一种高弹性液体速凝橡胶喷膜材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及喷膜材料技术领域，具体涉及一种高弹性液体速凝橡胶喷膜材料及其制备方法。

背景技术

喷膜防水材料是一种应用于地铁、城市地下综合管廊、隧道及地下工程中的新型防水材料，该材料质量均匀，具有一次性整体成膜的优点，因而得到了广泛的应用。

中国发明专利202010671514.5提供了一种喷涂速凝橡胶沥青防水涂料及其制备和施工的方法；该喷涂速凝橡胶沥青防水涂料以所述喷涂速凝橡胶沥青防水涂料100重量份为准，所述喷涂速凝橡胶沥青防水涂料包括：60～75重量份数的纳米云母粉改性的阴离子乳化沥青，30～60重量份数的橡胶乳液，10～20重量份数的表面改性的灰色浆料，1～5重量份数的偶联剂，3～5重量份数的添加剂。

但是发明人在研究中发现，现有技术中所述的橡胶喷膜防水材料，其弹性不足；由于气温变化，建筑基面会产生裂缝，若喷膜防水材料的弹性不足，容易产生裂缝甚至脱落。因此，提供一种高弹性喷膜防水材料具有重要的应用价值。

发明内容

为了解决现有背景技术中指出的至少之一的技术问题，本发明提供了一种高弹性液体橡胶喷膜材料。

本发明所要解决的上述技术问题，通过以下技术方案予以实现：

本发明首先提供了一种高弹性液体速凝橡胶喷膜材料，其包含如下重量份的组分：

乳化沥青 50～70份；丁苯乳液 30～50份；填料 10～20份；偶联剂 1～3份；消泡剂 0.5～1份。

优选地，所述的高弹性液体速凝橡胶喷膜材料，其包含如下重量份的组分：

乳化沥青 50～60份；丁苯乳液 30～40份；填料 10～15份；偶联剂 1～2份；消泡剂 0.5～1份。

最优选地，所述的高弹性液体速凝橡胶喷膜材料，其包含如下重量份的组分：

乳化沥青60份；丁苯乳液40份；填料15份；偶联剂2份；消泡剂0.5份。

优选地，所述的乳化沥青通过如下方法制备得到：

(1)取沥青加热熔融，得熔融状态的沥青；

(2)往熔融状态的沥青中加入苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物以及含表面活性剂的水溶液；搅拌均匀后即得所述的乳化沥青。

发明人在研究中惊奇的发现，本发明采用上述全新方法制备得到的乳化沥青与丁苯乳液一起为原料制备得到的橡胶喷膜材料具有较好的弹性。

优选地，沥青与苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物以及含表面活性剂的水溶液的重量比为80～100：30～40：90～120。

最优选地，沥青与苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物以及含表面活性剂的水溶液的重量比为90：35：100。

优选地，所述的含表面活性剂的水溶液中，表面活性剂的质量分数为5～10％。

最优地，所述的含表面活性剂的水溶液中，表面活性剂的质量分数为8％。

优选地，所述的表面活性剂由重量比为4～6:1～2:1～2的月桂醇磺基琥珀酸酯二钠、十二烷基磷酸单酯和十二烷基三甲基氯化铵组成。

发明人在进一步研究中发现，乳化沥青制备过程中表面活性剂的选择至关重要，在本发明中，选用不同表面活性剂制备得到的乳化沥青，其对于最终制备得到的橡胶喷膜材料的弹性差别是巨大的。

发明人在大量的实验中研究中惊奇的发现，以沥青和苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物为原料，当表面活性剂同时选用月桂醇磺基琥珀酸酯二钠、十二烷基磷酸单酯和十二烷基三甲基氯化铵制备得到的乳化沥青，其相较于表面活性剂选用月桂醇磺基琥珀酸酯二钠、十二烷基磷酸单酯和十二烷基三甲基氯化铵中的任意一种或二种的组合制备得到的乳化沥青，可以大幅提高最终制备得到的橡胶喷膜材料的弹性。以沥青和苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物为原料，同时选用月桂醇磺基琥珀酸酯二钠、十二烷基磷酸单酯和十二烷基三甲基氯化铵制备得到的乳化沥青可以协同提高最终制备得到的橡胶喷膜材料的弹性。

