CN113150567A - 一种铁路路基用改性沥青防水卷材及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种铁路路基用改性沥青防水卷材及其制备方法，防水卷材由上至下依次包括上表面隔离层、改性沥青层、胎基层、改性沥青层和下表面隔离层，改性沥青层由以下重量份数的原料制成：沥青90～100份、丁腈橡胶10～15份、SBS5～10份、1#改性粉煤灰纤维粉10～20份、SBR3‑5份、2#改性粉煤灰纤维粉10～20份、消泡剂1～3份、软化剂3～5份和稳定剂1～5份。本发明防水卷材使用的改性沥青中加入有经过特殊改性的粉煤灰纤维粉，具有优秀的力学性能，使用铁路系统防水使用。

Description

一种铁路路基用改性沥青防水卷材及其制备方法
技术领域
本发明涉及防水卷材技术领域，具体涉及一种铁路路基用改性沥青防水卷材及其制备方法。
背景技术
沥青防水卷材是指以沥青材料、胎料和表面撒布防黏材料等制成的成卷材料，又称油毡。常用于张贴式防水层。沥青防水卷材指的是有胎卷材和无胎卷材。凡是用厚纸或玻璃丝布、石棉布、棉麻织品等胎料浸渍石油沥青制成的卷状材料，称为有胎卷材；将石棉、橡胶粉等掺入沥青材料中，经碾压制成的卷状材料称为辊压卷材即无胎卷材。随着沥青防水卷材的广泛应用，为了满足不同防水环境的应用需求，还开发出了改性沥青防水卷材；其中，作为国家重点项目建设防水材料之一，铁路路基专用改性沥青防水卷材在铁路防水建设中均发挥着重要作用。铁路路基防水层在承受交通动态荷载下很容易破坏，防水层局部破损后将遭受脉动水压作用而剥离扩展等，因此，要求铁路路基用沥青防水卷材具有优秀的力学性能。
发明内容
本发明的目的是为解决上述技术问题的不足，提供一种铁路路基用改性沥青防水卷材及其制备方法。
本发明的目的是这样实现的：一种铁路路基用改性沥青防水卷材，由上至下依次包括上表面隔离层、改性沥青层、胎基层、改性沥青层和下表面隔离层；
所述改性沥青层由以下重量份数的原料制成：沥青90～100份、丁腈橡胶10～15份、SBS5～10份、1#改性粉煤灰纤维粉10～20份、SBR3-5份、2#改性粉煤灰纤维10～20份、消泡剂1～3份、软化剂3～5份和稳定剂1～5份。
作为本发明一种铁路路基用改性沥青防水卷材的进一步优化：所述1#改性粉煤灰纤维粉由以下方法制备得到：
S1：取氨丙基三乙氧基硅烷加入乙醇溶液中，得到氨丙基三乙氧基硅烷乙醇溶液，然后将氨丙基三乙氧基硅烷乙醇溶液均匀喷洒在粉煤灰纤维上，接着将粉煤灰纤维转移至加热炉中，在3-5min内升温至600-700℃并保温10min，冷却至120℃后取出并转移至球磨机研磨30min，得到粉煤灰纤维粉，然后将粉煤灰纤维粉溶入对二甲苯中，再加入磷酸溶液，室温搅拌，抽滤、洗涤、烘干后得到酸性粉煤灰纤维粉；
S2：向装有氢氧化钠溶液的反应釜中加入木质素磺酸钠，然后边搅拌边加入酸性粉煤灰纤维粉，全部加完后，密封反应釜，向反应釜内通入氮气，使反应釜内压力达到2-3MPa，静置10min，打开反应釜，加入环氧氯丙烷并升温至50-55℃，继续搅拌，用蒸馏水洗至中性，烘干即得到1#改性粉煤灰纤维粉。
作为本发明一种铁路路基用改性沥青防水卷材的进一步优化：所述步骤S1中每1L乙醇加入1-2g氨丙基三乙氧基硅烷，每1Kg粉煤灰纤维喷洒5-8L氨丙基三乙氧基硅烷乙醇溶液。
作为本发明一种铁路路基用改性沥青防水卷材的进一步优化：所述步骤S1中每1Kg粉煤灰纤维粉加入5-6L磷酸，磷酸的浓度为60-70％。
作为本发明一种铁路路基用改性沥青防水卷材的进一步优化：所述步骤S2中每5Kg木质素磺酸钠加入80-90L氢氧化钠溶液、3-5Kg酸性粉煤灰纤维粉以及2-3L环氧氯丙烷，氢氧化钠的浓度为1.5mol/L。
作为本发明一种铁路路基用改性沥青防水卷材的进一步优化：所述2#改性粉煤灰纤维粉由以下方法制备得到：取粉煤灰纤维放入加热炉中，在3-5min内升温至800-850℃并保温10min，然后冷却至350℃，向炉内通入氮气，使炉内气压达到2-3Mpa，接着在1-3min内升温至1000-1200℃，保温10-15min，冷却后取出粉煤灰纤维并转移至球磨机中，在球磨机中加入粉煤灰纤维重量0.2-0.3倍的纳米氧化锌，球磨20-30min，得到混合粉，将混合粉加入二烷基二乙酯二甲基氯化铵水溶液中，静置后收集悬浮于溶液上层和沉降在底部的粉体，经洗涤、干燥得到2#改性粉煤灰纤维粉。
