CN109971192A - 一种自粘改性沥青涂盖料及其制备方法和改性沥青防水卷材 - Google Patents

一种自粘改性沥青涂盖料及其制备方法和改性沥青防水卷材 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种自粘改性沥青涂盖料及其制备方法和改性沥青防水卷材。该自粘改性沥青涂盖料包括：高标号石油沥青20‑70重量份、高分子改性剂5‑30重量份、橡胶粉5‑30重量份、填料5‑40重量份、生物沥青5‑50重量份；所述高标号石油沥青选自标号为110‑200#的石油沥青中的至少一种；所述生物沥青的来源为植物资源。本发明能够显著提高低温下的初粘力与常温下的初粘力；能够明显提升自粘沥青防水卷材的粘接性能；能够提高耐热性；热老化后粘接性能保持明显提升，得益于其与基层粘附性好，破坏形态为内聚破坏。

Description

一种自粘改性沥青涂盖料及其制备方法和改性沥青防水卷材
技术领域
本发明属于建筑防水领域，更具体地，涉及一种自粘改性沥青涂盖料及其制备方法和改性沥青防水卷材。
背景技术
防水是现代建筑不可缺少的一道工序，防水材料多种多样，其中沥青基防水材料是目前的主流，由于现在国家对安全与环保越来越重视，热熔型的沥青卷材应用已受到限制，自粘沥青防水卷材增长速度越来越快。
生物沥青是林业资源、城市垃圾以及动物排泄物等经过液化以及分离制备的沥青类材料，该类材料具有来源广泛、成本低廉、绿色无污染以及可再生的特点。目前已有专利申请涉及到利用生物沥青改性来提高改性沥青的路用性能，降低道路建设的成本，申请号为CN201610615175.2、CN201810101617.0、CN201810102139.5、CN201210287402.5、CN201610940352.4、CN201810267767.9、CN201510736933.1、CN201610265190.9等8项专利申请使用到了高分子或废胶粉改性沥青，但是还未见在自粘沥青防水卷材中应用的报道。
目前自粘沥青防水卷材在低温下的粘接性能较差，产品一般在10℃以下施工其初粘力和粘接力都较弱，不能达到防水效果，需要用热风或者热熔辅助施工，粘接强度和耐老化性能也表现不佳。而已有专利申请提到的生物沥青具有较差的水稳性以及不耐高温性(CN201610265190.9)，使用也受到限制。现有的生物沥青主要是通过替代部分石油沥青来达到道改沥青的指标要求，如申请号为CN201610615175.2、CN201810101617.0、CN201810102139.5、CN201210287402.5、CN201610940352.4、CN201810267767.9、CN201510736933.1、CN201610265190.9等8项专利申请使用到了高分子或废胶粉改性沥青，但未解决生物沥青的加入会影响SBS、橡胶粉等高分子的溶胀、生物沥青易老化、在改性沥青过程中时间过久会大幅影响产品性能的问题，更没有将生物沥青在改性沥青防水卷材中应用的先例。目前的自粘沥青防水卷材一般采用沥青、软化油、高分子改性剂、增粘树脂、填料等，例如专利申请CN201610779963.5、CN201711305571.6等，增粘树脂可以提高初粘力与粘接强度，但是会降低产品的低温柔性，因为增粘树脂的Tg一般较高，因此需要添加更多的高分子改性剂，大幅提高了产品成本，而且高分子改性剂的加入导致低温下的初粘力较弱，内聚力很大但是粘接强度却不高，不能实现粘接后再剥离时内聚破坏，存在串水风险。
发明内容
本发明的目的在于解决现有生物沥青水稳定性差、不耐高温的缺陷，大量的高分子改性剂与增粘树脂的使用造成的自粘沥青防水卷材低温下初粘力弱、粘接强度低、生产成本高等问题。通过生产工艺的调整，使生物沥青在最后加入，降低加工温度与减少搅拌时间，使生物沥青保持较低程度的老化，从而提高产品性能。
为了实现上述目的，本发明的第一方面提供一种自粘改性沥青涂盖料，该自粘改性沥青涂盖料包括：
