CN1010688B - 沥青材料及其应用 - Google Patents

沥青材料及其应用

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Abstract

本发明叙述了用于在屋顶密封卷材制作中涂敷增强中间材料，如浸渍的织物和纤维网或薄膜的一种覆盖材料。它由软化点(环和球)为25-65℃，初沸点为340-550℃，针入度最大为300×1/10毫米及闪点高于250℃的主要是石蜡-环烷减粘裂化炉残留物，1-25(重量)%橡胶或(和)聚烯烃及20-50(重量)%的填料组成的混合物所组成。该材料在120-190℃均匀搅拌，必要时添加另外改进性能的材料。接着在比对通常覆盖材料作涂敷时为低的温度下进行涂敷。

Description

本发明涉及一种用聚合物塑料和填料改性的材料及其在建筑物防水特别是在屋顶密封卷材方面的应用。
在一般的情况下，沥青由原油蒸馏的残留物中制取。按原油的种类，沥青含有不同含量的石蜡族、环烷族以及芳族的组份，并且按照其组成的不同，呈现出不同的化学性能。因此，任何原油残留物用于制取沥青是不合适的。
按蒸馏程度，或多或少可得到具有不同物理性能的硬沥青。特别是在高真空蒸馏时，通过分离高沸点的汽缸油得到硬沥青。从软化蒸馏沥青制取硬性沥青是另外一种可能的方法，这种方法是鼓入空气，如果必要的话，采用催化剂，与可比较的蒸馏沥青相比，鼓风制取的沥青具有较高的弹性。因此，可以从石油馏份中通过选择性沉淀反应制取沥青。例如，用丙烷萃取制备优质润滑油时作为副产品沉积一种萃取沥青。所有这些不同类型的沥青目前在市场上均有出售。
沥青的应用可能性和这些类型的沥青一样也是多种多样的，在建筑业中作为粘结剂或者密封材料和隔热保温材料。然而，目前精制提供的沥青仅在少数情况下可直接用作建筑材料。由于需要的增加，所以要通过添加填料，软化剂以及聚合物塑料对沥青进行改性。
由于原油的价格不断上涨，为了形成经济的高产油收得率的处理方法，在提纯原油蒸馏残留物方面涌现了越来越多的裂解方法，以提高油的产率而得到经济效益。当残留物由此产生所谓的裂化焦油时，这种残留物由于其对温度和氧的敏感性（阿勃拉哈姆）：《沥青和同类物质》，第二卷、第六版、第163页]即（Abraham：Asphalts and    allied    Substances，Vol.2，6th    Ed，Seite    163），不适合于制取沥青。因此把诸如减粘裂化炉残留物当作重油用，其粘度可以通过混入中沸点蒸馏物而加以调整[乌尔曼斯《工业化学百科全书》第四卷、第十册、第668页]即，（Ullmanns：Encyklopadie    der    technischen    chemie，4.Auflang，Band    10，Seite    668）。
因为制取沥青经常只能供给较少量合适而价廉物美的原材料，所以就有任务去扩大原材料来源，使从迄今为止尚未为此目的能应用大量石油残留物以开发成沥青材料，并且为这种材料在制造建筑物防水材料方面寻求合适的应用的可能性。
本发明的任务是通过提供一种沥青材料来完成的，该材料是一种混合物，由减粘裂化过程中沉出闪点高于250℃、初沸点在340-550℃范围内、软化点（环和球法）为25-65℃，针入度最大为300×1/10毫米的主要是含有石蜡族一环烷族的原油蒸馏残渣，而得到的一种残留物，加入相对于所说的混合物的1-25（重量）%的天然或者合成的橡胶、聚烯烃或者由这些材料组成的混合物以及相对于所说的混合物的20-50（重量）%的一种填料组成，并且在120-190℃的温度下使所说的混合物均匀地混合，在必要时添加软化剂和（或）另外的聚合物。
减粘裂化炉残留物在很大程度上是温度敏感的和具有低的氧化稳定性能。因此，这种残留物在建筑物防水当作沥青使用时，其耐老化性是不足的[《燃料》，1984年，第63卷、第1515-1517页]，即（Fuel，1984，Vol.63，P1515-1517）。出乎意外的是本发明的材料本身在180℃下，在空气中作不断运动时，仅仅软化点提高而针入度降低，它与可比较的蒸馏沥青一样大约处于同一等级。这材料的耐老化性也与可比较的蒸馏沥青的相当。
特别是采用了软化点（环和球法）大约为40℃，初沸点为480℃的减粘裂化炉残留物。这种残留物的针入度大约为208×1/10毫米。其本身并不具有足够的弹性，但是通过把橡胶2.5-5（重量）%加入到残留物中，可达到高于纯沥青材料或者相应的沥青橡胶材料的性能。
聚合物添加量超过15（重量）%，主要应用于软化点（环和球法）小于40℃的减粘裂炉化残留物。采用软化点（环和球法）大于65℃的减粘裂化炉残留物仅仅在添加补加的软化剂，象诸如从减粘裂化炉真空蒸馏中来的汽油是可能的。
关于橡胶，所有的硬性未硫化天然橡胶也同样可用合成橡胶，那就是说同苯乙烯一丁二稀共聚物、丁二烯一丙烯腈一共聚物、聚异戊二烯、聚丁二烯、乙烯一丙烯橡胶、聚氨酯橡胶等等以及橡胶衍生物诸如环橡胶一样可以用作橡胶。优先选用的是使苯乙烯一丁二烯橡胶与减粘裂化炉残留物混合。关于聚烯烃，聚乙烯、聚丙烯、聚异丁烯以及乙烯共聚物均可应用，然而主要是聚乙烯碎屑。
关于添加料，除了诸如页岩粉，高岭土以及滑石那样的岩粉之外，还有无机和有机纤维可用作填料。混合物中添加的填料主要在40-50（重量）%。
