CN104358362A - 一种隔热阻燃沥青瓦及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种隔热阻燃沥青瓦及其制备方法，沥青瓦包括玻纤胎、改性沥青涂层、覆面材料层和隔离材料层，以重量百分含量计，改性沥青涂层的原料配方如下： 10# 石油沥青 30% ～ 50% ； 90# 道路沥青 5% ～ 10% ；聚烯烃加工改性剂 1% ～ 3% ；氢氧化镁 15% ～ 25% ；胶粉 6% ～ 12% ；填料余量；覆面材料层的原料配方如下：空心陶瓷微珠 30% ～ 40% ；粉末丁苯橡胶 2%~5% ；彩砂余量。本发明沥青瓦具有优异的防火阻燃、隔热保温效果、耐老化性能和低温柔性且兼具装饰和美观性，成本低。

Description

一种隔热阻燃沥青瓦及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种沥青瓦及其制备方法。

背景技术

沥青瓦作为施工简便的屋面防水材料，主要用于各类民用住宅，特别是多层住宅和别墅的坡屋面防水工程。

近年来，由于建筑设计的变化和新型建筑构件的使用，对屋面防水材料提出了越来越高的要求。2009年9月，公安部发46号文要求包括屋面在内的外立面要达到防火等级 B1 级，2011年3月65号文，要求更加严格，包括高层建筑等建材的防火等级调至A级。同时，国务院2011年8月份下发的《“十二五”节能减排综合性工作方案》要求减少能源浪费和降低废气排放，把建筑节能作为我国能源战略的重要一环。因此，屋面防水材料的发展趋势则是在提高阻燃性能的同时,兼具低碳高效、保温节能、绿色环保与可持续性。因此，沥青瓦不仅需要具备优异的防水性能，而且还应兼具良好的耐火性和保温隔热性能等。

现有的沥青瓦都不具备阻燃隔热性能，此外现有的沥青容易老化开裂，易破碎，产品表面的矿物粒料容易脱落，耐老化性能差，使用寿命短，且色调单一，装饰和美观性较差。

中国发明专利公开号CN 103821282 A公开了一种沥青瓦，为多层结构，自上而下由上表面的矿物粒料层、玻纤毡、玻璃纤毡两面具有改性沥青涂层、下表面为隔离材料层组成。其中改性沥青涂层由复配沥青、改性剂、抗老化剂和填料构成，复配沥青由石油沥青和天然湖沥青复配所得，改性剂由弹性体SBS和塑性体APP组成，抗老化剂为紫外线吸收剂，填料为多孔状蒙脱土。该沥青瓦专利只公布了配方组成，并未公布配方比例。而且，此配方中添加弹性体SBS和塑性体APP作为沥青改性剂，由于弹性体SBS和塑性体APP与沥青存在相容性不良问题，在工艺过程中必须升温至185℃以上并且启动胶体研磨才能达到沥青改性效果，不仅生产能耗高，而且沥青组分挥发严重，污染环境。除此之外，相容性差的SBS和APP改性沥青在贮存运输过程中，根据物质体系能量最小原理，SBS和APP为降低表面能，有自动凝聚现象。凝聚后的SBS和APP克服阻力上浮，造成离析分层，破坏了改性沥青体系的稳定，严重影响改性沥青改性效果。还有此配方中通过加入紫外线吸收剂提高抗老化性能，抗老化性能虽然相比传统沥青瓦有所提高，但仍然不够理想，且众所周知紫外线吸收剂价格昂贵，增加了沥青瓦的成本。同时，该专利的沥青瓦同样不具备防火阻燃、隔热保温效果。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种防火阻燃，隔热保温效果好，耐老化性能优异且兼具装饰和美观性，成本低的沥青瓦。

