专利名称:一种橡胶改性沥青乳液及其制造工艺的制作方法
本发明涉及一种橡胶改性沥青乳液及其制造工艺。更详细地讲是用于屋面的防水涂层、地下工事的防水涂层、公路路面等各种建筑工程材料所用的橡胶改性沥青乳液及其制造工艺。
通常人们采用沥青作为建筑防水材料，例如屋面的防水涂层，地下工事的防水涂层，公路路面等。一般纯沥青有如下缺点，强度较低、粘结性差，易开裂和耐热性和耐寒性差等。另外，施工时需要加热熔化，不仅耗能多，施工不便，而且高温熔化沥青放出有毒物质，不利于劳动保护，造成环境污染。
人们为了改进沥青的性能，采用橡胶改性沥青并制成冷施工流体材料，一般以乳液或溶液的形式提供，因为采用溶液的形式要耗用大量的溶剂，对环境有污染，所以通常采用乳液形式为宜。它的制法是分别制取橡胶乳液和沥青乳液，以单包装形式提供用户，需将两种组分混合后再施工。其缺点是贮存周期短，不便于施工。日本特开昭57-73066采用了非离子型乳化剂乳化沥青与高浓度丁苯胶乳混合，用KOH作为稳定剂稳定乳液，可存放一周。日本特许昭49-125836采用丁苯胶乳经阳离子处理，再乳化沥青，贮存期可达半年。我国山西省建筑科学研究所研制的RXL-79-1型氯丁胶乳改性沥青也是采用阳离子型。但阳离子乳化沥青价格较高。
采用橡胶改性沥青乳液，无论是双组分还是单组分，无论是阳离子型、阴离子型、非离子型还是无机物乳化体系，其橡胶与沥青的混合都有不均匀的问题。因为橡胶和沥青的比重不同，橡胶和沥青在乳液中的各自粒度不一致，所以根据Stocks公式，两种不同物质的乳化粒子的沉降速度不同就会出现分层，影响其均匀性和贮存的稳定性，另外，橡胶粒子和沥青粒子是较大尺寸范围内(0.1～10μm)的机械混合，这种乳液涂料成膜后其性能较差。为解决上述缺点，日本特许昭50-8087和8088两篇专利提出采用高浓度丁苯胶乳(67%以上)加入到低软化点(30℃以上)的热熔沥青中，制成含水量16～30%的水分散液(该分散液在90℃的条件下最为稳定)。之后，再将分散液与沥青混合制成橡胶改性的沥青乳液。此法虽在均匀性方面有进步，但是制造工艺复杂，不仅需要高浓度的丁苯胶乳，而且所制得的沥青胶乳稳定性和耐热性都较差，只能用作公路路面材料。
本发明的目的在于提供一种能够消除上述缺点，制造一种混合均匀的、一定程度上是分子级混合的橡胶改性沥青乳液而且是稳定的阴离子型乳液。它可以用较少量的橡胶使沥青乳液涂层性能有较大幅度的提高，使沥青乳液涂层具有良好的耐热性，耐寒性和防水性以及抗裂性能，柔韧性能好和对基材附着力强、乳液稳定、施工方便等特点。
为了达到上述目的，本发明的橡胶改性沥青乳液是由沥青、橡胶、软化剂、乳化剂、胶体保护剂、消泡剂和水所组成。含有(重量份数)沥青40-60、橡胶1-20、软化剂机油1-10、乳化剂油酸钠0.5-5、胶体保护剂聚乙烯醇0.2-3、消泡剂硅油0.01-5和水60-90。
本发明采用的沥青是软化点在110℃以下的各种沥青均可。
本发明采用的橡胶是丁苯橡胶(丁二烯-苯乙烯共聚物)也可以是丁腈橡胶(丁二烯-丙烯腈共聚物)、氯丁橡胶(聚氯丁二烯)及天然橡胶。
本发明采用的乳化剂是油酸钠，也可以是各种阴离子型乳化剂，例如油酸盐、烷基磺酸钠盐、烷基苯基磺酸钠盐和三乙醇油酸盐。
本发明采用的胶体保护剂是聚乙烯醇，它是使胶体稳定的助剂也可以是羧甲基纤维素钠盐、羟乙基纤维素、聚醋酸乙烯酯、聚丙烯酸钠盐。
