CN109880528A - 一种硬质环保沥青基材及其制备工艺和复合产品 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种硬质环保沥青基材，包括10#氧化沥青20～32份，70#道路沥青6～18份，水泥粉末13～30份，粉煤灰35～40份，PP颗粒1～3份，橡胶粉1～1.5份，防老化剂0.1～0.5份，相容剂0.5～2份和氯化锌0.01～0.05份。其有益效果是：通过加相容剂，以使粒状物快速、完全地被沥青包裹，并形成以粒状物为中心，四周包围沥青的悬浮体；通过加防老化剂，以提高沥青的耐候性，从而避免沥青基材产生老化；通过加氯化锌，以促进玻纤胎基与沥青材料的结合；本发明的沥青基材耐热性好——110℃无流淌、不滑动、不滴落、不产生气泡，防水性好——2m水柱持续24h不透水，力学性能好——横纵向拉力均在600N/50mm以上，垂度好——170*300mm的样品，在温度为60℃下，持续5min，其垂度在50mm以下，沥青表面与金属间的剥离强度好——剥离强度在1.0N/mm以上。

Description

一种硬质环保沥青基材及其制备工艺和复合产品

技术领域

本发明涉及建筑材料技术领域，尤其涉及一种硬质环保沥青基材及其制备工艺和复合产品。

背景技术

现有的沥青卷材是通过使用滑石粉或碳酸钙等材料制作，该滑石粉或碳酸钙等材料需通过原矿开采取得，并经过粉碎、干燥才能使用，因此，现有的沥青卷材的制备需要大量地使用自然资源。从而不具备环保要求；另外，现有的沥青卷材的挺度性能也不能满足要求。

并且，现有的沥青卷材为柔性防水材料，胎体多为单层，其生产工艺为浸涂法——即将胎基浸入热沥青混合料中，利用沥青粘性及温差形成一定厚度，并通过使用带冷却水的滚筒——上下布置的多组滚筒，以达到快速降温的目的。

因此，研制一种挺度好、绿色环保的硬质环保沥青基材十分必要。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种硬质环保沥青基材。

本发明的一种硬质环保沥青基材，其技术方案为：

一种硬质环保沥青基材，其特征在于，包括10#氧化沥青和70#道路沥青、水泥粉末、粉煤灰、PP颗粒、橡胶粉、防老化剂、相容剂和氯化锌，各组份的重量比如下：10#氧化沥青20～32份，70#道路沥青6～18份，水泥粉末13～30份，粉煤灰35～40份，PP颗粒1～3份，橡胶粉1～1.5份，防老化剂0.1～0.5份，相容剂0.5～2份和氯化锌0.01～0.05份。

本发明提供的一种硬质环保沥青基材，还包括如下附属技术方案：

其中，10#氧化沥青22～30份，70#道路沥青6～12份，水泥粉末15～18份，粉煤灰37～40份，PP颗粒1～1.5份，橡胶粉1～1.3份，防老化剂0.1～0.5份，相容剂0.5～1.5份和氯化锌0.01～0.05份。

其中，10#氧化沥青28～30份，70#道路沥青6～8份，水泥粉末16～17份，粉煤灰38～40份，PP颗粒1.2～1.5份，橡胶粉1～1.1份，防老化剂0.1～0.3份，相容剂0.5～1.2份和氯化锌0.01～0.03份。

