CN108824018A - 一种阻燃抑烟型sbs改性沥青防水卷材的制备方法 - Google Patents

一种阻燃抑烟型sbs改性沥青防水卷材的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种阻燃抑烟型SBS改性沥青防水卷材的制备方法，本发明在现有防水卷材产品的基础上，以植酸改性壳聚糖为成炭剂，和聚磷酸铵、白度化包裹红磷复配为膨胀型阻燃剂，还添加有机活化改性蒙脱土为协效阻燃剂，开发出了高性能阻燃抑烟型SBS改性沥青防水卷材，带来了良好的经济效益和社会效益，有效提高防水卷材的阻燃性能和热稳定性，本发明将钠基蒙脱土利用等离子体技术处理后表面出现局部孔洞，表面更加粗糙，刻蚀现象严重，吸附性增强，具有抑烟效果，添加的酚醛树脂增强了防水卷材的耐酸、耐老化、耐热和粘结性能，填料选用页岩粉制得的胶料密度变小，体积增大，每m2卷材所需胶料的用量减少，也可一定程度上降低成本。

Description

一种阻燃抑烟型SBS改性沥青防水卷材的制备方法
技术领域
本发明属于改性沥青防水卷材技术领域，具体涉及一种阻燃抑烟型SBS改性沥青防水卷材的制备方法。
背景技术
防水材料用于建筑物，可防止水的渗漏、渗透，其品种繁多，分为高、中、低三档，建筑工程一般常用的是低档的沥青防水卷材，量大面广，纯沥青防水卷材耐高温和低温性能很差，高温60℃流淌，低温0℃脆裂、折断。故二十世纪八十年代我国开发成功SBS(苯乙烯-丁二烯-苯乙烯聚合物)改性沥青生产防水卷材，可以提高沥青防水卷材的耐高温和低温性能，SBS改性沥青防水卷材因具有价格适中、防水效果好、施工方便等优点，迅速在建筑防水行业得到了推广应用并迅猛发展。时至今日，它仍然是防水材料中最重要、最普遍的卷材产品之一。
作为SBS改性沥青防水卷材的主要组成材料，沥青是易燃材料，接触到火源后很容易着火，燃烧时还会出现熔融、滴落、流淌，造成火势蔓延扩大；在燃烧过程中，沥青还会分解出氢气、甲烷类等易燃气体，这些易燃气体的燃烧又会增强火势，使火灾的危害程度进一步升级。上述原因限制了SBS改性沥青防水卷材在有特殊防火要求的建筑物上的应用，所以开展阻燃型SBS改性沥青防水卷材的研究具有重要的现实意义。
赋予SBS改性沥青防水卷材阻燃性能最行之有效的方法之一就是添加阻燃剂，传统的含卤阻燃剂会危害人类健康，破坏地球环境，因此，无卤、低烟低毒、环境友好的膨胀型阻燃剂开发和应用研究逐渐受到关注。然而，膨胀型阻燃剂仍存在阻燃效率低、恶化材料力学性能等不足。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于：现有SBS改性沥青防水卷材阻燃抑烟性能差，限制了SBS改性沥青防水卷材在有特殊防火要求的建筑物上的应用。
本发明采用以下技术方案解决上述技术问题：
一种阻燃抑烟型SBS改性沥青防水卷材以聚酯胎为胎基层，在胎基层上下两面涂覆阻燃型SBS改性沥青涂盖料制备而成，所述的一种阻燃抑烟型SBS改性沥青防水卷材的制备方法包括以下步骤：
(1)将蒙脱土放入60℃的恒温干燥箱中烘干脱水20-40min，平铺在玻璃面板上，平稳地放入等离子体仪器的真空腔内进行等离子体活化处理；
