CN102020859B - 具有蠕变特性的改性沥青组合物及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供的具有蠕变特性的改性沥青组合物由沥青15～60重量份、改性材料3～15重量份、橡胶粉5～30重量份、软化剂15～60重量份、无机粉料15～60重量份、粘度调整剂3～25重量份、胶溶剂0.3～1.5重量份、偶联剂0.1～2重量份组成。其制备方法是在反应釜中投入软化剂，加热至170～200℃，投入改性材料，搅拌后投入沥青和橡胶粉，搅拌1～2小时，得到中间原料并磨细到150～250目后放回到反应釜中；最后在反应釜中加入无机粉料、粘度调整剂、胶溶剂、偶联剂，搅拌分散均匀。该改性沥青防水性能优良，具有粘结能力和持续粘结能力强、延伸率大、低温柔性好的特点。
Description
技术领域
本发明涉及一种具有蠕变特性的改性沥青组合物及其制备方法，属于化工技术领域。
背景技术
沥青是优良的基础建筑材料，具有不透水、不吸水、不导电、耐腐蚀、良好的粘结性和抗冲击性等一系列优点。其又是石油提炼后的下脚料，且价格便宜，具有粘合、防水和防腐的作用。作为建设材料和原料，广泛应用于如交通运输(道路、铁路、航空等)、建筑业、农业、水利工程、工业(采掘业、制造业)、民用等各行业。沥青的缺点是温度的敏感性和气候不稳定性。经过几十年的高聚物改性，使沥青性能有了很大的提高，改性沥青材料成为土木建设工程应用于防水、抗渗、防腐的主要材料。改性沥青材料主要被制作成卷材或涂料使用，卷材厚薄均匀、材料质量能得到很好的保证，但大量的接缝使水有了渗透的可能；防水涂料施工简便，对不规则基层和复杂节点部位的适应能力强，形成的涂膜防水层整体性好，但防水层质量受施工因素影响较大，涂层厚度均匀性较难控制。
在柔性防水层与基层的粘结方面，一直存在一个矛盾，如防水层与基层粘结牢固，优点是不会出现起鼓现象，也不易出现防水层下的窜水现象，缺点是防水层受基层变形的影响大，一旦基层开裂，防水层受到拉应力作用时，裂缝两侧的防水层几乎没有剥离区，拉应力无法向两侧传递而集中在开裂部位，很小的裂缝就可能造成防水层被拉裂，即使不被拉裂，裂缝部位的防水层也会由于长期处于高应力状态而加速老化，或者由于反复的拉伸产生疲劳破坏。因此就有了在可以预见的规则裂缝部位如板端缝等处采取空铺处理，或者防水层全部采用空铺、点粘或条铺的防水做法，即防水层与基层间只采用部分粘结的做法，这也是目前规范推荐的做法之一。但是由此又产生了另外一个问题，即一旦防水层在某个部位产生细小空洞或裂缝而漏水，在防水层下就会出现窜水现象，造成室内多处的渗漏，而且很难找到渗漏的源头，给修补工作带来很大的难度。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种配方设计合理，造价低，质量稳定，防水性能好，适应性广，可靠环保的具有蠕变特性的改性沥青组合物。
本发明所要解决的另一技术问题是提供一种上述具有蠕变特性的改性沥青组合物的制备方法。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是该具有蠕变特性的改性沥青组合物，其各个组分及其重量比为：
沥青15～60重量份、改性材料3～15重量份、橡胶粉5～30重量份、软化剂15～60重量份、无机粉料15～60重量份、粘度调整剂3～25重量份、胶溶剂0.3～1.5重量份、偶联剂0.1～2重量份。
作为优选，本发明所述的沥青采用100#和10#石油沥青按4～5∶1配比混合。
作为优选，本发明所述的改性材料采用橡胶、热可塑性弹性体以及它们的混合物，具体为苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)、丁苯橡胶(SBR)、苯乙烯-乙烯-丁二烯-苯乙烯橡胶(SEBS)、乙烯-醋酸乙烯共聚物树脂(EVA)、无规则聚丙烯(APP)中的一种或一种以上的混合物。
作为优选，本发明所述的橡胶粉细度40～120目。
