CN110356066B - 一种sbs改性沥青耐根穿刺防水卷材及其生产方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种SBS改性沥青耐根穿刺防水卷材及其生产方法，属于防水卷材技术领域。包括上表面隔离层、SBS改性沥青层、中间胎基层、SBS改性沥青层和下表面隔离层；SBS改性沥青层是由以下重量份数的原料制成：90#石油沥青50‑60份，10#石油沥青10‑20份，SBS橡胶20‑30份，氟硅橡胶15‑25份，硫化剂2‑4份，硫化促进剂0.5‑1份，硅烷偶联剂5‑10份，活性增粘树脂5‑8份，抗氧化剂0.8‑1.2份，填料20‑30份，化学阻根剂3‑5份。该防水卷材具有较好的耐植物根系穿刺的能力，且耐盐碱性强，适合用于盐碱地区的有种植需求的防水工程。

Description

一种SBS改性沥青耐根穿刺防水卷材及其生产方法
【技术领域】
本发明涉及防水卷材技术领域，具体涉及一种SBS改性沥青耐根穿刺防水卷材及其生产方法。
【背景技术】
随着我国城市化的发展，绿化用地逐渐减少，为改善居住条件和生活环境，屋顶花园成为开发商和建筑师的首选方案。但是，屋顶花园对防水卷材具有很高的要求，不但要能防水，还要能长期抵挡植物根部侵入到卷材中。由于传统防水卷材以及普通高分子防水材料并不具有抗根性能，很容易被植物根尖穿透，造成防水层的破坏和建筑体的渗漏，这将直接导致“建筑种植绿化”体系的失败，因而无法满足建筑种植系统的要求，因而有必要研究具有耐根穿刺的防水卷材。
耐根穿刺防水卷材的主要原理有两种：第一种是物理阻根，以卷材的抗刺穿强度作为阻根方法。第二种是化学阻根，在防水卷材生产过程中，加入化学阻根剂【主成分为(R)-2-(4-氯-2-甲基苯氧基)丙酸辛酯和二-2-(4-氯-2-甲基-苯氧基)丙酸-多聚乙二醇酯】，使植物根系无法接近防水卷材。
物理阻根较为传统，成本较化学阻根造价低，其耐根性能也更加持久、稳定。化学阻根效果更为突出，但也存在一些难以避免的弊端。例如，施工过程中的加热和生产过程中的高温搅拌会破坏阻根剂；阻根剂剂量的过量或不足均会产生不良影响。因此，目前的耐根穿刺防水卷材一般结合了两种阻根方式，从而保证更好的防水和耐根穿刺效果，但无论哪种方式均存在的问题是不耐盐碱，不适合于盐碱地区有种植需求的防水工程，不能满足工程应用。
为了满足盐碱地区有种植需求的防水工程，现研究一种耐盐碱耐根穿刺SBS改性沥青防水卷材；该项目研究成功，对盐碱地区有种植需求的防水工程的防水起着极其重要的作用。
【发明内容】
本发明的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种SBS改性沥青耐根穿刺防水卷材及其生产方法，该防水卷材具有较好的耐植物根系穿刺的能力，且耐盐碱性强，适合用于盐碱地区的有种植需求的防水工程。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种SBS改性沥青耐根穿刺防水卷材，包括：上表面隔离层、SBS改性沥青层、中间胎基层、SBS改性沥青层和下表面隔离层；
所述SBS改性沥青层是由以下重量份数的原料制成：90#石油沥青50-60份，10#石油沥青10-20份，SBS橡胶20-30份，氟硅橡胶15-25份，硫化剂2-4份，硫化促进剂0.5-1份，硅烷偶联剂5-10份，活性增粘树脂5-8份，抗氧化剂0.8-1.2份，填料20-30份，化学阻根剂3-5份；
所述活性增粘树脂为增粘树脂JT-260、烷基酚乙炔增粘树脂、C5石油树脂按照质量比为1:2:3～5混合组成；
所述填料通过以下方法制备得到：将气相白炭黑于110-115℃脱水干燥，然后在90-95℃条件下，一边搅拌一边加入羟基硅油进行结构改性，反应10-15min后，继续加入乙烯基三甲氧基硅烷，在90-95℃搅拌改性10-15min，冷却出料即得；其中气相白炭黑、羟基硅油、乙烯基三甲氧基硅烷的质量比为5:2-3:1。