本发明中还采用了有机溶剂，制得橡胶改性沥青乳液之后，可以进行减压蒸馏，回收有机溶剂。所使用的有机溶剂要既能溶解橡胶，又能溶解沥青，是两者的良溶剂(可以根据溶解度参数进行选择)，同时，要求所用溶剂其沸点低于水的沸点或与水能形成恒沸物，有一最低供沸点，并且与水不混溶，便于分离回收。例如甲苯，它是橡胶和沥青的良溶剂，可以与水形成恒沸物，其最低共沸点为84.1℃，恒沸物中水占19.6%，在水中溶解度仅为0.047%(16℃时)，其它溶剂如各种酮类、酯类、石油烷烃和芳烃都可以依据具体对象选用。
另外，可以根据具体的用途，加入其它各种改性剂。例如增塑剂、增稠剂、稳定剂、橡胶硫化剂、硫化促进剂、合成树脂、无机填料(石棉、玻璃纤维、碳酸钙、氢氧化钙、氧化钙、高岑土、粘土、云母等)还可以加入各种颜料，使之具有不同的深色色彩，例如加入铁红、形成红色的涂料。
本发明的制造工艺是将丁苯橡胶(苯乙烯含量为23%)，经塑炼后，压延成0.5毫米左右厚的薄片，切碎后溶解于甲苯溶液中，其重量比为橡胶∶甲苯＝1∶6～8。
在加热的条件下，将沥青加入甲苯溶剂中，其重量比可为沥青∶甲苯＝2～3∶1。待沥青完全溶解后，加入软化剂机油，再将以上所配制的丁苯橡胶-甲苯溶液，加入沥青-甲苯溶液中，搅拌均匀。
在乳化器中，不断搅拌的条件下，依次加入计量的水，其重量比为沥青∶水＝1∶1.5加入乳化剂油酸钠，胶体保护剂聚乙烯醇，配制成乳化液。加入消泡剂硅油消泡，再将计量的丁苯橡胶-沥青-机油-甲苯溶液加入乳化液中，进行共乳化，继续搅拌10-20分钟后，在温度70-80℃条件下，进行减压蒸馏，回收甲苯溶剂。这样便制成了本发明涉及的橡胶改性沥青乳液。
本发明的橡胶改性沥青乳液，外观为黑色均匀粘稠液体，分散度不大于10μm，耐热性高于120℃，常温条件下，浸水48小时不变色、不起泡、无脱落。表于40分钟，实干24小时，粘结力达到划格法二级、耐冲击强度达50kgCm，储存期可达半年。具有柔韧性好、附着力强、耐热性好、防水性能优良，乳液稳定。单包装和施工方便等特点。涂膜外观好，是优良的冷施工流态弹性防水材料。橡胶改性沥青乳液主要用作建筑防水材料。例如屋面、基础底层、地板、墙面、地下工事及公路路面等。另外也可以根据需要添加填料制成涂料、胶粘剂、水乳膏和水基密封材料，用于嵌缝、密封、堵漏等各个领域中。
本发明的橡胶改性沥青乳液实施例如下(以下为重量比)
实施例1将丁苯橡胶(苯乙烯含量为23%)塑炼后，压延成0.5毫米左右厚的薄片，切碎后，称重1克，加入6.7克甲苯溶剂中溶解。
在加热的条件下(低于105℃)，将10＃沥青软(软化点为97℃)40克加入17.6克甲苯溶剂中溶解，再加入1克软化剂机油和以上所配制的丁苯橡胶-甲苯溶液8.7克，搅拌均匀。
在乳化器中，不断搅拌的条件下，依次加入60克水及乳化剂油酸钠0.5克，胶体保护剂聚乙烯醇0.2克，消泡剂硅油0.01克，再加上面配制的丁苯橡胶-沥青-机油-甲苯溶液进行共乳化，继续搅拌10-20分钟后，在温度70-80℃条件下，进行减压蒸馏，回收甲苯溶剂。所得橡胶改性沥青乳液外观为黑色均匀粘稠液体，乳液粒度为0.5～10μm，其中80%以上是2μm左右;经3500转/分离心分离10分钟基本不分层;常温下，采用划格法对钢板测涂层附着力，不脱落;常温下，涂层的冲击强度为50KgCm，常温下48小时浸水涂层耐水性无脱落，不变色，不起泡;涂层的耐热性大于120℃;常温下，采用牛皮纸浸0.1mm厚橡胶改性乳液对折测试涂层的柔性结果不裂。
实施例2将丁苯橡胶(苯乙烯含量为23%)塑炼后，压延成0.5毫米左右厚的薄片，切碎后称重8克加入53克甲苯溶剂中溶解。
在加热条件下(低于105℃)，将10＃沥青(软化点为97℃)50克加入22克甲苯溶剂中溶解，再加入5克软化剂机油和以上所配制的丁苯橡胶-甲苯溶液61克，搅拌均匀。