本发明同时还提供一种沥青瓦的制备方法，该方法成本低，所得沥青瓦防火阻燃，隔热保温效果、耐老化性能优异且兼具装饰和美观性。

为解决以上技术问题，本发明采取的一种技术方案如下：

一种隔热阻燃沥青瓦，其包括玻纤胎、分别形成在玻纤胎正反二面上的改性沥青涂层、分别覆设在改性沥青涂层上的覆面材料层和隔离材料层，

以重量百分含量计，改性沥青涂层的原料配方如下：

10#石油沥青              30%～50%；

90#道路沥青              5%～10%；

聚烯烃加工改性剂          1%～3%；

氢氧化镁                15%～25%；

胶粉                    6%～12%；

填料                    余量；

以重量百分含量计，覆面材料层的原料配方如下：

空心陶瓷微珠                    30%～40%；

粉末丁苯橡胶                    2%~5%；

彩砂                           余量。

优选地，所述改性沥青涂层的原料配方中，10#石油沥青的含量为40%~50%。

优选地，所述氢氧化镁的粒径为0.7~4.4微米。

优选地，所述胶粉为脱硫再生胶粉。

根据本发明，所述填料可以为选自滑石粉、碳酸钙、高岭土、硅微粉中的一种或多种的组合，粒径为800目~1250目。

根据本发明，所述聚烯烃加工改性剂可以为含有聚乙烯，马来酸酐改性聚乙烯或氧化聚乙烯的高分子共聚物中一种或多种的混合物。

优选地，所述空心陶瓷微珠粒径为10μm ~80μm。

优选地，所述彩砂的粒径为10目~40目。

优选地，所述的粉末丁苯橡胶为乳液聚合丁苯橡胶粉末，粒径为40目~80目。

本发明采取的又一技术方案是：一种上述的隔热阻燃沥青瓦的制备方法，其包括以下步骤：

（1）按配方比例，将10#石油沥青和90#道路沥青加入到反应釜中，升温到140℃~160℃，加入胶粉，继续升温至175℃~180℃，搅拌分散0.5~3小时，降温至165℃~170℃，加入聚烯烃加工改性剂，搅拌分散0.5~3小时，继续降温到150℃~160℃，加入氢氧化镁和填料，搅拌分散0.5~3小时，制得沥青涂盖料；

（2）按配方比例，将空心陶瓷微珠、粉末丁苯橡胶和彩砂混合均匀，制成覆面混合物；

（3）将成卷的玻纤胎展开，送入装有步骤（1）所得沥青涂盖料的装置中浸涂形成所述改性沥青涂层，浸透的玻纤胎随后通过涂覆装置在上表面撒布步骤（2）所得覆面混合物并压实，形成所述覆面材料层；

（4）在经过步骤（3）的玻纤胎的下表面覆盖隔离材料，形成隔离材料层；

（5）切割成设定尺寸，即得隔热阻燃沥青瓦。

根据本发明，沥青瓦中玻纤胎的厚度一般为0.5~1.5mm，改性沥青涂层的厚度一般为1.0~2.0 mm，覆面材料层的厚度一般为1.5~2.0 mm，隔离材料层的厚度一般为0.01~0.02 mm。

根据本发明，沥青瓦的尺寸一般为1000×333 mm。 

由于上述技术方案的运用，本发明与现有技术相比具有如下优点：

1、生产温度相对较低，不需要胶体磨高剪切处理，工艺节能，资源消耗少，也节省了用于研磨和污染控制的设备成本；

2、低温柔性好，克服了普通柔性屋面材料易老化开裂以及易破碎的缺点；

3、使屋面具备一定的保温隔热功能，夏天降低空调的费用，冬天节省暖气的开支，符合国家节能降耗的战略要求；

4、具有优异的阻燃性，保证了屋面的防火安全；

5、具有优异的耐老化性能，使用寿命长；

6、色彩丰富、防水性能好、使用范围广、材质轻、施工维修方便；

7、原料来源广泛，成本较低。

具体实施方式

本发明中，所述玻纤胎的材料为不燃的玻璃纤维，具有优异的耐腐蚀、耐水和耐久性，抗拉强度大，裁切加工性能好，在浸涂高温熔融沥青涂盖料时具有更好的尺寸稳定性。

本发明中，改性沥青涂层的沥青为10#石油沥青和90#道路沥青，10#石油沥青虽然具有软化点高的优点，但是由于含蜡量高和低温脆性大，单独使用无法满足沥青瓦的性能要求，适当添加柔性好、延伸率大的90#道路沥青有利于提高沥青瓦的柔度、粘结强度和填料吸纳量。

