CN112549729A - 一种立体彩砂防水卷材及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种立体彩砂防水卷材及其制备方法，其中立体彩砂防水卷材包括沥青30份～60份；基础油5份～15份；SBS材料3份～10份；橡胶粉2份～10份；机油10份～30份；防老剂0.2份～1份；滑石粉10份～20份；纳米碳酸钙3份～10份；硅烷偶联剂0.5份～3份；硅微粉3份～10份；立体彩砂颗粒10份～30份。本发明的防水卷材增加了立体彩砂颗粒，在现有的防水卷材上增加了彩砂层，彩砂层能够在改性沥青层外层形成保护层，配合防老化剂和抗紫外线剂，能够有效增加防水卷材的户外耐候性能，外露不褪色，具有良好的抗紫外性能，大大提高材料的防水性能和使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及防水材料技术领域，具体涉及到一种立体彩砂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。
防水卷材大多是以沥青和橡胶为基础原料，在此基础上优化组分，从而使得卷材具有不同的性能。
文献1：CN201711208638.4中公开到：一种耐低温自粘橡胶沥青防水卷材；以玻纤毡或聚酯毡为增强体，增强体上面涂覆改性沥青层，改性沥青层上表面覆矿物颗粒层，增强体下面涂覆聚乙烯膜；改性沥青胶料层设置在上覆面层和中间胎体层之间；所述改性沥青胶料层由以下重量份的原料组成：沥青50～62份、SBS合成橡胶8～10份、硬脂酸15～25份、聚丙烯树脂1.5～2.5份。
上述文献中公开了一种含有改性沥青的通用性防水卷材，该防水卷材的配方与性能与市面上广泛使用的防水卷材相近似。
文献2：CN201811579220.9:中公开了一种种植屋面用改性沥青防水卷材，该专利涉及屋面用的防水卷材，具体涉及一种SBS种植屋面卷材，包括有隔离纸、改性沥青层和隔离膜，所述隔离纸的底端安装有改性沥青层，所述改性沥青层的底端安装有隔离膜，所述改性沥青防水卷材的外表面安装有第一弹性松紧带，所述第一弹性松紧带有两个，所述第一弹性松紧带的上端安装有固定卡扣，所述固定卡扣有两个，所述固定卡扣的一侧安装有第二弹性松紧带，所述第二弹性松紧带有两个，所述第二弹性松紧带的一端安装有连接扣，所述改性沥青防水卷材的内部安装有缠绕圆管，所述缠绕圆管的外表面设置有辅助定位孔，所述辅助定位孔有两个，所述缠绕圆管的两端均安装有连接圆管，所述连接圆管的外表面安装有固定圆管，所述固定圆管有两个，所述固定圆管的外表面安装有连接支撑车条，所述连接支撑车条的一端安装有活动滚轮，所述活动滚轮有两个，所述连接圆管的上端安装有T型固定圆柱，所述T型固定圆柱有两个，所述连接圆管的一侧安装有推杆，所述推杆的内侧安装有固定片。
上述防水卷材虽然具有卷材在屋面使用等特性，作为耐根穿刺施工使用，在耐热性，高低温性能有所改善，但是不能外露使用，外露层没有采用特殊材料和工艺复合，防水性能一般，使用寿命不长。
文献3：CN201611011556.6中公开了名称为芳烃油沥青防水卷材及其生产工艺的发明专利，该专利涉及建筑用的防水卷材，包括原料组分为：石油沥青35-42％，软化剂4-10％，芳烃油4-10％，改性剂5-15％，增粘剂1-10％，防老剂2-10％，增塑剂2-6％，填充剂10-20％。
上述防水卷材虽然具有卷材使用芳烃油改善防水卷材的耐热性，但是不能外露使用，外露层没有采用特殊材料和工艺复合，防水性能一般，使用寿命不长。
通过上述文献可以看出，目前广泛使用的沥青基防水卷材多以苯乙烯-丁二烯-苯乙烯SBS热塑性弹性体作改性剂，沥青作为浸渍和涂盖材料，上表面覆以聚乙烯膜、细砂、矿物料或铝箔、铜箔等隔离材料所制成，虽然这些防水卷材的成本较低，但是也具有诸多缺陷：例如使用寿命短，不能在外露条件下使用，施工时还会严重污染空气。
为了解决上述技术问题，可以通过增设立体彩砂层能够使防水卷材获得更好的防水性能或者其他性能。