作为本发明一种铁路路基用改性沥青防水卷材的进一步优化：每1000L二烷基二乙酯二甲基氯化铵水溶液加入8-10Kg混合粉，二烷基二乙酯二甲基氯化铵水溶液的浓度为3％。
作为本发明一种铁路路基用改性沥青防水卷材的进一步优化：所述纳米氧化锌为改性纳米氧化锌，改性纳米氧化锌由以下方法制备得到：取γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷加入乙醇溶液中，得到γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷乙醇溶液，然后将γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷乙醇溶液均匀喷洒在纳米氧化锌上，接着将纳米氧化锌转移至加热炉中，在5min内升温至1100-1200℃并保温10min，冷却至室温后取出并转移至球磨机，并在球磨机中加入二(辛烷基苯酚聚氧乙烯醚)磷酯研磨1-1.5h，得到改性纳米氧化锌。
作为本发明一种铁路路基用改性沥青防水卷材的进一步优化：所述胎基层为聚酯胎或玻纤胎，上表面隔离层为聚乙烯膜、覆膜砂或聚酯类隔离膜中的一种，下表面隔离层为聚乙烯膜，所述消泡剂为矿物油液体强效消泡剂和硅聚醚类消泡剂中的一种或任意混合物，软化剂为橡胶油或芳烃油，所述稳定剂为金属皂、有机锑或有机稀土。
一种铁路路基用改性沥青防水卷材的制备方法，将沥青和丁腈橡胶加入反应釜，升温至120℃，搅拌均匀，然后加入SBS、SBR和2#改性粉煤灰纤维，升温至150℃，搅拌均匀，再加入1#改性粉煤灰纤维粉、软化剂、消泡剂和稳定剂，搅拌均匀后得到改性沥青料，将改性沥青料输送至浸油槽，然后将中间胎体层展开至浸油层内，进行浸油涂布，将胎基层的正反两面涂布所需厚度的改性沥青层，冷却后，在改性沥青层的外表面分别涂覆隔离层，制得改性沥青防水卷材。
本发明的有益效果是：
一、本发明防水卷材使用的改性沥青中加入有经过特殊改性的1#粉煤灰纤维粉，粉煤灰纤维先通过喷涂的方式与氨丙基三乙氧基硅烷结合后，在粉煤灰纤维的表面覆盖一层氨丙基三乙氧基硅烷，然后再通过急速加热和研磨操作，使氨丙基三乙氧基硅烷以化学键合的形式与粉煤灰纤维粉相结合，结合有氨丙基三乙氧基硅烷的粉煤灰纤维粉经过酸改后在与环氧氯丙烷作用下与木质素磺酸钠进行交联改性，一方面，通过化学键合增加了粉煤灰纤维粉的活性基团数量，提高了粉煤灰纤维粉的有机活性，粉煤灰纤维粉的活性基团能与沥青之间建立更多的化学键结合，提高粉煤灰纤维粉与沥青的界面结合强度，另一方面，粉煤灰纤维粉上结合氨丙基三乙氧基硅烷的烷氧基团与木质素磺酸钠的酚羟基之间，氨丙基三乙氧基硅烷的乙烯基、胺基等有机官能团与沥青之间均能产生键合作用，使沥青与粉煤灰纤维粉和木质素磺酸钠之间均产生较强的结合力，使得沥青防水卷材具有较好的力学性能，能适应铁路路基大负荷的运行特点；
二、本发明防水卷材使用的改性沥青中加入有经过特殊改性的2#粉煤灰纤维粉，粉煤灰纤维经急速升温后，其内部的层间结构膨大并变得易坍塌，通入氮气加压后，对变形后的空间结构进行固定，然后混入经过改性的纳米氧化锌，使部分氧化锌进入层间结构内，再利用二烷基二乙酯二甲基氯化铵电离出来的阳离子基团吸附在粉煤灰纤维的表面，使粉煤灰纤维的表面被有机物所覆盖，增强其在沥青内的分散效果，使得沥青防水卷材具有较好的力学性能。
具体实施方式
以下结合具体实施方式进一步对本发明的技术方案进行阐述。
实施例1
一种铁路路基用改性沥青防水卷材，防水卷材由上至下依次包括上表面隔离层、改性沥青层、胎基层、改性沥青层和下表面隔离层。
胎基层为聚酯胎，上表面隔离层为聚乙烯膜，下表面隔离层为聚乙烯膜。
改性沥青层由以下重量份数的原料制成：沥青100Kg、丁腈橡胶10Kg、SBS10Kg、1#改性粉煤灰纤维粉10Kg、SBR3Kg、2#改性粉煤灰纤维粉10Kg、消泡剂3Kg、软化剂3Kg和稳定剂5Kg。
消泡剂为矿物油液体强效消泡剂，软化剂为橡胶油，稳定剂为有机稀土。
1#改性粉煤灰纤维粉由以下方法制备得到：
