噴涂速凝彩色防水材料的制備及工藝研究

劉開文，羅恒，田井速，張靖宇

（貴州省材料產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究院，貴州 貴陽 550014）

噴涂速凝乳化瀝青防水材料因其施工簡便、綜合性能優(yōu)異、節(jié)能減耗等優(yōu)點[1]在許多領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用[2]。這類防水材料以瀝青為主材，這就使得最終的防水涂膜呈深黑色，不能調(diào)配成為其他色彩。對于需要具有一定裝飾效果的防水層來說影響其美觀性。一定程度上限制了噴涂速凝乳化瀝青防水材料的應(yīng)用。為了適應(yīng)市場需求，可調(diào)色的噴涂速凝防水材料的研究就顯得很有必要。

1 實驗

1.1 主要原材料

芳烴油：市售，工業(yè)級；萜烯樹脂：市售，工業(yè)級；SBS：線型791-H，巴陵石化；增塑劑：鄰苯二甲酸丁二酯DBP；橡膠膠乳：陰離子氯丁膠乳，固含量50%，工業(yè)品；氯化鈣：工業(yè)級；乳化劑：慢裂快凝型陰離子乳化劑；顏料：三氧化二鐵。

1.2 主要儀器設(shè)備

針入度儀、軟化點儀、延度儀、集熱式恒溫加熱磁力攪拌器、精密定時定速攪拌器、高速攪拌機、粘度儀、微機控制電子萬能試驗機、沖片機、分析天平、實驗室高剪切分散乳化機、雙組份噴涂設(shè)備等。

1.3 制備工藝

1.3.1 彩色膠結(jié)料的配制

彩色膠結(jié)料原材料預(yù)選質(zhì)量配比為：23%芳烴油，67%萜烯樹脂，10%鄰苯二甲酸丁二酯（DBP）。根據(jù)配比稱取一定質(zhì)量的芳烴油、萜烯樹脂和DBP。將芳烴油加熱到160～170℃后，加入萜烯樹脂和DBP，充分剪切20 min至萜烯樹脂完全溶解后加入顏料三氧化二鐵得到彩色膠結(jié)料[3]。

1.3.2 SBS改性彩色瀝青

將彩色膠結(jié)料加熱到170～175℃后，再把SBS加入到彩色膠結(jié)料中。經(jīng)過溶脹、剪切、發(fā)育這3個階段后得到SBS改性彩色瀝青，改性過程中伴隨著充分的剪切。

1.3.3 乳化和二次改性

將改性彩色瀝青和皂液加入到高剪切分散乳化機中進行乳化，然后向乳化好的彩色瀝青中加入氯丁膠乳，攪拌得到均勻的改性彩色乳化瀝青。

1.3.4 固化劑的制備

按照需要的氯化鈣濃度稱取好相應(yīng)質(zhì)量的氯化鈣，然后將氯化鈣溶于水中得到所需固化劑。

1.4 試樣的制備和測試

將改性彩色瀝青乳液和氯化鈣溶液通過雙組份噴涂設(shè)備噴涂到400 mm×400 mm的玻璃板上，保持7 d，待試樣干燥后再將試樣從玻璃板上取下制成所需樣條，按JC/T 2215—2014《噴涂速凝橡膠瀝青防水涂料》測試了制備的噴涂速凝彩色防水材料的性能。

2 試驗結(jié)果與討論

2.1 SBS摻量對改性彩色乳化瀝青性能的影響

國內(nèi)外SBS改性瀝青的生產(chǎn)實踐表明，SBS摻量在3%～6%時效果顯著，當(dāng)SBS摻量達到6%以上時，改性效果不明顯。故本研究選擇SBS摻量為3.0%～5.5%進行測試，結(jié)果見表1。

表1 SBS摻量對改性彩色乳化瀝青性能的影響

從表1可以看出，隨著SBS摻量的增加，改性彩色瀝青的針入度逐漸減小，軟化點和黏度逐漸增加，延度（5℃）先隨SBS摻量增加而增大，但當(dāng)摻量達到4.5%之后，延度（5℃）隨SBS摻量增加而減小。