高标号石油沥青20-70重量份、高分子改性剂5-30重量份、橡胶粉5-30重量份、填料5-40重量份、生物沥青5-50重量份；
所述高标号石油沥青选自标号为110-200#的石油沥青中的至少一种；
所述生物沥青的来源为植物资源。
作为优选方案，所述自粘改性沥青涂盖料包括：
高标号石油沥青30-60重量份、高分子改性剂8-15重量份、橡胶粉10-20重量份、填料10-30重量份、生物沥青10-25重量份。
根据本发明，所述高分子改性剂和所述填料可选用本领域技术人员常规采用的高分子改性剂和填料。
作为优选方案，所述高分子改性剂选自SIS、SBS、SBR和SEBS中的至少一种。
作为优选方案，所述填料选自重钙、滑石粉、膨润土、高岭土和炭黑中的至少一种。
作为优选方案，所述橡胶粉的目数为60-100目。
作为优选方案，本发明中选用的植物资源选自秸秆、木材、植物油和生活垃圾中的至少一种。所述生活垃圾是指蔬菜、水果、米、面产生的生活垃圾。
本发明中，采用的生物沥青可选用本领域技术人员常规采用的生物沥青，可通过商购或自制得到。商购可选择长春大成集团公司生产的生物沥青、济南发达油脂工业公司生产的生物质沥青等。作为优选方案，所述生物沥青由包括如下步骤的方法制备得到：将粉碎后的麦秆置于反应器中在惰性气体的氛围下，在350-450℃下反应1-5秒制备而成。
作为优选方案，所述粉碎后的麦秆的粒径≤1mm。
作为优选方案，所述惰性气体为N2。
本发明的第二方面提供上述的自粘改性沥青涂盖料的制备方法，该制备方法包括：
1)将高标号石油沥青和高分子改性剂在160-200℃下研磨搅拌；
2)加入橡胶粉，保持温度为160-200℃，继续搅拌；
3)加入填料并搅拌，降温至小于160℃，然后加入生物沥青，搅拌5-30min后得到所述自粘改性沥青涂盖料。
根据本发明，上述自粘改性沥青涂盖料的制备方法中，高标号石油沥青和高分子改性剂的研磨搅拌时间、加入橡胶粉后继续搅拌的时间以及加入填料并搅拌的时间本领域技术人员均可根据需要(如产品的添加量等)进行调整。
作为优选方案，步骤2)中，橡胶粉可分多次加入。
根据本发明，步骤3)中，添加填料后，体系温度降温至小于160℃再加入生物沥青，搅拌均匀后即可出料，不经过较高温度且停留时间短(不超过30min)，减少了生物沥青的降解，使生物沥青保持较低程度的老化，从而提高产品性能。更优选地，控制搅拌时间为5-15min即可得到所述自粘改性沥青涂盖料。
作为优选方案，步骤3)中，搅拌的转速为600-1500rpm。
本发明的第三方面提供一种改性沥青防水卷材，该改性沥青防水卷材由包括上述的自粘改性沥青涂盖料制备得到。
本发明的有益效果：
本发明能够显著提高低温下的初粘力与常温下的初粘力；能够明显提升自粘沥青防水卷材的粘接性能；能够提高耐热性；热老化后粘接性能保持明显提升，得益于其与基层粘附性好，破坏形态为内聚破坏。具体地说：
1、本发明在自粘改性沥青涂盖料中加入一定量的生物沥青，利用生物沥青中含有的大量羟基，降低产品的表面能，提高对基层的润湿性能，从而提高初粘力；
2、生物沥青的添加提高了粘接性能，无需额外添加增粘树脂，同时也可以降低体系中的高分子比例，降低内聚力，从而实现在基层剥离时能够内聚破坏，实现满粘，同时，由于高分子树脂比例降低，生物沥青为可再生，成本远低于石油沥青，因此降低生产成本；
3、制备样品过程中，先利用高标号石油沥青软化油溶胀高分子改性剂，添加填料后，体系温度下降至小于160℃再加入生物沥青，搅拌均匀后即可出料，不经过较高温度且停留时间短(不超过30min)，减少了生物沥青的降解，使生物沥青保持较低程度的老化，从而提高产品性能。
本发明的其它特征和优点将在随后具体实施方式部分予以详细说明。
具体实施方式
下面将更详细地描述本发明的优选实施方式。虽然以下描述了本发明的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本发明更加透彻和完整，并且能够将本发明的范围完整地传达给本领域的技术人员。