作为优选，本发明所述的具有蠕变特性的改性沥青组合物，其特征是：所述的软化剂为低挥发性芳烃油、石蜡油、环烷油中的一种或一种以上的混合物。
作为优选，本发明所述的无机粉料采用滑石粉、碳酸钙，细度120～250目之间。
作为优选，本发明所述的粘度调整剂采用石蜡、微晶蜡、聚乙烯蜡、聚丙烯蜡、胺蜡、金属硬脂酸盐、邻苯二甲酸二辛脂、邻苯二甲酸二丁酯、萜烯树脂、松香树脂中的一种或一种以上的混合物。
作为优选，本发明所述的胶溶剂为焦磷酸钠和/或马来酸酐。
作为优选，本发明所述的偶联剂为铬络合物、硅烷、钛酸酯、铝酸酯中的一种。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案还是一种具有蠕变特性的改性沥青组合物的制备方法，其制备步骤为：
a、在反应釜中投入软化剂，将软化剂加热至170～200℃，投入改性材料并搅拌分散均匀，搅拌头转速100～200r/min，搅拌时间为1～2小时；
b、再在反应釜中投入沥青和橡胶粉并搅拌分散均匀，搅拌头转速100～200r/min，搅拌时间为1～2小时，得到中间原料；
c、将中间原料送进胶体磨中磨细，细度达到150～250目，磨细后放回到反应釜中；
d、最后在反应釜中加入无机粉料、粘度调整剂、胶溶剂、偶联剂，搅拌分散均匀，搅拌头转速250～400r/min，搅拌时间为1～2小时，得到具有蠕变特性的改性沥青组合物。
本发明同已有的技术相比，具有以下优点和特点：
1、刮涂或喷涂在基层上的蠕变性防水材料，可以很好地封闭基层的毛细空洞和微细裂缝，使基层具有一定的防水能力。
2、当防水层的基层开裂拉伸防水层时，由蠕变性防水材料形成的构造层次吸收了来自基层的应力，使应力不会传递给防水层，避免防水层受到来自于基层的应力的作用。
3、由于蠕变性材料吸收了基层的应力，解决了防水层由于基层开裂被拉断而破坏失效引起渗漏的问题。
4、由于防水层在使用过程中处于无应力状态，避免了防水层高应力状态下的快速老化，延长了防水层的使用寿命。
5、由于材料的蠕变性消除了基层变形传递给防水层的应力，在基层热胀冷缩的动态变化过程中，防水层几乎没有拉压的应力变化，不会产生挠曲破坏现象。
6、蠕变性防水材料具有压敏性，在防水层的整个耐用年限内都具有粘性和自愈能力，当防水层受到外力作用被戳破时，破坏点不会扩大，防水层底部也不会发生窜水现象，而且由于蠕变作用能逐渐将破坏点修复，大大提高了防水层的可靠性。
7、具有良好的低温性能，在-10℃条件下，仍具有粘结能力。
8、具有较低温度的流动性。普通改性沥青的流动温度大概在160℃左右，而本产品在120℃仍具有很好的流动性，便于施工，利于环保。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。
实施例1：
本实施例的各种原料配比如下表：
表1
| 名称 | 配比 | 规格 |
| 软化剂(低挥发性芳烃油) | 24 | |
| 改性材料(SBS) | 5 | |
| 改性材料(PP) | 1 | |
| 沥青 | 25.3 | |
| 无机粉料(石粉) | 22 | 120目 |
| 橡胶粉 | 10 | 80目 |
| 粘度调整剂(松香树脂) | 4 | |
| 粘度调整剂(石蜡) | 1 | |
| 粘度调整剂(萜烯树脂) | 1 | |
| 石棉绒 | 6 | |
| 胶溶剂(焦磷酸钠) | 0.5 | |
| 胶溶剂(马来酸酐) | 0.08 | |
| 偶联剂(铝酸酯) | 0.12 |
表1中的沥青，采用100#和10#石油沥青按5∶1配比混合而成，调整沥青的软化点和延度。
按照表1的原料配比，进行生产，具体步骤如下：
首先，在反应釜中投入软化剂低挥发性芳烃油，将低挥发性芳烃油加热至170～200℃，投入改性材料苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)和聚丙烯(PP)并搅拌分散均匀，搅拌头转速100～200r/min，搅拌时间为1～2小时；