本发明中，聚烯烃加工改性剂可以是本领域所公知的那些。优选地，聚烯烃加工改性剂可以为含有聚乙烯，马来酸酐改性聚乙烯或氧化聚乙烯的高分子共聚物或其混合物。如：Honeywell公司的Titan 8422、8822、8903中的一种或多种的组合。这类聚烯烃加工改性剂为蜡状固体颗粒状粉末，与各种改性沥青用添加剂、胶粉和填料广泛兼容，有助于减少沥青混合时带来的高粘度问题，使生产可在相对较低的温度下完成，且不需要胶体磨高剪切处理，在降低能耗成本的同时，也减少了用于研磨和污染控制的设备成本。同时，采用少量的聚烯烃加工改性剂就能大大提高本发明的耐高温性和储藏稳定性，而且不影响发明本身的粒料粘附性和低温柔性。

本发明中，发明人通过大量实验研究发现本发明配方中0.7μm ~4.4μm的氢氧化镁最适于作为阻燃剂，它通过分解大量吸热、所产生的不燃物质稀释可燃性气体而达到阻燃目的。氢氧化镁阻燃剂具有低的烟密度和高的热稳定性，初始分解温度为340℃。适于进行高温混合加工，具有良好的分散性和流动性，同时不影响制品的机械强度。其它阻燃剂或不适于高温加工或阻燃性不好。

本发明中，胶粉优选脱硫再生胶粉。脱硫后的胶粉, 其硫化交联键被打开，使原来脱硫再生胶粉的网状立体结构变为链状结构，在搅拌混合条件下更易于与沥青重新发生化学反应建立网络结构，从而最大程度上改善了沥青的耐热性、低温柔度、粘结强度、延伸率、抗老化等各项性能。胶粉优选为50~80目，更优选50~70目。

本发明中，对填料没有特别限制，例如可以为滑石粉、碳酸钙、高岭土、硅微粉中的一种或多种的组合，粒径优选为800目~1250目。

本发明中，空心陶瓷微珠为具有中空结构的硅、铝氧化物，其中二氧化硅约为50~75%，三氧化二铝约为25~45%。空心陶瓷微珠粒径范围为10μm ~80μm，壁厚2~3μm，具有硬度大、强度高、热传导系数和热收缩系数小、保温隔热隔音效果好等优点。空心陶瓷微珠能够使沥青瓦的热导率降低，热量传递减缓，达到保温隔热节能的目的。

本发明中，彩砂为天然彩砂，粒径范围为10目~40目。主要是对沥青涂盖料起防护作用，使其免受紫外线的直接照射，同时使瓦面呈现鲜艳多变的色彩，使沥青瓦具有装饰和美观性。

本发明中，粉末丁苯橡胶为乳液聚合丁苯橡胶，粒径范围为40目~80目，如GS-1A、GS-1B、1588等，在高温涂覆时用来增强覆面材料与改性沥青涂层的粘接，减少生产、包装、运输、施工和使用等过程中的落砂。