S1：取氨丙基三乙氧基硅烷加入乙醇溶液中，得到氨丙基三乙氧基硅烷乙醇溶液，然后将氨丙基三乙氧基硅烷乙醇溶液均匀喷洒在粉煤灰纤维上，接着将粉煤灰纤维转移至加热炉中，在3min内升温至700℃并保温10min，冷却至120℃后取出并转移至球磨机研磨30min，得到粉煤灰纤维粉，然后将粉煤灰纤维粉溶入对二甲苯中，再加入磷酸溶液，室温搅拌，抽滤、洗涤、烘干后得到酸性粉煤灰纤维粉。
步骤S1中每1L乙醇加入1g氨丙基三乙氧基硅烷，每1Kg粉煤灰纤维喷洒5L氨丙基三乙氧基硅烷乙醇溶液。
步骤S1中每1Kg粉煤灰纤维粉加入5L磷酸，磷酸的浓度为70％。
S2：向装有氢氧化钠溶液的反应釜中加入木质素磺酸钠，然后边搅拌边加入酸性粉煤灰纤维粉，全部加完后，密封反应釜，向反应釜内通入氮气，使反应釜内压力达到2MPa，静置10min，打开反应釜，加入环氧氯丙烷并升温至55℃，继续搅拌，用蒸馏水洗至中性，烘干即得到1#改性粉煤灰纤维粉。
步骤S2中每5Kg木质素磺酸钠加入90L氢氧化钠溶液、5Kg酸性粉煤灰纤维粉以及3L环氧氯丙烷，氢氧化钠的浓度为1.5mol/L。
2#改性粉煤灰纤维粉由以下方法制备得到：取粉煤灰纤维放入加热炉中，在3min内升温至850℃并保温10min，然后冷却至350℃，向炉内通入氮气，使炉内气压达到2Mpa，接着在3min内升温至1000℃，保温15min，冷却后取出粉煤灰纤维并转移至球磨机中，在球磨机中加入粉煤灰纤维重量0.2倍的纳米氧化锌，球磨30min，得到混合粉，将混合粉加入二烷基二乙酯二甲基氯化铵水溶液中，静置后收集悬浮于溶液上层和沉降在底部的粉体，经洗涤、干燥得到2#改性粉煤灰纤维粉。
每1000L二烷基二乙酯二甲基氯化铵水溶液加入8Kg混合粉，二烷基二乙酯二甲基氯化铵水溶液的浓度为3％。
纳米氧化锌为改性纳米氧化锌，改性纳米氧化锌由以下方法制备得到：取γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷加入乙醇溶液中，得到γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷乙醇溶液，然后将γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷乙醇溶液均匀喷洒在纳米氧化锌上，接着将纳米氧化锌转移至加热炉中，在5min内升温至1200℃并保温10min，冷却至室温后取出并转移至球磨机，并在球磨机中加入二(辛烷基苯酚聚氧乙烯醚)磷酯研磨1h，得到改性纳米氧化锌。
该防水卷材的制备方法如下：将沥青和丁腈橡胶加入反应釜，升温至150℃，搅拌均匀，然后加入SBS、SBR和2#改性粉煤灰纤维粉，升温至180℃，搅拌均匀，再加入1#改性粉煤灰纤维粉、软化剂、消泡剂和稳定剂，搅拌均匀后得到改性沥青料，将改性沥青料输送至浸油槽，然后将中间胎体层展开至浸油层内，进行浸油涂布，将胎基层的正反两面涂布所需厚度的改性沥青层，冷却后，在改性沥青层的外表面分别涂覆隔离层，制得改性沥青防水卷材。
实施例2
一种铁路路基用改性沥青防水卷材，防水卷材由上至下依次包括上表面隔离层、改性沥青层、胎基层、改性沥青层和下表面隔离层。
胎基层为玻纤胎，上表面隔离层为覆膜砂，下表面隔离层为聚乙烯膜。
改性沥青层由以下重量份数的原料制成：沥青90Kg、丁腈橡胶15Kg、SBS5Kg、1#改性粉煤灰纤维粉20Kg、SBR5Kg、2#改性粉煤灰纤维粉15Kg、消泡剂1Kg、软化剂5Kg和稳定剂1Kg。
消泡剂为硅聚醚类消泡剂，软化剂为橡胶油，稳定剂为金属皂。
1#改性粉煤灰纤维粉由以下方法制备得到：
S1：取氨丙基三乙氧基硅烷加入乙醇溶液中，得到氨丙基三乙氧基硅烷乙醇溶液，然后将氨丙基三乙氧基硅烷乙醇溶液均匀喷洒在粉煤灰纤维上，接着将粉煤灰纤维转移至加热炉中，在5min内升温至600℃并保温10min，冷却至120℃后取出并转移至球磨机研磨30min，得到粉煤灰纤维粉，然后将粉煤灰纤维粉溶入对二甲苯中，再加入磷酸溶液，室温搅拌，抽滤、洗涤、烘干后得到酸性粉煤灰纤维粉。
步骤S1中每1L乙醇加入2g氨丙基三乙氧基硅烷，每1Kg粉煤灰纤维喷洒8L氨丙基三乙氧基硅烷乙醇溶液。
步骤S1中每1Kg粉煤灰纤维粉加入6L磷酸，磷酸的浓度为60％。
S2：向装有氢氧化钠溶液的反应釜中加入木质素磺酸钠，然后边搅拌边加入酸性粉煤灰纤维粉，全部加完后，密封反应釜，向反应釜内通入氮气，使反应釜内压力达到3MPa，静置10min，打开反应釜，加入环氧氯丙烷并升温至50℃，继续搅拌，用蒸馏水洗至中性，烘干即得到1#改性粉煤灰纤维粉。