本发明实施例1，2，4中的生物沥青由包括如下的方法制备得到：将粉碎的麦秆(<1mm)置于反应器中N2氛围下，在400℃下反应5秒制备而成。
本发明实施例3中的生物沥青购自长春大成集团公司。
本发明实施例5中的生物沥青购自济南发达油脂工业公司。
本发明实施例中，自粘改性沥青涂盖料的制备方法包括：
(1)在改性沥青涂盖料反应釜中注入高标号石油沥青，升温至180℃，加入高分子改性剂，开启胶体磨搅拌1小时；
(2)分两批投入橡胶粉，保持温度180℃，保持开启胶体磨，循环搅拌1.5小时；
(3)关闭胶体磨，关闭导热油，投入填料并在800rpm的转速下搅拌1小时，降温至小于160℃，然后添加生物沥青，在800rpm的转速下搅拌10min后得到所述自粘改性沥青涂盖料。
本发明实施例中，改性沥青防水卷材的制备方法包括：胎基浸油后涂布自粘改性沥青涂盖料，涂覆后进行冷却，覆隔离膜，制备得到改性沥青防水卷材。
实施例1
本实施例提供一种自粘改性沥青涂盖料，该自粘改性沥青涂盖料包括：
110号石油沥青50重量份、1401型SBS改性剂10重量份、80目橡胶粉10重量份、滑石粉18重量份、生物沥青5重量份。
按上述配方制备自粘沥青涂盖料，然后将自粘沥青涂盖料制备成自粘沥青防水卷材。
实施例2
本实施例提供一种自粘改性沥青涂盖料，该自粘改性沥青涂盖料包括：
130号石油沥青45重量份、1401型SBS改性剂4重量份、SBR改性剂5重量份、80目橡胶粉13重量份、重钙15重量份、生物沥青10重量份。
按上述配方制备自粘沥青涂盖料，然后将自粘沥青涂盖料制备成自粘沥青防水卷材。
实施例3
本实施例提供一种自粘改性沥青涂盖料，该自粘改性沥青涂盖料包括：
150号石油沥青40重量份、SBR改性剂6重量份、SEBS改性剂1重量份、80目橡胶粉15重量份、重钙15重量份、生物沥青15重量份。
按上述配方制备自粘沥青涂盖料，然后将自粘沥青涂盖料制备成自粘沥青防水卷材。
实施例4
本实施例提供一种自粘改性沥青涂盖料，该自粘改性沥青涂盖料包括：
200号石油沥青30重量份、SIS改性剂12重量份、SBR改性剂2重量份、80目橡胶粉18重量份、滑石粉20重量份、生物沥青20重量份。
按上述配方制备自粘沥青涂盖料，然后将自粘沥青涂盖料制备成自粘沥青防水卷材。
实施例5
本实施例提供一种自粘改性沥青涂盖料，该自粘改性沥青涂盖料包括：
110号石油沥青30重量份、200号石油沥青20重量份、1401号SBS改性剂5重量份、SEBS改性剂4重量份、80目橡胶粉16重量份、滑石粉10重量份、生物沥青15重量份。
按上述配方制备自粘沥青涂盖料，然后将自粘沥青涂盖料制备成自粘沥青防水卷材。
对比例1
本对比例提供一种自粘沥青涂盖料，其配方参考实施例5，考察生物沥青在其中的作用，其原料配方包括以下重量组份：
110号石油沥青30重量份、200号石油沥青20重量份、1401号SBS改性剂5重量份、SEBS改性剂4重量份、80目橡胶粉16重量份、滑石粉10重量份。
该自粘沥青涂盖料的制备方法包括：
(1)在改性沥青涂盖料反应釜中注入110号石油沥青，升温至180℃，加入高分子改性剂，开启胶体磨搅拌1小时；
(2)分两批投入橡胶粉，保持温度180℃，保持开启胶体磨，循环搅拌1.5小时；
(3)关闭胶体磨，关闭导热油，投入填料并在800rpm的转速下搅拌1小时得到自粘沥青涂盖料。
胎基浸油后涂布自粘沥青涂盖料，涂覆后进行冷却，覆隔离膜，制备得到沥青防水卷材。
对比例2
本对比例提供一种自粘沥青涂盖料，其配方参考现有市场上的普及的自粘卷材配方，其原料配方包括：
70号石油沥青30重量份、软化油20重量份、SBR改性剂10重量份、1401型SBS改性剂8重量份、80目橡胶粉10重量份、C5石油树脂7重量份、滑石粉15重量份。
生产工艺为：将70号石油沥青与软化油打入反应罐，加热至180-200℃，开启800rpm高速搅拌，加入SBR改性剂，开启胶体磨，1小时后加入1401型SBS改性剂，继续反应1-2小时，分两批加入80目橡胶粉，继续搅拌1小时左右，关闭胶体磨，加入C5石油树脂、滑石粉，搅拌0.5小时左右进行中控检测，完成涂盖料制备。自粘沥青防水卷材的制备方法同对比例1。
