CN108129987A - 一种建筑用耐久型改性沥青防水卷材及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提出一种建筑用耐久型改性沥青防水卷材及其制备方法,以多孔磁性微粒搭载离子型超支化聚合物作改性剂制备耐候性改性沥青,在交变磁场作用下高度取向并分散均匀,再涂布浸润表面改性剂的矿物颗粒,浸涂无纺布胎基后经压延、冷却等制得改性沥青防水卷材。其显著效果在于利用交变磁场间接达到均匀分散超支化聚合物的目的,并由超支化聚合物丰富的离子型官能团与涂布的矿物颗粒作用,从而牢固粘附,不易脱落,克服了改性沥青卷材长时间外露使用时,表面的矿物粒料易脱落,改性沥青易老化,导致防水层表面产生大量的裂纹或裂缝,影响着防水卷材使用寿命的缺陷,进而提升了卷材防水功能和材料的使用寿命,适合推广应用。

Description

一种建筑用耐久型改性沥青防水卷材及其制备方法
技术领域
本发明涉及建筑材料领域,具体涉及一种建筑用耐久型改性沥青防水卷材及其制备方法。
背景技术
防水卷材主要是用于建筑墙体、屋面、以及隧道、公路、垃圾填埋场等处,起到抵御外界雨水、地下水渗漏的一种可卷曲成卷状的柔性建材产品,作为工程基础与建筑物之间无渗漏连接,是整个工程防水的第一道屏障,对整个工程起着至关重要的作用。防水卷材主要有沥青防水卷材和高分子防水卷材。
沥青具有很好的防水性和耐久性,沥青防水卷材成本低廉,是应用历史最早的一类防水材料,但是,沥青防水卷材拉伸强度和延伸率低,温度稳定性差,高温易流淌,低温易脆裂;耐老化性较差,使用年限短,为了提高沥青防水卷材性能,出现越来越多改性沥青防水卷材。改性沥青防水卷材主要是指高聚物沥青防水卷材,以玻纤毡、聚醋毡、黄麻布、聚乙烯膜、聚酯无纺布等为胎基,以合成高分子聚合物改性沥青为浸涂材料,以粉状、片状、粒状矿质材料,合成高分子薄膜等为覆面材料制成的可卷曲的片状类防水材料,目前常用的沥青改性剂为苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物、氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物、丁苯橡胶、氯丁橡胶、聚乙烯、聚丙烯、热塑性弹性体POE、再生橡胶粉、丁基再生胶、丁腈再生胶等。改性沥青卷材主要有SBS改性沥青防水卷材、APP改性沥青防水卷材、丁苯橡胶改性沥青油毡、废胶粉改性纸胎油毡、再生胶改性沥青油毡、焦油沥青耐低温油毡、铝箔塑胶聚酯油毡等。
自改性沥青防水卷材被广泛应用以来,其耐久性问题随之浮现。由于长时间暴露在空气中,在环境因素如受热、氧气、阳光和水的作用下,卷改性沥青卷材表面的矿物粒料易脱落,材上表面沥青涂盖层逐渐变硬、粉化。最初,表面形成一层硬皮,随后因局部收缩产生裂纹,随着老化程度加深,收缩加剧,产生裂缝,漏出内部新鲜的沥青,使得光氧反应不断进行,最终导致深层沥青逐渐被老化。加上自然环境中风雨的冲刷,上述现象会加剧,影响着防水功能和材料的使用寿命。
中国专利申请号201510232788.3公开了一种低气味耐久氯丁橡胶改性沥青防水卷材及其制备方法,该防水卷材以改性复合沥青作为基料,这种复合沥青材料利用氯丁橡胶对基质沥青进行改性处理,提高了基质沥青的力学性能,其耐酸碱、耐老化、耐燃等性能均获得提升,而其中掺混的经过改性处理后的高炉矿渣微粉与高分子基料具有良好的相容性,辅助改进材料的力学性能。该方案制备的复合沥青材料将矿渣微粉加入改性沥青基质中,虽然能够提高其力学性能,但改性沥青层直接与紫外线、水汽等接触同样有损防水卷材耐老化能力。
