CN105386525A - 一种环保型弹性体改性沥青防水卷材 - Google Patents

一种环保型弹性体改性沥青防水卷材 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种环保型弹性体改性沥青防水卷材。其为多层复合结构，长纤聚酯胎增强层置于环保型弹性体改性沥青层中间，环保型弹性体改性沥青层的组分按质量份计为：低烟沥青45～55份；SBS热塑性橡胶4～12份；粉末丁苯橡胶？1～4份；天然沥青母料5～10份；聚丁烯弹性体0～3份；橡胶操作油5～10份；聚烯烃助剂0～2份；酰胺蜡0～2份；滑石粉180目20～30份。有益效果是：通过低烟沥青等环保原料的优选和应用，使改性沥青的低温生产工艺得以实现，有效降低了弹性体改性沥青防水卷材生产过程中非甲烷总烃、颗粒物等大气污染物的产生和排放量，彻底解决了弹性体改性沥青防水卷材生产过程污染问题。

Description

一种环保型弹性体改性沥青防水卷材
技术领域
本发明涉及一种防水卷材的制备方法，特别涉及一种环保型弹性体改性沥青防水卷材。
背景技术
传统改性沥青防水卷材在国内经过二十余年的发展，因其优异的耐高低温等性能，采用热熔法施工、方法简单可靠、一年四季均可施工、受施工区域及环境温度影响小。因此在国内得到积极的推广和应用，目前已占据全国防水材料市场的70％以上，预计在未来的5-10年内改性沥青防水卷材的市场占有率依旧举高不下。但目前国内该类产品的生产企业众多、且多数企业规模小，管理和技术水平落后，在其生产过程中大量添加废沥青、废橡胶粉、废塑料及废机油等物质，尽管通过添加这些物质实现了降低生产成本的目的，但生产过程中沥青加热、搅拌及涂布过程不仅排放沥青烟、挥发性有机染物(VOCs)、苯并芘等大气污染物，而且异味污染严重。最终造成环境污染问题日益突出、另人堪忧的现状。近年来一些公开的文献报道也证实了这一现状，例如：
文献1，中国专利申请号为200910304436.9，专利名称为《弹性体改性沥青防水卷材及其制备工艺》，该专利（参见摘要部分等内容）公开了一种弹性体改性沥青防水卷材及其制备工艺，该防水卷材包括聚酯布、浸油料层和覆膜层，所述浸油料层的材料按质量份配比如下：沥青32-52份；渣油12-22份；EPDM胶粉9-19份；丁基胶粉2-7份；滑石粉11-21份；SBS胶5.6-10.6份。所述沥青为10#沥青和60#沥青的混合物，其中10#沥青9-19份，60#沥青23-33份。其公开的内容充分证实添加有EPDM胶粉、丁基胶粉等废胶粉、且用量远大于SBS胶用量。
文献2，中国专利申请号为201310002961.1，专利名称为《一种改性沥青防水卷材、其涂盖料、及其制备方法》，该专利（参见摘要部分等内容）公开了一种改性沥青防水卷材、其涂盖料、及其制备方法。该涂盖料的原料配方包括下述以质量百分比计的组分：沥青40~55%，机油10~15%，SBS合成橡胶10~18%，聚丙烯2~8%，胶粉5~20%，填料5~15%，和再生树脂4~10%；所述的再生树脂为双酚A型环氧树脂的再生树脂，所述双酚A型环氧树脂的环氧当量为182~244克/当量，所述再生树脂的粒径为80~100目。本发明的涂盖料制作成本相对于现有技术下降了3~8%，解决了高温流淌现象和低温柔韧性差、硬脆、开裂等问题，还具有优异的耐水性，不吸水，在水长期侵蚀下性能不衰减，优异的粘结性能，与基层粘结牢固且耐久。其公开的内容充分证实添加有再生双酚A型环氧树脂和废胶粉、且其用量也是相当可观的。