其中，所述水泥粉末取自城市建筑垃圾中的水泥粉末，所述粉煤灰取自工业废弃物，所述PP颗粒取自回收塑料颗粒，所述橡胶粉取自回收轮胎粉末。

其中，所述水泥粉末的粒度为140-200目，所述粉煤灰的粒度为140-180目，所述橡胶粉的粒度为20-50目。

其中，所述PP颗粒的粒径为1-5mm。

其中，所述相容剂为减三线油；所述防老化剂为防老剂MBZ。

本发明还提供了一种硬质环保沥青基材的制备工艺，其特征在于，包括如下步骤：

(1)、将10#氧化沥青和70#道路沥青混合后，加热至240-260℃；

(2)、将步骤(1)处理后的混合物除水、除杂质后移至搅拌罐中；

(3)、将搅拌罐中的混合物加热至190-240℃时，加入相容剂；

(4)、将步骤(3)处理后的混合物搅拌20min后，加入抗老化剂、PP颗粒和橡胶粉；

(5)将步骤(4)处理的后混合物搅拌20min后，加入水泥粉末和粉煤灰，加入时间持续1h；

(6)向步骤(5)处理的后混合物中加入氯化锌，接着搅拌2h，制成涂盖料。

(7)、将下层玻纤胎放卷、干燥、经200#沥青预浸后，涂盖步骤(6)处理后的涂盖料；

(8)、将上层玻纤胎放卷、干燥后，浸涂粘接胶料；

(9)、将步骤(8)处理后的上层玻纤胎与步骤(7)处理的下层玻纤胎复合，形成硬质环保沥青基材。其中，所述水泥粉末通过将建筑垃圾先粗碎成20-50目，再精磨成140-200目，干燥后备用；所述粉煤灰通过将工业废渣精磨成140-180目，干燥后备用；所述PP颗粒通过将回收塑料进行二次混炼，形成通径为1-5mm的颗粒，干燥后备用；所述废旧橡胶通过将废旧回收轮胎依次经过拉丝、粗碎和细碎，粉碎成20-50目胶粉，干燥后备用。

本发明还提供了一种防水材料与金属的复合产品，包括防水基层和设有表面涂层的金属层，所述防水基层与设有表面涂层的金属层之间设置有用于粘结设有表面涂层的金属层与防水基层的粘接层，所述防水基层的下部设置有保护层；其特征在于，所述防水基层由上述所述的硬质环保沥青基材构成。

本发明的实施包括以下技术效果：

本发明提供一种硬质环保沥青基材，通过将建筑垃圾、工业废料和废旧轮胎经过加工后，作为沥青基材的填料，从而不仅消纳了废弃物，保护了环境，还降低了本发明提供的沥青基材的成本；通过加入相容剂，以使粒状物快速、完全地被沥青包裹，并形成以粒状物为中心，四周包围沥青的悬浮体；通过加入防老化剂，以提高沥青混合物的耐候性，从而避免沥青基材受热、光而产生老化；通过加入氯化锌，以促进玻纤胎基与沥青材料的结合。本发明提供的一种硬质环保沥青，耐热性好——110℃无流淌、不滑动、不滴落、不产生气泡，防水性好——2m水柱持续24h不透水，力学性能好——横纵向拉力均在600N/50mm以上，垂度好——170*300mm的样品，在温度为60℃下，持续5min，其垂度在50mm以下，沥青表面与金属间的剥离强度好——剥离强度在1.0N/mm以上。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明加以详细说明，需要指出的是，所描述的实施例仅旨在便于对本发明的理解，而对其不起任何限定作用。

本发明提供的一种硬质环保沥青基材，包括10#氧化沥青和70#道路沥青、水泥粉末、粉煤灰、PP颗粒、橡胶粉、防老化剂、相容剂和氯化锌；各组份的重量比如下：10#氧化沥青20～32份，70#道路沥青6～18份，水泥粉末13～30份，粉煤灰35～40份，PP颗粒1～3份，橡胶粉1～1.5份，防老化剂0.1～0.5份，相容剂0.5～2份和氯化锌0.01～0.05份。

本发明提供的一种硬质环保沥青基材，通过加入相容剂，以使粒状物快速、完全地被沥青包裹，并形成以粒状物为中心，四周包围沥青的悬浮体；通过加入防老化剂，以提高沥青混合物的耐候性，从而避免沥青基材受热、光而产生老化；通过加入氯化锌，以促进玻纤胎基与沥青材料的结合。本发明提供的一种硬质环保沥青，耐热性好——110℃无流淌、不滑动、不滴落、不产生气泡，防水性好——2m水柱持续24h不透水，力学性能好——横纵向拉力均在600N/50mm以上，垂度好——170*300mm的样品，在温度为60℃下，持续5min，其垂度在50mm以下，沥青表面与金属间的剥离强度好——剥离强度在1.0N/mm以上。