然后，在反应釜中投入沥青和橡胶粉并搅拌分散均匀，搅拌头转速100～200r/min，搅拌时间为1～2小时，得到中间原料；
再后，将中间原料送进胶体磨中磨细，细度达到150～250目，磨细后放回到反应釜中；
最后在反应釜中加入无机粉料滑石粉，粘度调整剂萜烯树脂、石蜡、松香树脂，胶溶剂焦磷酸钠、马来酸酐，偶联剂铝酸酯，搅拌分散均匀，搅拌头转速控制在250～400r/min，搅拌时间为1～2小时，得到具有蠕变特性的改性沥青组合物。
实施例2：
本实施例的各种原料配比如下表：
表2
| 名称 | 配比 | 规格 |
| 软化剂(低挥发性石蜡油) | 28 | |
| 改性材料(SBS) | 4 | |
| 沥青 | 20 | |
| 无机粉料(石粉) | 27.3 | 200目 |
| 橡胶粉 | 10 | 80目 |
| 粘度调整剂(松香树脂) | 4 | |
| 粘度调整剂(石蜡) | 1 | |
| 粘度调整剂(萜烯树脂) | 1 | |
| 石棉绒 | 4 | |
| 胶溶剂(焦磷酸钠) | 0.5 | |
| 偶联剂(硅烷偶联剂) | 0.2 |
表2中的沥青，采用100#和10#石油沥青按4∶1配比混合而成，调整沥青的软化点和延度。
按照表2的原料配比，进行生产，具体步骤与实施例1相同。
对比例1：
表3
| 名称 | 配比 | 规格 |
| 软化剂 | 24 |
| 改性材料(SBS) | 15 | |
| 改性材料(PP) | 2 | |
| 沥青 | 25.3 | |
| 无机粉料(石粉) | 22 | 100目 |
| 橡胶粉 | ||
| 粘度调整剂(松香树脂) | 4 | |
| 粘度调整剂(石蜡) | 1 | |
| 粘度调整剂(萜烯树脂) | 1 | |
| 石棉绒 | 6 | |
| 胶溶剂(焦磷酸钠) | 0.5 | |
| 胶溶剂(马来酸酐) | 0.08 | |
| 偶联剂(铝酸酯) | 0.12 |
对比例2：
表4
| 名称 | 配比 | 规格 |
| 软化剂 | 28 | |
| 改性材料(SBS) | 4 | |
| 沥青 | 20 | |
| 无机粉料(石粉) | 7.3 | 200目 |
| 橡胶粉 | 30 | 80目 |
| 粘度调整剂(松香树脂) | 4 | |
| 粘度调整剂(石蜡) | 1 | |
| 粘度调整剂(萜烯树脂) | 1 | |
| 石棉绒 | 4 |
| 胶溶剂(焦磷酸钠) | 0.5 | |
| 偶联剂(硅烷偶联剂) | 0.2 |
表5各实施例子和对比例子的物理性能测定结果
从实施例1、2和对比例1、2中可以看出：当所述配比中的改性材料SBS或橡胶粉增加后，材料的弹性逐渐增加，蠕变性逐步降低。耐热度和低温柔性仍能满足要求。
实施例3：
本实施例的各种原料配比如下表：
表6
| 名称 | 配比 | 规格 |
| 软化剂(低挥发性环烷油) | 15 | |
| 改性材料(SEBS) | 12 | |
| 沥青 | 40 | |
| 无机粉料(滑石粉) | 40 | 230目 |
| 橡胶粉 | 30 | 50目 |
| 粘度调整剂(微晶蜡) | 2 | |
| 粘度调整剂(聚乙烯蜡) | 1 | |
| 粘度调整剂(聚丙烯蜡) | 1 | |
| 石棉绒 | 6 | |
| 胶溶剂(焦磷酸钠) | 0.2 | |
| 胶溶剂(马来酸酐) | 0.1 |
| 偶联剂(铬络合物) | 0.8 |
表6中的沥青，采用100#和10#石油沥青按4.2∶1配比混合而成，调整沥青的软化点和延度。
按照表6的原料配比，进行生产，具体步骤与实施例1相同。
实施例4：
本实施例的各种原料配比如下表：
表7
| 名称 | 配比 | 规格 |
| 软化剂(低挥发性环烷油) | 40 | |
| 改性材料(SBR) | 5 | |
| 改性材料(EVA) | 10 | |
| 沥青 | 15 | |
| 无机粉料(碳酸钙) | 50 | 250目 |
| 橡胶粉 | 26 | 50目 |