本发明的材料的性能以公知的方法本身，通过添加另外一些聚合物，如烃树脂[例如库玛隆茚树脂（Cumaran-Inden-Harz）]、聚氯乙烯、天然树脂（例如矿质树脂和松香）、聚丙烯酸酯和聚甲基丙烯酸酯，加聚化合物（例如聚氨酯和环氧树脂）以及缩聚产物（例如聚酰胺、酚醛树脂和聚酯）得以变更地使用。因为不是所有聚合物均能溶于脂族的碳氢化合物中，所以必要时必须添加芳香族油作软化剂。
以下，结合非限定性的实施例对本发明进行叙述。
实施例1
将石蜡/环烷之比为50/50，软化点（环和球）为40℃，初沸点为480℃，针入度为208×1/10毫米以及闪点为294℃减粘裂化炉残留物48.7份（重量）与苯乙烯一丁二烯橡胶[411    P菲纳普那（Finaprene    411P）]2.3份（重量）和页岩粉49.0份（重量）在搅拌锅中，在120°下均匀地搅拌90分钟进行混合。所得的沥青材料具有以下指标：
软化点（环和球法）    97℃
针入度    25×1/10毫米
耐低温龟裂性    可达到-10℃
上面数据迅速地表明，该材料没有出现崩解现象。尽管填料含量高，但是由该材料灌注的厚度为5毫米的试块仍具有良好的柔韧性，而且在变形时具有高的回弹能力。这种材料非常适合作密封屋顶裂缝的屋顶材料。
实施例2
将石蜡/环烷之比为70/30，软化点（环和球法）为36℃，初沸点为370℃，针入度为288×1/10毫米以及闪点为292℃的减粘裂化炉残留物58.4份（重量）与如实施例1中所述的苯乙烯一丁二烯橡胶1.6份（重量）和高岭土40份（重量）在搅拌锅中，在120℃下均匀地搅拌80分钟进行混合。
混合物具有以下指标：
软化点（环和球法）    80℃
针入度    71×1/10毫米
实施例3（比较）
重复实施例2作比较，用B200沥青代替减粘裂化炉残留物。所得的材料在针入度大约为74×1/10毫米时，其软化点（环和球法）显著降低，仅为62℃，而且耐热性也降低。因此，试样带灌注时，由于 填料含量高而出现崩解。一般来说，这种屋顶材料仅能含有填料20-25（重量）%。
实施例4
将如实施例1所述的减粘裂化炉残留物52份（重量）与苯乙烯一丁二烯橡胶（具有苯乙烯30%的苯乙烯一丁二烯一嵌段聚合物）和页岩粉40份（重量）在180℃下搅拌90分钟。
混合物具有以下指标：
软化点（环和球法）    135℃
针入度    21×1/10毫米
耐低温龟裂性    可达到-20℃
正如这种材料只有用作聚合物-沥青卷材才表明是优质屋顶材料那样，它具有突出的性能。
实施例5
将实施例2所述的减粘裂化炉残留物56.5份（重量）与苯乙烯一丁二烯橡胶（411    P    菲纳普那）2.5份（重量）、聚乙烯碎屑1份（重量）以及页岩粉40份（重量）在150℃下搅拌90分钟。所得的材料具有以下指标：
软化点（环和球法）    99℃
针入度    37×1/10毫米
耐低温龟裂性    可达到-10℃
符合B00/40沥青。
本发明的所有材料均灌注成100×100毫米、厚度为5毫米的试块，以便按DIN    52123检验耐热性。在70℃下两小时之内，试块没有熔滴形成或者有些地方增厚。由此并从实施例中所示的指标可推断，本发明的沥青材料适合于制作覆盖的沥青屋顶密封卷材之用。
实施例6
将实施例1所述的减粘裂化炉残留物95.5重量份与苯乙烯一丁二烯橡胶（411 P菲纳普那）4.5重量份混合。借助于这种不透水的材料[密度＝1.02克/厘米3、软化点（环和球法）＝94℃]，通过在145℃浸渍使针刺的聚酯纤维的纤维网（265克/米2）不透水。这种不透水的纤维网在屋顶卷材设备上用一种覆盖材料作表面涂覆，这种覆盖材料由实施例1所述的减粘裂化炉残留物52.5份（重量）、苯乙烯一丁二烯橡胶（411 P菲纳普那）2.5份（重量）和4900页岩粉45份（重量）在140℃混合搅拌而组成的，并且向一边喷洒30/100滑石粉。这种覆盖材料的密度为1.37克/厘米3、软化点（环和球法）为93℃、针入度为32×1/10毫米。该卷材的特征数据汇总在下表中。
实施例7
有目的地对实施例6进行改动，在140℃下将G200玻璃布（94032等级玄武岩纤维网）浸渍并在130℃下用覆盖材料作表面涂覆，其特征数据列在下表中。
实施例6和7中所述的卷材符合DIN    52131的要求并且可用作焊接卷材。由于与普通涂层相比粘度低，所以本发明的覆盖材料在150℃以下的温度下可以涂覆在85/25、85/40、100/25以及100/40鼓风沥青的基体上，最好在120-140℃温度范围内涂敷在增强的中间衬料上。在通常的情况下，一般覆盖材料的涂敷温度在150-180℃之间（《沥青和同类物质》，第98页），即（Bitumen    und    Asphalt    s，98）。
由有机和无机纤维构成的织物纤维网，如玻璃布，玻璃纤维网、油毛毡、聚酯织物，聚酯纤维网以及黄麻织物，如同金属箔或者塑料薄膜那样可用作增强中间衬料。
对于特别的应用情况，可以用各种覆盖材料在增强中间衬料的上侧和下侧作表面涂敷，该材料含有不同量的填料和（或）合成物，众 所周知，高的苯乙烯一丁二烯一苯乙烯（SBS）的添加量会提高覆盖材料的老化稳定性，但同时又会降低其可焊性。在这样的情况下，例如在上面屋面防水的情况下，应用焊接卷材是有利的，在其上侧涂敷材料含有比下侧涂敷材料更多的SBS含量（例如用于上侧为相对残留物的15%用于下侧为相对残留物的5%）。