(2)将步骤(1)活化处理的蒙脱土加入去离子水中高速搅拌至悬浊液，升温至70-80℃时边搅拌边缓慢加入十六烷基三甲基溴化铵，继续在70-80℃下恒温搅拌2-4h过滤，用去离子水洗涤至无卤离子，干燥，研磨后过200目筛，得有机活化改性蒙脱土；
(3)将过量的植酸溶液以一定速度滴加到壳聚糖溶液中直至形成白色沉淀物，过滤并用去离子水反复洗涤沉淀物至中性，干燥，研磨得到植酸改性壳聚糖粉末；
(4)将软化油、SBS加入到配料釜内升温搅拌10-15min，加入沥青继续升温至120-130℃，加入酚醛树脂保持温度搅拌至全部熔化后，加入步骤(2)有机活化改性蒙脱土、步骤(3)植酸改性壳聚糖粉末、阻燃混合物及填料继续加热至180-190℃搅拌2-3h，得阻燃型SBS改性沥青涂盖料；
(5)将上述阻燃型SBS改性沥青涂盖料双面涂盖于浸渍挤干的聚酯胎上，覆面或撒砂制成样品，养护、计长、切边、收卷、包装出料。
所述蒙脱土为钠基蒙脱土，购自浙江丰虹新材料股份有限公司。
所述的聚酯胎为PY250长纤聚酯胎，购自上海杰斯曼。
所述沥青为90#建筑道路石油沥青，茂名石化。
所述步骤(1)低温等离子体仪器处理参数为：放电功率为250W，处理时间为8-10min，工作气氛为空气、氩气、氦气、氧气、氮气的任意一种；所述低温等离子体机器的电源可以由直流或交流或脉冲模式驱动。
所述步骤(2)中蒙脱土与十六烷基三甲基溴化铵的质量比为(4-6)∶(0.5-1.5)。
所述步骤(3)中将过量的质量分数为3-5％植酸溶液以15-25mL/min的速度滴加到质量分数为1.5-2.5％的壳聚糖溶液中直至形成白色沉淀物，过滤并用去离子水反复洗涤沉淀物至中性，最后在60℃真空烘箱中干燥，研磨得到植酸改性壳聚糖粉末。
所述的植酸溶液制备方法为：将一定量的植酸分散到去离子水中搅拌均匀，然后使用5mol/LHCl或NaOH溶液调节pH至1.5，即得所述植酸溶液；所述的壳聚糖溶液的制备方法为：将一定量干燥的壳聚糖粉末分散到去离子水中强烈搅拌直至形成悬浮液，然后使用5mol/L的HCl或NaOH溶液调节pH至1.5并继续搅拌一段时间直至形成均相的壳聚糖溶液。
所述步骤(5)中覆面材料为30-40目细砂；所述涂盖温度180-185℃；所述浸渍温度180-195℃。
所述的阻燃型SBS改性沥青涂盖料由下列重量份的原料制成：沥青45-50份、SBS7-9份、酚醛树脂9-11份、软化油16-19份、有机活化改性蒙脱土0.4-0.7份、植酸改性壳聚糖粉末1.5-2.5份、阻燃混合物3-5份、填料15-20份；其中所述的软化油为55#软化油；所述的阻燃混合物为聚磷酸铵和白度化包裹红磷的混合物，两者的重量比例为2∶1；所述的填料为200-300目的页岩粉。
本发明技术有益效果：本发明在现有防水卷材产品的基础上，通过筛选匹配无卤阻燃体系、改性助剂和加工工艺，开发出了高性能阻燃抑烟型SBS改性沥青防水卷材，带来了良好的经济效益和社会效益；本发明以植酸改性壳聚糖为成炭剂，和聚磷酸铵、白度化包裹红磷复配为膨胀型阻燃剂，还添加有机活化改性蒙脱土为协效阻燃剂，一方面克服现有膨胀型阻燃剂阻燃效率低、恶化材料力学性能等不足，另一方面，有机活化改性蒙脱土与膨胀型阻燃剂复配能进一步促进成炭，形成较高质量的稳定膨胀炭层，进而有效提高防水卷材的阻燃性能和热稳定性。