在乳化器中，不断搅拌的条件下，依次加入75克水及乳化剂油酸钠1.5克，胶体保护剂聚乙烯醇1克，消泡剂硅油0.1克，再加入上面配制的丁苯橡胶-沥青-机油-甲苯溶液进行共乳化，继续搅拌10-20分钟后，在温度70-80℃条件下，进行减压蒸馏，回收甲苯溶剂，便得到本发明的橡胶改性沥青乳液。
实施例2的使用效果与实施例1基本相同。
实施例3将丁苯橡胶(苯乙烯含量为23%)塑炼后，压延成0.5毫米左右厚的薄片，切碎后称重20克加入133克甲苯溶剂中溶解。
在加热的条件下(低于105℃)，将10＃∶30＃沥青＝50∶50共计60克加入26.4克甲苯溶剂中溶解，再加入10克软化剂机油和以上所配制的丁苯橡胶-甲苯溶液153克，搅拌均匀。
在乳化器中，不断搅拌的条件下，依次加入90克水及乳化剂油酸钠5克，胶体保护剂聚乙烯醇3克，消泡剂硅油0.5克，再加入上面配制的丁苯橡胶-沥青-机油-甲苯溶液，进行共乳化，继续搅拌10-20分钟后，在温度70-80℃条件下，进行减压蒸馏，回收甲苯溶剂，便得到本发明的橡胶改性沥青乳液。
实施例3的使用效果与实施例1基本相同。
权利要求
1.一种以橡胶改性的沥青乳液，其特征在于它是由沥青、橡胶、软化剂、乳化剂、胶体保护剂、消泡剂和水所组成，含有(重量份数)沥青40-60、丁苯橡胶1-20、软化剂机油1-10、乳化剂油酸钠0.5-5、胶体保护剂聚乙烯醇0.2-3、消泡剂硅油0.01-5和水60-90。
2.根据权利要求
1所述的乳液，其特征在于它所说的沥青是软化点在110℃以下的各种沥青均可。
3.根据权利要求
1所述的乳液，其特征在于它所说的橡胶是丁苯橡胶(丁二烯-苯乙烯共聚物)，也可以是丁腈橡胶(丁二烯-丙烯腈共聚物)、氯丁橡胶(聚氯丁二烯)及天然橡胶。
4.根据权利要求
1所述的乳液，其特征在于它所说的乳化剂是油酸钠，也可以是各种阴离子型乳化剂，例如油酸盐烷基磺酸钠盐、烷基苯基磺酸钠盐和三乙醇油酸盐。
5.根据权利要求
1所述的乳液，其特征在于它所说的胶体保护剂是聚乙烯醇，也可以是羧甲基纤维素钠盐、羟乙基纤维素、聚醋酸乙烯酯、聚丙烯酸钠盐。
6.根据权利要求
1所述的乳液可以加入其它各种改性剂例如增塑剂、增稠剂、稳定剂、橡胶硫化剂、硫化促进剂、合成树脂、无机填料及颜料。
7.根据权利要求
1所述的橡胶改性沥青乳液的制造工艺其特征在于橡胶和沥青分别溶解于同一种有机溶剂中，对所制成的混合溶液在阴离子乳化剂和胶体保护剂存在下，温度不高于100℃共乳化，然后在减压下，回收溶剂，制成稳定的均匀的橡胶改性沥青乳液。
8.根据权利要求
7所述的制造工艺所说的有机溶剂是酮类、酯类、石油烷烃和芳烃。
专利摘要
本发明公开了一种橡胶改性沥青乳液配方及其制造工艺。它是由(重量份数)沥青40-60、丁腈橡胶1-20、软化剂机油1-10、乳化剂油酸钠0.5-5、胶体保护剂聚乙烯醇0.2-3、消泡剂硅油0.01-5和水60-90。制造工艺是橡胶和沥青分别溶解于同一种有机溶剂中，对所制成的混合溶液在阴离子乳化剂和胶体保护剂存在的条件下，温度不大于100℃共乳化，制成稳定的黑色均匀粘稠液体。主要用作建筑防水材料。
文档编号C08L95/00GK85106319SQ85106319
公开日1987年2月18日 申请日期1985年8月6日
发明者孙维钧, 蒋文玲, 张蕾, 谢广顺 申请人:兵器工业部第五三研究所导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan