喷涂速凝彩色防水材料的制备及工艺研究

刘开文，罗恒，田井速，张靖宇

（贵州省材料产业技术研究院，贵州 贵阳 550014）

喷涂速凝乳化沥青防水材料因其施工简便、综合性能优异、节能减耗等优点[1]在许多领域得到了广泛的应用[2]。这类防水材料以沥青为主材，这就使得最终的防水涂膜呈深黑色，不能调配成为其他色彩。对于需要具有一定装饰效果的防水层来说影响其美观性。一定程度上限制了喷涂速凝乳化沥青防水材料的应用。为了适应市场需求，可调色的喷涂速凝防水材料的研究就显得很有必要。

1 实验

1.1 主要原材料

芳烃油：市售，工业级；萜烯树脂：市售，工业级；SBS：线型791-H，巴陵石化；增塑剂：邻苯二甲酸丁二酯DBP；橡胶胶乳：阴离子氯丁胶乳，固含量50%，工业品；氯化钙：工业级；乳化剂：慢裂快凝型阴离子乳化剂；颜料：三氧化二铁。

1.2 主要仪器设备

针入度仪、软化点仪、延度仪、集热式恒温加热磁力搅拌器、精密定时定速搅拌器、高速搅拌机、粘度仪、微机控制电子万能试验机、冲片机、分析天平、实验室高剪切分散乳化机、双组份喷涂设备等。

1.3 制备工艺

1.3.1 彩色胶结料的配制

彩色胶结料原材料预选质量配比为：23%芳烃油，67%萜烯树脂，10%邻苯二甲酸丁二酯（DBP）。根据配比称取一定质量的芳烃油、萜烯树脂和DBP。将芳烃油加热到160～170℃后，加入萜烯树脂和DBP，充分剪切20 min至萜烯树脂完全溶解后加入颜料三氧化二铁得到彩色胶结料[3]。

1.3.2 SBS改性彩色沥青

将彩色胶结料加热到170～175℃后，再把SBS加入到彩色胶结料中。经过溶胀、剪切、发育这3个阶段后得到SBS改性彩色沥青，改性过程中伴随着充分的剪切。

1.3.3 乳化和二次改性

将改性彩色沥青和皂液加入到高剪切分散乳化机中进行乳化，然后向乳化好的彩色沥青中加入氯丁胶乳，搅拌得到均匀的改性彩色乳化沥青。

1.3.4 固化剂的制备

按照需要的氯化钙浓度称取好相应质量的氯化钙，然后将氯化钙溶于水中得到所需固化剂。

1.4 试样的制备和测试

将改性彩色沥青乳液和氯化钙溶液通过双组份喷涂设备喷涂到400 mm×400 mm的玻璃板上，保持7 d，待试样干燥后再将试样从玻璃板上取下制成所需样条，按JC/T 2215—2014《喷涂速凝橡胶沥青防水涂料》测试了制备的喷涂速凝彩色防水材料的性能。

2 试验结果与讨论

2.1 SBS掺量对改性彩色乳化沥青性能的影响

国内外SBS改性沥青的生产实践表明，SBS掺量在3%～6%时效果显著，当SBS掺量达到6%以上时，改性效果不明显。故本研究选择SBS掺量为3.0%～5.5%进行测试，结果见表1。

表1 SBS掺量对改性彩色乳化沥青性能的影响

从表1可以看出，随着SBS掺量的增加，改性彩色沥青的针入度逐渐减小，软化点和黏度逐渐增加，延度（5℃）先随SBS掺量增加而增大，但当掺量达到4.5%之后，延度（5℃）随SBS掺量增加而减小。