文献4：CN201711359917.0中公开了一种耐久耐候防水卷材，所述防水卷材自下而上包括自粘层、胎基层、沥青防水涂层、彩砂层，所述的防水卷材胎基层由废旧衣物纤维毡浸渍沥青而成，所述的胎基层中沥青与胎基的重量比≥140：100，胎基灰分含量为10％，所述的防水卷材具有浸渍饱和沥青的所述胎基层和所述胎基层上层的沥青防水涂层，胎基层和沥青防水层在压力≥0.15MPa下不透水时间≥30分钟，所述防水卷材的胎基层与自粘层之间设置玻纤布，所述防水卷材纵向抗拉≥300N/50mm，所述防水卷材成品含水量≤3％，所述防水卷材在82℃-88℃温度下保持2小时挥发不超过1.5％，彩砂层颗粒滑动不超过2mm，所述废旧衣物无需分类筛选、无需进行消毒处理。
文献5：CN201711340414.9中公开了一种立面墙自粘防水卷材，防水卷材由下至上依次设置有自粘涂层、玻纤层、胎基层、沥青防水涂层和彩砂保护层，其特征在于，防水卷材的一侧设有搭接边，搭接边由下至上依次为自粘涂层、玻纤层、胎基层、沥青防水涂层的四层结构；所述的胎基为废旧衣物制成的纤维毡。沥青防水涂层包括以下重量份的组分：10#沥青40-50份、90#沥青30-40份、792丁苯橡胶10-20份。
本专利使用的废旧衣物纤维毡不需进行针刺操作，阳光长时间照射以及高低温环境下均能保持长期的稳定性和几乎不变的韧性，卷材间搭接不需要用钉子固定和额外封边，降低成本，节省人力，保护操作人员身体健康。
文献4和文献5中公开了在防水卷材上增加彩砂层的技术启示，但是现有技术也仅仅是说明在原有的防水卷材上增加彩砂层，并未考虑到立体彩砂作为原料加入到防水卷材中与其余材料组成的相容性，加入彩砂层对防水卷材的各个性能上的影响。
现有技术中的彩砂层大多是直接粘附在改性沥青上，改性沥青大多是通过热熔进行混合，具有良好的分散度，颗粒较小，交联度高。彩砂颗粒与沥青以及其他原料例如橡胶、滑石粉、SBS材料之间的化学成分大不相同，彩砂颗粒与改性沥青的其余组分或者骨架材料之间的相容性差，使得彩砂颗粒粘附的稳定性较差，进而使得实际上卷材的使用寿命提高度较低。
发明内容
本发明的目的是提供一种立体彩砂防水卷材及其制备方法。
为达上述目的，本发明的一个实施例中提供了一种立体彩砂防水卷材，立体彩砂防水卷材的原料包括以下组分：
基础原料：
沥青30份～60份；基础油5份～15份；SBS材料3份～10份；
橡胶粉2份～10份；机油10份～30份；
助剂：
防老剂0.2份～1份；滑石粉10份～20份；纳米碳酸钙3份～10份；
硅烷偶联剂0.5份～3份；硅微粉3份～10份；
颗粒材料：
立体彩砂颗粒10份～30份。
本发明的优化方案中，立体彩砂防水卷材的原料包括以下组分：
沥青45份；基础油6份；SBS材料4份；
橡胶粉5份；机油15份；
防老剂0.3份；滑石粉15份；纳米碳酸钙5份；
硅烷偶联剂1.5份；硅微粉6份；
立体彩砂颗粒20份。
本发明的优化方案中，沥青为90号重交沥青；基础油为61号基础油。
本发明还公开了立体彩砂防水卷材的制备方法，包括以下步骤：
(1)将基础原料混合加热熔融，加入助剂混合均匀；得到改性沥青混合料；
(2)将改性沥青混合料加入到浸涂槽中保持120℃～250℃；
(3)将胎基布放置在放料辊上进行展开，胎基布通过浸涂槽后将改性沥青混合料粘附在胎基布上，通过厚度辊控制厚度，然后在一面上覆上聚酯隔离膜，另一面覆上立体彩砂颗粒，立体彩砂颗粒固定在基础防水卷材上后形成具有立体效果的图案；
(4)将卷材通过水幕进行冷却，压平成卷，得到立体彩砂防水卷材。
综上所述，本发明具有以下优点：
1、本发明的防水卷材增加了立体彩砂颗粒，在现有的防水卷材上增加了彩砂层，彩砂层能够在改性沥青层外层形成保护层，配合防老化剂和抗紫外线剂，能够有效增加防水卷材的户外耐候性能，外露不褪色，具有良好的抗紫外性能，大大提高材料的防水性能和使用寿命。