改性沥青防水卷材覆面矿物材料能够隔离、反射紫外线和水汽,提高基体力学性能,使改性沥青防水卷材使用寿命延长,但现有的改性技术在提高浸涂基体材料耐老化性能时却没有兼顾覆盖在基层表面矿物粒脱落问题,改性沥青防水卷材使用寿命仍有提升空间。
发明内容
针对目前改性沥青卷材长时间外露使用时,表面的矿物粒料易脱落,改性沥青易老化,导致防水层表面产生大量的裂纹或裂缝,影响着防水材料使用寿命,本发明提供一种建筑用耐久型改性沥青防水卷材及其制备方法,提升卷材防水功能和材料的使用寿命。
为解决上述问题,本发明采用以下技术方案:
一种建筑用耐久型改性沥青防水卷材,该防水卷材以多孔磁性微粒负载离子型超支化聚合物改性的沥青为复合基料,所述复合基料由以下重量份的原料制成:多孔磁性微粒14-20份、超支化聚合物12-14份、丙烯酸异辛酯1-2份、N-羟甲基丙烯酰胺2-3份、聚乙二醇2-3份、矿渣粉10-12份、苯甲醚10-20份、表面活性剂3-6份、沥青60-72份。
优选的,所述多孔磁性微粒为磁性Fe3O4多孔微粒、磁性α-Fe2O3多孔微球、磁性γ-Fe2O3多孔微球中的一种,所述多孔磁性微粒的粒径为10-50微米,孔径为20-50纳米。
优选的,所述超支化聚合物为三甲基硅端基一甲基遥爪低聚醚酮、α,ω-二(乙酰氧)低聚醚酮、聚甲基丙烯酸超支化聚酯、聚丙撑亚胺-二苯甲酮超支化聚合物、聚丙撑亚胺-异丙基硫杂蒽酮中的一种。
优选的,所述表面活性剂为甲基硅油、硅烷偶联剂、环烷油、十二烷基苯磺酸钠中的一种。
优选的,一种建筑用耐久型改性沥青防水卷材的制备方法,包括以下步骤:
(1)将超支化聚合物溶于苯甲醚中,经过超声均匀分散超支化聚合物,再加入多孔磁性微粒,通过搅拌均匀分散所述多孔磁性微粒,使超支化聚合物均匀包裹所述多孔磁性微粒,得到多孔磁性微粒负载离子型超支化聚合物改性剂;
(2)将所述多孔磁性微粒负载离子型超支化聚合物改性剂加入沥青中,混合搅拌40-50min,并且在交变磁场作用下,经过磁性取向均匀排列,得到改性沥青;
(3)将矿渣粉投入聚乙二醇中,再加入表面活性剂,丙烯酸异辛酯、N-羟甲基丙烯酰胺在50-60℃条件下混合研磨50-80min,研磨结束后将物料烘干完全除去水分,得到预处理矿渣粉;
(4)将所述改性沥青投入搅拌容器中,加热至100-120℃,搅拌50-60min后投入所述预处理矿渣粉,升温至160-180℃,继续搅拌混合50-60min,接着降温至130-140℃,高速混合搅拌60-70min,浸涂在无纺布胎基后经压延后自然冷却,制得改性沥青防水卷材。
优选的,所述磁场强度为200-2400高斯。
优选的,步骤(3)中所述研磨速度为150-360rpm。
优选的,所述烘干温度控制在80-90℃。
优选的,所述无纺布胎基的厚度为0.8-2.4mm。。
现有改性沥青防水卷材覆面矿物材料能够隔离、反射紫外线和水汽,提高基体力学性能,使改性沥青防水卷材使用寿命延长,但现有的改性技术在提高浸涂材料基体耐老化性能时却没有兼顾覆盖在基层表面矿物粒脱落问题。 超支化聚合物是高度支化的三维空间结构的树形高分子,具有分子间较少缠结、溶解性好、黏度低、易成膜和反应活性高等优点,由于超支化聚合物具有大量端基基团和特殊的支化结构与矿物颗粒的粘着将会非常牢固,涂层不易断裂耐折、牢度很高,且涂层平整度高。本发明以多孔磁性微粒搭载离子型超支化聚合物作改性剂制备耐候性改性沥青,在交变磁场作用下高度取向并分散均匀,再涂布浸润表面改性剂的矿物颗粒,浸涂无纺布胎基后经压延、冷却等制得改性沥青防水卷材,利用交变磁场间接达到均匀分散超支化聚合物的目的,并由超支化聚合物丰富的离子型官能团与涂布的矿物颗粒作用,从而牢固粘附,不易脱落,提升了卷材防水功能和材料的使用寿命。
