬衍生物組成的黑褐色複雜混合物，以半固體的油狀形態存在，是一種具有高粘度的膠凝材料，不易與水復配。本發明提供的非離子乳化瀝青乳液含有兩種eo數不同的非離子乳化劑a和非離子乳化劑b，其中，非離子乳化劑a和非離子乳化劑b混合復配後hlb值為8～18，對瀝青的包覆性很好，能有效乳化瀝青基質，和其他組分復配後，各組分之間相互作用，協同增效，配製得到的非離子乳化瀝青乳液具有良好的亞穩定狀態，不易發生沉降現象，儲存周期更長。同時，非離子乳化瀝青乳液固體含量在55％～65％，呈乳液狀，方便與水性溶劑進行任意比例的復配，且理化性質穩定，調配難度低。
[0033]
根據一種特別優選的具體實施方式，所述非離子乳化劑a和所述非離子乳化劑b混合後的hlb值為12～18，此種情況下，製得的非離子乳化瀝青乳液具更好的亞穩定狀態，不易發生沉降現象，儲存周期更長。
[0034]
優選地，非離子乳化劑a選自op-7、op-10、op-15、op-20中的至少一種。
[0035]
優選地，非離子乳化劑b選自脂肪醇聚氧乙烯醚、山梨醇酐脂肪酸酯、聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯中的至少一種。
[0036]
優選地，穩定劑選自美孚10#芳烴油和/或美孚15#芳烴油。
[0037]
優選地，助穩定劑a選自松香和/或石蠟，用於改性瀝青，提高非離子乳化瀝青乳液的穩定性。
[0038]
優選地，助穩定劑b選自聚丙烯醯胺水溶液和/或纖維素醚水溶液。
[0039]
優選地，ph調節劑選自氫氧化鈉、氫氧化鉀、氨水中的至少一種。
[0040]
本發明第二方面提供一種非離子乳化瀝青乳液的製備方法，該方法應用第一方面
提供的組合物進行，包括以下步驟：
[0041]
(1)將瀝青基質、穩定劑、助穩定劑a進行第一混合處理，得到瀝青熔融混合物；以及
[0042]
將非離子乳化劑a、非離子乳化劑b、助穩定劑b和水進行第二混合處理後，得到乳化混合物，採用ph調節劑對乳化混合物進行ph調節處理，得到乳化皂液；
[0043]
(2)將瀝青熔融混合物和乳化皂液按照1:(0.5～0.7)的質量比進行剪切乳化處理後，經過過濾處理得到非離子乳化瀝青乳液。
[0044]
本發明提供的非離子乳化瀝青乳液的製備方法，製得的非離子乳化瀝青乳液理化性質穩定，能與水性溶劑以任意比例復配，可應用於防水塗料、工業防腐等領域，使用方便，製備過程簡單，配方成本低，可工業化生產。
[0045]
根據一種特別優選的具體實施方式，步驟(1)中，第一混合處理的溫度為120℃～145℃，處理時間為30min～90min，此溫度條件和處理時間下，瀝青基質、穩定劑和助穩定劑a能夠充分混勻。
[0046]
優選地，第一混合處理的溫度為130℃～140℃，使得瀝青基質、穩定劑和助穩定劑a混合得更加均勻。
[0047]
根據一種特別優選的具體實施方式，步驟(2)中，第二混合處理的處理溫度為50℃～85℃，處理時間為5～10min，此溫度條件和處理時間下，非離子乳化劑a、非離子乳化劑b、助穩定劑b和水能夠充分混勻。
[0048]
優選地，第二混合處理的處理溫度為65℃～70℃，使得非離子乳化劑a、非離子乳化劑b、助穩定劑b和水能夠混合得更加均勻。
[0049]
優選地，剪切乳化處理為採用膠體磨進行處理，膠體磨的轉速為12000r/min～25000r/min，處理溫度為50℃～80℃，處理時間為0.01s～10min，能夠使高粘度的瀝青熔融混合物和乳化皂液充分混合、勻質，達到充分乳化的效果。需要說明的是，本發明對膠體磨處理的時間沒有其他特別的要求，示例性地，將瀝青熔融混合物和乳化皂液一起流過上述轉速的膠體磨即可。
