非瀝青基非固化防水塗料的研發和生產

魯佳偉(wei)

(大禹防水建材集團有限公司,遼寧 盤錦 124000)

摘要：以礦物油、高分子橡膠為(wei) 主要原料，加入高溫改性劑、顏料、填料經過優(you) 化工藝製備了一種非瀝青基非固化防水塗料，考察了環烷油與(yu) 芳烴油的比例、粉末SBR添加量、EBS添加量、SBS添加量、粉料等因素對塗料性能的影響，得出了最佳配方，該配方製備的非瀝青基非固化防水塗料施工便捷、性能優(you) 異。

關(guan) 鍵詞：非瀝青基非固化防水塗料;礦物油;高分子橡膠;助劑;物理力學性能

非固化橡膠瀝青防水塗料是以瀝青、軟化油、橡膠粉為(wei) 主要原料，加入改性劑、助劑混合製成的一種塗料[1]。該塗料具有長期保持黏稠膠質的性質，與(yu) 空氣接觸不固化，適應複雜的施工作業(ye) ；但加熱時會(hui) 產(chan) 生大量瀝青煙，因此在臨(lin) 近居民區的建築和密閉空間等項目的應用中受到限製。目前，建築防水材料正向“綠色化”發展，節能、環保及輕量化正成為(wei) 建築防水材料的發展趨勢[2]。同時，由於(yu) 高分子自粘防水卷材的應用越來越廣泛，從(cong) 材料相似相容的角度考慮，其節點、收頭、搭接部位采用瀝青基塗料是不合適的，而非瀝青基非固化防水塗料能與(yu) 高分子片材很好地融合，因此非瀝青基非固化防水塗料的生產(chan) 和應用是一種必然趨勢。與(yu) 瀝青基非固化防水塗料相比，其優(you) 勢在於(yu) 環保、運動黏度小、表麵黏性好和持久粘結力強，且可以優(you) 化生產(chan) 工藝、降低生產(chan) 過程的熱能消耗，從(cong) 而節約生產(chan) 成本。本研究采用礦物油和高分子橡膠為(wei) 主要原材料，加入高溫改性劑、顏料、填料等製備了一種非瀝青基非固化防水塗料。

1、原材料

1.1   環烷油

本研究采用環烷油4010，這是一種不含石蠟的非汙染性環烷基橡膠加工原油，該環烷油色穩定性高、芳烴含量低，極性物質（主要是含氮、硫、氧的雜環化合物）含量低，能降低對高分子橡膠性能造成的不良影響，減緩橡膠組分的老化速度。環烷油4010的主要性能指標見表1。

表1   環烷油4010主要性能指標

1.2   芳烴油

芳烴油與(yu) 橡膠的相容性較好、加工性能好、吸收速度快，添加適量的芳烴油能使SBS、SBR在一定工藝下充分溶脹成黏流態，均勻分散於(yu) 膠質中。本研究選用的芳烴油主要性能指標見表2。

表2   芳烴油主要性能指標

1.3   高溫改性劑  
乙撐雙硬脂酰胺（EBS）是一種高分子有機材料，熔融狀態下黏度較低，高溫下性能穩定，在製作高分子防水材料和瀝青基防水材料時適量加入能改善防水材料的耐熱性，降低膠料黏度，但要避免加入過量造成非固化塗料粘結性能和延伸性能的降低。本研究選用的EBS主要性能指標見表3。
表3   EBS主要性能指標

1.4   粉末丁橡膠（PSBR）

PSBR是非瀝青基非固化防水塗料的主要改性劑，主要起到增加表麵黏性、使塗料與(yu) 基層或卷材充分粘結、能充分吸收油分發生溶脹、控製滲油性、有效降低油分遷移等作用，還具有低能耗加工生產(chan) （粉末狀比表麵積大，熔化速度快）、配方成本低兩(liang) 個(ge) 方麵的優(you) 勢。本研究選用的PSBR主要性能指標見表4。

表4   PSBR主要性能指標

1.5   熱塑性丁苯橡膠（SBS）

SBS能有效提高被改性物質的高低溫性能、拉伸強度及延展性，防水材料生產(chan) 中常用的SBS改性劑主要是星型和線型兩(liang) 種，經驗證線型SBS在同樣製備工藝條件下更易分散溶脹。本研究采用中石化熱塑性丁苯橡膠SBS-1301，其主要性能指標見表5。