2、本发明通过优化防水卷材的组成原料，调节材料的粘度、流动性和相容性，使得立体彩砂颗粒能够均匀分布在沥青层上，具有更强的粘结性能不易脱落，制备得到的防水卷材更加容易施工。
具体实施方式
本发明公开了一种立体彩砂防水卷材，立体彩砂防水卷材的原料包括以下组分：基础原料：沥青30份～60份；基础油5份～15份；SBS材料3份～10份；
橡胶粉2份～10份；机油10份～30份；
助剂：防老剂0.2份～1份；滑石粉10份～20份；纳米碳酸钙3份～10份；
硅烷偶联剂0.5份～3份；硅微粉3份～10份；
颗粒材料：立体彩砂颗粒10份～30份。
实施例1
本发明的优化实施例中，立体彩砂防水卷材的原料包括以下组分：
沥青45份；基础油6份；SBS材料4份；橡胶粉5份；机油15份；
防老剂0.3份；滑石粉15份；纳米碳酸钙5份；
硅烷偶联剂1.5份；硅微粉6份；立体彩砂颗粒20份。
其中，沥青为90号重交沥青；基础油为61号基础油；SBS材料为1401；防老剂为4010。
本按摩的硅烷偶联剂可以选择A151(乙烯基三乙氧基硅烷)、A171(乙烯基三甲氧基硅烷)或者A172(乙烯基三(β-甲氧乙氧基)硅烷)。
实施例2
本发明的立体彩砂防水卷材的制备方法，包括以下步骤：
(1)将基础原料混合加热熔融，加入助剂混合均匀；得到改性沥青混合料；
(2)将改性沥青混合料加入到浸涂槽中保持120℃～250℃；
(3)将胎基布放置在放料辊上进行展开，胎基布通过浸涂槽后将改性沥青混合料粘附在胎基布上，通过厚度辊控制厚度，然后在一面上覆上聚酯隔离膜，另一面覆上立体彩砂颗粒，立体彩砂颗粒固定在基础防水卷材上后形成具有立体效果的图案；
(4)将卷材通过水幕进行冷却，压平成卷，得到立体彩砂防水卷材。
为了验证本发明实施例以及对比实施例的防水卷材的性能，本发明对防水卷材的防水性能、热老化性能、力学性能、温度稳定性进行检测，上述检测对象的检测方法可以采用国家标准。
实验例1：彩砂颗粒对防水卷材的性能影响
实验目的：验证PY改性沥青卷材中加入彩砂层对防水卷材主要性能的影响。本发明实验例1及其它实验例的防水卷材制备方法参考实施例2。
实验例1中各个实验组的组成如表1所示：
表1：实验例1中各实验组的原料组成表
实验方法：设置多个实验组，每个实验组的组分不相同，采用同样的方法制备得到防水卷材。
防水卷材中的主料包括：90号重交沥青45份；61号基础油6份；SBS1401材料4份；橡胶粉5份；机油15份；防老剂40100.3份；滑石粉15份。
本发明的不透水性能检测方法按照GB/T328.10-2007中B方法进行；具体方法如下：
1、检测设备：检测设备为GB/T328.10-2007中B方法中采用的现有设备。
2、试件准备：
抽样按照GB/T328.1进行；试件在卷材宽度方向均匀裁取，最外一个距卷材边缘100mm，试件的纵向与产品的纵向平行并标记；在相关的产品标准中应规定试件数量，至少为三块。试件直径不小于盘外径；实验前试件在23℃下放置至少6h。
(3)检测步骤：
(3-1)检测装置中充水直到满出，彻底排除水管中空气；
(3-2)试件的上表面朝下放置在透水盘上，盖上规定的7孔圆盘，其中一个缝的方向与卷材纵向平行，放上封盖，慢慢夹紧直到试件夹紧在盘上，用布或者压缩空气干燥试件的非迎水面，慢慢加压。达到检测压力后，观察试件是否透水，记录试件开始渗水的时间。
本发明的剥离强度、低温柔性、耐热性、热空气老化均采用国家标准所固定的方法进行检测，例如参照GB 18173.1-2006高分子防水材料的国家标准进行检测。本发明实验例1的检测结果如表2所示：
从实验例1的检测结果可以看出，本发明的实施例1的防水卷材的各项性能均优于空白对照组，说明本发明通过优化组分过后，使得制备得到的防水卷材具有更好的性能。
实验例2：彩砂颗粒中不同成分对防水性能的影响
实验目的：验证彩砂层中主要成分立体彩砂颗粒；纳米碳酸钙；硅烷偶联剂和硅微粉对防水卷材防水性能的影响。本发明实验例2的防水卷材制备方法参考实施例2。
实验例2中各个实验组的组成如表3所示：
表3：实验例2中各实验组的原料组成表