文献3，中国专利号为ZL200710042650.2，专利名称为《环保型塑性体改性沥青防水卷材》，该发明（参见摘要部分等内容）公开了一种既价格低廉、又利于环保和耐老化的经济实用环保型塑性体改性沥青防水卷材，由上下覆面层、中间胎体层和改性沥青胶料层组成，改性沥青胶料层上设置有包含沥青、热塑性丁苯橡胶、聚丙烯树脂、废胶粉、废编制袋、废机油和填充料重钙的改性沥青胶料，采用由未经使用过的热塑性丁苯橡胶鞋底边角料制成的废胶粉取代部分热塑性丁苯橡胶原料，采用旧聚丙烯编制袋代替部分聚丙烯树脂，采用废机油代替部分新机油，既吸收消耗了部分废弃物，有利于环保外，可有效减少现有昂贵化工原料的用量，产品成本有效降低等。其公开的内容充分证实添加有废胶粉、废编制袋、废机油等废弃物、另其权利要求2所述的内容证实上述材料的用量也是相当可观。另外其200-220℃的高温生产工艺（见权利要求3）更是显著增加了卷材生产过程中非甲烷总烃、颗粒物及苯并（a）芘等大气污染物的产生和排放量。
上述文献报道公开的在改性沥青防水卷材生产过程中添加废沥青、废橡胶粉、废塑料及废机油等废弃物的做法确实是有效降低了生产成本，开辟了一种废弃物的利用方法，但却由此带来改性沥青防水卷材生产过程大量非甲烷总烃、颗粒物及苯并（a）芘等大气污染物的产生和排放，形成严重的二次污染问题，使改性沥青防水卷材生产过程产生的二次污染物排放不能满足《大气污染物综合排放标准（GB16297-1996）》标准要求。与目前部分优势企业执行的北京市《防水卷材行业大气污染物排放标准（DB11/1055-2013）》更是相去甚远。
表1防水卷材行业大气污染物允许排放浓度比较
发明内容
本发明的目的就是针对现有技术存在的上述缺陷，提供一种环保型弹性体改性沥青防水卷材，通过原材料优选、组合及低温（160～170℃）生产工艺有效解决现有弹性体改性沥青防水卷材生产过程污染问题，使弹性体改性沥青防水卷材生产过程中产生的非甲烷总烃、颗粒物及苯并（a）芘等大气污染物的产生和排放浓度符合国家《大气污染物综合排放标准（GB16297-1996）》和北京市《防水卷材行业大气污染物排放标准（DB11/1055-20130）》的技术要求，有效杜绝改性沥青防水卷材生产过程中大气污染物环保处理装置产生废油及废水的二次污染问题，对改善空气质量及降低空气中PM2.5浓度具有重要的现实意义。
本发明提到的一种环保型弹性体改性沥青防水卷材，其为多层复合结构，长纤聚酯胎增强层（1）置于环保型弹性体改性沥青层（2）中间，环保型弹性体改性沥青层（2）的上表面为第一隔离保护层（3），下表面为第二隔离保护层（4），所述的环保型弹性体改性沥青层（2）的组分按质量份计为：低烟沥青45～55份；SBS热塑性橡胶4～12份；粉末丁苯橡胶1～4份；天然沥青母料5～10份；聚丁烯弹性体0～3份；橡胶操作油5～10份；聚烯烃助剂0～2份；酰胺蜡0～2份；滑石粉180目20～30份。
上述的环保型弹性体改性沥青层（2）由以下方法制成：
a)将上述配方量的低烟沥青及橡胶操作油加入立式配料罐中搅拌混合升温至130～140℃；
b)依次缓慢加入天然沥青母料、SBS热塑性橡胶、聚丁烯弹性体及粉末丁苯橡胶，继续升温至160～170℃后用胶体磨循环研磨一遍或一遍以上至物料熔化混合均匀；
c)加入聚烯烃助剂和酰胺蜡搅拌熔融混合均匀；
d)将改性沥青泵送进入卧式填充搅拌罐，加入滑石粉保温搅拌均匀即可制成环保型弹性体改性沥青涂盖料。
上述的低烟沥青是由常减压蒸馏工艺生产的环烷基低烟沥青，其软化点40～45℃、针入度120～180dmm、15℃时的延度＞1500mm、180℃/4h的烟气挥发量＜0.1%，按质量百分比计。
上述的天然沥青母料为天然沥青的质量含量＞50%的易熔型颗粒、其软化点＞130℃。
上述的聚丁烯弹性体为全同含量50～85%、结晶度10～45%的聚丁烯-1热塑性弹性体。
上述的聚烯烃助剂为氧化聚乙烯的高分子共聚物，其主要技术参数包括：软化点为135℃、140℃粘度为4500cps、酸值26mgKOH/g。
上述的酰胺蜡为硬脂酸酰胺类聚合物蜡粉，其主要技术参数包括：软化点为135～145℃、总胺值＜5mgKOH/g、水分含量按质量计＜0.1%。