步骤S2中每5Kg木质素磺酸钠加入80L氢氧化钠溶液、3Kg酸性粉煤灰纤维粉以及2L环氧氯丙烷，氢氧化钠的浓度为1.5mol/L。
2#改性粉煤灰纤维粉由以下方法制备得到：取粉煤灰纤维放入加热炉中，在5min内升温至800℃并保温10min，然后冷却至350℃，向炉内通入氮气，使炉内气压达到3Mpa，接着在1min内升温至1200℃，保温10min，冷却后取出粉煤灰纤维并转移至球磨机中，在球磨机中加入粉煤灰纤维重量0.3倍的纳米氧化锌，球磨20min，得到混合粉，将混合粉加入二烷基二乙酯二甲基氯化铵水溶液中，静置后收集悬浮于溶液上层和沉降在底部的粉体，经洗涤、干燥得到2#改性粉煤灰纤维粉。
每1000L二烷基二乙酯二甲基氯化铵水溶液加入10Kg混合粉，二烷基二乙酯二甲基氯化铵水溶液的浓度为3％。
纳米氧化锌为改性纳米氧化锌，改性纳米氧化锌由以下方法制备得到：取γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷加入乙醇溶液中，得到γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷乙醇溶液，然后将γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷乙醇溶液均匀喷洒在纳米氧化锌上，接着将纳米氧化锌转移至加热炉中，在5min内升温至1100℃并保温10min，冷却至室温后取出并转移至球磨机，并在球磨机中加入二(辛烷基苯酚聚氧乙烯醚)磷酯研磨1.5h，得到改性纳米氧化锌。
该防水卷材的制备方法如下：将沥青和丁腈橡胶加入反应釜，升温至150℃，搅拌均匀，然后加入SBS、SBR和2#改性粉煤灰纤维粉，升温至180℃，搅拌均匀，再加入1#改性粉煤灰纤维粉、软化剂、消泡剂和稳定剂，搅拌均匀后得到改性沥青料，将改性沥青料输送至浸油槽，然后将中间胎体层展开至浸油层内，进行浸油涂布，将胎基层的正反两面涂布所需厚度的改性沥青层，冷却后，在改性沥青层的外表面分别涂覆隔离层，制得改性沥青防水卷材。
实施例3
一种铁路路基用改性沥青防水卷材，防水卷材由上至下依次包括上表面隔离层、改性沥青层、胎基层、改性沥青层和下表面隔离层。
胎基层为玻纤胎，上表面隔离层为聚酯类隔离膜，下表面隔离层为聚乙烯膜。
改性沥青层由以下重量份数的原料制成：沥青95Kg、丁腈橡胶12Kg、SBS8Kg、1#改性粉煤灰纤维粉15Kg、SBR4Kg、2#改性粉煤灰纤维粉20Kg、消泡剂3Kg、软化剂3Kg和稳定剂3Kg。
消泡剂为硅聚醚类消泡剂，软化剂为芳烃油，稳定剂为有机锑。
1#改性粉煤灰纤维粉由以下方法制备得到：
S1：取氨丙基三乙氧基硅烷加入乙醇溶液中，得到氨丙基三乙氧基硅烷乙醇溶液，然后将氨丙基三乙氧基硅烷乙醇溶液均匀喷洒在粉煤灰纤维上，接着将粉煤灰纤维转移至加热炉中，在4min内升温至650℃并保温10min，冷却至120℃后取出并转移至球磨机研磨30min，得到粉煤灰纤维粉，然后将粉煤灰纤维粉溶入对二甲苯中，再加入磷酸溶液，室温搅拌，抽滤、洗涤、烘干后得到酸性粉煤灰纤维粉。
步骤S1中每1L乙醇加入1.5g氨丙基三乙氧基硅烷，每1Kg粉煤灰纤维喷洒6L氨丙基三乙氧基硅烷乙醇溶液。
步骤S1中每1Kg粉煤灰纤维粉加入6L磷酸，磷酸的浓度为65％。
S2：向装有氢氧化钠溶液的反应釜中加入木质素磺酸钠，然后边搅拌边加入酸性粉煤灰纤维粉，全部加完后，密封反应釜，向反应釜内通入氮气，使反应釜内压力达到2.5MPa，静置10min，打开反应釜，加入环氧氯丙烷并升温至55℃，继续搅拌，用蒸馏水洗至中性，烘干即得到1#改性粉煤灰纤维粉。
步骤S2中每5Kg木质素磺酸钠加入85L氢氧化钠溶液、4Kg酸性粉煤灰纤维粉以及2.5L环氧氯丙烷，氢氧化钠的浓度为1.5mol/L。
2#改性粉煤灰纤维粉由以下方法制备得到：取粉煤灰纤维放入加热炉中，在4min内升温至820℃并保温10min，然后冷却至350℃，向炉内通入氮气，使炉内气压达到2.5Mpa，接着在1-3min内升温至1100℃，保温12min，冷却后取出粉煤灰纤维并转移至球磨机中，在球磨机中加入粉煤灰纤维重量0.25倍的纳米氧化锌，球磨25min，得到混合粉，将混合粉加入二烷基二乙酯二甲基氯化铵水溶液中，静置后收集悬浮于溶液上层和沉降在底部的粉体，经洗涤、干燥得到2#改性粉煤灰纤维粉。