[0050]
優選地，膠體磨的轉速為15000r/min～20000r/min，瀝青熔融混合物和乳化皂液進行剪切乳化處理的質量比為3：2。
[0051]
如前所述，本發明第三方面提供一種非離子乳化瀝青乳液，該非離子乳化瀝青乳液由第二方面提供的製備方法製得。
[0052]
本發明第四方面提供一種用於防水塗料的組合物，包括液料和粉料，液料包括如下組分：
[0053]
高分子聚合物乳液
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
100質量份
[0054]
非離子乳化瀝青乳液
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
7～42質量份
[0055]
水
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
7～42質量份；
[0056]
粉料以質量份數計包括如下組分：
[0057][0058]
其中，所述非離子乳化瀝青乳液為本發明第三方面所述的非離子乳化瀝青乳液。
[0059]
由於水泥的鹼性較強，使用常規的陰離子乳化瀝青，在與水泥混合的過程中造成破乳現象，本發明的研究人員發現，通過引入本發明第三方面提供的非離子乳化瀝青，能夠使製得的水性聚合物水泥防水塗料獲得厚塗抗開裂的效果，同時可以有效的解決聚合物水泥防水塗料的成膜後發白髮花的問題，降低水性聚合物水泥防水塗料自身成膜過程中的應力收縮，解決厚塗開裂問題，還能增強塗料的耐水性，延長使用壽命。
[0060]
需要說明的是，在實際生產過程中，粒徑為105μm～215μm的石英砂通常採用70～140目的篩網進行篩選，即70目以下，140目以上的石英砂；粒徑不大於75μm的石英粉通常採用200目的篩網進行篩選，即不大於200目的石英粉；粒徑不大於75μm的重鈣通常採用200目的篩網進行篩選，即不大於200目的重鈣。
[0061]
根據一種特別優選的具體實施方式，液料還包括增稠劑、減水劑、消泡劑、分散劑、防腐劑中的至少一種，非離子乳化瀝青乳液與其他組分復配後，各組分之間相互作用，協同增效，製得的防水塗料具有厚塗防開裂、成膜後不發花、耐水性強的特點，且配方成本低，配製難度小。
[0062]
優選地，相對於100份的高分子聚合物乳液，增稠劑為0.01～5質量份，減水劑為0.01～2質量份，消泡劑為0.01～3質量份，分散劑為0.01～1質量份，防腐劑為0.01～2質量份。
[0063]
優選地，高分子聚合物乳液選自苯丙乳液、丁苯乳液、氯丁乳液中的至少一種。
[0064]
優選地，增稠劑選自鹼溶脹型增稠劑、反相增稠劑、聚氨酯締合型增稠劑中的至少一種。
[0065]
優選地，減水劑選自木質素磺酸鹽類減水劑、萘系減水劑、三聚氰胺系減水劑、氨基磺酸鹽系減水劑、脂肪酸系減水劑、聚羧酸鹽系減水劑中的至少一種。
[0066]
優選地，消泡劑選自有機矽類消泡劑、動植物油類消泡劑、聚醚型消泡劑中的至少一種。
[0067]
優選地，分散劑選自烷基苯磺酸鹽類分散劑、聚羧酸鹽類分散劑、聚丙烯酸衍生物類分散劑中的至少一種。
[0068]
優選地，防腐劑選自異噻唑啉酮類防腐劑，苯並米唑酯類防腐劑、道維希爾類防腐劑中的至少一種。
[0069]
根據一種特別優選的具體實施方式，粉料還包括改性纖維素醚，相對於100份的水泥，改性纖維素醚為0.02～2質量份。