最优选地，所述的表面活性剂由重量比为5:1:2的月桂醇磺基琥珀酸酯二钠、十二烷基磷酸单酯和十二烷基三甲基氯化铵组成。

优选地，所述的沥青为90号重交道路沥青。

优选地，所述的填料由重量比为2～4:1的α氧化铝粉和石英粉组成。

最优选地，所述的填料由重量比为3:1的α氧化铝粉和石英粉组成。

发明人在研究中发现，当填料选用α氧化铝粉和石英粉时，可以提高制备得到的高弹性液体橡胶喷膜材料的耐磨性能。

优选地，所述的高弹性液体橡胶喷膜材料，还包括促凝剂 30～60份；

所述的促凝剂为质量分数为10～20％的硫酸铝水溶液。

优选地，所述的偶联剂选自硅烷偶联剂kh-550；所述的消泡剂选自消泡剂byk052。

优选地，所述的填料为改性填料；所述的改性填料通过如下方法制备得到：

(1)将α氧化铝粉和石英粉与乙基硅油有机溶剂稀释液混合均匀，得混合物；

(2)将混合物中的有机溶剂蒸干，然后放入马弗炉中进行高温焙烧，高温焙烧结束后取焙烧产物，即得所述的改性填料。

发明人在研究中惊奇的发现，在本发明所述的高弹性液体速凝橡胶喷膜材料中加入采用上述方法对α氧化铝粉和石英粉进行改性得到的改性填料，相比于加入由α氧化铝粉和石英粉组成的未改性的原料；可以显著提高制备得到的高弹性液体橡胶喷膜材料的耐磨性能；同时也可以显著提高制备得到的高弹性液体橡胶喷膜材料的弹性。

优选地，步骤(1)中α氧化铝粉和石英粉的重量比为2～4:1。

最优选地，步骤(1)中α氧化铝粉和石英粉的重量比为3:1。

优选地，步骤(1)中所述的乙基硅油有机溶剂稀释液的制备方法为：在乙基硅油中加入2～3倍体积的环己烷进行稀释，得乙基硅油有机溶剂稀释液。

优选地，步骤(1)中α氧化铝粉和石英粉的总重量与乙基硅油有机溶剂的用量比为1kg:2～3L。

优选地，步骤(2)中所述的高温焙烧的具体条件为，在富氧条件下，于500～600℃焙烧1～2h。

最优选地，步骤(2)中所述的高温焙烧的具体条件为，在富氧条件下，于550℃焙烧1.5h。

优选地，所述的改性填料的制备方法还进一步包含步骤(3)；

所述的步骤(3)具体为：将焙烧产物浸泡在含有质量分数为8～12％的3-二苯膦基苯磺酸钠或月桂酸聚氧乙烯(9)酯的水溶液中，搅拌10～20min，分离固体，干燥后即得所述的改性填料。

发明人在研究中惊奇的发现，在本发明所述的高弹性液体速凝橡胶喷膜材料中加入进一步通过步骤(3)制备得到的改性填料，其可以进一步提高制备得到的高弹性液体橡胶喷膜材料的耐磨性能以及弹性。

进一步优选地，所述的步骤(3)具体为：将焙烧产物浸泡在含有质量分数为10％的3-二苯膦基苯磺酸钠或月桂酸聚氧乙烯(9)酯的水溶液中，搅拌15min，分离固体，干燥后即得所述的改性填料。

最优选地，步骤(3)具体为：将焙烧产物浸泡在含有质量分数为5％的3-二苯膦基苯磺酸钠和5％的月桂酸聚氧乙烯(9)酯的水溶液中，搅拌15min，分离固体，干燥后即得所述的改性填料。