本发明与现有技术相比，其有益效果具体如下：
一、通过低烟沥青等环保原料的优选和应用，使改性沥青的低温生产工艺得以实现，有效降低了弹性体改性沥青防水卷材生产过程中非甲烷总烃、颗粒物及苯并（a）芘等大气污染物的产生和排放量，彻底解决了弹性体改性沥青防水卷材生产过程污染问题；
二、巧妙的结构设计有效减弱了卷材边缘的翘曲及收缩应力，可防止卷材边缘老化导致的收缩及翘曲应力引起的脱开分离问题，从而保证卷材的施工和使用的可靠性；
三、聚丁烯-1热塑性弹性体等耐老化材料的创新应用，使弹性体改性沥青防水卷材的耐紫外线及热氧老化性能有大幅度提升，可满足外露使用要求；
四、酰胺蜡等功能性材料的的创新性组合应用，有效降低了弹性体改性沥青的体系粘度，有效提高卷材表面的平整及光洁度。使生产效率提高20%以上，显著降低了生产成本。同时有效提高了卷材的高温环境下的抗“倒伏”能力。
附图说明
附图1是本发明的结构示意图；
上图中：长纤聚酯胎增强层1、环保型弹性体改性沥青层2，第一隔离保护层3、第二隔离保护层4、施工搭接标示线5、厚度渐变区6。
具体实施方式
实施例1：本发明提到的环保型弹性体改性沥青防水卷材，包括以下制备方法：
1、环保型弹性体改性沥青的制备方法：
a)将46质量份的低烟沥青和8质量份的橡胶操作油加入立式配料罐中搅拌混合升温至130～140℃；
b)依次缓慢加入8质量份的天然沥青母料、6质量份的SBS热塑性橡胶及1质量份的粉末丁苯橡胶，继续升温至160～170℃后用胶体磨循环研磨2遍至物料熔化混合均匀；
c)加入1质量份的聚烯烃助剂和1质量份的酰胺蜡搅拌熔融混合均匀，聚烯烃助剂采用氧化聚乙烯的高分子共聚物；
d)将改性沥青泵送进入卧式填充搅拌罐，加入29质量份的滑石粉保温搅拌均匀即可制成环保型弹性体改性沥青涂盖料。
2、卷材的成型制备方法
把预先制备好环保型弹性体改性沥青泵送至成型生产线的涂布定厚装置，然后在200g/㎡长纤聚酯胎增强层的两侧涂布环保型弹性体改性沥青，然后在环保型弹性体改性沥青的外侧覆以隔离保护层，再经冷却、输送、卷取、计量、切割及包装等工序制成厚度为3mm（边缘处渐变至2.8mm）的I型保型弹性体改性沥青防水卷材。
该环保型弹性体改性沥青防水卷材包括长纤聚酯胎增强层（1）、环保型弹性体改性沥青层（2）、第一隔离保护层（3）、第二隔离保护层（4），长纤聚酯胎增强层（1）置于环保型弹性体改性沥青层（2）的中间，所述的环保型弹性体改性沥青层（2）的上表面为第二隔离保护层（4），下表面为第一隔离保护层（3），所述的第一隔离保护层（3）和第二隔离保护层（4）的两侧分别设有厚度渐变区（6）；在第一隔离保护层（3）和第二隔离保护层（4）的一侧距离边缘10cm处设置施工搭接标示线（5），该施工搭接标示线（5）向外侧至边缘的区域为厚度渐变区域（6）；在第一隔离保护层（3）和第二隔离保护层（4）的另一侧边缘对称设置厚度渐变区域（6），但不设置施工搭接标示线（5）。
其中，厚度渐变区域（6）的卷材的厚度由内向外逐渐均匀降低至厚度的95%。
按其相关国家标准《弹性体改性沥青防水卷材（GB18242-2008）》检测主要性能，有关数据见表2。按北京市《防水卷材行业大气污染物排放标准（DB11/1055-2013）》检测生产过程中排放的大气污染物浓度，有关数据见表3。
实施例2：本发明提到的一种环保型弹性体改性沥青防水卷材，包括以下制备方法：
1、环保型弹性体改性沥青的制备方法
a)将45质量份的低烟沥青及5质量份的橡胶操作油加入立式配料罐中搅拌混合升温至130～140℃；
b)依次缓慢加入5质量份的天然沥青母料、4质量份的SBS热塑性橡胶、0质量份的聚丁烯弹性体及1质量份的粉末丁苯橡胶，继续升温至160～170℃后用胶体磨循环研磨2遍至物料熔化混合均匀；
