鲁佳伟

(大禹防水建材集团有限公司,辽宁 盘锦 124000)

摘要：以矿物油、高分子橡胶为主要原料，加入高温改性剂、颜料、填料经过优化工艺制备了一种非沥青基非固化防水涂料，考察了环烷油与芳烃油的比例、粉末SBR添加量、EBS添加量、SBS添加量、粉料等因素对涂料性能的影响，得出了最佳配方，该配方制备的非沥青基非固化防水涂料施工便捷、性能优异。

关键词：非沥青基非固化防水涂料;矿物油;高分子橡胶;助剂;物理力学性能

非固化橡胶沥青防水涂料是以沥青、软化油、橡胶粉为主要原料，加入改性剂、助剂混合制成的一种涂料[1]。该涂料具有长期保持黏稠胶质的性质，与空气接触不固化，适应复杂的施工作业；但加热时会产生大量沥青烟，因此在临近居民区的建筑和密闭空间等项目的应用中受到限制。目前，建筑防水材料正向“绿色化”发展，节能、环保及轻量化正成为建筑防水材料的发展趋势[2]。同时，由于高分子自粘防水卷材的应用越来越广泛，从材料相似相容的角度考虑，其节点、收头、搭接部位采用沥青基涂料是不合适的，而非沥青基非固化防水涂料能与高分子片材很好地融合，因此非沥青基非固化防水涂料的生产和应用是一种必然趋势。与沥青基非固化防水涂料相比，其优势在于环保、运动黏度小、表面黏性好和持久粘结力强，且可以优化生产工艺、降低生产过程的热能消耗，从而节约生产成本。本研究采用矿物油和高分子橡胶为主要原材料，加入高温改性剂、颜料、填料等制备了一种非沥青基非固化防水涂料。

1、原材料

1.1   环烷油

本研究采用环烷油4010，这是一种不含石蜡的非污染性环烷基橡胶加工原油，该环烷油色稳定性高、芳烃含量低，极性物质（主要是含氮、硫、氧的杂环化合物）含量低，能降低对高分子橡胶性能造成的不良影响，减缓橡胶组分的老化速度。环烷油4010的主要性能指标见表1。

表1   环烷油4010主要性能指标

1.2   芳烃油

芳烃油与橡胶的相容性较好、加工性能好、吸收速度快，添加适量的芳烃油能使SBS、SBR在一定工艺下充分溶胀成黏流态，均匀分散于胶质中。本研究选用的芳烃油主要性能指标见表2。

表2   芳烃油主要性能指标

1.3   高温改性剂  
乙撑双硬脂酰胺（EBS）是一种高分子有机材料，熔融状态下黏度较低，高温下性能稳定，在制作高分子防水材料和沥青基防水材料时适量加入能改善防水材料的耐热性，降低胶料黏度，但要避免加入过量造成非固化涂料粘结性能和延伸性能的降低。本研究选用的EBS主要性能指标见表3。
表3   EBS主要性能指标

1.4   粉末丁苯橡胶（PSBR）

PSBR是非沥青基非固化防水涂料的主要改性剂，主要起到增加表面黏性、使涂料与基层或卷材充分粘结、能充分吸收油分发生溶胀、控制渗油性、有效降低油分迁移等作用，还具有低能耗加工生产（粉末状比表面积大，熔化速度快）、配方成本低两个方面的优势。本研究选用的PSBR主要性能指标见表4。

表4   PSBR主要性能指标

1.5   热塑性丁苯橡胶（SBS）

SBS能有效提高被改性物质的高低温性能、拉伸强度及延展性，防水材料生产中常用的SBS改性剂主要是星型和线型两种，经验证线型SBS在同样制备工艺条件下更易分散溶胀。本研究采用中石化热塑性丁苯橡胶SBS-1301，其主要性能指标见表5。