发明人在研究中惊奇的发现，步骤(3)中同时采用3-二苯膦基苯磺酸钠和月桂酸聚氧乙烯(9)酯改性得到的改性填料，其对于最终制备得到的高弹性液体橡胶喷膜材料的耐磨性能以及弹性的提高程度要显著高于单独采用3-二苯膦基苯磺酸钠或月桂酸聚氧乙烯(9)酯改性得到的改性填料。步骤(3)中同时采用3-二苯膦基苯磺酸钠和月桂酸聚氧乙烯(9)酯改性得到的改性填料，可以协同提高最终制备得到的高弹性液体速凝橡胶喷膜材料的耐磨性能以及弹性。

本发明还提供了一种上述高弹性液体速凝橡胶喷膜材料的制备方法，其包含如下步骤：

将乳化沥青、丁苯乳液、填料、偶联剂以及消泡剂混合均匀即得所述的高弹性液体橡胶喷膜材料；或，

将乳化沥青、丁苯乳液、填料、偶联剂以及消泡剂混合均匀得A组分；将促凝剂作为B组分；将A组分和B组分单独包装后得所述的高弹性液体橡胶喷膜材料。

本发明所述的高弹性液体速凝橡胶喷膜材料在具体使用时，使用施工设备同时喷到施工面上即可。

有益效果：本发明提供了一种全新的高弹性液体速凝橡胶喷膜材料；该高弹性液体橡胶喷膜材料采用本发明全新方法制备得到的乳化沥青与丁苯乳液为原料制备而成；其具有较好的弹性。同时，本发明通过加入α氧化铝粉和石英粉等耐磨填料，也使得本发明所述的高弹性液体橡胶喷膜材料具有一定的耐磨性能；尤其是加入采用所述方法对α氧化铝粉和石英粉进行改性得到的改性填料，其相比于加入由α氧化铝粉和石英粉组成的未改性的原料；可以显著提高制备得到的高弹性液体橡胶喷膜材料的耐磨性能；同时也可以显著提高制备得到的高弹性液体橡胶喷膜材料的弹性。

此外，本发明所述的高弹性液体橡胶喷膜材料中还加入了促凝剂；使得所述的高弹性液体橡胶喷膜材料能够快速凝固。又由于本发明所述的高弹性液体橡胶喷膜材料为液体状态，其具有非常好的流动性，便于注入到建筑基面的缝隙中，进而实现更好的防水效果。

具体实施方式

以下结合具体实施例来进一步解释本发明，但实施例对本发明不做任何形式的限定。

以下实施例中所述的丁苯乳液采用的是英国昕特玛的牌号为L8242的丁苯乳液；所述的苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物采用的是美国科腾的牌号为D1163P的苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物。其余未注明来源的原料均为本领域技术人可以购买得到的常规原料。

实施例1高弹性液体速凝橡胶喷膜材料的制备

原料重量份组成：乳化沥青 60份；丁苯乳液 40份；填料 15份；硅烷偶联剂kh-550 2份；消泡剂byk052 0.5份；促凝剂 50份；

所述的填料由重量比为3:1的α氧化铝粉和石英粉组成；

所述的促凝剂为质量分数为15％的硫酸铝水溶液；

所述的乳化沥青通过如下方法制备得到：

(1)取90号重交道路沥青加热熔融，得熔融状态的沥青；

(2)往熔融状态的沥青中加入苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物以及含表面活性剂的水溶液；搅拌均匀后即得所述的乳化沥青；

90号重交道路沥青与苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物以及含表面活性剂的水溶液的重量比为90：35：100；