c)加入0质量份的聚烯烃助剂和0质量份的聚烯烃助剂搅拌熔融混合均匀，聚烯烃助剂采用氧化聚乙烯的高分子共聚物；
d)将改性沥青泵送进入卧式填充搅拌罐，加入20质量份的滑石粉保温搅拌均匀即可制成环保型弹性体改性沥青涂盖料。
2、卷材的成型制备方法
把预先制备好环保型弹性体改性沥青泵送至成型生产线的涂布定厚装置，然后在200g/㎡长纤聚酯胎增强层的两侧涂布环保型弹性体改性沥青，然后在环保型弹性体改性沥青的外侧覆以隔离保护层，再经冷却、输送、卷取、计量、切割及包装等工序制成厚度为4mm（边缘处渐变至3.8mm）的I型保型弹性体改性沥青防水卷材。按其相关国家标准《弹性体改性沥青防水卷材（GB18242-2008）》检测主要性能，有关数据见表2。按北京市《防水卷材行业大气污染物排放标准（DB11/1055-2013）》检测生产过程中排放的大气污染物浓度，有关数据见表3。
实施例3：本发明提到的一种环保型弹性体改性沥青防水卷材，包括以下制备方法：
1、环保型弹性体改性沥青的制备方法
a)将50质量份的低烟沥青及6.5质量份的橡胶操作油加入立式配料罐中搅拌混合升温至130～140℃；
b)依次缓慢加入5质量份的天然沥青母料、6质量份的SBS热塑性橡胶、2质量份的聚丁烯弹性体及3质量份的粉末丁苯橡胶，继续升温至160～170℃后用胶体磨循环研磨2遍至物料熔化混合均匀；
c)加入0.5质量份的聚烯烃助剂和1质量份的酰胺蜡搅拌熔融混合均匀，聚烯烃助剂采用氧化聚乙烯的高分子共聚物；
d)将改性沥青泵送进入卧式填充搅拌罐，加入26质量份的滑石粉保温搅拌均匀即可制成环保型弹性体改性沥青涂盖料。
2、卷材的成型制备方法
把预先制备好环保型弹性体改性沥青泵送至成型生产线的涂布定厚装置，然后在250g/㎡长纤聚酯胎增强层的两侧涂布环保型弹性体改性沥青，然后在环保型弹性体改性沥青的外侧覆以隔离保护层，再经冷却、输送、卷取、计量、切割及包装等工序制成厚度为3mm（边缘处渐变至2.8mm）的II型保型弹性体改性沥青防水卷材。按其相关国家标准《弹性体改性沥青防水卷材（GB18242-2008）》检测主要性能，有关数据见表2。按北京市《防水卷材行业大气污染物排放标准（DB11/1055-2013）》检测生产过程中排放的大气污染物浓度，有关数据见表3。
实施例4：本发明提到的一种环保型弹性体改性沥青防水卷材，包括以下制备方法：
1、环保型弹性体改性沥青的制备方法
a)将55质量份的低烟沥青及9质量份的橡胶操作油加入立式配料罐中搅拌混合升温至130～140℃；
b)依次缓慢加入10质量份的天然沥青母料、12质量份的SBS热塑性橡胶、3质量份的聚丁烯弹性体及4质量份的粉末丁苯橡胶，继续升温至160～170℃后用胶体磨循环研磨2遍至物料熔化混合均匀；
c)加入0质量份的聚烯烃助剂和2质量份的酰胺蜡搅拌熔融混合均匀，聚烯烃助剂采用氧化聚乙烯的高分子共聚物；
d)将改性沥青泵送进入卧式填充搅拌罐，加入30质量份的滑石粉保温搅拌均匀即可制成环保型弹性体改性沥青涂盖料。
2、卷材的成型制备方法
把预先制备好环保型弹性体改性沥青泵送至成型生产线的涂布定厚装置，然后在250g/㎡长纤聚酯胎增强层的两侧涂布环保型弹性体改性沥青，然后在环保型弹性体改性沥青的外侧覆以隔离保护层，再经冷却、输送、卷取、计量、切割及包装等工序制成厚度为4mm（边缘处渐变至3.8mm）的II型保型弹性体改性沥青防水卷材。按其相关国家标准《弹性体改性沥青防水卷材（GB18242-2008）》检测主要性能，有关数据见表2。按北京市《防水卷材行业大气污染物排放标准（DB11/1055-2013）》检测生产过程中排放的大气污染物浓度，有关数据见表3。
表2产品主要性能
表3生产过程中排放大气污染物排放浓度
