水性非固化橡胶沥青防水涂料的制备与影响因素研究

2020 No.12
December
2020年第12期
12月
中国建筑防水
China Building Waterproofing D01：10.15901/ki.1007-497x.2020.12.003
水性非固化橡胶沥青防水涂料的制备
与影响因素研究*
马伟伟刘晓东常 志张冬冬沈春林2
（1.宏源防水科技集团有限公司，山东寿光262700;2.苏州中材非金属矿工业设计研究院有限公司，江苏苏州215000）
摘要：为了提高非固化橡胶沥青防水涂料的环保性能和施工应用性能，开发了一种水性非固化橡胶沥青防水涂料，并研究了不同添加量的SBS 和SBR 粉末、机油和芳烃油、丁苯胶乳对涂料性能的影响。

结果表明：SBS 、SBR 粉末、机油、芳烃油、丁苯胶乳的用量分别为3%、3%、15%、15%、10%时，所制备的涂料可实现与卷材的满粘,且蠕变性能好，可用于潮湿
基面的施工。

关键词：水性非固化橡胶沥青防水涂料;乳化沥青；丁苯胶乳;粒径分布
文章编号：1007-497X （2020）-12-0008-04 中图分类号:TU502;TU5641.65 文献标志码:A
Preparation and Influential Factor Study on Waterborne Non ­solidified Rubber Modified Asphalt Waterproofing Coating
Ma Weiwei 1, Liu Xiaodong 1, Chang Zhi 1, Zhang Dongdong 1, Shen Chunlin 2
(1. Hongyuan Waterproof Technology Group Co., Ltd., Shouguang, Shandong, China; 2. Suzhou Sinoma Design and Research
Institute of Non-metallic Minerals Industry Co., Ltd., Suzhou, Jiangsu 215000, China )
Abstract ： A kind of waterborne non -solidified rubber modified asphalt waterproofing coating is developed for the
improvement of environmental protection property and application performance of non -solidified rubber modified asphalt waterproofing coating. This article studies the influence of different adding amount of SBS and SBR powder, engine oil and aromatic oil, and styrene butadiene latex on the coating's performance. Results show: when the dosages of SBS, SBR powder, engine oil, aromatic oil, styrene -butadiene latex are 3%, 3%, 15%, 15%, and 10% respectively, the produced coating can
fully adhere with membrane, has good creep property and can be used on damp substrate.
Key words ： waterborne non-solidified rubber modified asphalt waterproofing coating; emulsified bitumen; styrene -butadiene
latex;particle size distribution
非固化橡胶沥青防水涂料是一种具有长期不固 化性能的防水涂料，其固含量高、粘结性强、蠕变性
好、自愈性能佳、耐疲劳性能好，能有效解决传统防水 施工过程中涂料与基层、涂料与卷材难以满粘的问
基金项目:山东省产业关键共性技术攻关重点项目（2018年第 一批）。

收稿日期:2020-11-09
作者简介：马伟伟，男，1982年生，工程师，宏源防水科技集团 有限公司研发经理。

联系地址:262700山东寿光台头镇宏源防 水科技集团有限公司。

题,从而大幅度提高建筑工程的整体防水质量[1"3]o 由
于长期不固化的特性,它可以解决传统防水工程中因 建筑物沉降和基层开裂所传递应力造成的防水层破 坏问题，并且完美地封闭基层孔隙与裂缝，在近几年 发展比较迅速。

然而在实际应用过程中，非固化橡胶
沥青防水涂料需要加热到较高的温度才能施工，造成
了严重的环境污染与危险隐患，对工人的健康极其不
利，同时经高温加热后材料性能也会有一定程度的下 降。

因此，在保证材料性能的基础上，开发常温环境
马伟伟，等:水性非固化橡胶沥青防水涂料的制备与影响因素研究
下施工的非固化橡胶沥青防水涂料很有必要。

本课题研发了一种水性非固化橡胶沥青防水涂料，并探讨了该涂料的性能影响因素。

1实验部分
1.1原材料
沥青（AH-70）：中海沥青股份有限公司；BS （501）LG化学；SBR粉末:山东显元化工科技有限公司；机油，芳烃油:山东天旭化工有限公司；沥青乳化剂：自制;丁苯胶乳（5570）：意大利versalis公司;氢氧化钠：工业级，淄博环拓化工有限公司；消泡剂（ST 2410AC）巴斯夫股份公司；氯化钙:连云港冠苏实业有限公司。