Claims (7)

1、一种用聚合物和填料改进的沥青材料，它是一种混合物，其特征在于所说的沥青材料由在减粘裂化工艺所得残留混合物中沉积出闪点高于250℃，初沸点在340-550℃范围内，软化点(环和球法)为25-65℃，针入度最大为300×1/10毫米的主要是石蜡族-环烷族原油蒸馏残留物中，加入相对于混合物的1-25(重量)%的一种天然的或者合成的橡胶，一种聚烯烃或者它们的混合物以及相对于混合物的20-50(重量)%的一种填料所组成，在120-190℃下均匀地混合而成，必要时所说的材料中可添加软化剂和(或)别的聚合物。
2、如权利要求1所述的一种沥青材料，其特征在于所说的减粘裂化炉残留物具有软化点为40℃和初沸点为480℃。
3、如权利要求1和2所述的一种沥青材料，其特征在于将相对于残留物的2.5（重量）%的一种苯乙烯-丁二烯橡胶与所说的减粘裂化炉残留物混合。
4、如权利要求1-3所述的一种沥青材料，其特征在于所说的材料含有40-50（重量）%的页岩粉或者高岭土作为填料。
5、如权利要求1-4所述的沥青材料的应用，其特征在于所说的材料在低于150℃温度下制作沥青屋顶密封卷材时，作为涂敷以增强中间衬料如织物，纤维网以及薄膜的覆盖材料。
6、如权利要求1-4所述的沥青材料的应用，其特征在于所说的材料在120-140℃温度范围内，用一种由以合成物改进的减粘裂化炉残留物组成的浸渍材料浸渍的由玻璃纤维或聚酯纤维组成的纤维网或者织物的覆盖材料。
7、如权利要求1-4所述的沥青材料的应用，其特征在于所说的覆盖材料在屋顶卷材制作时，用不同的含量的填料或合成物或合并这种改进的材料的其他组成涂敷以增强中间材料的上侧和下侧。
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