表5   SBS-1301主要性能指标

1.6   颜料
氧化铁颜料由于本身无毒，不渗色，具有很好的耐热性、耐化学性、耐气候性、成本低，又可形成不同的色调，是一种广泛应用的颜料。本研究采用氧化铁红作为颜料。
1.7   填料
滑石粉具有抗酸性、化学性不活泼、分散性强的特点，能使涂料具有良好的贮存稳定性和耐热性。本研究对比了工业用重钙粉和滑石粉对涂料性能的影响，确定采用滑石粉作为填料。

2、涂料制备与性能测试

2.1   制备工艺
将一定量的矿物油在搅拌罐中加热至160 ℃，一边搅拌一边先后加入粉末SBR、SBS、高温改性剂，温度控制在（160±5） ℃，连续搅拌2 h熔化均匀后依次加入颜料、填料搅拌1 h，降温至150 ℃出料，即得非沥青基非固化防水涂料。
2.2   性能测试
参照JC/T 2428—2017《非固化橡胶沥青防水涂料》的要求，对非沥青基非固化涂料制备试样并检测其性能。

3、非沥青基非固化防水涂料的配合比设计

3.1   芳烃油与环烷油配比对非沥青基非固化防水涂料性能的影响
矿物油（芳烃油、环烷油）作为非沥青基非固化防水涂料的主要基料，起到稳定胶体、调节黏度、助熔橡胶的作用，占比是配方总量的40%。由于芳烃油常温下较黏稠，不利于降低非沥青基非固化防水涂料的黏度，且使用时不便捷，所以在保证胶料胶质均匀、物理指标合格的基础上，以芳烃油添加量最低为原则。芳烃油与环烷油配比对非沥青基非固化防水涂料性能的影响测试结果见表6（SBR、氧化铁红、EBS占比分别为配方总量的10%、3%、3%，其余为滑石粉）。

表6   环烷油（N）和芳烃油（A）配比对非沥青基非固化防水涂料性能的影响

从表6可以看出，在同样的工艺条件下，单独采用环烷油不能完全融化橡胶，橡胶未充分吸油溶胀，不能充分发挥作用，所以渗油性不合格，延伸性较低。当采用芳烃油代替一部分环烷油后，橡胶能完全融化，目测胶料细腻均匀、渗油性合格、延伸性明显提高。随着芳烃油含量提高，胶料黏度逐渐增大，当N∶A=3∶1时制得的非沥青基非固化防水涂料综合性能最佳。
3.2   SBR添加量对非沥青基非固化防水涂料性能的影响
SBR能改善材料的耐热性，但其添加量对胶料运动黏度影响较大。SBR添加量对非沥青基非固化防水涂料性能的影响见表7[矿物油（N∶A=3∶1）、氧化铁红分别为配方总量的40%和3%，其余为滑石粉]。

表7   SBR添加量对非沥青基非固化防水涂料性能的影响

从表7可以看出，SBR的添加量由6%提高到12%后，制得的非沥青基非固化防水涂料的渗油性和延伸性得到明显改善，同时胶料的运动黏度增大至原来的3倍，黏稠的胶料不利于施工应用。通过渗油性指标发现，SBR添加量应大于8%；对比表6和表7对应的配方和耐热指标发现，表6中的配方添加了EBS，制得的涂料耐热性合格，表7中的配方未添加EBS，制得的涂料耐热性不合格，所以需要添加EBS来改善非沥青基非固化防水涂料的耐热性指标。

