共混型低温刮涂非固化橡胶沥青防水涂料的研制
2021-06-24 15:29 浏览:184
蹇磊1 ，孟庆祥2（1. 北京顺鸿腾达防水技术咨询有限公司，北京101309；2. 宏恒达防水材料有限公司，山东寿光262700）
非固化橡胶沥青防水涂料是由橡胶、沥青及特种添加剂组成的弹塑性胶状防水材料，其与空气长期接触后也不固化，且具有良好的粘结力（在-20 ℃下仍具有良好的粘结性能），可替代冷粘胶用于冷粘法施工；能够适应复杂的施工作业面，碰触即粘，难以剥离；具有蠕变性材料的黏滞性，能够很好地封闭基层的毛细孔和裂缝；自愈能力强，能解决防水层的窜水难题，使防水可靠性得到大幅度提高；此外，还能解决现有防水卷材与涂料复合使用时的相容性问题。
非固化橡胶沥青防水涂料通常需加热到160~180 ℃才能具备喷涂或刮涂施工的特性，由于沥青组分复杂，高温时会产生大量的“沥青烟”，对环境和人体造成危害，这一点阻碍了非固化橡胶沥青防水涂料的应用。因此，有必要研究低温刮涂型非固化橡胶沥青防水涂料，以适应国家对材料越来越高的环保要求。
本课题从沥青改性入手，结合橡胶、软化剂、填料、树脂等的应用，研制了共混型低温刮涂非固化橡胶沥青防水涂料，可实现60~90 ℃刮涂施工，大大提高了非固化橡胶沥青防水涂料的环保性及应用范围。
1 实验部分
1.1 主要原料
沥青：70#、90#，中国石化齐鲁石油化工公司；苯乙烯（St）：分析纯，天津市广成化学试剂有限公司；马来酸酐（MAH）：分析纯，市售；SBS：791（S/B=30/70）、792（S/B=40/60）、796（S/B=20/80），岳阳石油化工总厂；聚异丁烯：PIB-1300、PIB-960，韩国大林公司；SBR、环烷油、滑石粉（800 目）、重钙（800 目）：市售；石油树脂：软化点70 ℃、90 ℃、105 ℃，濮阳市瑞科化工有限公司；松香树脂：软化点85 ℃（固状）、2.5 ℃（液状），市售。
1.2 涂料制备
1）马来酸酐接枝改性沥青：将一定量的沥青加热到150 ℃左右，启动搅拌混合机，在160 ℃下分别将不同量（以100 份沥青计算，下同）软化剂和树脂加入沥青中，再加入不同量的SBS、SBR，搅拌0.5~1 h 待SBS、SBR 完全成熔融状态后，加入一定量的苯乙烯与马来酸酐，继续搅拌0.5 h，即得马来酸酐接枝改性沥青。
2）低温刮涂非固化橡胶沥青防水涂料的制备：在160 ℃下，在马来酸酐接枝改性沥青中加入一定量的填料，继续搅拌10~30 min，即得低温刮涂非固化橡胶沥青防水涂料。
1.3 制样
将得到的低温刮涂非固化橡胶沥青防水涂料在鼓风干燥箱中加热熔化，设置温度为130 ℃、加热时间为5 h，取出后置于加热套中，设置温度为（160±5）℃，并以400~600 r/min 的速度搅拌（30±5）min，使非固化橡胶沥青防水涂料分散均匀并达到良好的流动状态，随后刮涂制样，并按相关标准进行性能测试。
1.4 性能测试
按照JC/T 2428—2017《非固化橡胶沥青防水涂料》的要求进行性能试验。
2 结果与讨论
2.1 马来酸酐改性沥青的性能研究
固定沥青、橡胶、软化剂及树脂的用量，1 号样添加一定量的极性单体苯乙烯与马来酸酐，2 号样不添加极性单体与助剂，考察极性单体对非固化橡胶沥青防水涂料剥离性能的影响[1]。将1 号样和2 号样在50 ℃烘箱中热处理一定时间，再按要求相关规定进行测试，结果见图1。
从图1 可以看出，经极性单体苯乙烯与马来酸酐改性的非固化橡胶沥青防水涂料，剥离强度随时间的延长而增大，且增大速度远高于未添加极性单体的涂料。分析原因可能是沥青及橡胶在熔融时，沥青中的不饱和基团断裂从而显示出活性；同时，橡胶中的丁二烯双键在高温热熔时会发生断裂，易受到其他活性基团的攻击，苯乙烯及马来酸酐两端的活性基团会与橡胶改性沥青产生一定交联反应，此时的苯乙烯以架桥剂的形式存在。
在后期储存过程中，添加极性单体的非固化橡胶沥青防水涂料的黏度逐渐增大，这也是剥离强度不断提高的原因之一。经实践表明，某一温度下，旋转黏度18 000 mPa·s 是涂料可刮涂施工的临界值。表1 所示为经苯乙烯与马来酸酐改性非固化橡胶沥青防水涂料的黏度（90 ℃测试）。由表1 可见，随着时间的延长，改性后涂料的运动黏度增大速度高于未改性的涂料，但20 d 后其运动黏度仍小于18 000 mPa·s，说明长期储存不会显著影响其低温刮涂时的施工性能。
2.2 SBS 对涂料性能的影响研究
固定沥青、橡胶、软化剂、树脂、苯乙烯及马来酸酐的用量，分别考察不同嵌段比的SBS 对非固化橡胶沥青防水涂料性能的影响，其中，3 号样为S/B=20/80、4 号样为S/B=30/70、5 号样为S/B=40/60，测试结果见表2。
从表2 可以看出，不同类型嵌段比SBS 对非固化橡胶沥青防水涂料的性能会产生影响，主要表现为随着嵌段比S/B 的增大，涂料的延伸性逐渐减小。热塑性橡胶SBS 主要由橡胶相和塑料相构成，由于苯乙烯含量高，SBS 显示塑性，强度高而延伸率低，耐低温性能差，使得3号样更容易在干燥基面与潮湿基面形成内聚破坏。