优选地，所述硫化剂为2,4-二氯过氧化苯甲酰，硫化促进剂为2,5-二甲基-2,5-二叔丁基过氧化己烷，且硫化剂和硫化促进剂的用量比为4:1。
优选地，所述化学阻根剂为2-甲基-4-氯戊氧基丙酸和N，N-二乙基-2-(1-萘氧基)丙酰胺的混合物，两者的重量比为1-3:2。
优选地，所述硅烷偶联剂为乙烯基三(β—甲氧基乙氧基)硅烷或乙烯基三乙酸基硅烷。
优选地，所述中间胎基层为铜胎基层。
本发明还提供上述SBS改性沥青耐根穿刺防水卷材的制备方法，包括以下步骤：
(1)按重量份准备好原料；
(2)将90#石油沥青、10#石油沥青添加到带有搅拌装置的反应釜中升温至145～155℃，然后加入SBR橡胶，搅拌60～90分钟，将反应温度升温至160～170℃后，加入氟硅橡胶、硫化剂、硫化促进剂，用高速剪切机搅拌50～80分钟，降温至100～120℃加入硅烷偶联剂、抗氧化剂、无机填料，直至石油沥青与其他物料分散均匀，制得SBS改性沥青粘胶；
(3)在150～180℃的条件下，将SBS改性沥青粘胶与中间胎基层热压粘结，控厚定型、并覆隔离膜层、收卷制成。
本发明的防水卷材通过90#石油沥青和10#石油沥青混合后采用SBS橡胶和氟硅橡胶分别进行改性，其中，SBS橡胶改性后，使得防水卷材具有较好的耐高温性能，可以在-25到+100℃度的温度范围内使用，有较高的弹性和耐疲劳性，以及高达1500％的伸长率和较强的耐穿刺能力、耐撕裂能力。氟硅橡胶在保持有机硅材料的耐热性、耐寒性、耐老化等优异性能的基础上，由于含氟基团的引入，它又具有有机氟材料优异的耐氢类溶剂、耐油、耐酸碱性和更低的表面能性能；本发明中通过氟硅橡胶的改性，使得耐盐碱的性能大大提高，满足盐碱地的种植要求。但氟硅橡胶由于拉伸强度低，表面能低，粘结性能差，对防水卷材的整体性能带来不利的影响，因此需要对其进行硫化补强和增粘，且通过填料的改进，保持防水卷材的整体强度。其中，发明采用的活性增粘树脂为增粘树脂JT-260、烷基酚乙炔增粘树脂、C5石油树脂按照质量比为1:2:3～5混合组成，增粘树脂JT-260是一种广泛用于不同粘度和不同极性橡胶混炼的芳香及脂肪族树脂混合物，可提高混炼时的橡胶均匀性；与橡胶的相容性好，极易分散于橡胶中，具有优良的加工性能，且有助于其它填充物的分散，减少喷霜倾向；该产品能快速降低胶料门尼粘度，缩短混炼时间；可增加胶料粘性，改善胶料在开炼机上脱辊现象；能提高挤出速度，而口型膨胀不会增加，也可提高压延速率。烷基酚乙炔增粘树脂是山东莱芜润达新材料有限公司研制的一种超粘型增粘树脂，其与天然橡胶和合成橡胶均具有很好的相容性，能在高温和高湿等恶劣条件下具有较好的初始粘性、粘性保持力，具有其他增粘树脂无法比拟的性能，达到了国际产品的先进水平，目前烷基酚乙炔增粘树脂主要用于轮胎的生产，本发明利用增粘树脂JT-260、烷基酚乙炔增粘树脂与C5石油树脂复配，能够获得反应倍粘性的改性沥青防水卷材，取得新的研究进展。C5石油树脂是沥青橡胶改性中常用的增粘剂，用于提高自粘沥青卷材的初粘性以及粘接持久性，在本发明中，通过与增粘树脂JT-260、烷基酚乙炔增粘树脂，使氟硅橡胶表面能提高，粘性增加，从而使本发明的防水卷材具有较好的粘性。补强所用硫化剂和硫化促进剂的用量比为4:1，填料是气相白炭黑经过羟基硅油进行钝化处理，并提高润湿能力，有助于其分散和提高补强效果，经乙烯基三甲氧基硅烷处理后增加交联点以提高强度，体系内的各物料相互配合使硫化后的SBS橡胶、氟硅橡胶跟改性沥青一起构成强度、粘性和防水性能俱佳的粘胶，保证其具有物理阻根性。