3.3   EBS添加量对非沥青基非固化防水涂料性能的影响
EBS添加量对非沥青基非固化防水涂料性能的影响见表8[矿物油（N∶A=3∶1）、SBR、氧化铁红分别为配方总量的40%、8%、3%，其余为滑石粉]。

表8   EBS添加量对非沥青基非固化防水涂料性能的影响

从表8可以看出，随着EBS添加量的增加，非沥青基非固化防水涂料的耐热性明显改善，运动黏度呈降低趋势，表明EBS在降低胶料运动黏度的同时，可提升其耐热性；但随着EBS添加量的增加，制得的非沥青基非固化防水涂料的延伸性略有降低，粘结性能下降；当EBS添加量为3%时，潮湿基面粘结性测试不能100%内聚破坏，这是因为熔于胶料中的EBS常温下会析出，析出量随着EBS添加量的增加而增大，影响涂料的表面黏性，故EBS添加量不能超过2%，需要与其他材料共同作用来提高材料的耐热性。
3.4   SBS添加量对非沥青基非固化防水涂料性能的影响
本研究采用SBS配合EBS改善非沥青基非固化防水涂料的高温性能，SBS添加量对非沥青基非固化防水涂料性能的影响见表9[矿物油（N∶A=3∶1）、SBR、EBS、氧化铁红分别为配方总量的40%、8%、2%和3%，其余为滑石粉）]。

表9   SBS添加量对非沥青基非固化防水涂料性能的影响

从表9可以看出，随着SBS添加量的增加，制得的非沥青基非固化防水涂料的耐热性明显提高，延伸性也有所增加，SBS添加量为2%时，耐热性合格。试验结果表明，采用EBS与SBS复配改性可以改善非沥青基非固化防水涂料的耐热性，并避免了潮湿基面粘结性能损失。考虑到SBS添加量对应力松弛的影响，SBS添加量不宜过多，最适宜的添加量为2%。
3.5   填料对非沥青基非固化防水涂料性能的影响
相比日常用的重钙粉，滑石粉优异的化学惰性能提高材料的耐化学腐蚀性，本文对比了用两种填料所制得的非沥青基非固化防水涂料耐酸性，见图1—2。

图1 重钙粉作为填料的涂料酸处理后效果

图2 滑石粉作为填料的涂料酸处理后效果

从图1—2可以看出，重钙粉作为填料时，所制得的非沥青基非固化防水涂料经耐酸性测试后，表面腐蚀严重，这是因为重钙粉遇酸溶液会发生分解反应；滑石粉作为填料制得的非固化防水涂料经耐酸性测试后，性状未发生变化，所以本研究选用滑石粉作为填料。

4、非沥青基非固化防水涂料的配方及性能

综上试验，得出非沥青基非固化防水涂料的配方见表10。

表10   非沥青基非固化防水涂料配方

本研究制备的非沥青基非固化防水涂料各项物理性能检测结果满足JC/T 2428—2017标准要求，其性能指标见表11，粘结性能和耐化学检测结果见图3—6。

表11   非沥青基非固化防水涂料性能指标

图3   粘结性试验

图4   盐处理试验（左为处理后，右为处理前）

图5   酸处理试验（左为处理后，右为处理前）

图6   碱处理试验（左为处理后，右为处理前）

5、总结

本研究以矿物油、高分子橡胶为主要原料，加入改性剂、颜料、填料制备得到了一种非沥青基非固化防水涂料，并考察了环烷油与芳烃油的比例、粉末SBR添加量、EBS添加量、SBS添加量、粉料等因素对涂料性能的影响，得出最佳配方，以该配方制备的涂料性能满足JC/T 2428—2017的要求，且制备工艺温度低（最高工艺温度不超过160 ℃），施工便捷，产品加热到130 ℃即可喷涂施工，涂料粘结性强、蠕变性良好、耐化学性优异，可与沥青基卷材和高分子片材复合使用。

参考文献：

[1]   徐立，孟梅.橡化沥青非固化防水涂料及其复合防水系统[J].新型建筑材料，2009，36（9）：48-50.

[2]   李藏哲，柳海燕，张凌.一种环保型非沥青基非固化橡胶防水涂料的研发和生产[J].中国建筑防水，2017（18）：13-16.

作者：鲁佳伟，男，1991年生，助理工程师，研究方向为防水涂料、沥青防水卷材配方的设计和研发。

原文刊载于《中国建筑防水》2023年第10期。