每1000L二烷基二乙酯二甲基氯化铵水溶液加入9Kg混合粉，二烷基二乙酯二甲基氯化铵水溶液的浓度为3％。
纳米氧化锌为改性纳米氧化锌，改性纳米氧化锌由以下方法制备得到：取γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷加入乙醇溶液中，得到γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷乙醇溶液，然后将γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷乙醇溶液均匀喷洒在纳米氧化锌上，接着将纳米氧化锌转移至加热炉中，在5min内升温至1150℃并保温10min，冷却至室温后取出并转移至球磨机，并在球磨机中加入二(辛烷基苯酚聚氧乙烯醚)磷酯研磨1.2h，得到改性纳米氧化锌。
该防水卷材的制备方法如下：将沥青和丁腈橡胶加入反应釜，升温至150℃，搅拌均匀，然后加入SBS、SBR和2#改性粉煤灰纤维粉，升温至180℃，搅拌均匀，再加入1#改性粉煤灰纤维粉、软化剂、消泡剂和稳定剂，搅拌均匀后得到改性沥青料，将改性沥青料输送至浸油槽，然后将中间胎体层展开至浸油层内，进行浸油涂布，将胎基层的正反两面涂布所需厚度的改性沥青层，冷却后，在改性沥青层的外表面分别涂覆隔离层，制得改性沥青防水卷材。
实施例4
一种铁路路基用改性沥青防水卷材，防水卷材由上至下依次包括上表面隔离层、改性沥青层、胎基层、改性沥青层和下表面隔离层。
胎基层为玻纤胎，上表面隔离层为聚酯类隔离膜，下表面隔离层为聚乙烯膜。
改性沥青层由以下重量份数的原料制成：沥青95Kg、丁腈橡胶12Kg、SBS8Kg、消泡剂3Kg、软化剂3Kg和稳定剂3Kg。
消泡剂为硅聚醚类消泡剂，软化剂为芳烃油，稳定剂为有机锑。
该防水卷材的制备方法如下：将沥青和丁腈橡胶加入反应釜，升温至150℃，搅拌均匀，然后加入SBS和SBR，升温至180℃，搅拌均匀，再加入软化剂、消泡剂和稳定剂，搅拌均匀后得到改性沥青料，将改性沥青料输送至浸油槽，然后将中间胎体层展开至浸油层内，进行浸油涂布，将胎基层的正反两面涂布所需厚度的改性沥青层，冷却后，在改性沥青层的外表面分别涂覆隔离层，制得改性沥青防水卷材。
实施例5
一种铁路路基用改性沥青防水卷材，防水卷材由上至下依次包括上表面隔离层、改性沥青层、胎基层、改性沥青层和下表面隔离层。
胎基层为玻纤胎，上表面隔离层为聚酯类隔离膜，下表面隔离层为聚乙烯膜。
改性沥青层由以下重量份数的原料制成：沥青95Kg、丁腈橡胶12Kg、SBS8Kg、1#改性粉煤灰纤维粉15Kg、SBR4Kg、消泡剂3Kg、软化剂3Kg和稳定剂3Kg。
消泡剂为硅聚醚类消泡剂，软化剂为芳烃油，稳定剂为有机锑。
1#改性粉煤灰纤维粉由以下方法制备得到：
S1：取氨丙基三乙氧基硅烷加入乙醇溶液中，得到氨丙基三乙氧基硅烷乙醇溶液，然后将氨丙基三乙氧基硅烷乙醇溶液均匀喷洒在粉煤灰纤维上，接着将粉煤灰纤维转移至加热炉中，在4min内升温至650℃并保温10min，冷却至120℃后取出并转移至球磨机研磨30min，得到粉煤灰纤维粉，然后将粉煤灰纤维粉溶入对二甲苯中，再加入磷酸溶液，室温搅拌，抽滤、洗涤、烘干后得到酸性粉煤灰纤维粉。
步骤S1中每1L乙醇加入1.5g氨丙基三乙氧基硅烷，每1Kg粉煤灰纤维喷洒6L氨丙基三乙氧基硅烷乙醇溶液。
步骤S1中每1Kg粉煤灰纤维粉加入6L磷酸，磷酸的浓度为65％。
S2：向装有氢氧化钠溶液的反应釜中加入木质素磺酸钠，然后边搅拌边加入酸性粉煤灰纤维粉，全部加完后，密封反应釜，向反应釜内通入氮气，使反应釜内压力达到2.5MPa，静置10min，打开反应釜，加入环氧氯丙烷并升温至55℃，继续搅拌，用蒸馏水洗至中性，烘干即得到改性粉煤灰纤维粉。
步骤S2中每5Kg木质素磺酸钠加入85L氢氧化钠溶液、4Kg酸性粉煤灰纤维粉以及2.5L环氧氯丙烷，氢氧化钠的浓度为1.5mol/L。