本发明所采用的硅烷偶联剂能够与现浇混凝土发生化学反应，两者之间形成化学键，使卷材牢固地与混凝土或水泥界面结合；同时水泥在固化过程中，消耗大量的水，导致在水泥与自粘卷材间形成局部封闭的体系中产生负压，以及水泥的固化放热，促进自粘胶的蠕变，使其深入到混凝土的毛细管或孔隙中，形成物理卯榫作用，达到可靠的粘结效果；自粘结剂层渗透到混凝土的毛细管或孔隙中的同时，增大了自粘胶与混凝土接触的面积，促进自粘结剂层与混凝土形成更多的离子键，而起到“化学交联-物理卯榫的协同效应”(Chemical Bonding and Physical Crosslinking Synergism，简称CPS)，使基面与自粘层形成“互穿网络式”界面结构，从而使粘接更为牢靠，使它能彻底解决与基层粘结的问题和湿面施工的难题。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
1、本发明的防水卷材中添加了氟硅橡胶，借助氟硅橡胶优异的耐氢类溶剂、耐油、耐酸碱性使得其具有较好的耐盐碱的性能。
2、本发明的防水卷材中由于添加了氟硅橡胶，为消除氟硅橡胶带来的不利因素，本发明通过硫化剂、硫化促进剂、改性的填料对整体进行补强；并采用活性增粘树脂进行增粘，各组分之间相容性好，且协同作用，使得本发明的防水卷材得以保持较好的拉伸强度、抗裂强度、粘性和防水性。
3、本发明的防水卷材的胎基采用铜胎基层，可抑制防水层附近根系顶端的分生组织，控制根系不再向防水层生产，同时本发明制备改性沥青中还加入抑制植物根系生长的化学阻根剂，可促进根系顶端角质层的增长，抑制根系破坏防水层，同时不影响植物的生长，在本发明中，铜胎基层、化学阻根剂以及卷材本身的强度协同作用，赋予产品优异的阻根、耐根穿刺性，使生产得到的防水卷材具备防水和阻止植物根穿刺双重功能。
【具体实施方式】
为了更清楚地表达本发明，以下通过具体实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
一种SBS改性沥青耐根穿刺防水卷材，包括：上表面隔离层、SBS改性沥青层、中间铜胎基层、SBS改性沥青层和下表面隔离层；
所述SBS改性沥青层是由以下重量份数的原料制成：90#石油沥青50份，10#石油沥青10份，SBS橡胶20份，氟硅橡胶15份，硫化剂2,4-二氯过氧化苯甲酰2份，硫化促进剂2,5-二甲基-2,5-二叔丁基过氧化己烷0.5份，硅烷偶联剂乙烯基三(β—甲氧基乙氧基)硅烷5份，活性增粘树脂5份，抗氧化剂亚磷酸三(2，4-二叔丁基苯基)酯0.8份，填料20份，化学阻根剂3份；其中，硫化剂和硫化促进剂的用量比为4:1；活性增粘树脂为增粘树脂JT-260、烷基酚乙炔增粘树脂、C5石油树脂按照质量比为1:2:3混合组成；化学阻根剂为2-甲基-4-氯戊氧基丙酸和N，N-二乙基-2-(1-萘氧基)丙酰胺的混合物，两者的重量比为1:2。
填料通过以下方法制备得到：将气相白炭黑于110℃脱水干燥，然后在90℃条件下，一边以200r/min的转速搅拌一边加入羟基硅油进行结构改性，反应10min后，继续加入乙烯基三甲氧基硅烷，在90℃下以200min/r的转速搅拌改性1min，冷却出料即得；其中气相白炭黑、羟基硅油、乙烯基三甲氧基硅烷的质量比为5:2:1。
本发明还提供上述SBS改性沥青耐根穿刺防水卷材的制备方法，包括以下步骤：
(1)按重量份准备好原料；
(2)将90#石油沥青、10#石油沥青添加到带有搅拌装置的反应釜中升温至145℃，升温过程中搅拌速度为400r/min，待沥青完全融化后加入SBR橡胶，搅拌60分钟，将反应温度升温至160℃后，加入氟硅橡胶、硫化剂、硫化促进剂，用高速剪切机在1000r/min的搅拌速度下反应50分钟，然后降温至100℃加入硅烷偶联剂、抗氧化剂、无机填料，直至石油沥青与其他物料分散均匀，制得SBS改性沥青粘胶；