本发明中，隔离材料是已知的，具体为例如LDPE（低密度聚乙烯）隔离膜。

本发明中，全部所述的原料均可通过商购和/或采取已知的手段来制备得到，没有加以特别说明时，均满足标准化工产品要求。

下面结合具体实施例对本发明做进一步详细的说明，但本发明并不限于以下实施例。以下实施例中“%”均指“重量百分含量”。

实施例1

本实施例提供一种隔热阻燃沥青瓦，其包括玻纤胎、分别形成在玻纤胎正反二面上的改性沥青涂层、分别覆设在改性沥青涂层上的覆面材料层和隔离材料层。

改性沥青涂层原料配方如下：10#石油沥青40%；90#道路沥青6%；氧化聚乙烯改性剂（霍尼韦尔综合科技有限公司，8903）2%；氢氧化镁（粒径2~3微米）20%；脱硫再生胶粉（60目）9%；碳酸钙23%。

覆面材料的原料配方如下：空心陶瓷微珠（粒径30~50微米） 35%；彩砂（20~30目）63%；粉末丁苯橡胶（1588）2%。

隔热阻燃沥青瓦的制备过程如下：

（1）将10#石油沥青和90#道路沥青加入到反应釜中，升温到150℃后，加入胶粉，继续升温至180℃下搅拌分散2.5小时，降温至165℃，加入氧化聚乙烯改性剂，搅拌分散1.0小时，继续降温到155℃，加入氢氧化镁和碳酸钙，搅拌分散2.0小时，制备成沥青涂盖料。

（2）将空心陶瓷微珠，彩砂和粉末丁苯橡胶混合均匀制得覆面混合物。

（3）将成卷的玻纤胎展开，送入装有沥青涂盖料的沥青涂盖料装置中浸涂，浸透的胎基随后通过涂覆装置在上表面撒布并压实覆面混合物，在下表面覆盖LDPE隔离材料，最后切割、包装。即得。

本例所得隔热阻燃沥青瓦各项性能参数如下：可溶物含量2130g/m ² ，耐热110℃，低温0℃弯折无裂纹，撕裂强度27.3N，耐钉子拔出性能91 N，矿物粘附性0.47g，燃烧等级为B1级难燃，隔热温差为8℃。经过模拟太阳紫外光和可见光的紫外老化箱的氙弧灯（290nm至800nm波长之间的平均辐照度为550W/m ² ）辐射720h后，各项性能无变化。经过-18℃低温冷冻3小时后立即90℃烘箱恒温3小时再在23℃恒温水中浸泡18小时的冻融循环30次后，无开裂、无变形、无落砂，且阻燃等级和隔热温差均无变化。

实施例2

本实施例提供一种隔热阻燃沥青瓦，其结构同实施例1，不同的是改性沥青涂层原料配方和覆面材料的原料配方不同，具体如下。

改性沥青涂层原料配方如下：10#石油沥青46%；90#道路沥青7%；马来酸酐改性聚乙烯改性剂（霍尼韦尔综合科技有限公司，8822）3%；氢氧化镁（粒径1~2微米）18%；脱硫再生胶粉（50目）6%；滑石粉20%。

覆面材料的原料配方如下：空心陶瓷微珠（粒径50~60微米）40%；彩砂（30~40目）57%；粉末丁苯橡胶（GS-1B）3%。

隔热阻燃沥青瓦的制备过程如下：

（1）将10#石油沥青和90#道路沥青加入到反应釜中，升温到155℃后，加入胶粉，继续升温至180℃下搅拌分散2.0小时，降温至170℃，加入马来酸酐改性聚乙烯改性剂，搅拌分散1.5小时，继续降温到150℃，加入氢氧化镁和滑石粉，搅拌分散1.5小时，制备成沥青涂盖料；