所述的含表面活性剂的水溶液中，表面活性剂的质量分数为8％；

所述的表面活性剂为月桂醇磺基琥珀酸酯二钠。

制备方法：将乳化沥青、丁苯乳液、填料、偶联剂以及消泡剂混合均匀得A组分；将促凝剂作为B组分；将A组分和B组分单独包装后得所述的高弹性液体速凝橡胶喷膜材料。

实施例2高弹性液体速凝橡胶喷膜材料的制备

实施例2与实施例1的不同之处在于乳化沥青的制备方法不同，其余均与实施例1相同。

实施例2所述的乳化沥青通过如下方法制备得到：

(1)取90号重交道路沥青加热熔融，得熔融状态的沥青；

(2)往熔融状态的沥青中加入苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物以及含表面活性剂的水溶液；搅拌均匀后即得所述的乳化沥青；

90号重交道路沥青与苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物以及含表面活性剂的水溶液的重量比为90：35：100；

所述的含表面活性剂的水溶液中，表面活性剂的质量分数为8％；

所述的表面活性剂为十二烷基磷酸单酯。

实施例3高弹性液体速凝橡胶喷膜材料的制备

实施例3与实施例1的不同之处在于乳化沥青的制备方法不同，其余均与实施例1相同。

实施例3所述的乳化沥青通过如下方法制备得到：

(1)取90号重交道路沥青加热熔融，得熔融状态的沥青；

(2)往熔融状态的沥青中加入苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物以及含表面活性剂的水溶液；搅拌均匀后即得所述的乳化沥青；

90号重交道路沥青与苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物以及含表面活性剂的水溶液的重量比为90：35：100；

所述的含表面活性剂的水溶液中，表面活性剂的质量分数为8％；

所述的表面活性剂为十二烷基三甲基氯化铵。

实施例4高弹性液体速凝橡胶喷膜材料的制备

实施例4与实施例1的不同之处在于乳化沥青的制备方法不同，其余均与实施例1相同。

实施例4所述的乳化沥青通过如下方法制备得到：

(1)取90号重交道路沥青加热熔融，得熔融状态的沥青；

(2)往熔融状态的沥青中加入苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物以及含表面活性剂的水溶液；搅拌均匀后即得所述的乳化沥青；

90号重交道路沥青与苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物以及含表面活性剂的水溶液的重量比为90：35：100；

所述的含表面活性剂的水溶液中，表面活性剂的质量分数为8％；

所述的表面活性剂由重量比为5:1:2的月桂醇磺基琥珀酸酯二钠、十二烷基磷酸单酯和十二烷基三甲基氯化铵组成。

实施例5高弹性液体速凝橡胶喷膜材料的制备

原料重量份组成：乳化沥青 60份；丁苯乳液 40份；改性填料 15份；硅烷偶联剂kh-550 2份；消泡剂byk052 0.5份；促凝剂 50份；

所述的促凝剂为质量分数为15％的硫酸铝水溶液；

所述的乳化沥青的制备方法同实施例4；

所述的改性填料通过如下方法制备得到：

(1)将重量比为3:1的α氧化铝粉和石英粉与乙基硅油有机溶剂稀释液混合均匀，得混合物；

其中，α氧化铝粉和石英粉的总重量与乙基硅油有机溶剂的用量比为1kg:2.5L；所述的乙基硅油有机溶剂稀释液的制备方法为：在乙基硅油中加入2倍体积的环己烷进行稀释，得乙基硅油有机溶剂稀释液；

(2)将混合物中的有机溶剂蒸干，然后放入马弗炉中在富氧条件下，于550℃焙烧1.5h，高温焙烧结束后取焙烧产物，即得所述的改性填料。

制备方法：将乳化沥青、丁苯乳液、改性填料、偶联剂以及消泡剂混合均匀得A组分；将促凝剂作为B组分；将A组分和B组分单独包装后得所述的高弹性液体橡胶喷膜材料。

实施例6高弹性液体速凝橡胶喷膜材料的制备

实施例6与实施例5的不同之处在于改性填料的制备方法不同，其余均与实施例5相同；

实施例6所述的改性填料通过如下方法制备得到：

(1)将重量比为3:1的α氧化铝粉和石英粉与乙基硅油有机溶剂稀释液混合均匀，得混合物；

其中，α氧化铝粉和石英粉的总重量与乙基硅油有机溶剂的用量比为1kg:2.5L；所述的乙基硅油有机溶剂稀释液的制备方法为：在乙基硅油中加入2倍体积的环己烷进行稀释，得乙基硅油有机溶剂稀释液；