(3)在150℃的条件下，将SBS改性沥青粘胶与中间胎基层热压粘结，控厚定型、并覆隔离膜层、收卷制成。
实施例2
一种SBS改性沥青耐根穿刺防水卷材，包括：上表面隔离层、SBS改性沥青层、中间铜胎基层、SBS改性沥青层和下表面隔离层；
所述SBS改性沥青层是由以下重量份数的原料制成：90#石油沥青55份，10#石油沥青15份，SBS橡胶25份，氟硅橡胶20份，硫化剂2,4-二氯过氧化苯甲酰3份，硫化促进剂2,5-二甲基-2,5-二叔丁基过氧化己烷0.9份，硅烷偶联剂乙烯基三乙酸基硅烷8份，活性增粘树脂7份，抗氧化剂亚磷酸三(2，4-二叔丁基苯基)酯1.0份，填料25份，化学阻根剂4份；其中，活性增粘树脂为增粘树脂JT-260、烷基酚乙炔增粘树脂、C5石油树脂按照质量比为1:2:4混合组成；化学阻根剂为2-甲基-4-氯戊氧基丙酸和N，N-二乙基-2-(1-萘氧基)丙酰胺的混合物，两者的重量比为2:2。
填料通过以下方法制备得到：将气相白炭黑于112℃脱水干燥，然后在92℃条件下，一边以200r/min的转速搅拌一边加入羟基硅油进行结构改性，反应12min后，继续加入乙烯基三甲氧基硅烷，在92℃下以200min/r的转速搅拌改性12min，冷却出料即得；其中气相白炭黑、羟基硅油、乙烯基三甲氧基硅烷的质量比为5:3:1。
本发明还提供上述SBS改性沥青耐根穿刺防水卷材的制备方法，包括以下步骤：
(1)按重量份准备好原料；
(2)将90#石油沥青、10#石油沥青添加到带有搅拌装置的反应釜中升温至150℃，升温过程中搅拌速度为400r/min，待沥青完全融化后加入SBR橡胶，搅拌75分钟，将反应温度升温至165℃后，加入氟硅橡胶、硫化剂、硫化促进剂，用高速剪切机在1000r/min的搅拌速度下反应75分钟，然后降温至110℃加入硅烷偶联剂、抗氧化剂、无机填料，直至石油沥青与其他物料分散均匀，制得SBS改性沥青粘胶；
(3)在160℃的条件下，将SBS改性沥青粘胶与中间胎基层热压粘结，控厚定型、并覆隔离膜层、收卷制成。
实施例3
一种SBS改性沥青耐根穿刺防水卷材，包括：上表面隔离层、SBS改性沥青层、中间铜胎基层、SBS改性沥青层和下表面隔离层；
所述SBS改性沥青层是由以下重量份数的原料制成：90#石油沥青60份，10#石油沥青20份，SBS橡胶30份，氟硅橡胶25份，硫化剂2,4-二氯过氧化苯甲酰4份，硫化促进剂2,5-二甲基-2,5-二叔丁基过氧化己烷1份，硅烷偶联剂乙烯基三乙酸基硅烷5-10份，活性增粘树脂8份，抗氧化剂亚磷酸三(2，4-二叔丁基苯基)酯1.2份，填料30份，化学阻根剂5份；其中，硫化剂和硫化促进剂的用量比为4:1；活性增粘树脂为增粘树脂JT-260、烷基酚乙炔增粘树脂、C5石油树脂按照质量比为1:2:5混合组成；化学阻根剂为2-甲基-4-氯戊氧基丙酸和N，N-二乙基-2-(1-萘氧基)丙酰胺的混合物，两者的重量比为3:2。
填料通过以下方法制备得到：将气相白炭黑于115℃脱水干燥，然后在95℃条件下，一边以200r/min的转速搅拌一边加入羟基硅油进行结构改性，反应15min后，继续加入乙烯基三甲氧基硅烷，在95℃下以200min/r的转速搅拌改性15min，冷却出料即得；其中气相白炭黑、羟基硅油、乙烯基三甲氧基硅烷的质量比为5:3:1。
本发明还提供上述SBS改性沥青耐根穿刺防水卷材的制备方法，包括以下步骤：
(1)按重量份准备好原料；
(2)将90#石油沥青、10#石油沥青添加到带有搅拌装置的反应釜中升温至155℃，升温过程中搅拌速度为400r/min，待沥青完全融化后加入SBR橡胶，搅拌90分钟，将反应温度升温至170℃后，加入氟硅橡胶、硫化剂、硫化促进剂，用高速剪切机在1000r/min的搅拌速度下反应80分钟，然后降温至120℃加入硅烷偶联剂、抗氧化剂、无机填料，直至石油沥青与其他物料分散均匀，制得SBS改性沥青粘胶；