对比例3
本对比例提供一种自粘沥青涂盖料，其配方参考现有市场上的普及的自粘卷材配方，其原料配方包括：
200号石油沥青30重量份、SIS改性剂12重量份、SBR改性剂2重量份、80目橡胶粉18重量份、松香树脂5重量份、滑石粉20重量份。
生产工艺为：将200号石油沥青打入反应罐，加热至180-200℃，开启800rpm高速搅拌，加入SIS改性剂，开启胶体磨，1小时后加入SBR改性剂，继续反应1-2小时，分两批加入橡胶粉，继续搅拌1小时左右，关闭胶体磨，加入松香树脂、滑石粉，搅拌0.5小时左右进行中控检测，完成涂盖料制备。自粘沥青防水卷材的制备方法同对比例1。
按上述配方制备自粘沥青涂盖料，然后将自粘沥青涂盖料制备成自粘沥青防水卷材。
测试例：
测试实施例1-5及对比例1-3制备得到的防水卷材在5℃、25℃下的初粘力、低温柔性、卷材与铝板接缝剥离强度、剥离后的破坏形态、吸水率、耐热性、热老化后与铝板接缝剥离强度，测试结果如表1所示。
表1
由表1可知，生物沥青的加入可以显著提高低温下的初粘力，提高剥离强度，由于是内聚破坏，在热老化后剥离强度还略有增加，通过实施例5与对比例1的比较，可得知生物沥青的加入会导致低温柔性略有衰减，吸水率提高，但是耐热有提高，低温、常温下的初粘力显著提升，剥离强度也有明显提升；由对比例2和对比例3得知，常见的自粘沥青防水卷材在常温下粘接性能表现很好，但是低温下的初粘较差，热老化后衰减明显，而且需要添加大量的改性剂，成本较高，增粘树脂会使低温柔性降低，可能会导致产品不合格，需要添加更多的改性剂来改善。
以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。

Claims (10)

1.一种自粘改性沥青涂盖料，其特征在于，该自粘改性沥青涂盖料包括：
高标号石油沥青20-70重量份、高分子改性剂5-30重量份、橡胶粉5-30重量份、填料5-40重量份、生物沥青5-50重量份；
所述高标号石油沥青选自标号为110-200#的石油沥青中的至少一种；
所述生物沥青的来源为植物资源。
2.根据权利要求1所述的自粘改性沥青涂盖料，其中，所述自粘改性沥青涂盖料包括：
高标号石油沥青30-60重量份、高分子改性剂8-15重量份、橡胶粉10-20重量份、填料10-30重量份、生物沥青10-25重量份。
3.根据权利要求1或2所述的自粘改性沥青涂盖料，其中，所述高分子改性剂选自SIS、SBS、SBR和SEBS中的至少一种。
4.根据权利要求1或2所述的自粘改性沥青涂盖料，其中，所述填料选自重钙、滑石粉、膨润土、高岭土和炭黑中的至少一种。
5.根据权利要求1或2所述的自粘改性沥青涂盖料，其中，所述植物资源选自秸秆、木材、植物油和生活垃圾中的至少一种。
6.根据权利要求1或2所述的自粘改性沥青涂盖料，其中，所述生物沥青由包括如下步骤的方法制备得到：将粉碎后的麦秆置于反应器中在惰性气体的氛围下，在350-450℃下反应1-5秒制备而成。
7.根据权利要求6所述的自粘改性沥青涂盖料，其中，所述粉碎后的麦秆的粒径≤1mm。
8.权利要求1-7中任意一项所述的自粘改性沥青涂盖料的制备方法，其特征在于，该制备方法包括：
1)将高标号石油沥青和高分子改性剂在160-200℃下研磨搅拌；
2)加入橡胶粉，保持温度为160-200℃，继续搅拌；
3)加入填料并搅拌，降温至小于160℃，然后加入生物沥青，搅拌5-30min后得到所述自粘改性沥青涂盖料。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其中，步骤3)中，搅拌的转速为600-1500rpm。
10.一种改性沥青防水卷材，其特征在于，该改性沥青防水卷材由包括权利要求1-7中任意一项所述的自粘改性沥青涂盖料制备得到。
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