1.2涂料制备
1.2.1改性沥青的制备
将沥青、机油和芳烃油混合后加热至150!,然后加入SBR粉末搅拌30min，升温至170!加入SBS，继续升温至180〜190!搅拌1.5h；之后在该温度下以8000r/min的速度高速剪切1h,停止剪切并搅拌30min制得改性沥青。

1.2.2乳化沥青的制备
将沥青乳化剂加入水中后升温至50〜55!,用N+OH调节pH值至11〜13,并将其倒入胶体磨中，启动胶体磨循环1min；然后向胶体磨中缓慢加入改性沥青并用铝棒搅拌，让改性沥青的混合液在胶体磨中循环1min，即可得到乳化沥青;将制得的乳化沥青迅速置于冷水浴中冷却至40!以下。

试验中乳化沥青的固含量控制在60%。

1.2.3水性非固化橡胶沥青防水涂料的制备
将乳化沥青、丁苯胶乳和消泡剂按比例混合后,机械搅拌30min，即得水性非固化橡胶沥青防水涂料。

1.2.4性能测试
按照JTGE20-2011（公路工程沥青及沥青混合料试验规程》测试乳化沥青5I后的存储稳定性;按照团体标准《水性非固化橡胶沥青防水涂料》征求意见稿，采用喷涂速凝型水性非固化橡胶沥青防水涂料的测试方法测试涂料的基本性能；采用NKT5100-H 型全自动激光粒度仪测试乳化沥青的粒径。

2结果与讨论2.1乳化沥青的粒径
乳化沥青的粒径大小与分布情况是衡量乳化效果的一个重要指标。

图1所示为试验所制备的乳化沥青的粒径分布情况，可以看出乳化沥青的粒径非常细小，基本都在3.5!=以下,且正态、均一分布,保证了乳化沥青的长期储存稳定性。

90
80
70
60
50
40
30
20
10
&
0110100300
粒径/!=
图1乳化沥青的粒径分布
2.2SBS和SBR添加量对乳化沥青稳定性的影响
改性沥青体系中添加SBS和SBR粉末可以提高涂料的整体性能，然而添加过多的SBS和SBR粉末后难以乳化，反而会降低乳化沥青的稳定性。

图2所示为SBS和SBR粉末在改性沥青体系中的添加量对5I后乳化沥青沥青储存稳定性的影响，储存稳定性值越高，试样越不稳定。

5
3
2
1
4
00
1234
SBR添加量/%
图2SBS和SBR不同添加量下乳化沥青的储存稳定性由图2可看出，随着SBS和SBR添加量的增加,乳化沥青的储存稳定性逐渐变差，过高的添加会降低
2020年第12期中国建筑防水总第432期
体系的稳定性。

为了保证乳化沥青的稳定性，将配方中SBS和SBR的添加量都设置为3%,可保证乳化沥青沥青5'后储存稳定性指标值在4%以下〔〜。

2.3机油和芳烃油的添加量对涂料性能的影响
为了提高涂料的蠕变性、初黏性和低温柔性，配方体系中需要加入一定比例的机油和芳烃油。

表1所示为机油和芳烃油在改性沥青体系中的添加量对涂料性能的影响,机油和芳烃油的总量控制在30%，发现机油和芳烃油的配比对材料的低温柔性和剥离性能影响很大。

表1机油和芳烃油不同添加比例下的涂料性能
项目
"机油："芳烃油
1：51：21：12：15：1
低温柔性(-20!)不合格合格合格合格合格
剥离性能/(N/m m) 1.070.920.840.730.66由表1可看出，随着机油在改性油中比例的增加,涂料的低温柔性有所改善,但剥离性能有所下降,同时机油的增加也会降低材料的黏性,这是由于机油与沥青的相容性有一定的上限。

出于对低温柔性、剥离性能与材料黏性的考虑,将机油和芳烃油在改性沥青中的添加量都设置为15%,可得到性能优异的涂料，提高实际应用性能〔刊。

2.4丁苯胶乳添加量对涂料性能的影响
丁苯胶乳作为乳化沥青的改性剂,对于涂料的性能有着极其重要的影响。

试验研究了固含量为66%、!为-55!的丁苯胶乳对涂料性能的影响，发现其在涂料体系中用量的小幅度变化即可改变涂料性能,如表2所示。

由表2可看出，随着丁苯胶乳用量的增加，涂料的延伸性、低温柔性、耐热性能和剥离性能都有所改善,但添加量过多会造成涂料表面失黏,从而破坏与基层的粘结,这是由于丁苯胶乳与乳化沥青在喷涂过程中雾化破乳速度不一致，造成涂料表面残留有较多的丁苯胶乳粒子，从而降低了材料的初黏性㈣。