（2）将空心陶瓷微珠，彩砂和粉末丁苯橡胶混合均匀制得覆面混合物；

（3）将成卷的玻纤胎展开，送入沥青涂盖料装置中浸涂，浸透的胎基随后通过涂覆装置在上表面撒布并压实覆面混合物，在下表面覆盖LDPE隔离材料，最后切割、包装。即得。

本例所得隔热阻燃沥青瓦各项性能参数如下：可溶物含量2573g/m ² ，耐热115℃，低温-3℃弯折无裂纹，撕裂强度27.0N，耐钉子拔出性能107 N，矿物粘附性0.29g，燃烧等级为B1级难燃，隔热温差为8℃。经过模拟太阳紫外光和可见光的紫外老化箱的氙弧灯（290nm至800nm波长之间的平均辐照度为550W/m ² ）辐射720h后，各项性能无变化。经过-18℃低温冷冻3小时后立即90℃烘箱恒温3小时再在23℃恒温水中浸泡18小时的冻融循环30次后，无开裂、无变形、无落砂，且阻燃等级和隔热温差均无变化。

实施例3

本实施例提供一种隔热阻燃沥青瓦，其结构同实施例1，不同的是改性沥青涂层原料配方和覆面材料的原料配方不同，具体如下。

改性沥青涂层原料配方如下：10#石油沥青32%；90#道路沥青9%；聚乙烯改性剂（霍尼韦尔综合科技有限公司，8422）1%；氢氧化镁（粒径3~4微米）22%；脱硫再生胶粉（70目）12%；硅微粉24%；

覆面材料的原料配方如下：空心陶瓷微珠（15~25微米）38%；彩砂（10~20目）59%；粉末丁苯橡胶（GS-1A）3%。

隔热阻燃沥青瓦的制备过程如下：

（1）将10#石油沥青和90#道路沥青加入到反应釜中，升温到140℃后，加入胶粉，继续升温至180℃下搅拌分散2.5小时，降温至165℃，加入聚乙烯改性剂，搅拌分散0.5小时，继续降温到160℃，加入氢氧化镁和填料，搅拌分散2.5小时，制备成沥青涂盖料；

（2）将空心陶瓷微珠，彩砂和粉末丁苯橡胶混合均匀制得覆面混合物；

（3）将成卷的玻纤胎展开，送入沥青涂盖料装置中浸涂，浸透的胎基随后通过涂覆装置在上表面撒布并压实覆面混合物，在下表面覆盖LDPE隔离材料，最后切割、包装，即得。

本例所得隔热阻燃沥青瓦各项性能参数如下：可溶物含量1916g/m ² ，耐热106℃，低温-5℃弯折无裂纹，撕裂强度26.9N，耐钉子拔出性能95 N，矿物粘附性0.34g，燃烧等级为B1级难燃，隔热温差为8℃。经过模拟太阳紫外光和可见光的紫外老化箱的氙弧灯（290nm至800nm波长之间的平均辐照度为550W/m ² ）辐射720h后，各项性能无变化。经过-18℃低温冷冻3小时后立即90℃烘箱恒温3小时再在23℃恒温水中浸泡18小时的冻融循环30次后，无开裂、无变形、无落砂，且阻燃等级和隔热温差均无变化。

对比例1

本例提供一种沥青瓦，其基本同实施例1，不同的是，其改性沥青涂层配方如下：10#石油沥青40%；90#道路沥青6%；氧化聚乙烯改性剂（霍尼韦尔综合科技有限公司，8903）2%；氢氧化铝20%；脱硫再生胶粉9%；碳酸钙23%。

本例所得沥青瓦各项性能如下：可溶物含量2130g/m ² ，耐热105℃，低温0℃弯折无裂纹，撕裂强度18.4N，耐钉子拔出性能85 N，矿物粘附性0.47g，燃烧等级为B2可燃（氢氧化铝在加热制备过程中分解，失去阻燃效果），隔热温差为8℃。

对比例2

本例提供一种沥青瓦，其基本同实施例1，不同的是，其改性沥青涂层配方如下：10#石油沥青40%；90#道路沥青6%；氢氧化镁20%；脱硫再生胶粉9%；碳酸钙25%。