该防水卷材的制备方法如下：将沥青和丁腈橡胶加入反应釜，升温至150℃，搅拌均匀，然后加入SBS和SBR，升温至180℃，搅拌均匀，再加入1#改性粉煤灰纤维粉、软化剂、消泡剂和稳定剂，搅拌均匀后得到改性沥青料，将改性沥青料输送至浸油槽，然后将中间胎体层展开至浸油层内，进行浸油涂布，将胎基层的正反两面涂布所需厚度的改性沥青层，冷却后，在改性沥青层的外表面分别涂覆隔离层，制得改性沥青防水卷材。
实施例6
一种铁路路基用改性沥青防水卷材，防水卷材由上至下依次包括上表面隔离层、改性沥青层、胎基层、改性沥青层和下表面隔离层。
胎基层为玻纤胎，上表面隔离层为聚酯类隔离膜，下表面隔离层为聚乙烯膜。
改性沥青层由以下重量份数的原料制成：沥青95Kg、丁腈橡胶12Kg、SBS8Kg、SBR4Kg、2#改性粉煤灰纤维粉20Kg、消泡剂3Kg、软化剂3Kg和稳定剂3Kg。
消泡剂为硅聚醚类消泡剂，软化剂为芳烃油，稳定剂为有机锑。
2#改性粉煤灰纤维粉由以下方法制备得到：取粉煤灰纤维放入加热炉中，在4min内升温至820℃并保温10min，然后冷却至350℃，向炉内通入氮气，使炉内气压达到2.5Mpa，接着在1-3min内升温至1100℃，保温12min，冷却后取出粉煤灰纤维并转移至球磨机中，在球磨机中加入粉煤灰纤维重量0.25倍的纳米氧化锌，球磨25min，得到混合粉，将混合粉加入二烷基二乙酯二甲基氯化铵水溶液中，静置后收集悬浮于溶液上层和沉降在底部的粉体，经洗涤、干燥得到2#改性粉煤灰纤维粉。
每1000L二烷基二乙酯二甲基氯化铵水溶液加入9Kg混合粉，二烷基二乙酯二甲基氯化铵水溶液的浓度为3％。
纳米氧化锌为改性纳米氧化锌，改性纳米氧化锌由以下方法制备得到：取γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷加入乙醇溶液中，得到γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷乙醇溶液，然后将γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷乙醇溶液均匀喷洒在纳米氧化锌上，接着将纳米氧化锌转移至加热炉中，在5min内升温至1150℃并保温10min，冷却至室温后取出并转移至球磨机，并在球磨机中加入二(辛烷基苯酚聚氧乙烯醚)磷酯研磨1.2h，得到改性纳米氧化锌。
该防水卷材的制备方法如下：将沥青和丁腈橡胶加入反应釜，升温至150℃，搅拌均匀，然后加入SBS、SBR和2#改性粉煤灰纤维粉，升温至180℃，搅拌均匀，再加入软化剂、消泡剂和稳定剂，搅拌均匀后得到改性沥青料，将改性沥青料输送至浸油槽，然后将中间胎体层展开至浸油层内，进行浸油涂布，将胎基层的正反两面涂布所需厚度的改性沥青层，冷却后，在改性沥青层的外表面分别涂覆隔离层，制得改性沥青防水卷材。
实施例7
一种铁路路基用改性沥青防水卷材，防水卷材由上至下依次包括上表面隔离层、改性沥青层、胎基层、改性沥青层和下表面隔离层。
胎基层为玻纤胎，上表面隔离层为聚酯类隔离膜，下表面隔离层为聚乙烯膜。
改性沥青层由以下重量份数的原料制成：沥青95Kg、丁腈橡胶12Kg、SBS8Kg、粉煤灰纤维粉15Kg、SBR4Kg、2#改性粉煤灰纤维粉20Kg、消泡剂3Kg、软化剂3Kg和稳定剂3Kg。
消泡剂为硅聚醚类消泡剂，软化剂为芳烃油，稳定剂为有机锑。
2#改性粉煤灰纤维粉由以下方法制备得到：取粉煤灰纤维放入加热炉中，在4min内升温至820℃并保温10min，然后冷却至350℃，向炉内通入氮气，使炉内气压达到2.5Mpa，接着在1-3min内升温至1100℃，保温12min，冷却后取出粉煤灰纤维并转移至球磨机中，在球磨机中加入粉煤灰纤维重量0.25倍的纳米氧化锌，球磨25min，得到混合粉，将混合粉加入二烷基二乙酯二甲基氯化铵水溶液中，静置后收集悬浮于溶液上层和沉降在底部的粉体，经洗涤、干燥得到2#改性粉煤灰纤维粉。
每1000L二烷基二乙酯二甲基氯化铵水溶液加入9Kg混合粉，二烷基二乙酯二甲基氯化铵水溶液的浓度为3％。
纳米氧化锌为改性纳米氧化锌，改性纳米氧化锌由以下方法制备得到：取γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷加入乙醇溶液中，得到γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷乙醇溶液，然后将γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷乙醇溶液均匀喷洒在纳米氧化锌上，接着将纳米氧化锌转移至加热炉中，在5min内升温至1150℃并保温10min，冷却至室温后取出并转移至球磨机，并在球磨机中加入二(辛烷基苯酚聚氧乙烯醚)磷酯研磨1.2h，得到改性纳米氧化锌。