本发明通过采用优质低蜡含量的氧化沥青加入55％以上粒料(水泥和粉煤灰)，并加入相容剂、防老化剂等材料经定制生产设备加工而成，从而本实施例的复合板材不仅具有正常的防水功能外，还具备较强的挺度和较高的耐高温性能——110℃不流淌、滑动、低落和产生气泡，以起到防水和骨架的作用，从而使屋面瓦具有挺拔的特征。

沥青的选择和添加量的确定过程：

10#沥青软化点在117℃，70#沥青软化点在45℃，本申请的目标是沥青软化点不低于90℃，垂度要求≤50mm。

由于考虑到10#沥青含蜡量较高，而在实际生产过程中，如果10#沥青的添加量过大会造成混合料粘度过大而增加搅拌难度，且低温脆性大，因此，本实施例提供的沥青基材中加入了70#沥青以调整混合料粘度。

沥青混合料计算：70#沥青用量Q1＝(T2-T)/(T2-T1)＝(117℃-90℃)/(117℃-45℃)＝37.5％，10#沥青用量Q2＝1-37.5％＝62.5％；其中，T2为10#沥青软化点温度，T1为70#沥青软化点温度，T为本申请目标沥青软化点温度，Q1为70#沥青占比，Q2为10#沥青占比。

实验一：当70#沥青用量为37.5％，10#沥青用量为62.5％，按此比例调制混合料(在其它填料不变的情况下)得出的垂度为120mm，超过垂度标准；

实验二：将10#沥青添加量增加，相应减少70#沥青含量，当10#沥青增加到75％，70#沥青减少到25％时，其混合料软化点达到99℃满足目标＞90℃，其垂度提高到85mm，但仍然未达到垂度≥50mm要求；

实验三：由于加大10#沥青添加量对软化点和垂度有向好的倾向，因此继续加大10#添加量至79％，70#沥青减少到21％，此时混合料软化点达到102℃(远大于目标90℃)，垂度53mm(接近垂度目标50mm)。

由以上的实验数据，可以确定配方中沥青配比为：10#沥青75～80％，70#沥青18～22％。

水泥粉末的添加量的确定过程：

由于考虑到大颗粒(140目)粉料主要作用是起到基材的骨架作用，提高垂度指标，因此，在添加时必须保证颗粒周围被沥青包裹，只有这样颗粒才能通过沥青相互粘连在一起，不会散；当添加量过大时，会造成水泥粉末不能完全被沥青包裹的现象；当添加量过低时，则起不到骨架作用，因此，需要对水泥粉末的添加量需要进行严格的控制。

实验一：取140目左右的水泥粉末30份左右，得到的基材成散料状，说明不是所有水泥粉末都被沥青包裹，致使水泥粉末分散不成整体；

实验二：将140目左右的水泥粉末的添加量减少到18份左右，基材有所好转，但仍有20％左右水泥粉末分散溢出；

实验三：将140目左右的水泥粉末的添加量减少到17份以下，只有10％左右水泥粉末分散，经增加搅拌时间后，水泥粉末基本完全分散。

由以上的实验数据，可以确定水泥粉末的添加量为15-17份。

粉煤灰的添加量的确定过程：

粉煤灰在混合物中主要起提高混合物的软化点的作用。

当加入20份左右的粉煤灰时，粉煤灰对沥青基材的软化点的贡献为+2℃；

当加入30份左右的粉煤灰时，粉煤灰对沥青基材的软化点的贡献为+5℃；

当加入40份左右的粉煤灰时，粉煤灰对沥青基材的软化点的贡献为+7℃；

当加入50份左右的粉煤灰时，粉煤灰对沥青基材的软化点的贡献为+10℃；

当继续增加粉煤灰的添加量时，部分粉煤灰分散溢出，且基材变脆。

由以上的实验数据，可以确定粉煤灰的添加量为40-50份。

其他添加剂的添加量的确定过程：

PP颗粒：为提高沥青混合料的粘性，增加对粉料的包裹力以及提高基材的高温柔性，添加一定量的PP颗粒是必要的：

在实验过程中，PP颗粒添加量超过1.5份时，混合料粘度增加50％，造成下料困难；PP添加低于1份时基材韧性没有变化；因此，最终确定PP颗粒添加量为1～1.5份。

橡胶粉：为提高基材的低温性能添加一定量回收橡胶粉以提高低温韧性，因此，添加一定量的橡胶粉是必要的；

在实验过程中，橡胶粉的添加量超过1.5份时，基材的垂度开始下降；因此，最终确定橡胶粉的添加量为1～1.3份。

由以上的实验数据可知：

优选地，10#氧化沥青22～30份，70#道路沥青6～12份，水泥粉末15～18份，粉煤灰37～40份，PP颗粒1～1.5份，橡胶粉1～1.3份，防老化剂0.1～0.5份，相容剂0.5～1.5份和氯化锌0.01～0.05份。

