異氰酸酯氯硅烷瀝青水泥防水橋聯(lián)劑及其防水產(chǎn)品和應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種建筑防水材料的添加劑，特別是能夠與浙青和水泥同時進行化學(xué) 交聯(lián)反應(yīng)，形成較好的化學(xué)親和力的化學(xué)鍵、使之固化后起到不可逆的粘結(jié)作用的橋聯(lián)劑 及其防水產(chǎn)品和應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002] 常見的建筑防水材料主要是水泥和浙青，浙青主要用于混凝土的接縫或墻邊的縫 隙堵漏，或者鋪在樓頂粘結(jié)薄磚防漏，也可以做成防水卷材，鋪設(shè)在需要防滲防雨的場合。 然而目前的浙青難以進行較好的堵漏防漏，其原因是浙青與固化了的水泥(混凝土）的粘結(jié) 是很不持久的，主要是浙青是石油提取汽油、煤油等后的殘留物，大多數(shù)屬于低分子量的烷 類(化學(xué)式CnH(2n+2)，η是原子數(shù))烷類不溶于水，但是與無機物粘連力不強，特別是未經(jīng)改性 過的浙青，高溫時易融化，低溫時發(fā)脆，在經(jīng)歷風(fēng)吹日曬的建筑物頂層或表面，非常容易老 化脫落。即使對浙青進行了改性，也無法保證與混凝土的粘連效果。
[0003]如何使得防水卷材的表面能夠起到較好的粘接效果，本申請人廣西金雨傘防水裝 飾有限公司進行了多年的研究，2009年10月9日，向中國知識產(chǎn)權(quán)局申請了 "與混凝土進 行化學(xué)交聯(lián)和物理卯榫協(xié)同粘結(jié)的防水卷材"的發(fā)明專利，【申請?zhí)枴緾N200910114456.X公 開（公告）號：CN101694114A;該發(fā)明公開了一種濕鋪預(yù)鋪防水卷材，是將改性浙青復(fù)合物 在胎體上進行浸涂、控厚定型、覆膜、收卷等工藝制成的，所述的改性浙青復(fù)合物為改性浙 青、增塑劑、抗氧化劑、功能性助劑和填充劑，制備方法是將基質(zhì)浙青置于反應(yīng)罐內(nèi)，加入增 粘劑、無規(guī)則聚乙烯和苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物，混和均勻，升溫，攪拌1. 5-2h， 接著把溫度降到180°C左右，再將填料、增塑劑、抗氧化劑、功能性助劑加到反應(yīng)罐，攪拌 0. 5-lh，進行充分混合改性，然后輸送到膠體磨，對物料進行反復(fù)研磨，再將改性好的浙青 在胎體上進行浸涂、控厚定型、覆膜、收卷，便制備成性能優(yōu)異的與混凝土進行化學(xué)交聯(lián)及 物理卯禪協(xié)同粘結(jié)（ChemicalBondingandPhysicalCrosslinkingSynergism)的防水 卷材，簡稱CPS防水卷材。
[0004] CN200910114456.X公開了與混凝土進行化學(xué)交聯(lián)和物理卯榫協(xié)同粘結(jié)作用的功 能性助劑（以下簡稱CPS助劑）是聚甲基乙氧基硅烷或聚萘甲醛磺酸鈉鹽，或者兩者的混合 物，在該說明書中，發(fā)明人指出，由于改性浙青復(fù)合物的膠料中存在功能活性助劑，它們的 活性基團能與水泥在水化過程中形成交聯(lián)，使卷材與水泥漿料或混凝土牢固粘結(jié)，這種粘 結(jié)作用非常牢固，受卷材的使用環(huán)境因素較小，因而它能較持久地粘結(jié)在基面上，并與基面 形成滿粘結(jié)構(gòu)，膠料中的兩種改性劑因而與水化硅酸鈣鍵合形成的交聯(lián)結(jié)構(gòu)。