实验方法：设置多个实验组，每个实验组的组分不相同，采用同样的方法制备得到防水卷材。
防水卷材中的主料包括：
90号重交沥青45份；61号基础油6份；
SBS1401材料4份；橡胶粉5份；
机油15份；防老剂40100.3份；
滑石粉15份。
参照实验例1，实验例2的防水性能检测方法依然按照GB/T328.10-2007中B方法进行。实验例2的防水性能检测结果如表4所示。
表4：实验例2的防水性能检测结果
| 组别 | 检测结果min |
| 空白对照组 | 42 |
| 实验组1 | 58 |
| 实验组2 | 43 |
| 实验组3 | 59 |
| 实验组4 | 70 |
| 实验组5 | 63 |
| 实施例1 | 85 |
从表4中可以看出，本发明的空白对照组是现有技术中常见的组分，其未加入彩砂颗粒，制得的产品未包括立体彩砂层；其防水性能满足国家标准的要求，但是防水性能显著低于实验组1；由此可见，在加入彩砂颗粒建立彩砂层后，其防水性能显著提高。
从实验组2与空白对照组进行对比可以看出，实验组2与空白对照组的区别较小，不具有显著性差异，说明这三种组分纳米碳酸钙5份；硅烷偶联剂1.5份；硅微粉6份单独与主料混合作为防水卷材的原材料时，其不能够对制备得到的防水卷材的防水性能产生显著性影响。
实验组3-实验组5是在实验组1的基础上分别增加三种组分纳米碳酸钙5份；硅烷偶联剂1.5份；硅微粉6份。实验组1中已经包括了主料和彩砂颗粒，但是未加入其它辅助试剂纳米碳酸钙、硅烷偶联剂和硅微粉。
实验组3的实验结果与实验组1的实验结果差距较小，不具备显著性差异，说明在具有彩砂颗粒的情况下，再加入纳米碳酸钙也不能够提高防水性能。
实验组4和实验组5的实验结果与实验组1和实验组3具有一定的提升，具有一定的差异，说明在含有彩砂颗粒的情况下，再加入硅烷偶联剂和硅微粉的情况下，能够提高卷材的防水性能。
在现有技术中，碳酸钙和硅微粉因为价格便宜，原料易得，大多作为填料使用。本发明在加入彩砂颗粒后，再加入硅烷偶联剂和硅微粉使得最终制得的产品的防水性能提高。但是从实验组2的实验结果又表明，再未加入彩砂颗粒的情况下，即便同时加入纳米碳酸钙、硅烷偶联剂和硅微粉也未能够提高防水卷材的防水性能。由此可以看出，本发明加入硅烷偶联剂和硅微粉后能够提高具有彩砂层防水卷材的防水性能，不能够单独直接提高常规防水卷材的防水性能。
Claims (4)
1.一种立体彩砂防水卷材，其特征在于，所述立体彩砂防水卷材的原料包括以下组分：
基础原料：
沥青30份～60份；基础油5份～15份；SBS材料3份～10份；
橡胶粉2份～10份；机油10份～30份；
助剂：
防老剂0.2份～1份；滑石粉10份～20份；纳米碳酸钙3份～10份；
硅烷偶联剂0.5份～3份；硅微粉3份～10份；
颗粒材料：
立体彩砂颗粒10份～30份。
2.如权利要求1所述的立体彩砂防水卷材，其特征在于：所述立体彩砂防水卷材的原料包括以下组分：
沥青45份；基础油6份；SBS材料4份；
橡胶粉5份；机油15份；
防老剂0.3份；滑石粉15份；纳米碳酸钙5份；
硅烷偶联剂1.5份；硅微粉6份；
立体彩砂颗粒20份。
3.如权利要求1或2中任意所述的立体彩砂防水卷材，其特征在于：所述沥青为90号重交沥青；所述基础油为61号基础油。
4.制备权利要求1-3中所述立体彩砂防水卷材的方法，包括以下步骤：
(1)将基础原料混合加热熔融，加入助剂混合均匀；得到改性沥青混合料；
(2)将改性沥青混合料加入到浸涂槽中保持120℃～250℃；
(3)将胎基布放置在放料辊上进行展开，胎基布通过浸涂槽后将改性沥青混合料粘附在胎基布上，通过厚度辊控制厚度，然后在一面上覆上聚酯隔离膜，另一面覆上立体彩砂颗粒，立体彩砂颗粒固定在基础防水卷材上后形成具有立体效果的图案；
(4)将卷材通过水幕进行冷却，压平成卷，得到立体彩砂防水卷材。
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