更优选地，10#氧化沥青28～30份，70#道路沥青6～8份，水泥粉末16～17份，粉煤灰38～40份，PP颗粒1.2～1.5份，橡胶粉1～1.1份，防老化剂0.1～0.3份，相容剂0.5～1.2份和氯化锌0.01～0.03份。沥青的选择和添加量的确定过程：

10#沥青软化点在117℃，70#沥青软化点在45℃，本申请的目标是沥青软化点不低于90℃，垂度要求≤50mm。

由于考虑到10#沥青含蜡量较高，而在实际生产过程中如果10#沥青的添加量过大会造成混合料粘度过大而增加搅拌难度，因此，本实施例提供的沥青基材中加入了70#沥青以调整混合料粘度。

其中，所述水泥粉末取自城市建筑垃圾中的水泥粉末，所述粉煤灰取自工业废弃物，所述PP颗粒取自回收塑料颗粒，所述橡胶粉取自回收轮胎粉末。本实施例通过将建筑垃圾、工业废料和废旧轮胎经过加工后，作为沥青基材的填料，从而不仅消纳了废弃物，保护了环境，还降低了本发明提供的沥青基材的成本。

优选地，所述水泥粉末的粒度为140-200目，所述粉煤灰的粒度为140-180目，所述橡胶粉的粒度为20-50目；所述PP颗粒的粒径为1-5mm。

其中，所述相容剂为减三线油；所述防老化剂为防老剂MBZ。

本发明还提供了一种硬质环保沥青基材的制备工艺，其特征在于，包括如下步骤：

(1)、将10#氧化沥青和70#道路沥青混合后，加热至240-260℃；

(2)、将步骤(1)处理后的混合物除水、除杂质后移至搅拌罐中；

(3)、将搅拌罐中的混合物加热至190-240℃时，加入相容剂；

(4)、将步骤(3)处理后的混合物搅拌20min后，加入抗老化剂、PP颗粒和橡胶粉；

(5)将步骤(4)处理的后混合物搅拌20min后，加入水泥粉末和粉煤灰，加入时间持续1h；

(6)向步骤(5)处理的后混合物中加入氯化锌，接着搅拌2h，制成涂盖料。

(7)、将下层玻纤胎放卷、干燥、经200#沥青预浸后，涂盖步骤(6)处理后的涂盖料；

(8)、将上层玻纤胎放卷、干燥后，浸涂粘接胶料；

(9)、将步骤(8)处理后的上层玻纤胎与步骤(7)处理的下层玻纤胎复合，形成硬质环保沥青基材。

其中，所述粘接胶料包括高品质90#石油沥青45～48份、饱和型苯乙烯嵌段共聚物5～8份、胶粉2～4份、石粉45～48份、减三线油3～5份、防老化剂0.1～0.3份、硫化剂1～2份和光稳定剂0.1～0.2份。

其中，所述光稳定剂为水杨酸脂类紫外线吸收剂

其中，所述水泥粉末通过将建筑垃圾先粗碎成20-50目，再精磨成140-200目，干燥后备用；所述粉煤灰通过将工业废渣精磨成140-180目，干燥后备用；所述PP颗粒通过将回收塑料进行二次混炼，形成通径为1-5mm的颗粒，干燥后备用；所述废旧橡胶通过将废旧回收轮胎依次经过拉丝、粗碎和细碎，粉碎成20-50目胶粉，干燥后备用。

本发明还提供了一种防水材料与金属的复合产品，包括防水基层和设有表面涂层的金属层，所述防水基层与设有表面涂层的金属层之间设置有用于粘结设有表面涂层的金属层与防水基层的粘接层，所述防水基层的下部设置有保护层；其特征在于，所述防水基层由上述所述的硬质环保沥青基材构成。

