雙氨基類硅烷瀝青水泥防水橋聯劑及其防水產品和應用
【技術領域】
[0001] 本發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 交聯反應，形成較好的化學親和力的化學鍵、使之固化后起到不可逆的粘結作用的橋聯劑 及其防水產品和應用。
【背景技術】
[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，或者鋪在樓頂粘結薄磚防漏，也可以做成防水卷材，鋪設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，大多數屬于低分子量的 烷類（化學式CnH(2n+2)，η是原子數）烷類不溶于水，但是與無機物粘連力不強，特別是未經 改性過的浙青，高溫時易融化，低溫時發脆，在經歷風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，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，向中國知識產權局申請了 "與混凝土進行化學 交聯和物理卯榫協同粘結的防水卷材"的發明專利，【申請號】CN200910114456.X公開（公 告）號：CN101694114A;該發明公開了一種濕鋪預鋪防水卷材，是將改性浙青復合物在胎體 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，制備方法是將基質浙青置于反應罐內，加入增粘劑、無 規則聚乙烯和苯乙烯-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，便制備成性能優異的與混凝土進行化學交聯及物理卯榫 協同粘結（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交聯和物理卯榫協同粘結作用的功 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，發明人指出，由于改性浙青復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，使卷材與水泥漿料或混凝土牢固粘結，這種 粘結作用非常牢固，受卷材的使用環境因素較小，因而它能較持久地粘結在基面上，并與基 面形成滿粘結構，膠料中的兩種改性劑因而與水化硅酸鈣鍵合形成的交聯結構。卷材膠料 層在水泥固化過程中產生物理吸附和卯榫作用而與基面形成粘結。水泥漿料與水發生水化 反應，生成的水化產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，從而使兩者緊密結合，產生物理吸附作用。與此同時，水分不 斷深入凝膠薄膜層進行化學反應，使薄膜層向內增厚；通過薄膜層向外擴散的水化物聚集 在膜層外側使膜層向外增厚。由于水分滲入膜層內部的速度大于水化物向外擴散的速度， 因而產生滲透壓力，膜層內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 互纏繞的網狀結構，并在網狀結構內不斷產生水化物，之后漿體逐漸產生強度而進入硬化 形成硬化水泥石。在這個過程中，水泥固化消耗大量的水，導致在水泥與自粘卷材間形成局 部封閉的體系中產生負壓，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，形成物理卯樟結構，達到可靠的粘結效果；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 樟結構上生成更多的化學鍵，而起到"化學交聯一物理卯樟的協同效應"，使基面與自粘層 形成"互穿網絡式"界面結構，從而達到結合緊密、牢固、不可逆的"皮膚式"粘結效果技術。 徹底解決改性浙青卷材與基面粘結力不夠大，粘結力不持久，易受環境影響的問題，實現了 卷材與基面形成粘結不可逆、不受損一體式的防水結構層。
[0005] 在專利CN200910114456.X公布和被授予專利權以后，廣西金雨傘防水裝飾有限 公司又對一些偶聯劑進行了研究，發現一些偶聯劑（交聯劑）也能夠能夠與混凝土共同起 化學交聯反應和物理卯榫協同粘結作用。