将本发明制备的改性沥青防水卷材与氯丁橡胶改性沥青防水卷材在性能方面进行测试比较,如表1所示。
表1:
本发明提供一种建筑用耐久型改性沥青防水卷材及其制备方法,与现有技术相比,其突出的特点和优异的效果在于:
1、本发明利用超支化聚合物丰富的离子型官能团,与涂布的矿物颗粒作用,牢固粘附,不易脱落,涂层不易断裂耐折、牢度很高,且涂层平整度高,提高了基体力学性能,进而提升了沥青卷材防水功能和材料的使用寿命。
2、本发明以多孔磁性微粒搭载离子型超支化聚合物,利用交变磁场间接分散超支化聚合物,分散均匀性高,避免破坏超支化聚合物分子结构。
3、本发明提供的改性沥青防水卷材,易施工和粘结,减少了高温下改性沥青的老化和对环境的污染,可用于不同区域、不同环境温度下的工业和民用建筑的屋面防水工程。
4、本发明制备方案简单,无污染,适合推广应用。
具体实施方式
以下通过具体实施方式对本发明作进一步的详细说明,但不应将此理解为本发明的范围仅限于以下的实例。在不脱离本发明上述方法思想的情况下,根据本领域普通技术知识和惯用手段做出的各种替换或变更,均应包含在本发明的范围内。
实施例1
(1)按重量份计算,将14份超支化聚合物三甲基硅端基一甲基遥爪低聚醚酮溶于10份苯甲醚中,经过超声均匀分散超支化聚合物,再加入粒径为10-50微米,孔径为20-50纳米的Fe3O4多孔微粒,通过搅拌均匀分散所述多孔磁性微粒,使超支化聚合物均匀包裹所述多孔磁性微粒,得到多孔磁性微粒负载离子型超支化聚合物改性剂;
(2)将所述多孔磁性微粒负载离子型超支化聚合物改性剂加入72份沥青中,混合搅拌40min,并且在交变磁场作用下,磁场强度为2400高斯,经过磁性取向均匀排列,得到改性沥青;
(3)将10份磷矿渣粉投入2份聚乙二醇中,再加入6份甲基硅油,丙烯酸异辛酯1份、N-羟甲基丙烯酰胺2份在55℃条件下混合研磨80min,研磨速度为150rpm,研磨结束后将物料烘干完全除去水分,烘干温度控制在90℃,得到预处理矿渣粉;
(4)将所述改性沥青投入搅拌容器中,加热至100℃,搅拌60min后投入所述预处理矿渣粉,升温至160℃,继续搅拌混合60min,接着降温至130℃,高速混合搅拌60min,浸涂在厚度为2.4mm的无纺布胎基后经压延后自然冷却,制得改性沥青防水卷材。
实施例2
(1)按重量份计算,将12份超支化聚合物α,ω-二(乙酰氧)低聚醚酮溶于10份苯甲醚中,经过超声均匀分散超支化聚合物,再加入粒径为50微米,孔径为22纳米磁性α-Fe2O3多孔微球。通过搅拌均匀分散所述多孔磁性微粒,使超支化聚合物均匀包裹所述多孔磁性微粒,得到多孔磁性微粒负载离子型超支化聚合物改性剂;
(2)将所述多孔磁性微粒负载离子型超支化聚合物改性剂加入68份沥青中,混合搅拌42min,并且在交变磁场作用下,磁场强度为2000高斯,经过磁性取向均匀排列,得到改性沥青;
(3)将12份云母矿渣粉投入2份聚乙二醇中,再加入4份十二烷基苯磺酸钠,丙烯酸异辛酯2份、N-羟甲基丙烯酰胺3份在58℃条件下混合研磨55min,研磨速度为360rpm,研磨结束后将物料烘干完全除去水分,烘干温度控制在88℃,得到预处理矿渣粉;
(4)将所述改性沥青投入搅拌容器中,加热至110℃,搅拌58min后投入所述预处理矿渣粉,升温至170℃,继续搅拌混合58min,接着降温至135℃,高速混合搅拌65min,浸涂在厚度为0.8mm的无纺布胎基后经压延后自然冷却,制得改性沥青防水卷材。
实施例3