该防水卷材的制备方法如下：将沥青和丁腈橡胶加入反应釜，升温至150℃，搅拌均匀，然后加入SBS、SBR和2#改性粉煤灰纤维粉，升温至180℃，搅拌均匀，再加入1#改性粉煤灰纤维粉、软化剂、消泡剂和稳定剂，搅拌均匀后得到改性沥青料，将改性沥青料输送至浸油槽，然后将中间胎体层展开至浸油层内，进行浸油涂布，将胎基层的正反两面涂布所需厚度的改性沥青层，冷却后，在改性沥青层的外表面分别涂覆隔离层，制得改性沥青防水卷材。
实施例8
一种铁路路基用改性沥青防水卷材，防水卷材由上至下依次包括上表面隔离层、改性沥青层、胎基层、改性沥青层和下表面隔离层。
胎基层为玻纤胎，上表面隔离层为聚酯类隔离膜，下表面隔离层为聚乙烯膜。
改性沥青层由以下重量份数的原料制成：沥青95Kg、丁腈橡胶12Kg、SBS8Kg、1#改性粉煤灰纤维粉15Kg、SBR4Kg、粉煤灰纤维粉20Kg、消泡剂3Kg、软化剂3Kg和稳定剂3Kg。
消泡剂为硅聚醚类消泡剂，软化剂为芳烃油，稳定剂为有机锑。
1#改性粉煤灰纤维粉由以下方法制备得到：
S1：取氨丙基三乙氧基硅烷加入乙醇溶液中，得到氨丙基三乙氧基硅烷乙醇溶液，然后将氨丙基三乙氧基硅烷乙醇溶液均匀喷洒在粉煤灰纤维上，接着将粉煤灰纤维转移至加热炉中，在4min内升温至650℃并保温10min，冷却至120℃后取出并转移至球磨机研磨30min，得到粉煤灰纤维粉，然后将粉煤灰纤维粉溶入对二甲苯中，再加入磷酸溶液，室温搅拌，抽滤、洗涤、烘干后得到酸性粉煤灰纤维粉。
步骤S1中每1L乙醇加入1.5g氨丙基三乙氧基硅烷，每1Kg粉煤灰纤维喷洒6L氨丙基三乙氧基硅烷乙醇溶液。
步骤S1中每1Kg粉煤灰纤维粉加入6L磷酸，磷酸的浓度为65％。
S2：向装有氢氧化钠溶液的反应釜中加入木质素磺酸钠，然后边搅拌边加入酸性粉煤灰纤维粉，全部加完后，密封反应釜，向反应釜内通入氮气，使反应釜内压力达到2.5MPa，静置10min，打开反应釜，加入环氧氯丙烷并升温至55℃，继续搅拌，用蒸馏水洗至中性，烘干即得到1#改性粉煤灰纤维粉。
步骤S2中每5Kg木质素磺酸钠加入85L氢氧化钠溶液、4Kg酸性粉煤灰纤维粉以及2.5L环氧氯丙烷，氢氧化钠的浓度为1.5mol/L。
该防水卷材的制备方法如下：将沥青和丁腈橡胶加入反应釜，升温至150℃，搅拌均匀，然后加入SBS、SBR和粉煤灰纤维粉，升温至180℃，搅拌均匀，再加入1#改性粉煤灰纤维粉、软化剂、消泡剂和稳定剂，搅拌均匀后得到改性沥青料，将改性沥青料输送至浸油槽，然后将中间胎体层展开至浸油层内，进行浸油涂布，将胎基层的正反两面涂布所需厚度的改性沥青层，冷却后，在改性沥青层的外表面分别涂覆隔离层，制得改性沥青防水卷材。
防水卷材性能对比：
取实施例1-8制备得到的防水卷材，对防水卷材的各项性能进行检测，得到的测试结果如下表所示：
Figure BDA0002985228350000131
由上表的结果可以看出：实施例1-3中的防水卷材力学性能均较好，实施例4中的防水卷材力学性能最差，这是由于实施例4在制备过程中未加入1#改性粉煤灰纤维和2#改性粉煤灰纤维，由此可见，1#改性粉煤灰纤维和2#改性粉煤灰纤维的加入对于防水卷材的力学性能影响是非常大的。实施例5-8的防水卷材力学性能比实施例1-3差一些，但是明显优于实施例4，这是由于实施例5和8未加入2#改性粉煤灰纤维，实施例6和7未加入1#改性粉煤灰纤维，导致最终制备的防水卷材力学性能有所下降。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (10)

1.一种铁路路基用改性沥青防水卷材，其特征在于：防水卷材由上至下依次包括上表面隔离层、改性沥青层、胎基层、改性沥青层和下表面隔离层；
所述改性沥青层由以下重量份数的原料制成：沥青90～100份、丁腈橡胶10～15份、SBS5～10份、1#改性粉煤灰纤维粉10～20份、SBR3-5份、2#改性粉煤灰纤维粉10～20份、消泡剂1～3份、软化剂3～5份和稳定剂1～5份。