本发明将钠基蒙脱土利用等离子体技术处理后，钠基蒙脱土表面出现局部孔洞，表面更加粗糙，刻蚀现象严重，吸附性增强，具有抑烟效果，同时经过等离子处理后，钠基蒙脱土表面形成多种官能团，然后与有机阳离子十六烷基三甲基溴化铵共混改性，通过离子交换，形成层间带有一定量有机基团的有机土，提高了钠基蒙脱土与基体沥青的相容性；添加的酚醛树脂弥补了单一使用SBS弹性体改性上的不足，增强了防水卷材的耐酸、耐老化、耐热和粘结性能，和现有技术相比，本发明的填料选用页岩粉制得的胶料密度变小，体积增大，每m2卷材所需胶料的用量减少，也可一定程度上降低成本。
具体实施方式
为便于本领域技术人员理解本发明技术方案，对本发明技术方案做进一步的说明。
实施例一
一种阻燃抑烟型SBS改性沥青防水卷材以聚酯胎为胎基层，在胎基层上下两面涂覆阻燃型SBS改性沥青涂盖料制备而成，所述的一种阻燃抑烟型SBS改性沥青防水卷材的制备方法包括以下步骤：
(1)将蒙脱土放入60℃的恒温干燥箱中烘干脱水20min，平铺在正方形玻璃面板上，平稳地放入等离子体仪器的真空腔内，然后设置低温等离子体仪器处理参数进行等离子体活化处理，其中所述的处理参数：放电功率为250W，处理时间为8min，工作气氛为空气、氩气、氦气、氧气、氮气的任意一种；低温等离子体机器的电源可以由直流或交流或脉冲模式驱动；
(2)将步骤(1)活化处理的蒙脱土加入去离子水中高速搅拌至悬浊液，升温至70℃时边搅拌边缓慢加入十六烷基三甲基溴化铵，继续在70℃下恒温搅拌2h过滤，用去离子水洗涤至无卤离子，干燥，研磨后过200目筛，得有机活化改性蒙脱土；其中所述蒙脱土与十六烷基三甲基溴化铵的质量比为4∶0.5。
(3)将过量的质量分数为3％植酸溶液以15mL/min的速度滴加到质量分数为1.5％的壳聚糖溶液中直至形成白色沉淀物，过滤并用去离子水反复洗涤沉淀物至中性，最后在60℃真空烘箱中干燥，研磨得到植酸改性壳聚糖粉末；
(4)将软化油、SBS加入到配料釜内升温搅拌10min，加入沥青继续升温至120℃，加入酚醛树脂保持温度搅拌至全部熔化后，加入步骤(2)有机活化改性蒙脱土、步骤(3)植酸改性壳聚糖粉末、阻燃混合物及填料继续加热至180℃搅拌2h，得阻燃型SBS改性沥青涂盖料；
(5)将上述阻燃型SBS改性沥青涂盖料双面涂盖于浸渍挤干的聚酯胎上，覆面或撒砂制成样品，养护、计长、切边、收卷、包装出料；所述覆面材料为30目细砂；所述涂盖温度180℃；所述浸渍温度185℃。
所述蒙脱土为钠基蒙脱土，购自浙江丰虹新材料股份有限公司。
所述的聚酯胎为PY250长纤聚酯胎，购自上海杰斯曼。
所述沥青为90#建筑道路石油沥青，茂名石化。
步骤(3)中所述的植酸溶液制备方法为：将一定量的植酸分散到去离子水中搅拌均匀，然后使用5mol/LHCl或NaOH溶液调节pH至1.5，即得所述植酸溶液；所述的壳聚糖溶液的制备方法为：将一定量干燥的壳聚糖粉末分散到去离子水中强烈搅拌直至形成悬浮液，然后使用5mol/L的HCl或NaOH溶液调节pH至1.5并继续搅拌一段时间直至形成均相的壳聚糖溶液。
步骤(4)中所述的阻燃型SBS改性沥青涂盖料由下列重量份的原料制成：沥青45份、SBS 7份、酚醛树脂9份、软化油16份、有机活化改性蒙脱土0.4份、植酸改性壳聚糖粉末1.5份、阻燃混合物3份、填料15份；其中所述的软化油为55#软化油；所述的阻燃混合物为聚磷酸铵和白度化包裹红磷的混合物，两者的重量比例为2∶1；所述的填料为200目的页岩粉。