(1)按重量份计算,将13份超支化聚合物聚丙撑亚胺-二苯甲酮超支化聚合物溶于18份苯甲醚中,经过超声均匀分散超支化聚合物,再加入粒径为40微米,孔径为50纳米磁性γ-Fe2O3多孔微球通过搅拌均匀分散所述多孔磁性微粒,使超支化聚合物均匀包裹所述多孔磁性微粒,得到多孔磁性微粒负载离子型超支化聚合物改性剂;
(2)将所述多孔磁性微粒负载离子型超支化聚合物改性剂加入68份沥青中,混合搅拌40min,并且在交变磁场作用下,磁场强度为1400高斯,经过磁性取向均匀排列,得到改性沥青;
(3)将10份矿渣粉投入3份聚乙二醇中,再加入5份甲基硅油和环烷油混合物,丙烯酸异辛酯1份、N-羟甲基丙烯酰胺2份在58℃条件下混合研磨70min,研磨速度为250rpm,研磨结束后将物料烘干完全除去水分,烘干温度控制在84℃,得到预处理矿渣粉;
(4)将所述改性沥青投入搅拌容器中,加热至115℃,搅拌56min后投入所述预处理矿渣粉,升温至165℃,继续搅拌混合58min,接着降温至132℃,高速混合搅拌68min,浸涂在厚度为1.4mm的无纺布胎基后经压延后自然冷却,制得改性沥青防水卷材。
实施例4
(1)按重量份计算,将14份超支化聚合物聚丙撑亚胺-异丙基硫杂蒽酮溶于12份苯甲醚中,经过超声均匀分散超支化聚合物,再加入粒径为10微米,孔径为35纳米多孔磁性微粒磁性磁性α-Fe2O3多孔微球和磁性γ-Fe2O3多孔微球组合物中,通过搅拌均匀分散所述多孔磁性微粒,使超支化聚合物均匀包裹所述多孔磁性微粒,得到多孔磁性微粒负载离子型超支化聚合物改性剂;
(2)将所述多孔磁性微粒负载离子型超支化聚合物改性剂加入66份沥青中,混合搅拌43min,并且在交变磁场作用下,磁场强度为2000高斯,经过磁性取向均匀排列,得到改性沥青;
(3)将10份铁矿渣粉投入2.5份聚乙二醇中,再加入6份硅烷偶联剂,丙烯酸异辛酯2份、N-羟甲基丙烯酰胺3份在55℃条件下混合研磨70min,研磨速度为250rpm,研磨结束后将物料烘干完全除去水分,烘干温度控制在82℃,得到预处理矿渣粉;
(4)将所述改性沥青投入搅拌容器中,加热至105℃,搅拌58min后投入所述预处理矿渣粉,升温至175℃,继续搅拌混合50min,接着降温至140℃,高速混合搅拌70min,浸涂在厚度为1.8mm的无纺布胎基后经压延后自然冷却,制得改性沥青防水卷材。
实施例5
(1)按重量份计算,将14份超支化聚合物聚甲基丙烯酸超支化聚酯溶于13份苯甲醚中,经过超声均匀分散超支化聚合物,再加入粒径为10微米,孔径为20纳米Fe3O4多孔微粒、磁性α-Fe2O3多孔微球组合物中,通过搅拌均匀分散所述多孔磁性微粒,使超支化聚合物均匀包裹所述多孔磁性微粒,得到多孔磁性微粒负载离子型超支化聚合物改性剂;
(2)将所述多孔磁性微粒负载离子型超支化聚合物改性剂加入69份沥青中,混合搅拌42min,并且在交变磁场作用下,磁场强度为200高斯,经过磁性取向均匀排列,得到改性沥青;
(3)将10份矿渣粉投入2份聚乙二醇中,再加入6份环烷油,丙烯酸异辛酯2份、N-羟甲基丙烯酰胺2份在57℃条件下混合研磨60min,研磨速度为260rpm,研磨结束后将物料烘干完全除去水分,烘干温度控制在87℃,得到预处理矿渣粉;
(4)将所述改性沥青投入搅拌容器中,加热至105℃,搅拌55min后投入所述预处理矿渣粉,升温至165℃,继续搅拌混合58min,接着降温至138℃,高速混合搅拌62min,浸涂在厚度为2.0mm的无纺布胎基后经压延后自然冷却,制得改性沥青防水卷材。
对比例1
按重量份计取原料氯丁橡胶14、竹炭微粉2、有机蒙脱土2、基质沥青80、丙烯酸异辛酯2、有机硅流平剂 1、N-羟甲基丙烯酰胺1、甲基硅油 1、硅烷偶联剂 1、环烷油 14、十二烷基苯磺酸钠 0.1、聚乙二醇2、水适量。按照上述配方进行制得得改性沥青混合基料,随后将其涂布于无纺布胎基两面,控制厚度,冷却得到制品。