[0070]
優選地，改性纖維素醚為採用改性劑對纖維素醚進行改性處理後得到，改性劑選自澱粉醚和/或膨潤土。
[0071]
本發明第五方面提供一種防水塗料的製備方法，該方法應用第四方面提供的組合
物進行，包括以下步驟：
[0072]
(1)將高分子聚合物乳液、非離子乳化瀝青乳液和水進行第三混合處理得到液料；以及
[0073]
將水泥、石英砂、石英粉和重鈣進行第四混合處理得到粉料；
[0074]
(2)將液料和粉料按照1:(2.1～2.8)的質量份數配比進行第五混合處理，得到防水塗料。
[0075]
本發明提供的防水塗料的製備方法，配方成本低，製備過程簡單，參數易控，製得的防水塗料具有厚塗防開裂、成膜後不發花、耐水性強的特點，可工業化生產。
[0076]
根據一種特別優選的具體實施方式，步驟(1)中，第三混合處理為在攪拌條件下進行，攪拌速率為300r/min～500r/min，攪拌時間為10min～40min。
[0077]
優選地，攪拌時間為20～30min。
[0078]
優選地，第四混合處理為攪拌處理，攪拌速率為100r/min～120r/min，攪拌時間為為3min～10min。
[0079]
根據一種特別優選的具體實施方式，步驟(2)中，第五混合處理為攪拌處理，攪拌速率為500r/min～800r/min，攪拌時間為5min～20min。
[0080]
優選地，攪拌時間為5～10min。
[0081]
如前，本發明第六方面提供一種防水塗料，由第五方面提供的製備方法製得。
[0082]
如前，本發明第七方面提供防水塗料在建築領域的應用。本發明對防水塗料在建築領域的具體應用場景沒有特別的限制，示例性地，能夠用於廚房、衛生間、屋面、地下室、水池等場景的防水。
[0083]
以下將通過實施例對本發明進行詳細描述。以下實例中，在沒有特別說明的情況下，1質量份代表1g。
[0084]
以下實例中，在沒有特別說明的情況下，使用的各種原料均為市售品。
[0085]
瀝青基質：牌號為70#瀝青的市售品，購自中國石化集團金陵石油化工有限責任公司；
[0086]
非離子乳化劑a：牌號為op-10的市售品，購自和大工業股份公司；
[0087]
非離子乳化劑b：脂肪醇聚氧乙烯醚，牌號為aeo-7的市售品，購自和大工業股份公司；
[0088]
穩定劑：美孚10#芳烴油，牌號為10#芳烴油的市售品，購自埃克森美孚公司；
[0089]
助穩定劑a：松香，牌號為102#松香的市售品，購自常州市國業化工有限公司；
[0090]
助穩定劑b：聚丙烯醯胺水溶液，牌號為非離子聚丙烯醯胺的市售品，購自巴斯夫股份公司；
[0091]
ph調節劑：氫氧化鈉。
[0092]
高分子聚合物乳液：選用苯丙乳液，牌號為2012乳液的市售品，購自美國陶氏公司；
[0093]
增稠劑：選用聚氨酯增稠劑，牌號為lt1803的市售品，購自湖南林特科技有限公司；
[0094]
減水劑：選用聚羧酸減水劑，牌號為540p的市售品，購自西卡公司；
[0095]
消泡劑：選用礦物油型消泡劑，牌號為a-109的市售品，購自美國陶氏公司；
[0096]
分散劑：選用聚羧酸鹽類分散劑，牌號為sn-5040的市售品，購自日本諾普科公司；
[0097]
防腐劑：選用異噻唑啉酮類防腐劑，牌號為551s的市售品，購自霍夫曼公司；
[0098]
po42.5水泥選用牌號為po42.5的市售品，購自安徽海螺集團有限責任公司；
[0099]
石英砂選用規格為105μm～215μm的市售品，購自四川南聯環資科技股份有限公司；