通过以上结果可看出，该产品具有优异的物理性能，性能完全满足或显著高于其国家产品标准《弹性体改性沥青防水卷材（GB18242-2008）》的技术要求。且其生产过程中排放的大气污染物浓度显著低于《防水卷材行业大气污染物排放标准（DB11/1055-2013）》行业标准的技术要求，数百倍低于《大气污染物综合排放标准（GB16297-1996）》国家标准的技术要求。
以上所述仅是本发明的实施例，而非对本发明的特别限定，对于所属领域的技术人员而言，在理解上述技术方案的基础上还可在上述说明的基础上做出不同形式的变动或变换，由此引申出的显而易见的变动或变换仍处于本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种环保型弹性体改性沥青防水卷材，其为多层复合结构，长纤聚酯胎增强层（1）置于环保型弹性体改性沥青层（2）中间，环保型弹性体改性沥青层（2）的上表面为第一隔离保护层（3），下表面为第二隔离保护层（4），其特征是：所述的环保型弹性体改性沥青层（2）的组分按质量份计为：低烟沥青45～55份；SBS热塑性橡胶4～12份；粉末丁苯橡胶1～4份；天然沥青母料5～10份；聚丁烯弹性体0～3份；橡胶操作油5～10份；聚烯烃助剂0～2份；酰胺蜡0～2份；滑石粉180目20～30份。
2.根据权利要求1所述的一种环保型弹性体改性沥青防水卷材，其特征是：所述的环保型弹性体改性沥青层（2）由以下方法制成：
a)将上述配方量的低烟沥青及橡胶操作油加入立式配料罐中搅拌混合升温至130～140℃；
b)依次缓慢加入天然沥青母料、SBS热塑性橡胶、聚丁烯弹性体及粉末丁苯橡胶，继续升温至160～170℃后用胶体磨循环研磨一遍或一遍以上至物料熔化混合均匀；
c)加入聚烯烃助剂和酰胺蜡搅拌熔融混合均匀；
d)将改性沥青泵送进入卧式填充搅拌罐，加入滑石粉保温搅拌均匀即可制成环保型弹性体改性沥青涂盖料。
3.根据权利要求1所述的一种环保型弹性体改性沥青防水卷材，其特征在于所述的低烟沥青是由常减压蒸馏工艺生产的环烷基低烟沥青，其软化点40～45℃、针入度120～180dmm、15℃时的延度＞1500mm、180℃/4h的烟气挥发量＜0.1%，按质量百分比计。
4.根据权利要求1或2所述的一种环保型弹性体改性沥青防水卷材，其特征在于所述的天然沥青母料为天然沥青的质量含量＞50%的易熔型颗粒、其软化点＞130℃。
5.根据权利要求1或2所述的一种环保型弹性体改性沥青防水卷材，其特征在于所述的聚丁烯弹性体为全同含量50～85%、结晶度10～45%的聚丁烯-1热塑性弹性体。
6.根据权利要求1或2所述的环保型弹性体改性沥青防水卷材，其特征在于所述的聚烯烃助剂为氧化聚乙烯的高分子共聚物，其主要技术参数包括：软化点为135℃、140℃粘度为4500cps、酸值26mgKOH/g。
7.根据权利要求1或2所述的一种环保型弹性体改性沥青防水卷材，其特征在于所述的酰胺蜡为硬脂酸酰胺类聚合物蜡粉，其主要技术参数包括：软化点为135～145℃、总胺值＜5mgKOH/g、水分含量按质量计＜0.1%。
8.根据权利要求1或2所述的一种环保型弹性体改性沥青防水卷材，其特征在于：所述的环保型弹性体改性沥青层（2）的上表面为第二隔离保护层（4），下表面为第一隔离保护层（3），所述的第一隔离保护层（3）和第二隔离保护层（4）的两侧分别设有厚度渐变区（6）；在第一隔离保护层（3）和第二隔离保护层（4）的一侧距离边缘10cm处设置施工搭接标示线（5），该施工搭接标示线（5）向外侧至边缘的区域为厚度渐变区域（6）；在第一隔离保护层（3）和第二隔离保护层（4）的另一侧边缘对称设置厚度渐变区域（6），但不设置施工搭接标示线（5）。
9.根据权利要求8所述的一种环保型弹性体改性沥青防水卷材，其特征在于：所述的厚度渐变区域（6）的卷材的厚度由内向外逐渐均匀降低至厚度的95%。
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