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (10)

1.一种硬质环保沥青基材，其特征在于，包括10#氧化沥青和70#道路沥青、水泥粉末、粉煤灰、PP颗粒、橡胶粉、防老化剂、相容剂和氯化锌；各组份的重量比如下：10#氧化沥青20～32份，70#道路沥青6～18份，水泥粉末13～30份，粉煤灰35～40份，PP颗粒1～3份，橡胶粉1～1.5份，防老化剂0.1～0.5份，相容剂0.5～2份和氯化锌0.01～0.05份。

2.根据权利要求1所述的一种硬质环保沥青基材，其特征在于：各组份的重量比如下：10#氧化沥青22～30份，70#道路沥青6～12份，水泥粉末15～18份，粉煤灰37～40份，PP颗粒1～1.5份，橡胶粉1～1.3份，防老化剂0.1～0.5份，相容剂0.5～1.5份和氯化锌0.01～0.05份。

3.根据权利要求2所述的一种硬质环保沥青基材，其特征在于：各组份的重量比如下：10#氧化沥青28～30份，70#道路沥青6～8份，水泥粉末16～17份，粉煤灰38～40份，PP颗粒1.2～1.5份，橡胶粉1～1.1份，防老化剂0.1～0.3份，相容剂0.5～1.2份和氯化锌0.01～0.03份。

4.根据权利要求1-3任一项所述的一种硬质环保沥青基材，其特征在于：所述水泥粉末取自城市建筑垃圾中的水泥粉末，所述粉煤灰取自工业废弃物，所述PP颗粒取自回收塑料颗粒，所述橡胶粉取自回收轮胎粉末。

5.根据权利要求1-3任一项所述的一种硬质环保沥青基材，其特征在于：所述水泥粉末的粒度为140-200目，所述粉煤灰的粒度为140-180目，所述橡胶粉的粒度为20-50目。

6.根据权利要求1-3任一项所述的一种硬质环保沥青基材，其特征在于：所述PP颗粒的粒径为1-5mm。

7.根据权利要求1-3任一项所述的一种硬质环保沥青基材，其特征在于：所述相容剂为减三线油；所述防老化剂为防老剂MBZ。

8.一种硬质环保沥青基材的制备工艺，其特征在于，包括如下步骤：

(1)、将10#氧化沥青和70#道路沥青混合后，加热至240-260℃；

(2)、将步骤(1)处理后的混合物除水、除杂质后移至搅拌罐中；

(3)、将搅拌罐中的混合物加热至190-240℃时，加入相容剂；

(4)、将步骤(3)处理后的混合物搅拌20min后，加入抗老化剂、PP颗粒和橡胶粉；

(5)将步骤(4)处理的后混合物搅拌20min后，加入水泥粉末和粉煤灰，加入时间持续1h；

(6)向步骤(5)处理的后混合物中加入氯化锌，接着搅拌2h，制成涂盖料。

(7)、将下层玻纤胎放卷、干燥、经200#沥青预浸后，涂盖步骤(6)处理后的涂盖料；

(8)、将上层玻纤胎放卷、干燥后，浸涂粘接胶料；

(9)、将步骤(8)处理后的上层玻纤胎与步骤(7)处理的下层玻纤胎复合，形成硬质环保沥青基材。

9.根据权利要求8所述的一种硬质环保沥青基材的制备工艺，其特征在于，所述水泥粉末通过将建筑垃圾先粗碎成20-50目，再精磨成140-200目，干燥后备用；所述粉煤灰通过将工业废渣精磨成140-180目，干燥后备用；所述PP颗粒通过将回收塑料进行二次混炼，形成通径为1-5mm的颗粒，干燥后备用；所述废旧橡胶通过将废旧回收轮胎依次经过拉丝、粗碎和细碎，粉碎成20-50目胶粉，干燥后备用。

10.一种防水材料与金属的复合产品，包括防水基层和设有表面涂层的金属层，所述防水基层与设有表面涂层的金属层之间设置有用于粘结设有表面涂层的金属层与防水基层的粘接层，所述防水基层的下部设置有保护层；其特征在于，所述防水基层由如权利要求1-7任一项所述的硬质环保沥青基材构成。