(3)在180℃的条件下，将SBS改性沥青粘胶与中间胎基层热压粘结，控厚定型、并覆隔离膜层、收卷制成。
对比例1
本对比例1与实施例2的不同之处在于，氟硅橡胶采用SBR橡胶代替。
对比例2
本对比例2与实施例2的不同之处在于，硫化剂和硫化促进剂采用硫磺代替。
对比例3
本对比例3与实施例2的不同之处在于，填料采用白炭黑代替，且不作改性。
对比例4
本对比例4与实施例2的不同之处在于，增粘树脂只有C5石油树脂。
根据JC/T 1075-2008《种植屋面用耐根穿刺防水卷材》和Q/SY YHF0034--2015《耐盐碱型聚合物改性沥青防水卷材》的标准对实施例1-4和对比例1-3生产的防水卷材进行检测，得到检测结果如表1-2所示。
表1
Figure GDA0003257678300000071
Figure GDA0003257678300000081
表2
Figure GDA0003257678300000082
Figure GDA0003257678300000091
从表1的结果可知，本发明的防水卷材的各项性能符合JC/T 1075-2008《种植屋面用耐根穿刺防水卷材》和Q/SY YHF0034--2015《耐盐碱型聚合物改性沥青防水卷材》的要求。对比例1中的防水卷材，由于为采用氟硅橡胶，耐盐碱性不合格；对比例2中的防水卷材由于硫化体系不同，卷材的强度不满足要求；对比例3中的填料白炭黑未作处理，卷材的强度也不满足要求；对比例4中增粘树脂只有C5石油树脂，使得体系粘性不足，使SBR橡胶和氟硅橡胶均得不到很好分散，体系强度不满足要求且在断裂时出现胶层和胎基分离的现象。
上述说明是针对本发明较佳可行实施例的详细说明，但实施例并非用以限定本发明的专利申请范围，凡本发明所提示的技术精神下所完成的同等变化或修饰变更，均应属于本发明所涵盖专利范围。

Claims (5)

1.一种SBS改性沥青耐根穿刺防水卷材，其特征在于，包括：上表面隔离层、SBS改性沥青层、中间胎基层、SBS改性沥青层和下表面隔离层；
所述SBS改性沥青层是由以下重量份数的原料制成：90#石油沥青50-60份，10#石油沥青10-20份，SBS橡胶20-30份，氟硅橡胶15-25份，硫化剂2-4份，硫化促进剂0.5-1份，硅烷偶联剂5-10份，活性增粘树脂5-8份，抗氧化剂0.8-1.2份，填料20-30份，化学阻根剂3-5份；
所述活性增粘树脂为增粘树脂JT-260、烷基酚乙炔增粘树脂、C5石油树脂按照质量比为1:2:3～5混合组成；
所述填料通过以下方法制备得到：将气相白炭黑于110-115℃脱水干燥，然后在90-95℃条件下，一边搅拌一边加入羟基硅油进行结构改性，反应10-15min后，继续加入乙烯基三甲氧基硅烷，在90-95℃搅拌改性10-15min，冷却出料即得；其中气相白炭黑、羟基硅油、乙烯基三甲氧基硅烷的质量比为5:2-3:1。
2.根据权利要求1所述的SBS改性沥青耐根穿刺防水卷材，其特征在于：所述硫化剂为2,4-二氯过氧化苯甲酰，硫化促进剂为2,5-二甲基-2,5-二叔丁基过氧化己烷，且硫化剂和硫化促进剂的用量比为4:1。
3.根据权利要求1所述的SBS改性沥青耐根穿刺防水卷材，其特征在于：所述化学阻根剂为2-甲基-4-氯戊氧基丙酸和N，N-二乙基-2-(1-萘氧基)丙酰胺的混合物，两者的重量比为1-3:2。
4.根据权利要求1所述的SBS改性沥青耐根穿刺防水卷材，其特征在于：所述硅烷偶联剂为乙烯基三(β—甲氧基乙氧基)硅烷或乙烯基三乙酸基硅烷。
5.根据权利要求1所述的SBS改性沥青耐根穿刺防水卷材，其特征在于：所述中间胎基层为铜胎基层。
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