| 粘度调整剂(微晶蜡) | 1 | |
| 粘度调整剂(胺蜡) | 1 | |
| 粘度调整剂(金属硬脂酸盐) | 1 | |
| 石棉绒 | 6 | |
| 胶溶剂(焦磷酸钠) | 0.8 | |
| 偶联剂(硅烷) | 1.5 |
表7中的沥青，采用100#和10#石油沥青按4.5∶1配比混合而成，调整沥青的软化点和延度。
按照表7的原料配比，进行生产，具体步骤与实施例1相同。
实施例5：
本实施例的各种原料配比如下表：
表8
表8中的沥青，采用100#和10#石油沥青按4.8∶1配比混合而成，调整沥青的软化点和延度。
按照表8的原料配比，进行生产，具体步骤与实施例1相同。
实施例6：
本实施例的各种原料配比如下表：
表9
| 名称 | 配比 | 规格 |
| 软化剂(低挥发性石蜡油) | 60 | |
| 改性材料(SBS) | 2 | |
| 改性材料(APP) | 1 | |
| 沥青 | 22 | |
| 无机粉料(滑石粉) | 15 | 120目 |
| 橡胶粉 | 5 | 70目 |
| 粘度调整剂(微晶蜡) | 10 | |
| 粘度调整剂(胺蜡) | 5 |
| 粘度调整剂(金属硬脂酸盐) | 5 | |
| 石棉绒 | 6 | |
| 胶溶剂(马来酸酐) | 1.2 | |
| 偶联剂(钛酸酯) | 1.0 |
表9中的沥青，采用100#和10#石油沥青按4.6∶1配比混合而成，调整沥青的软化点和延度。
按照表9的原料配比，进行生产，具体步骤与实施例1相同。
实施例7：
本实施例的各种原料配比如下表：
表10
表10中的沥青，采用100#和10#石油沥青按4.3∶1配比混合而成，调整沥青的软化点和延度。
按照表10的原料配比，进行生产，具体步骤与实施例1相同。
实施例8：
本实施例的各种原料配比如下表：
表11
| 名称 | 配比 | 规格 |
| 软化剂(低挥发性环烷油) | 17 |
| 改性材料(SEBS) | 7 | |
| 改性材料(SBS) | 7 | |
| 沥青 | 30 | |
| 无机粉料(碳酸钙) | 60 | 180目 |
| 橡胶粉 | 18 | 80目 |
| 粘度调整剂(松香树脂) | 10 | |
| 粘度调整剂(石蜡) | 12 | |
| 粘度调整剂(萜烯树脂) | 3 | |
| 石棉绒 | 6 | |
| 胶溶剂(焦磷酸钠) | 0.5 | |
| 胶溶剂(马来酸酐) | 0.8 | |
| 偶联剂(钛酸酯) | 1.8 |
表11中的沥青，采用100#和10#石油沥青按4.9∶1配比混合而成，调整沥青的软化点和延度。
按照表11的原料配比，进行生产，具体步骤与实施例1相同。
实施例9：
本实施例的各种原料配比如下表：
表12
| 名称 | 配比 | 规格 |
| 软化剂(低挥发性芳烃油) | 35 | |
| 改性材料(EVA) | 5 | |
| 改性材料(APP) | 5 | |
| 沥青 | 55 | |
| 无机粉料(滑石粉) | 55 | 200目 |
| 橡胶粉 | 28 | 60目 |
| 粘度调整剂(微晶蜡) | 4 | |
| 粘度调整剂(聚乙烯蜡) | 3 | |
| 粘度调整剂(聚丙烯蜡) | 3 | |
| 石棉绒 | 6 | |
| 胶溶剂(焦磷酸钠) | 0.5 | |
| 胶溶剂(马来酸酐) | 0.1 | |
| 偶联剂(硅烷) | 2.0 |
表12中的沥青，采用100#和10#石油沥青按4.1∶1配比混合而成。
按照表12的原料配比，进行生产，具体步骤与实施例1相同。
实施例10：
本实施例的各种原料配比如下表：
表13
| 名称 | 配比 | 规格 |
| 软化剂(低挥发性石蜡油) | 58 | |
| 改性材料(EVA) | 4 | |
| 改性材料(SBR) | 5 | |
| 沥青 | 35 | |
| 无机粉料(碳酸钙) | 18 | 130目 |
| 橡胶粉 | 7 | 120目 |
| 粘度调整剂(微晶蜡) | 4 | |