2.如权利要求1所述铁路路基用改性沥青防水卷材，其特征在于：所述1#改性粉煤灰纤维粉由以下方法制备得到：
S1：取氨丙基三乙氧基硅烷加入乙醇溶液中，得到氨丙基三乙氧基硅烷乙醇溶液，然后将氨丙基三乙氧基硅烷乙醇溶液均匀喷洒在粉煤灰纤维上，接着将粉煤灰纤维转移至加热炉中，在3-5min内升温至600-700℃并保温10min，冷却至120℃后取出并转移至球磨机研磨30min，得到粉煤灰纤维粉，然后将粉煤灰纤维粉溶入对二甲苯中，再加入磷酸溶液，室温搅拌，抽滤、洗涤、烘干后得到酸性粉煤灰纤维粉；
S2：向装有氢氧化钠溶液的反应釜中加入木质素磺酸钠，然后边搅拌边加入酸性粉煤灰纤维粉，全部加完后，密封反应釜，向反应釜内通入氮气，使反应釜内压力达到2-3MPa，静置10min，打开反应釜，加入环氧氯丙烷并升温至50-55℃，继续搅拌，用蒸馏水洗至中性，烘干即得到1#改性粉煤灰纤维粉。
3.如权利要求2所述铁路路基用改性沥青防水卷材，其特征在于：所述步骤S1中每1L乙醇加入1-2g氨丙基三乙氧基硅烷，每1Kg粉煤灰纤维喷洒5-8L氨丙基三乙氧基硅烷乙醇溶液。
4.如权利要求2所述铁路路基用改性沥青防水卷材，其特征在于：所述步骤S1中每1Kg粉煤灰纤维粉加入5-6L磷酸，磷酸的浓度为60-70％。
5.如权利要求2所述铁路路基用改性沥青防水卷材，其特征在于：所述步骤S2中每5Kg木质素磺酸钠加入80-90L氢氧化钠溶液、3-5Kg酸性粉煤灰纤维粉以及2-3L环氧氯丙烷，氢氧化钠的浓度为1.5mol/L。
6.如权利要求2所述铁路路基用改性沥青防水卷材，其特征在于：所述2#改性粉煤灰纤维粉由以下方法制备得到：取粉煤灰纤维放入加热炉中，在3-5min内升温至800-850℃并保温10min，然后冷却至350℃，向炉内通入氮气，使炉内气压达到2-3Mpa，接着在1-3min内升温至1000-1200℃，保温10-15min，冷却后取出粉煤灰纤维并转移至球磨机中，在球磨机中加入粉煤灰纤维重量0.2-0.3倍的纳米氧化锌，球磨20-30min，得到混合粉，将混合粉加入二烷基二乙酯二甲基氯化铵水溶液中，静置后收集悬浮于溶液上层和沉降在底部的粉体，经洗涤、干燥得到2#改性粉煤灰纤维粉。
7.如权利要求6所述耐穿刺改性沥青防水卷材，其特征在于：每1000L二烷基二乙酯二甲基氯化铵水溶液加入8-10Kg混合粉，二烷基二乙酯二甲基氯化铵水溶液的浓度为3％。
8.如权利要求8所述一种铁路路基用改性沥青防水卷材，其特征在于：所述纳米氧化锌为改性纳米氧化锌，改性纳米氧化锌由以下方法制备得到：取γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷加入乙醇溶液中，得到γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷乙醇溶液，然后将γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷乙醇溶液均匀喷洒在纳米氧化锌上，接着将纳米氧化锌转移至加热炉中，在5min内升温至1100-1200℃并保温10min，冷却至室温后取出并转移至球磨机，并在球磨机中加入二(辛烷基苯酚聚氧乙烯醚)磷酯研磨1-1.5h，得到改性纳米氧化锌。
9.如权利要求1所述一种铁路路基用改性沥青防水卷材，其特征在于：所述胎基层为聚酯胎或玻纤胎，上表面隔离层为聚乙烯膜、覆膜砂或聚酯类隔离膜中的一种，下表面隔离层为聚乙烯膜，所述消泡剂为矿物油液体强效消泡剂和硅聚醚类消泡剂中的一种或任意混合物，软化剂为橡胶油或芳烃油，所述稳定剂为金属皂、有机锑或有机稀土。
10.一种铁路路基用改性沥青防水卷材的制备方法，其特征在于：将沥青和丁腈橡胶加入反应釜，升温至120℃，搅拌均匀，然后加入SBS、SBR和2#改性粉煤灰纤维粉，升温至150℃，搅拌均匀，再加入1#改性粉煤灰纤维粉、软化剂、消泡剂和稳定剂，搅拌均匀后得到改性沥青料，将改性沥青料输送至浸油槽，然后将中间胎体层展开至浸油层内，进行浸油涂布，将胎基层的正反两面涂布所需厚度的改性沥青层，冷却后，在改性沥青层的外表面分别涂覆隔离层，制得改性沥青防水卷材。
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