表5   SBS-1301主要性能指標

1.6   顏料
氧化鐵顏料由於(yu) 本身無毒，不滲色，具有很好的耐熱性、耐化學性、耐氣候性、成本低，又可形成不同的色調，是一種廣泛應用的顏料。本研究采用氧化鐵紅作為(wei) 顏料。
1.7   填料
滑石粉具有抗酸性、化學性不活潑、分散性強的特點，能使塗料具有良好的貯存穩定性和耐熱性。本研究對比了工業(ye) 用重鈣粉和滑石粉對塗料性能的影響，確定采用滑石粉作為(wei) 填料。

2、塗料製備與(yu) 性能測試

2.1   製備工藝
將一定量的礦物油在攪拌罐中加熱至160 ℃，一邊攪拌一邊先後加入粉末SBR、SBS、高溫改性劑，溫度控製在（160±5） ℃，連續攪拌2 h熔化均勻後依次加入顏料、填料攪拌1 h，降溫至150 ℃出料，即得非瀝青基非固化防水塗料。
2.2   性能測試
參照JC/T 2428—2017《非固化橡膠瀝青防水塗料》的要求，對非瀝青基非固化塗料製備試樣並檢測其性能。

3、非瀝青基非固化防水塗料的配合比設計

3.1   芳烴油與(yu) 環烷油配比對非瀝青基非固化防水塗料性能的影響
礦物油（芳烴油、環烷油）作為(wei) 非瀝青基非固化防水塗料的主要基料，起到穩定膠體(ti) 、調節黏度、助熔橡膠的作用，占比是配方總量的40%。由於(yu) 芳烴油常溫下較黏稠，不利於(yu) 降低非瀝青基非固化防水塗料的黏度，且使用時不便捷，所以在保證膠料膠質均勻、物理指標合格的基礎上，以芳烴油添加量最低為(wei) 原則。芳烴油與(yu) 環烷油配比對非瀝青基非固化防水塗料性能的影響測試結果見表6（SBR、氧化鐵紅、EBS占比分別為(wei) 配方總量的10%、3%、3%，其餘(yu) 為(wei) 滑石粉）。

表6   環烷油（N）和芳烴油（A）配比對非瀝青基非固化防水塗料性能的影響

從(cong) 表6可以看出，在同樣的工藝條件下，單獨采用環烷油不能完全融化橡膠，橡膠未充分吸油溶脹，不能充分發揮作用，所以滲油性不合格，延伸性較低。當采用芳烴油代替一部分環烷油後，橡膠能完全融化，目測膠料細膩均勻、滲油性合格、延伸性明顯提高。隨著芳烴油含量提高，膠料黏度逐漸增大，當N∶A=3∶1時製得的非瀝青基非固化防水塗料綜合性能最佳。
3.2   SBR添加量對非瀝青基非固化防水塗料性能的影響
SBR能改善材料的耐熱性，但其添加量對膠料運動黏度影響較大。SBR添加量對非瀝青基非固化防水塗料性能的影響見表7[礦物油（N∶A=3∶1）、氧化鐵紅分別為(wei) 配方總量的40%和3%，其餘(yu) 為(wei) 滑石粉]。

表7   SBR添加量對非瀝青基非固化防水塗料性能的影響

從(cong) 表7可以看出，SBR的添加量由6%提高到12%後，製得的非瀝青基非固化防水塗料的滲油性和延伸性得到明顯改善，同時膠料的運動黏度增大至原來的3倍，黏稠的膠料不利於(yu) 施工應用。通過滲油性指標發現，SBR添加量應大於(yu) 8%；對比表6和表7對應的配方和耐熱指標發現，表6中的配方添加了EBS，製得的塗料耐熱性合格，表7中的配方未添加EBS，製得的塗料耐熱性不合格，所以需要添加EBS來改善非瀝青基非固化防水塗料的耐熱性指標。

3.3   EBS添加量對非瀝青基非固化防水塗料性能的影響
EBS添加量對非瀝青基非固化防水塗料性能的影響見表8[礦物油（N∶A=3∶1）、SBR、氧化鐵紅分別為(wei) 配方總量的40%、8%、3%，其餘(yu) 為(wei) 滑石粉]。