SBS摻量對改性彩色乳化瀝青抗拉強度的影響見圖1。

圖1 SBS摻量對改性彩色乳化瀝青抗拉強度的影響

從圖1可以看出，改性彩色乳化瀝青的抗拉強度隨著SBS摻量的增加逐漸提高。這是由于隨著SBS摻量的增加，在高速剪切作用下，SBS從原來的分散相變成了連續(xù)相，形成了聚合物相和彩色瀝青相相互貫穿網(wǎng)絡(luò)的雙連續(xù)相結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)使得改性彩色乳化瀝青在一定程度上表現(xiàn)出SBS的橡膠性質(zhì)，從而增強其抗拉強度[4]。

2.2 氯丁膠乳摻量對改性彩色乳化改性瀝青性能的影響

目前，用SBS改性瀝青時，SBS的摻量一般在3%～6%，當(dāng)繼續(xù)增加SBS的摻量時，由于黏度太大而使得改性瀝青不能乳化。瀝青在SBS改性之后性能還不能滿足防水要求。所以還需對改性瀝青進行二次改性，通過加入膠乳來改善防水材料的性能。氯丁膠具有優(yōu)良的耐刺穿性能，且耐候性好。在加入氯丁膠乳時須對氯丁膠乳與乳化瀝青的配伍性進行研究，篩選出與乳化瀝青配伍性較好的氯丁膠乳。因此，在摻入4.5%SBS的基礎(chǔ)上，摻入一定量的氯丁膠乳對改性彩色乳化瀝青進行二次改性，試驗結(jié)果見圖2、圖3。

圖2 氯丁膠乳摻量對改性彩色乳化瀝青耐熱度和低溫柔度的影響

圖3 氯丁膠乳摻量對改性彩色乳化瀝青拉伸強度和斷裂伸長率的影響

由圖2、圖3可見，隨著氯丁膠乳摻量的增大，改性彩色乳化瀝青的耐熱度增加、低溫柔度改善、拉伸強度逐漸增大，而且斷裂伸長率穩(wěn)定在1100%～1250%。

2.3 鈣離子濃度對改性彩色乳化瀝青凝固性能的影響

使用的氯丁膠乳為陰離子型膠乳，使得改性彩色乳化瀝青表面帶有負電荷，選用的固化劑氯化鈣溶液中有帶正電的Ca2+，正負電荷相互中和，改性彩色乳化瀝青迅速脫水，彩色乳化瀝青與固化劑發(fā)生不可逆的吸附，誘發(fā)改性彩色乳化瀝青破乳。將改性彩色乳化瀝青和不同Ca2+濃度的固化劑進行立面噴涂，觀察不同Ca2+濃度下的破乳現(xiàn)象。當(dāng)不加固化劑時，改性彩色乳化瀝青不能固化。當(dāng)Ca2+濃度為5%時，改性彩色乳化瀝青能夠破乳，但是不能成膜，且有白色的膠乳析出；繼續(xù)增加Ca2+的濃度到10%，改性彩色乳化瀝青能夠破乳，而且能夠成膜，但是還有少量白色液滴析出；進一步增加Ca2+的濃度到15%，改性彩色乳化瀝青能夠迅速破乳，成膜效果好，且有水珠析出，達到了速凝的目的。

2.4 噴涂速凝彩色防水材料的性能

按JC/T 2215—2014測試了制備的噴涂速凝彩色防水材料的性能，結(jié)果見表2。從表2可以看出，所制備的噴涂速凝彩色防水材料的各項性能符合JC/T 2215—2014標(biāo)準要求。

表2 噴涂速凝彩色防水材料的性能

3 結(jié)論

本研究采用合成彩色膠結(jié)料的工藝路線，通過研究各組分摻量對防水材料性能的影響，成功制備出性能符合/JC/T 2215—2014標(biāo)準要求的噴涂速凝彩色防水材料。豐富了噴涂速凝防水材料的種類，拓寬了噴涂速凝防水材料的應(yīng)用范圍。

[1] 姜偉.噴涂速凝橡膠防水涂料的特性及應(yīng)用[J].新型建筑材料，2012（10）：60-63.

[2] 劉志杰，邊振江，向昊，等.噴涂速凝橡膠瀝青材料在工程中的應(yīng)用[J].新型建筑材料，2010（8）：77-79.

[3] 王利泉，謝素琴.彩色瀝青膠結(jié)料的研究與應(yīng)用[J].市政技術(shù)，2003，21（2）：86-88.

[4] 李志軍，張秋民，程國香.SBS改性瀝青化學(xué)交聯(lián)過程的微觀結(jié)構(gòu)和性能研究[J].當(dāng)代化工，2007，36（4）：339-342.