实施例二
一种阻燃抑烟型SBS改性沥青防水卷材以聚酯胎为胎基层，在胎基层上下两面涂覆阻燃型SBS改性沥青涂盖料制备而成，所述的一种阻燃抑烟型SBS改性沥青防水卷材的制备方法包括以下步骤：
(1)将蒙脱土放入60℃的恒温干燥箱中烘干脱水30min，平铺在正方形玻璃面板上，平稳地放入等离子体仪器的真空腔内，然后设置低温等离子体仪器处理参数进行等离子体活化处理，其中所述的处理参数：放电功率为250W，处理时间为9min，工作气氛为空气、氩气、氦气、氧气、氮气的任意一种；低温等离子体机器的电源可以由直流或交流或脉冲模式驱动；
(2)将步骤(1)活化处理的蒙脱土加入去离子水中高速搅拌至悬浊液，升温至75℃时边搅拌边缓慢加入十六烷基三甲基溴化铵，继续在75℃下恒温搅拌3h过滤，用去离子水洗涤至无卤离子，干燥，研磨后过200目筛，得有机活化改性蒙脱土；其中所述蒙脱土与十六烷基三甲基溴化铵的质量比为5∶1。
(3)将过量的质量分数为4％植酸溶液以20mL/min的速度滴加到质量分数为2％的壳聚糖溶液中直至形成白色沉淀物，过滤并用去离子水反复洗涤沉淀物至中性，最后在60℃真空烘箱中干燥，研磨得到植酸改性壳聚糖粉末；
(4)将软化油、SBS加入到配料釜内升温搅拌13min，加入沥青继续升温至125℃，加入酚醛树脂保持温度搅拌至全部熔化后，加入步骤(2)有机活化改性蒙脱土、步骤(3)植酸改性壳聚糖粉末、阻燃混合物及填料继续加热至185℃搅拌2.5h，得阻燃型SBS改性沥青涂盖料；
(5)将上述阻燃型SBS改性沥青涂盖料双面涂盖于浸渍挤干的聚酯胎上，覆面或撒砂制成样品，养护、计长、切边、收卷、包装出料；所述覆面材料为35目细砂；所述涂盖温度183℃；所述浸渍温度190℃。
所述蒙脱土为钠基蒙脱土，购自浙江丰虹新材料股份有限公司。
所述的聚酯胎为PY250长纤聚酯胎，购自上海杰斯曼。
所述沥青为90#建筑道路石油沥青，茂名石化。
步骤(3)中所述的植酸溶液制备方法为：将一定量的植酸分散到去离子水中搅拌均匀，然后使用5mol/LHCl或NaOH溶液调节pH至1.5，即得所述植酸溶液；所述的壳聚糖溶液的制备方法为：将一定量干燥的壳聚糖粉末分散到去离子水中强烈搅拌直至形成悬浮液，然后使用5mol/L的HCl或NaOH溶液调节pH至1.5并继续搅拌一段时间直至形成均相的壳聚糖溶液。
步骤(4)中所述的阻燃型SBS改性沥青涂盖料由下列重量份的原料制成：沥青47份、SBS 8份、酚醛树脂10份、软化油18份、有机活化改性蒙脱土0.5份、植酸改性壳聚糖粉末2份、阻燃混合物4份、填料18份；其中所述的软化油为55#软化油；所述的阻燃混合物为聚磷酸铵和白度化包裹红磷的混合物，两者的重量比例为2∶1；所述的填料为250目的页岩粉。
实施例三
一种阻燃抑烟型SBS改性沥青防水卷材以聚酯胎为胎基层，在胎基层上下两面涂覆阻燃型SBS改性沥青涂盖料制备而成，所述的一种阻燃抑烟型SBS改性沥青防水卷材的制备方法包括以下步骤：
(1)将蒙脱土放入60℃的恒温干燥箱中烘干脱水40min，平铺在正方形玻璃面板上，平稳地放入等离子体仪器的真空腔内，然后设置低温等离子体仪器处理参数进行等离子体活化处理，其中所述的处理参数：放电功率为250W，处理时间为10min，工作气氛为空气、氩气、氦气、氧气、氮气的任意一种；低温等离子体机器的电源可以由直流或交流或脉冲模式驱动；