SBS掺量对改性彩色乳化沥青抗拉强度的影响见图1。

图1 SBS掺量对改性彩色乳化沥青抗拉强度的影响

从图1可以看出，改性彩色乳化沥青的抗拉强度随着SBS掺量的增加逐渐提高。这是由于随着SBS掺量的增加，在高速剪切作用下，SBS从原来的分散相变成了连续相，形成了聚合物相和彩色沥青相相互贯穿网络的双连续相结构，这种结构使得改性彩色乳化沥青在一定程度上表现出SBS的橡胶性质，从而增强其抗拉强度[4]。

2.2 氯丁胶乳掺量对改性彩色乳化改性沥青性能的影响

目前，用SBS改性沥青时，SBS的掺量一般在3%～6%，当继续增加SBS的掺量时，由于黏度太大而使得改性沥青不能乳化。沥青在SBS改性之后性能还不能满足防水要求。所以还需对改性沥青进行二次改性，通过加入胶乳来改善防水材料的性能。氯丁胶具有优良的耐刺穿性能，且耐候性好。在加入氯丁胶乳时须对氯丁胶乳与乳化沥青的配伍性进行研究，筛选出与乳化沥青配伍性较好的氯丁胶乳。因此，在掺入4.5%SBS的基础上，掺入一定量的氯丁胶乳对改性彩色乳化沥青进行二次改性，试验结果见图2、图3。

图2 氯丁胶乳掺量对改性彩色乳化沥青耐热度和低温柔度的影响

图3 氯丁胶乳掺量对改性彩色乳化沥青拉伸强度和断裂伸长率的影响

由图2、图3可见，随着氯丁胶乳掺量的增大，改性彩色乳化沥青的耐热度增加、低温柔度改善、拉伸强度逐渐增大，而且断裂伸长率稳定在1100%～1250%。

2.3 钙离子浓度对改性彩色乳化沥青凝固性能的影响

使用的氯丁胶乳为阴离子型胶乳，使得改性彩色乳化沥青表面带有负电荷，选用的固化剂氯化钙溶液中有带正电的Ca2+，正负电荷相互中和，改性彩色乳化沥青迅速脱水，彩色乳化沥青与固化剂发生不可逆的吸附，诱发改性彩色乳化沥青破乳。将改性彩色乳化沥青和不同Ca2+浓度的固化剂进行立面喷涂，观察不同Ca2+浓度下的破乳现象。当不加固化剂时，改性彩色乳化沥青不能固化。当Ca2+浓度为5%时，改性彩色乳化沥青能够破乳，但是不能成膜，且有白色的胶乳析出；继续增加Ca2+的浓度到10%，改性彩色乳化沥青能够破乳，而且能够成膜，但是还有少量白色液滴析出；进一步增加Ca2+的浓度到15%，改性彩色乳化沥青能够迅速破乳，成膜效果好，且有水珠析出，达到了速凝的目的。

2.4 喷涂速凝彩色防水材料的性能

按JC/T 2215—2014测试了制备的喷涂速凝彩色防水材料的性能，结果见表2。从表2可以看出，所制备的喷涂速凝彩色防水材料的各项性能符合JC/T 2215—2014标准要求。

表2 喷涂速凝彩色防水材料的性能

3 结论

本研究采用合成彩色胶结料的工艺路线，通过研究各组分掺量对防水材料性能的影响，成功制备出性能符合/JC/T 2215—2014标准要求的喷涂速凝彩色防水材料。丰富了喷涂速凝防水材料的种类，拓宽了喷涂速凝防水材料的应用范围。

[1] 姜伟.喷涂速凝橡胶防水涂料的特性及应用[J].新型建筑材料，2012（10）：60-63.

[2] 刘志杰，边振江，向昊，等.喷涂速凝橡胶沥青材料在工程中的应用[J].新型建筑材料，2010（8）：77-79.

[3] 王利泉，谢素琴.彩色沥青胶结料的研究与应用[J].市政技术，2003，21（2）：86-88.

[4] 李志军，张秋民，程国香.SBS改性沥青化学交联过程的微观结构和性能研究[J].当代化工，2007，36（4）：339-342.