| 粘度调整剂(石蜡) | 10 | |
| 粘度调整剂(松香树脂) | 4 | |
| 石棉绒 | 6 | |
| 胶溶剂(焦磷酸钠) | 0.4 | |
| 胶溶剂(马来酸酐) | 0.3 |
| 偶联剂(钛酸酯) | 0.5 |
表13中的沥青，采用100#和10#石油沥青按4∶1配比混合而成，调整沥青的软化点和延度。
按照表13的原料配比，进行生产，具体步骤与实施例1相同。
蠕变性防水材料是在整个寿命周期内始终保持良好的粘滞性的材料，具有粘结能力和持续粘结能力强、延伸率大、低温柔性好的特点，与非蠕变性防水材料的粘结胶之间的本质区别在于是否具备蠕变性能。我们曾经做过一个直观的试验，将两层厚度为1.2mm的聚氨酯涂膜用0.5mm厚的蠕变性材料粘结，当我们把底层的涂膜拉伸至100％延伸率长度时，面层涂膜的被动拉伸延伸率不到1％，由于聚氨酯涂膜的弹性模量小，其延伸对应力的敏感性强，因此本试验说明底层卷材拉伸产生的应力基本上被粘结材料的蠕变所吸收，对面层涂膜几乎没有应力传递，我们认为这是蠕变性材料的本质所在。
此外，需要说明的是，本说明书中所描述的具体实施例，其配方、工艺所取名称等可以不同。凡依本发明专利构思所述的构造、特征及原理所做的等效或简单变化，均包括于本发明专利的保护范围内。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。
虽然本发明已以实施例公开如上，但其并非用以限定本发明的保护范围，任何熟悉该项技术的技术人员，在不脱离本发明的构思和范围内所作的更动与润饰，均应属于本发明的保护范围。
Claims (5)
1.一种具有蠕变特性的改性沥青组合物，其特征在于，各个组分及其重量比为：沥青15～60重量份、改性材料3～15重量份、橡胶粉5～30重量份、软化剂15～60重量份、无机粉料15～60重量份、粘度调整剂3～25重量份、胶溶剂0.3～1.5重量份、偶联剂0.1～2重量份；
所述的沥青采用100#和10#石油沥青按4～5∶1 配比混合；
所述的改性材料采用橡胶、热可塑性弹性体以及它们的混合物，具体为苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物（SBS）、丁苯橡胶（SBR）、苯乙烯—乙烯—丁二烯—苯乙烯橡胶（SEBS）、乙烯-醋酸乙烯共聚物树脂（EVA）、无规则聚丙烯（APP）中的一种或一种以上的混合物；
所述的软化剂为低挥发性芳烃油、石蜡油、环烷油中的一种或一种以上的混合物；
所述的粘度调整剂采用石蜡、微晶蜡、聚乙烯蜡、聚丙烯蜡、胺蜡、金属硬脂酸盐、邻苯二甲酸二辛脂、邻苯二甲酸二丁酯、萜烯树脂、松香树脂中的一种或一种以上的混合物；
所述的胶溶剂为焦磷酸钠和/或马来酸酐。
2.根据权利要求1所述的具有蠕变特性的改性沥青组合物，其特征在于，所述的橡胶粉细度为40～120目。
3.根据权利要求1所述的具有蠕变特性的改性沥青组合物，其特征在于，所述的无机粉料采用滑石粉、碳酸钙，细度在120～250目之间。
4.根据权利要求1所述的具有蠕变特性的改性沥青组合物，其特征在于，所述的偶联剂为铬络合物、硅烷、钛酸酯、铝酸酯中的一种。
5.权利要求1所述的具有蠕变特性的改性沥青组合物的制备方法，其特征在于，包括以下工艺步骤：
a、在反应釜中投入软化剂，将软化剂加热至170～200℃，投入改性材料并搅拌分散均匀，搅拌头转速100～200r/min，搅拌时间为1～2小时；
b、再在反应釜中投入沥青和橡胶粉并搅拌分散均匀，搅拌头转速100～200r/min，搅拌时间为1～2小时，得到中间原料；
c、将中间原料送进胶体磨中磨细，细度达到150～250目，磨细后放回到反应釜中；
d、最后在反应釜中加入无机粉料、粘度调整剂、胶溶剂、偶联剂，搅拌分散均匀，搅拌头转速250～400r/min，搅拌时间为1～2小时，得到具有蠕变特性的改性沥青组合物。
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