(2)将步骤(1)活化处理的蒙脱土加入去离子水中高速搅拌至悬浊液，升温至80℃时边搅拌边缓慢加入十六烷基三甲基溴化铵，继续在80℃下恒温搅拌4h过滤，用去离子水洗涤至无卤离子，干燥，研磨后过200目筛，得有机活化改性蒙脱土；其中所述蒙脱土与十六烷基三甲基溴化铵的质量比为6∶1.5。
(3)将过量的质量分数为5％植酸溶液以25mL/min的速度滴加到质量分数为2.5％的壳聚糖溶液中直至形成白色沉淀物，过滤并用去离子水反复洗涤沉淀物至中性，最后在60℃真空烘箱中干燥，研磨得到植酸改性壳聚糖粉末；
(4)将软化油、SBS加入到配料釜内升温搅拌15min，加入沥青继续升温至130℃，加入酚醛树脂保持温度搅拌至全部熔化后，加入步骤(2)有机活化改性蒙脱土、步骤(3)植酸改性壳聚糖粉末、阻燃混合物及填料继续加热至190℃搅拌3h，得阻燃型SBS改性沥青涂盖料；
(5)将上述阻燃型SBS改性沥青涂盖料双面涂盖于浸渍挤干的聚酯胎上，覆面或撒砂制成样品，养护、计长、切边、收卷、包装出料；所述覆面材料为40目细砂；所述涂盖温度185℃；所述浸渍温度195℃。
所述蒙脱土为钠基蒙脱土，购自浙江丰虹新材料股份有限公司。
所述的聚酯胎为PY250长纤聚酯胎，购自上海杰斯曼。
所述沥青为90#建筑道路石油沥青，茂名石化。
步骤(3)中所述的植酸溶液制备方法为：将一定量的植酸分散到去离子水中搅拌均匀，然后使用5mol/LHCl或NaOH溶液调节pH至1.5，即得所述植酸溶液；所述的壳聚糖溶液的制备方法为：将一定量干燥的壳聚糖粉末分散到去离子水中强烈搅拌直至形成悬浮液，然后使用5mol/L的HCl或NaOH溶液调节pH至1.5并继续搅拌一段时间直至形成均相的壳聚糖溶液。
步骤(4)中所述的阻燃型SBS改性沥青涂盖料由下列重量份的原料制成：沥青50份、SBS9份、酚醛树脂11份、软化油19份、有机活化改性蒙脱土0.7份、植酸改性壳聚糖粉末2.5份、阻燃混合物5份、填料20份；其中所述的软化油为55#软化油；所述的阻燃混合物为聚磷酸铵和白度化包裹红磷的混合物，两者的重量比例为2∶1；所述的填料为200-300目的页岩粉。

Claims (10)

1.一种阻燃抑烟型SBS改性沥青防水卷材的制备方法，其特征在于，所述的防水卷材以聚酯胎为胎基层，在胎基层上下两面涂覆阻燃型SBS改性沥青涂盖料制备而成，包括以下步骤：
(1)将蒙脱土放入60℃的恒温干燥箱中烘干脱水20-40min，平铺在玻璃面板上，平稳地放入等离子体仪器的真空腔内进行等离子体活化处理；
(2)将步骤(1)活化处理的蒙脱土加入去离子水中高速搅拌至悬浊液，升温至70-80℃时边搅拌边缓慢加入十六烷基三甲基溴化铵，继续在70-80℃下恒温搅拌2-4h过滤，用去离子水洗涤至无卤离子，干燥，研磨后过200目筛，得有机活化改性蒙脱土；
(3)将过量的植酸溶液以一定速度滴加到壳聚糖溶液中直至形成白色沉淀物，过滤并用去离子水反复洗涤沉淀物至中性，干燥，研磨得到植酸改性壳聚糖粉末；
(4)将软化油、SBS加入到配料釜内升温搅拌10-15min，加入沥青继续升温至120-130℃，加入酚醛树脂保持温度搅拌至全部熔化后，加入步骤(2)有机活化改性蒙脱土、步骤(3)植酸改性壳聚糖粉末、阻燃混合物及填料继续加热至180-190℃搅拌2-3h，得阻燃型SBS改性沥青涂盖料；