[0100]
石英粉選用規格為75μm的市售品，購自郴州市新佳新材料有限公司；
[0101]
重鈣選用規格為75μm的市售品，購自郴州市新佳新材料有限公司；
[0102]
改性纖維素醚選用牌號為pmk30z的市售品，購自上海惠廣精細化工有限公司；
[0103]
水為去離子水。
[0104]
製備例1：
[0105]
(1)在135℃下，將瀝青基質、穩定劑、助穩定劑a攪拌60min，得到瀝青熔融混合物；
[0106]
在80℃下，將非離子乳化劑a、非離子乳化劑b、助穩定劑b和水攪拌10min，得到乳化混合物，採用ph調節劑將乳化混合物的ph調節至10，得到乳化皂液；
[0107]
(2)將膠體磨的轉速設為20000r/min，在溫度為70℃的條件下，將瀝青熔融混合物和乳化皂液按照1:0.6的質量比經過膠體磨剪切乳化處理，冷卻水降溫，經過過濾處理得到非離子乳化瀝青乳液。
[0108]
製備例1的具體組分配比列於表1中，並且，其餘製備例(或者對比製備例)參照製備例1進行，具體情況列於表1中。
[0109]
表1
[0110]
[0111][0112]
實施例1
[0113]
(1)將高分子聚合物乳液、非離子乳化瀝青乳液和水在400r/min的攪拌速率下攪拌10min，得到液料；以及
[0114]
將水泥、石英砂、石英粉和重鈣在110r/min的攪拌速率下攪拌5min，得到粉料；
[0115]
(2)將液料和粉料按照1:2.3的質量份數配比，在600r/min的攪拌速率下攪拌10min，得到防水塗料。
[0116]
用於製備防水塗料的各組分質量配比列於表2中。其餘實施例(或者對比例)參照實施例1進行，具體信息列於表2中。
[0117]
表2
[0118]
[0119][0120]
將按照上述表2配比製得的各防水塗料按照《gbt23445-2009聚合物水泥防水塗料》進行性能測試，結果如下表3所示。
[0121]
表3
[0122] 拉伸強度斷裂伸長率一次成型1.5～2mm防水膜顏色b12.689％無開裂均一暗灰色b22.476％無開裂均一暗灰色b32.281％無開裂均一暗灰色b42.374％無開裂均一暗灰色b52.363％開裂發花b62.175％開裂發花b72.258％開裂發花
[0123]
通過表1～表3的結果可以看出，實施例1～4製得的防水塗料b1～b4各方面性能明顯優於對比例1～3製得的防水塗料b5～b7，說明引入了本發明提供的非離子乳化瀝青乳液，製成的非離子瀝青改性水性聚合物水泥防水塗料，可以有效的解決iii型js防水塗料(聚合物水泥防水塗料)厚塗開裂的風險，特別是液粉比較高的iii型js防水塗料，可以有效的解決聚合物水泥防水塗料的成膜後發白髮花的問題；此外，由於瀝青自身的疏水性，聚合物水泥防水塗料的耐水性也得到了有效的提高。
[0124]
並且，從上述表1～表3還可以看出，採用本發明實施例1製得的防水塗料，在拉伸輕度和斷裂伸長率方面明顯具有更好的效果，耐水性更好，使用壽命更長。
[0125]
另外，傳統的防水塗料液粉質量比大於1：2，本發明提供的實施例提供的防水塗
料，液料與粉料的質量比為1:(2.1～2.8)，液粉質量比大大降低，配方成本更低。
[0126]
以上詳細描述了本發明的優選實施方式，但是，本發明並不限於此。在本發明的技術構思範圍內，可以對本發明的技術方案進行多種簡單變型，包括各個技術特徵以任何其它的合適方式進行組合，這些簡單變型和組合同樣應當視為本發明所公開的內容，均屬於本發明的保護範圍。