[0006] 例如：中國專利CN201210446551. 1，名稱：反應粘結型節點密封膏及其制備方法， 公開（公告）號：CN102911638A，該反應粘結型節點密封膏運用了交聯劑，使得與混凝土之 間形成化學聯接作用，提升了與混凝土的粘結力；其中提到的交聯劑為硅烷偶聯劑、鈦酸酯 偶聯劑和鋁酸酯偶聯劑中的一種或者一種以上的混合物；使得反應粘結型節點密封膏能夠 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：聚烯烴復合改性浙青濕鋪防水卷材及 其生產方法，一種聚烯烴復合改性浙青濕鋪防水卷材包括能夠與混凝土共同起化學交聯反 應和物理卯榫協同粘結作用的改性浙青粘結層（2)、粘結隔離膜保護層（3)、和聚烯烴熱塑 性彈性體材料層（1)，其層間結構如下：第一層是聚烯烴熱塑性彈性體材料層（1)、中間層 是改性浙青粘結層（2)、下面層是隔離膜保護層（3)，各層間通過生產過程中熱壓粘結。其 中提出所述的功能性助劑是具有羥基、氫基或羧基的偶聯劑，特別是有羥基、氫基或羧基反 應性官能團的聚硅氧烷偶聯劑、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、氫基或羧基反應性官能團的聚硅氧烷偶聯 劑、聚萘甲醛磺酸鈉鹽或者硅烷偶聯劑、鈦酸酯偶聯劑和鋁酸酯偶聯劑的反應機理中，僅僅 提出與未干固的水泥進行化學交聯反應和物理卯榫協同粘結作用，并未意識到偶聯劑中能 夠與浙青進行另一端強力的化學鍵結合的情況，所以在選擇偶聯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粘結型節點密封膏的時候往往達不到預想的效 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。
【發明內容】
[0009] 本發明的目的是提供一種建筑防水材料的橋聯劑，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交聯反應，形成較好的化學親 和力的化學鍵、使之固化后起到不可逆的粘結作用。
[0010] 本發明所述的橋聯劑，是雙氨基類??圭燒，具體是Ν_(β_氨乙基）-γ-氨丙基甲基 二甲氧基硅烷，其分子式是：H2NC2H4NHC3H6SiCH3 (OMe) 2,所述硅烷的一端與浙青的羧基結合， 另一端與水泥水化后產生的酸根結合；架起一座制備防水材料的防水橋梁。
[0011] 所述的水泥水化后產生的酸根是硅酸根、鋁酸根、硫鋁酸根或鐵鋁酸根。
[0012] 也就是說，以上所述的雙氨基類硅烷浙青水泥防水橋聯劑，該橋聯劑的結構式一 端的氨基能夠與浙青的羧基連接起來，增強浙青與輔料形成的網狀結構，提高改性浙青的 物理性能，形成較好的化學親和力，而硅烷的另一端在加入水和水泥的混凝土中，產生水化 的化學鍵，與混凝土進行化學交聯和物理卯榫協同粘結，將浙青和水泥緊密地聯結為一體， 相關部位存在化學鍵作用，如同架起一座制備防水材料的防水橋梁，固化后起到不可逆的 粘結作用，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，安全環保、無污染，在水泥、混凝土凝固的過程中可蠕動滲入到水泥凝 膠和混凝土毛細孔內，達到結合緊密、牢固、不可逆的骨肉相連粘結效果。要想取走或剝離 防水層，是很難做到的。
[0013] 以下是反應機理：
[0014] 1、當本Ν-(β-氨乙基）-Y-氨丙基甲基二甲氧基硅烷的一端與加熱熔融的浙青 混合的時候，能夠發生如下的化學反應：
[0015]
[0016] 2、以硅酸鹽水泥為例，Ν_(β-氨乙基）_γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷的一端與與 混凝土的作用機理如下：
[0017] ①常溫下水泥發生水化反應生成水化硅酸鈣（C-S-H凝膠）和Ca(0Η) 2,CSH凝膠 中存在Si-ΟΗ基團，反應式：3Ca0 ·Si02+nH20 =xCa·Si02 ·yH20+(3-x)Ca(0H)2 ;
[0018] ②膠層中的活性基團遇水水解：
[0019]
[0020] ③水解生成Si-ΟΗ基團與CSH凝膠中Si-ΟΗ基團反應生成醚鍵，使水化硅酸鈣凝 膠與卷材表面生成化學鍵（與CSH形成醚鍵）反應如下：
[0021]
[0022] 所述的N- (β-氨乙基）-Y -氨丙基甲基二甲氧基硅烷的一端與鋁酸水泥、硫鋁酸 水泥或鐵鋁酸水泥反應的機理也是一樣的。
[0023] 本發明的Ν- (β-氨乙基）-Υ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷在與水泥凝