(5)将上述阻燃型SBS改性沥青涂盖料双面涂盖于浸渍挤干的聚酯胎上，覆面或撒砂制成样品，养护、计长、切边、收卷、包装出料。
2.根据权利要求1所述的一种阻燃抑烟型SBS改性沥青防水卷材的制备方法，其特征在于，所述蒙脱土为钠基蒙脱土，购自浙江丰虹新材料股份有限公司。
3.根据权利要求1所述的一种阻燃抑烟型SBS改性沥青防水卷材的制备方法，其特征在于，所述的聚酯胎为PY250长纤聚酯胎，购自上海杰斯曼。
4.根据权利要求1所述的一种阻燃抑烟型SBS改性沥青防水卷材的制备方法，其特征在于，所述沥青为90#建筑道路石油沥青，茂名石化。
5.根据权利要求1所述的一种阻燃抑烟型SBS改性沥青防水卷材的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)低温等离子体仪器处理参数为：放电功率为250W，处理时间为8-10min，工作气氛为空气、氩气、氦气、氧气、氮气的任意一种；所述低温等离子体机器的电源可以由直流或交流或脉冲模式驱动。
6.根据权利要求2所述的一种阻燃抑烟型SBS改性沥青防水卷材的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中蒙脱土与十六烷基三甲基溴化铵的质量比为(4-6)∶(0.5-1.5)。
7.根据权利要求1所述的一种阻燃抑烟型SBS改性沥青防水卷材的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中将过量的质量分数为3-5％植酸溶液以15-25mL/min的速度滴加到质量分数为1.5-2.5％的壳聚糖溶液中直至形成白色沉淀物，过滤并用去离子水反复洗涤沉淀物至中性，最后在60℃真空烘箱中干燥，研磨得到植酸改性壳聚糖粉末。
8.根据权利要求7所述的一种阻燃抑烟型SBS改性沥青防水卷材的制备方法，其特征在于，所述的植酸溶液制备方法为：将一定量的植酸分散到去离子水中搅拌均匀，然后使用5mol/LHCl或NaOH溶液调节pH至1.5，即得所述植酸溶液；所述的壳聚糖溶液的制备方法为：将一定量干燥的壳聚糖粉末分散到去离子水中强烈搅拌直至形成悬浮液，然后使用5mol/L的HCl或NaOH溶液调节pH至1.5并继续搅拌一段时间直至形成均相的壳聚糖溶液。
9.根据权利要求1所述的一种阻燃抑烟型SBS改性沥青防水卷材的制备方法，其特征在于，所述步骤(5)中覆面材料为30-40目细砂；所述涂盖温度180-185℃；所述浸渍温度180-195℃。
10.根据权利要求1-9任意一项所述的一种阻燃抑烟型SBS改性沥青防水卷材的制备方法，其特征在于，所述的阻燃型SBS改性沥青涂盖料由下列重量份的原料制成：沥青45-50份、SBS 7-9份、酚醛树脂9-11份、软化油16-19份、有机活化改性蒙脱土0.4-0.7份、植酸改性壳聚糖粉末1.5-2.5份、阻燃混合物3-5份、填料15-20份；其中所述的软化油为55#软化油；所述的阻燃混合物为聚磷酸铵和白度化包裹红磷的混合物，两者的重量比例为2∶1；所述的填料为200-300目的页岩粉。
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