本例生产过程中存在胶粉颗粒无法与沥青完全熔融的情况，导致最后沥青涂盖料体系没有分散均匀。所得沥青瓦各项性能如下：可溶物含量2573g/m ² ，耐热75℃，常温23℃弯折有裂纹，撕裂强度9.8N，耐钉子拔出性能76 N，矿物粘附性0.29g，燃烧等级为B1级难燃，隔热温差为8℃。

对比例3

本实施例提供一种沥青瓦，其基本同实施例1，不同的是，其覆面材料层由10~40目的玄武岩粒料形成。

本例所得沥青瓦各项性能如下：可溶物含量1916g/m ² ，耐热100℃，低温-5℃弯折无裂纹，撕裂强度26.9N，耐钉子拔出性能95 N，矿物粘附性0.34g，燃烧等级为B1级难燃，隔热温差为1℃。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1. 一种隔热阻燃沥青瓦，其包括玻纤胎、分别形成在所述玻纤胎正反二面上的改性沥青涂层、分别覆设在所述改性沥青涂层上的覆面材料层和隔离材料层，其特征在于：

以重量百分含量计，所述改性沥青涂层的原料配方如下：

10#石油沥青              30%～50%；

90#道路沥青              5%～10%；

聚烯烃加工改性剂          1%～3%；

氢氧化镁                15%～25%；

胶粉                    6%～12%；

填料                    余量；

以重量百分含量计，所述覆面材料层的原料配方如下：

空心陶瓷微珠                    30%～40%；

粉末丁苯橡胶                    2%~5%；

彩砂                           余量。

2. 根据权利要求1所述的隔热阻燃沥青瓦，其特征在于：所述改性沥青涂层的原料配方中，10#石油沥青的含量为40%~50%。

3. 根据权利要求1所述的隔热阻燃沥青瓦，其特征在于：所述氢氧化镁的粒径为0.7~4.4微米。

4. 根据权利要求1所述的隔热阻燃沥青瓦，其特征在于：所述胶粉为脱硫再生胶粉。

5. 根据权利要求1所述的隔热阻燃沥青瓦，其特征在于：所述填料为选自滑石粉、碳酸钙、高岭土、硅微粉中的一种或多种的组合，粒径为800目~1250目。

6. 根据权利要求1所述的隔热阻燃沥青瓦，其特征在于：所述聚烯烃加工改性剂为含有聚乙烯，马来酸酐改性聚乙烯或氧化聚乙烯的高分子共聚物中一种或多种的混合物。

7. 根据权利要求1所述的隔热阻燃沥青瓦，其特征在于：所述空心陶瓷微珠粒径为10μm ~80μm。

8. 根据权利要求1所述的隔热阻燃沥青瓦，其特征在于：所述彩砂的粒径为10目~40目。

9. 根据权利要求1所述的隔热阻燃沥青瓦，其特征在于：所述的粉末丁苯橡胶为乳液聚合丁苯橡胶粉末，粒径为40目~80目。

10.  一种权利要求1至9中任一项权利要求所述的隔热阻燃沥青瓦的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）按配方比例，将10#石油沥青和90#道路沥青加入到反应釜中，升温到140℃~160℃，加入胶粉，继续升温至175℃~180℃，搅拌分散0.5~3小时，降温至165℃~170℃，加入聚烯烃加工改性剂，搅拌分散0.5~3小时，继续降温到150℃~160℃，加入氢氧化镁和填料，搅拌分散0.5~3小时，制得沥青涂盖料；

（2）按配方比例，将空心陶瓷微珠、粉末丁苯橡胶和彩砂混合均匀，制成覆面混合物；

（3）将成卷的玻纤胎展开，送入装有步骤（1）所得沥青涂盖料的装置中浸涂形成所述改性沥青涂层，浸透的玻纤胎随后通过涂覆装置在上表面撒布步骤（2）所得覆面混合物并压实，形成所述覆面材料层；

（4）在经过步骤（3）的玻纤胎的下表面覆盖隔离材料，形成隔离材料层；

（5）切割成设定尺寸，即得所述隔热阻燃沥青瓦。