卷材膠料層 在水泥固化過程中產(chǎn)生物理吸附和卯榫作用而與基面形成粘結(jié)。水泥漿料與水發(fā)生水化反 應(yīng)，生成的水化產(chǎn)物聚集在水泥顆粒的表面形成凝聚薄膜。表面形成可塑性的凝膠薄膜式 水泥漿料，保證其具有良好的流動性，能填補界面層微觀上凹凸不平的缺陷，通過擠壓使卷 材和水泥漿料之間形成微觀上的完全潤濕。膠層和水泥漿料充分潤濕后，使膠層表面張力 與水泥漿料表面張力接近，從而使兩者緊密結(jié)合，產(chǎn)生物理吸附作用。與此同時，水分不斷 深入凝膠薄膜層進行化學(xué)反應(yīng)，使薄膜層向內(nèi)增厚；通過薄膜層向外擴散的水化物聚集在 膜層外側(cè)使膜層向外增厚。由于水分滲入膜層內(nèi)部的速度大于水化物向外擴散的速度，因 而產(chǎn)生滲透壓力，膜層內(nèi)部水化物的飽和溶液向外突出造成膜層破裂。膜層的破裂使水化 物與水迅速而廣泛地接觸，反應(yīng)又加速，生成較多量的水化硅酸鹽凝膠、氫氧化鈣和水化硫 酸鈣等水化物，它們之間相互接觸生長到一定程度后，漿體會完全失去可塑性，建立起相互 纏繞的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，并在網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)內(nèi)不斷產(chǎn)生水化物，之后漿體逐漸產(chǎn)生強度而進入硬化形 成硬化水泥石。在這個過程中，水泥固化消耗大量的水，導(dǎo)致在水泥與自粘卷材間形成局部 封閉的體系中產(chǎn)生負壓，以及水泥的固化放熱，促進自粘膠的蠕變，使其深入到混凝土的毛 細管或孔隙中，形成物理卯樟結(jié)構(gòu)，達到可靠的粘結(jié)效果；自粘膠層滲透到混凝土的毛細管 或孔隙中的同時，增大了自粘膠與混凝土接觸的面積，促進自粘膠層與混凝土形成的卯樟 結(jié)構(gòu)上生成更多的化學(xué)鍵，而起到"化學(xué)交聯(lián)一物理卯樟的協(xié)同效應(yīng)"，使基面與自粘層形 成"互穿網(wǎng)絡(luò)式"界面結(jié)構(gòu)，從而達到結(jié)合緊密、牢固、不可逆的"皮膚式"粘結(jié)效果技術(shù)。徹 底解決改性浙青卷材與基面粘結(jié)力不夠大，粘結(jié)力不持久，易受環(huán)境影響的問題，實現(xiàn)了卷 材與基面形成粘結(jié)不可逆、不受損一體式的防水結(jié)構(gòu)層。
[0005] 在專利CN200910114456.X公布和被授予專利權(quán)以后，廣西金雨傘防水裝飾有限 公司又對一些偶聯(lián)劑進行了研究，發(fā)現(xiàn)一些偶聯(lián)劑(交聯(lián)劑）也能夠能夠與混凝土共同起化 學(xué)交聯(lián)反應(yīng)和物理卯榫協(xié)同粘結(jié)作用。
[0006] 例如：中國專利CN201210446551. 1，名稱：反應(yīng)粘結(jié)型節(jié)點密封膏及其制備方法， 公開(公告）號：CN102911638A，該反應(yīng)粘結(jié)型節(jié)點密封膏運用了交聯(lián)劑，使得與混凝土之 間形成化學(xué)聯(lián)接作用，提升了與混凝土的粘結(jié)力；其中提到的交聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑、鈦酸酯 偶聯(lián)劑和鋁酸酯偶聯(lián)劑中的一種或者一種以上的混合物；使得反應(yīng)粘結(jié)型節(jié)點密封膏能夠 良好的粘附于較光滑的PPR或PVC管材表面上，實現(xiàn)對PPR或PVC給排水管與混凝土基面 連接處良好的密封。
[0007] 同樣，中國專利CN201210546765. 6,名稱：聚烯烴復(fù)合改性浙青濕鋪防水卷材及 其生產(chǎn)方法，一種聚烯烴復(fù)合改性浙青濕鋪防水卷材包括能夠與混凝土共同起化學(xué)交聯(lián)反 應(yīng)和物理卯榫協(xié)同粘結(jié)作用的改性浙青粘結(jié)層（2)、粘結(jié)隔離膜保護層（3)、和聚烯烴熱塑 性彈性體材料層（1 )，其層間結(jié)構(gòu)如下：第一層是聚烯烴熱塑性彈性體材料層（1 )、中間層 是改性浙青粘結(jié)層（2)、下面層是隔離膜保護層（3)，各層間通過生產(chǎn)過程中熱壓粘結(jié)。其 中提出所述的功能性助劑是具有羥基、氫基或羧基的偶聯(lián)劑，特別是有羥基、氫基或羧基反 應(yīng)性官能團的聚硅氧烷偶聯(lián)劑、聚萘甲醛磺酸鈉鹽或者它們的混合物。
[0008] 但是，公開的專利文獻敘述的有羥基、氫基或羧基反應(yīng)性官能團的聚硅氧烷偶聯(lián) 劑、聚萘甲醛磺酸鈉鹽或者硅烷偶聯(lián)劑、鈦酸酯偶聯(lián)劑和鋁酸酯偶聯(lián)劑的反應(yīng)機理中，僅僅 提出與未干固的水泥進行化學(xué)交聯(lián)反應(yīng)和物理卯榫協(xié)同粘結(jié)作用，并未意識到偶聯(lián)劑中能 夠與浙青進行另一端強力的化學(xué)鍵結(jié)合的情況，所以在選擇偶聯(lián)劑的時候是比較盲目和沒 有方向感的，因此，在制造防水卷材或反應(yīng)粘結(jié)型節(jié)點密封膏的時候往往達不到預(yù)想的效 果，僅僅比普通的防水卷材或密封膏粘接好一些，浙青的老化和耐候性未能得到顯著的提 商。
[0009]

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 本發(fā)明的目的是提供一種建筑防水材料的橋聯(lián)劑，能夠使得浙青的老化和耐候性 能得到顯著的提高，而且也能與未干固的水泥同時進行化學(xué)交聯(lián)反應(yīng)，形成較好的化學(xué)親 和力的化學(xué)鍵、使之固化后起到不可逆的粘結(jié)作用。
[0011] 本發(fā)明所述的橋聯(lián)劑，是異氰酸酯氯硅烷浙青水泥防水橋聯(lián)劑，它的通式是：
所述的X為-Cl;n為自然數(shù)； 所述異氰酸酯氯硅烷的一端與浙青的醇羥基結(jié)合，另一端與水泥水化后產(chǎn)生的酸根結(jié) 合，架起一座制備防水材料的防水橋梁。
[0012] 所述的水泥水化后產(chǎn)生的酸根是硅酸根、鋁酸根、硫鋁酸根或鐵鋁酸根。
[0013] 也就是說，以上所述的異氰酸酯氯硅烷浙青水泥防水橋聯(lián)劑，該橋聯(lián)劑的結(jié)構(gòu)式 一端的異氰酸酯能夠與浙青的醇羥基連接起來，增強浙青與輔料形成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，提高改 性浙青的物理性能，形成較好的化學(xué)親和力，形成較好的化學(xué)親和力，而硅烷的另一端在加 入水和水泥的混凝土中，產(chǎn)生水化的化學(xué)鍵，如同架起一座制備防水材料的防水橋梁，與混 凝土進行化學(xué)交聯(lián)和物理卯榫協(xié)同粘結(jié)，將浙青和水泥緊密地聯(lián)結(jié)為一體，相關(guān)部位存在 化學(xué)鍵作用，固化后起到不可逆的粘結(jié)作用，可以做成防水卷材，或制成防水涂料、防水油 膏或者防水堵漏劑，其耐油性和耐屈撓性突出，且無毒，安全環(huán)保、無污染，在水泥、混凝土 凝固的過程中可懦動滲入到水泥凝膠和混凝土毛細孔內(nèi)，達到結(jié)合緊密、牢固、不可逆的骨 肉相連粘結(jié)效果。要想取走或剝離防水層，是很難做到的。
[0014] 以下是反應(yīng)機理： 1、 當(dāng)異氰酸酯氯硅烷的一端與浙青混合的時候，能夠發(fā)生如下的化學(xué)反應(yīng)：
2、 以硅酸鹽水泥為例，異氰酸酯氯硅烷的一端與與混凝土的作用機理如下： 1常溫下水泥發(fā)生水化反應(yīng)生成水化硅酸鈣（C-S-H凝膠）和Ca(0H) 2,CSH凝膠中存在Si-ΟΗ基團，反應(yīng)式：3Ca0 ·Si02+nH20=xCa·Si02 ·yH20+(3-x)Ca(0H)2 ; I膠層中的活性基團遇水水解：
S水解生成Si-ΟΗ基團與CSH凝膠中Si-ΟΗ基團反應(yīng)生成醚鍵，使水化硅酸鈣凝膠與卷 材表面生成化學(xué)鍵(與CSH形成醚鍵）反應(yīng)如下：
所述的異氰酸酯氯硅烷的一端與鋁酸水泥、硫鋁酸水泥或鐵鋁酸水泥反應(yīng)的機理也是 一樣的。
[0015] 本發(fā)明的異氰酸酯氯硅烷橋聯(lián)劑在與水泥凝膠中的羥基、醚鍵與二氧化硅的偶聯(lián) 化合物，不會造成對鋼筋的損害。
[0016] 以上所述的異氰酸酯氯硅烷浙青水泥防水橋聯(lián)劑的應(yīng)用，該橋聯(lián)劑可以與未固化 的浙青和輔料結(jié)合，制成防水膏、防水涂料，或者防水堵漏劑，所述100重量份防水膏、防水 涂料，或者防水堵漏劑組合料中加入防水橋聯(lián)劑的重量份數(shù)為0. 1-15. 0。
[0017] 制備防水膏、防水涂料，或者防水堵漏劑的方法是先將浙青加熱到160-200°c，達 到熔融狀態(tài)以后，加入改性劑、助劑和防水橋聯(lián)劑，攪拌反應(yīng)〇. 5-2小時，最后根據(jù)防水膏、 防水涂料，或者防水堵漏劑的性能，加入適量填料，得到防水產(chǎn)品。
[0018] 以上所述的異氰酸酯氯硅烷浙青水泥防水橋聯(lián)劑的應(yīng)用，該橋聯(lián)劑也可以與浙青 和輔料結(jié)合，制成防水卷材。所述1〇〇重量份防水卷材浙青和輔料組合料中加入防水橋聯(lián) 劑的重量份數(shù)為〇. 1-15. 0。
[0019] 制備防水卷材的方法是先將浙青加熱到160-200°C，達到熔融狀態(tài)以后，加入改性 劑、助劑和防水橋聯(lián)劑，攪拌反應(yīng)〇. 5-2小時，最后根據(jù)防水卷材的的性能，加入適量填料， 鋪設(shè)在塑料薄膜的表面，得到產(chǎn)品。
[0020] 以上所述的異氰酸酯氯硅烷浙青水泥防水橋聯(lián)劑的應(yīng)用，該橋聯(lián)劑與未固化的浙 青水泥結(jié)合，