表8   EBS添加量對非瀝青基非固化防水塗料性能的影響

從(cong) 表8可以看出，隨著EBS添加量的增加，非瀝青基非固化防水塗料的耐熱性明顯改善，運動黏度呈降低趨勢，表明EBS在降低膠料運動黏度的同時，可提升其耐熱性；但隨著EBS添加量的增加，製得的非瀝青基非固化防水塗料的延伸性略有降低，粘結性能下降；當EBS添加量為(wei) 3%時，潮濕基麵粘結性測試不能100%內(nei) 聚破壞，這是因為(wei) 熔於(yu) 膠料中的EBS常溫下會(hui) 析出，析出量隨著EBS添加量的增加而增大，影響塗料的表麵黏性，故EBS添加量不能超過2%，需要與(yu) 其他材料共同作用來提高材料的耐熱性。
3.4   SBS添加量對非瀝青基非固化防水塗料性能的影響
本研究采用SBS配合EBS改善非瀝青基非固化防水塗料的高溫性能，SBS添加量對非瀝青基非固化防水塗料性能的影響見表9[礦物油（N∶A=3∶1）、SBR、EBS、氧化鐵紅分別為(wei) 配方總量的40%、8%、2%和3%，其餘(yu) 為(wei) 滑石粉）]。

表9   SBS添加量對非瀝青基非固化防水塗料性能的影響

從(cong) 表9可以看出，隨著SBS添加量的增加，製得的非瀝青基非固化防水塗料的耐熱性明顯提高，延伸性也有所增加，SBS添加量為(wei) 2%時，耐熱性合格。試驗結果表明，采用EBS與(yu) SBS複配改性可以改善非瀝青基非固化防水塗料的耐熱性，並避免了潮濕基麵粘結性能損失。考慮到SBS添加量對應力鬆弛的影響，SBS添加量不宜過多，最適宜的添加量為(wei) 2%。
3.5   填料對非瀝青基非固化防水塗料性能的影響
相比日常用的重鈣粉，滑石粉優(you) 異的化學惰性能提高材料的耐化學腐蝕性，本文對比了用兩(liang) 種填料所製得的非瀝青基非固化防水塗料耐酸性，見圖1—2。

圖1 重鈣粉作為(wei) 填料的塗料酸處理後效果

圖2 滑石粉作為(wei) 填料的塗料酸處理後效果

從(cong) 圖1—2可以看出，重鈣粉作為(wei) 填料時，所製得的非瀝青基非固化防水塗料經耐酸性測試後，表麵腐蝕嚴(yan) 重，這是因為(wei) 重鈣粉遇酸溶液會(hui) 發生分解反應；滑石粉作為(wei) 填料製得的非固化防水塗料經耐酸性測試後，性狀未發生變化，所以本研究選用滑石粉作為(wei) 填料。

4、非瀝青基非固化防水塗料的配方及性能

綜上試驗，得出非瀝青基非固化防水塗料的配方見表10。

表10   非瀝青基非固化防水塗料配方

本研究製備的非瀝青基非固化防水塗料各項物理性能檢測結果滿足JC/T 2428—2017標準要求，其性能指標見表11，粘結性能和耐化學檢測結果見圖3—6。

表11   非瀝青基非固化防水塗料性能指標

圖3   粘結性試驗

圖4   鹽處理試驗（左為(wei) 處理後，右為(wei) 處理前）

圖5   酸處理試驗（左為(wei) 處理後，右為(wei) 處理前）

圖6   堿處理試驗（左為(wei) 處理後，右為(wei) 處理前）

5、總結

本研究以礦物油、高分子橡膠為(wei) 主要原料，加入改性劑、顏料、填料製備得到了一種非瀝青基非固化防水塗料，並考察了環烷油與(yu) 芳烴油的比例、粉末SBR添加量、EBS添加量、SBS添加量、粉料等因素對塗料性能的影響，得出最佳配方，以該配方製備的塗料性能滿足JC/T 2428—2017的要求，且製備工藝溫度低（最高工藝溫度不超過160 ℃），施工便捷，產(chan) 品加熱到130 ℃即可噴塗施工，塗料粘結性強、蠕變性良好、耐化學性優(you) 異，可與(yu) 瀝青基卷材和高分子片材複合使用。

參考文獻：

[1]   徐立，孟梅.橡化瀝青非固化防水塗料及其複合防水係統[J].新型建築材料，2009，36（9）：48-50.

[2]   李藏哲，柳海燕，張淩.一種環保型非瀝青基非固化橡膠防水塗料的研發和生產(chan) [J].中國建築防水，2017（18）：13-16.

作者：魯佳偉(wei) ，男，1991年生，助理工程師，研究方向為(wei) 防水塗料、瀝青防水卷材配方的設計和研發。

原文刊載於(yu) 《中國建築防水》2023年第10期。