(2)将混合物中的有机溶剂蒸干，然后放入马弗炉中在富氧条件下，于550℃焙烧1.5h，高温焙烧结束后取焙烧产物；

(3)将焙烧产物浸泡在含有质量分数为10％的3-二苯膦基苯磺酸钠的水溶液中，搅拌15min，分离固体，干燥后即得所述的改性填料。

实施例7高弹性液体速凝橡胶喷膜材料的制备

实施例7与实施例5的不同之处在于改性填料的制备方法不同，其余均与实施例5相同；

实施例7所述的改性填料通过如下方法制备得到：

(1)将重量比为3:1的α氧化铝粉和石英粉与乙基硅油有机溶剂稀释液混合均匀，得混合物；

其中，α氧化铝粉和石英粉的总重量与乙基硅油有机溶剂的用量比为1kg:2.5L；所述的乙基硅油有机溶剂稀释液的制备方法为：在乙基硅油中加入2倍体积的环己烷进行稀释，得乙基硅油有机溶剂稀释液；

(2)将混合物中的有机溶剂蒸干，然后放入马弗炉中在富氧条件下，于550℃焙烧1.5h，高温焙烧结束后取焙烧产物；

(3)将焙烧产物浸泡在含有质量分数为10％的月桂酸聚氧乙烯(9)酯的水溶液中，搅拌15min，分离固体，干燥后即得所述的改性填料。

实施例8高弹性液体速凝橡胶喷膜材料的制备

实施例8与实施例5的不同之处在于改性填料的制备方法不同，其余均与实施例5相同；

实施例8所述的改性填料通过如下方法制备得到：

(1)将重量比为3:1的α氧化铝粉和石英粉与乙基硅油有机溶剂稀释液中混合均匀，得混合物；

其中，α氧化铝粉和石英粉的总重量与乙基硅油有机溶剂的用量比为1kg:2.5L；所述的乙基硅油有机溶剂稀释液的制备方法为：在乙基硅油中加入2倍体积的环己烷进行稀释，得乙基硅油有机溶剂稀释液；

(2)将混合物中的有机溶剂蒸干，然后放入马弗炉中在富氧条件下，于550℃焙烧1.5h，高温焙烧结束后取焙烧产物；

(3)将焙烧产物浸泡在含有质量分数为5％的3-二苯膦基苯磺酸钠和5％的月桂酸聚氧乙烯(9)酯的水溶液中，搅拌15min，分离固体，干燥后即得所述的改性填料。

将实施例1～8制备得到的高弹性液体速凝橡胶喷膜材料参照GB/T16777-2008中的方法测试其断裂伸长率；同时参照GB/T6739-2006中的方法测试其硬度；结果见表1。

表1.

从表1实验数据可以看出，实施例1～3制备得到的高弹性液体速凝橡胶喷膜材料，其断裂伸长率大于200％；这说明：本发明所述全新方法制备得到的乳化沥青与丁苯乳液一起为原料制备得到的橡胶喷膜材料具有较好的弹性。

从表1实验数据可以看出，实施例4制备得到的高弹性液体速凝橡胶喷膜材料，其断裂伸长率为300％，显著高于实施例1～3；这说明：以沥青和苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物为原料制备乳化沥青的过程中，表面活性剂的选择至关重要，选用不同表面活性剂制备得到的乳化沥青，其对于最终制备得到的橡胶喷膜材料的弹性差别是巨大的。以沥青和苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物为原料，当表面活性剂同时选用月桂醇磺基琥珀酸酯二钠、十二烷基磷酸单酯和十二烷基三甲基氯化铵制备得到的乳化沥青，其相较于表面活性剂选用月桂醇磺基琥珀酸酯二钠、十二烷基磷酸单酯和十二烷基三甲基氯化铵中的任意一种制备得到的乳化沥青，可以大幅提高最终制备得到的橡胶喷膜材料的弹性。以沥青和苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物为原料，表面活性剂同时选用月桂醇磺基琥珀酸酯二钠、十二烷基磷酸单酯和十二烷基三甲基氯化铵制备得到的乳化沥青可以协同提高最终制备得到的橡胶喷膜材料的弹性。

从表1实验数据可以看出，实施例5制备得到的高弹性液体速凝橡胶喷膜材料的断裂伸长率显著高于实施例4；这说明：在高弹性液体橡胶喷膜材料中加入采用本发明所述的全新方法对α氧化铝粉和石英粉进行改性得到的改性填料，相比于加入由α氧化铝粉和石英粉组成的未改性的原料；可以显著提高制备得到的高弹性液体速凝橡胶喷膜材料的弹性。

从表1实验数据可以看出，实施例6和7制备得到的高弹性液体速凝橡胶喷膜材料的断裂伸长率大幅高于实施例4，同时也显著高于实施例5；这说明：将焙烧产物通过进一步浸泡在含有3-二苯膦基苯磺酸钠或月桂酸聚氧乙烯(9)酯的水溶液中处理后制备得到的改性填料；其相比于未经该步骤制备得到的改性填料；可以进一步提高制备得到的高弹性液体速凝橡胶喷膜材料的弹性。

从表1实验数据可以看出，实施例8制备得到的高弹性液体橡胶喷膜材料的断裂伸长率进一步显著高于实施例6和7；这说明：将焙烧产物进一步同时采用3-二苯膦基苯磺酸钠和月桂酸聚氧乙烯(9)酯改性得到的改性填料，其对于最终制备得到的高弹性液体橡胶喷膜材料的弹性的提高程度要显著高于单独采用3-二苯膦基苯磺酸钠或月桂酸聚氧乙烯(9)酯改性得到的改性填料。将焙烧产物进一步同时采用3-二苯膦基苯磺酸钠和月桂酸聚氧乙烯(9)酯改性得到的改性填料，可以协同提高最终制备得到的高弹性液体橡胶喷膜材料的弹性。

从表1实验数据可以看出，实施例5制备得到的高弹性液体速凝橡胶喷膜材料的硬度显著高于实施例4；这说明：在高弹性液体橡胶喷膜材料中加入采用本发明所述的全新方法对α氧化铝粉和石英粉进行改性得到的改性填料，相比于加入由α氧化铝粉和石英粉组成的未改性的原料；可以显著提高制备得到的高弹性液体橡胶喷膜材料的硬度。

从表1实验数据可以看出，实施例6和7制备得到的高弹性液体速凝橡胶喷膜材料的硬度大幅高于实施例4，同时也显著高于实施例5；这说明：将焙烧产物通过进一步浸泡在含有3-二苯膦基苯磺酸钠或月桂酸聚氧乙烯(9)酯的水溶液中处理后制备得到的改性填料；其相比于未经该步骤制备得到的改性填料；可以进一步提高制备得到的高弹性液体速凝橡胶喷膜材料的硬度。

从表1实验数据可以看出，实施例8制备得到的高弹性液体速凝橡胶喷膜材料的硬度进一步显著高于实施例6和7；这说明：将焙烧产物进一步同时采用3-二苯膦基苯磺酸钠和月桂酸聚氧乙烯(9)酯改性得到的改性填料，其对于最终制备得到的高弹性液体橡胶喷膜材料的硬度的提高程度要显著高于单独采用3-二苯膦基苯磺酸钠或月桂酸聚氧乙烯(9)酯改性得到的改性填料。将焙烧产物进一步同时采用3-二苯膦基苯磺酸钠和月桂酸聚氧乙烯(9)酯改性得到的改性填料，可以协同提高最终制备得到的高弹性液体速凝橡胶喷膜材料的硬度。