将本发明实施例1-5与对比改性沥青防水卷材性能测试参照GB18242-2008进行。具体测试数据如表2:
表2 沥青防水卷材性能测试结果
本发明中改性沥青制成的改性沥青半成品各项性能参数均高于国家标准。改性沥青防水卷材耐人工老化性能测试,测试条件为:氮灯功率6kW;温度(65±3)℃,相对湿度(65±5)%,喷水周期150min(其中氮灯照射120min,喷水20min),老化时间720h。测试结果见表3。
表3 沥青防水卷材耐人工老化性能测试结果

Claims (9)

1.一种建筑用耐久型改性沥青防水卷材,其特征在于,该防水卷材以多孔磁性微粒负载离子型超支化聚合物改性的沥青为复合基料,所述复合基料由以下重量份的原料制成:多孔磁性微粒14-20份;超支化聚合物12-14份;丙烯酸异辛酯1-2份、N-羟甲基丙烯酰胺2-3份、聚乙二醇2-3份、矿渣粉10-12份、苯甲醚10-20份、表面活性剂3-6份、沥青60-72份。
2.根据权利要求1所述的一种建筑用耐久型改性沥青防水卷材,其特征在于,所述多孔磁性微粒为磁性Fe3O4多孔微粒、磁性α-Fe2O3多孔微球、磁性γ-Fe2O3多孔微球中的至少一种,所述多孔磁性微粒的粒径为10-50微米,孔径为20-50纳米。
3.根据权利要求1所述的一种建筑用耐久型改性沥青防水卷材,其特征在于,所述超支化聚合物为三甲基硅端基一甲基遥爪低聚醚酮、α,ω-二(乙酰氧)低聚醚酮、聚甲基丙烯酸超支化聚酯、聚丙撑亚胺-二苯甲酮超支化聚合物、聚丙撑亚胺-异丙基硫杂蒽酮中的一种。
4.根据权利要求1所述的一种建筑用耐久型改性沥青防水卷材,其特征在于,所述表面活性剂为甲基硅油、硅烷偶联剂、环烷油、十二烷基苯磺酸钠中的一种。
5.如权利要求1-4任一权项所述的一种建筑用耐久型改性沥青防水卷材的制备方法,其特征在于,具体包括以下步骤:
(1)将超支化聚合物溶于苯甲醚中,经过超声均匀分散超支化聚合物,再加入多孔磁性微粒,通过搅拌均匀分散所述多孔磁性微粒,使超支化聚合物均匀包裹所述多孔磁性微粒,得到多孔磁性微粒负载离子型超支化聚合物改性剂;
(2)将所述多孔磁性微粒负载离子型超支化聚合物改性剂加入沥青中,混合搅拌40-50min,并且在交变磁场作用下,经过磁性取向均匀排列,得到改性沥青;
(3)将矿渣粉投入聚乙二醇中,再加入表面活性剂、丙烯酸异辛酯、N-羟甲基丙烯酰胺,在50-60℃条件下混合研磨50-80min,研磨结束后将物料烘干完全除去水分,得到预处理矿渣粉;
(4)将所述改性沥青投入搅拌容器中,加热至100-120℃,搅拌50-60min后投入所述预处理矿渣粉,升温至160-180℃,继续搅拌混合50-60min,接着降温至130-140℃,高速混合搅拌60-70min,浸涂在无纺布胎基后经压延后自然冷却,制得改性沥青防水卷材。
6.根据权利要求5所述的一种建筑用耐久型改性沥青防水卷材的制备方法,其特征在于,所述磁场强度为200-2400高斯。
7.根据权利要求5所述的一种建筑用耐久型改性沥青防水卷材的制备方法,其特征在于,步骤(3)中所述研磨速度为150-360rpm。
8.根据权利要求5所述的一种建筑用耐久型改性沥青防水卷材的制备方法,其特征在于,所述烘干温度控制在80-90℃。
9.根据权利要求5所述的一种建筑用耐久型改性沥青防水卷材的制备方法,其特征在于,所述无纺布胎基的厚度为0.8-2.4mm。
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