为了制备性能最优的涂料，选择丁苯胶乳的用量为改性沥青体系的10%o
2.5涂料实际应用效果
图3所示为水性非固化橡胶沥青防水涂料的喷涂应用效果，可以看出涂料具有非常优异的粘结效果,实现了与卷材的满粘，且涂料蠕变性能好，可应用于潮湿基面施工。

图3涂料施工效果
3结语
水性非固化橡胶沥青防水涂料是由乳化沥青、高分子改性材料、增韧剂、助剂等制成的水乳型混合物。

当涂料水分蒸发干燥后,不成膜、持久粘，可代替冷粘胶用于冷粘法施工，封闭基层裂缝和毛细孔,适应基层变形及开裂，且自愈能力强、碰触即粘、难以剥离，在-20!时仍具有良好的粘结性能。

目前该类产品的团体标准已在制定中，将推进非固化系列涂料的技术
表2丁苯胶乳不同添加量下的涂料性能
项目
丁苯胶乳在体系占比/%
57.51012.515
粘结性能
干燥基面100%内聚破坏100%内聚破坏100%内聚破坏100%内聚破坏砂浆块表面有裸露部分潮湿基面100%内聚破坏100%内聚破坏100%内聚破坏砂浆块表面有裸露部分砂浆块表面有裸露部分延伸性/mm9.219.320.122.429.8
低温柔性(-20!)
不合格合格合格合格合格
耐热性(80!)流淌、滑动、滴落无流淌、滑动、滴落无流淌、滑动、滴落无流淌、滑动、滴落无流淌、滑动、滴落
自愈性无渗水无渗水无渗水无渗水无渗水
剥离性能(/N/mm)0.410.660.84 1.08表面失黏
马伟伟，等:水性非固化橡胶沥青防水涂料的制备与影响因素研究
改革与进步。

本课题针对非固化橡胶沥青防水涂料的施工性能问题出发，研制一种水性非固化橡胶沥青防水涂料，并研究了各原料的添加比例对最终产品性能的影响，研制的产品具有优异的粘结效果，实现了与基面、卷材的满粘，且涂料蠕变性能好，可应用于潮湿基面施工。

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""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""" (上接第3页)
表5TPO防水卷材NS06的主要性能
项目标准要求结果结论
拉力/（N/50mm）横向
!500
726合格纵向993合格
膜断裂伸长率/%横向
!400
587合格纵向646合格
钉杆撕裂强度/N 横向
!400
602合格纵向501合格
低温弯折性-25"合格合格
表6TPO防水卷材主要性能对比
检验项目标准要求NS06
进口产品
1
进口产品
4
拉伸强度/MPa!1217.0715.2818.17断裂伸长率/%!500639638717
直角撕裂/(N/mm)!60967762低温弯折性/"-40,无裂纹合格合格合格热老化拉伸强度保
持率/%
9094脆断脆断热老化断裂伸长率
保持率/%
9092脆断脆断
NS06的拉伸强度、断裂伸长率、直角撕裂、低温弯折性等性能与进口产品相当叫热老化性能还优于进口产品。

3结语
采用气相共聚法制备了TPO防水卷材专用料NS06，介绍了工艺条件的优化和助剂体系的筛选，并在此基础上制备了TPO防水卷材，结果表明：1)TPO 防水卷材专用料NS06具有熔体流动速率低、弯曲模量低、橡胶相含量高、冲击强度优异、耐穿刺、易卷曲、易加工等特点。

2)由TPO防水卷材专用料NS06制备的TPO防水卷材NS06的性能不仅达到了GB 27789—2011标准的要求，其拉伸强度、断裂伸长率、直角撕裂、低温弯折性等性能与进口产品相当，热老化性能还优于进口产品。

TPO防水卷材专用料NS06的开发和应用推广，填补了国内TPO防水卷材原料的空白，解决了下游客户依赖进口原料生产的局面。

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