CN113524827B - 一种沥青卷材 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种沥青卷材包括以下结构：上隔离膜、第一改性沥青层、纳米改性聚乙烯胎基、第二改性沥青层、底膜；沥青卷材边沿处设置有搭接结构，搭接结构包括设置于沥青卷材下底面的密封条和防水条，还包括设置于沥青卷材上表面的压紧块和夹紧装置。改性沥青层，以重量份计，包括基质沥青50‑75份、软化油5‑15份、防水改性组分4‑18份、复合增强组分15‑30份、复合阻燃组分3‑8份、复合抗氧化组分4‑10份、弹性组分4‑10份。本发明的沥青卷材经过三阶强化防水改性具有更好的防水性能，同时根据实际需求精选出增强组分、阻燃组分和抗氧化组分的加入又使得本发明的沥青卷材具有高效的阻燃性和抗氧化性和更加优异的机械性能。

Description

一种沥青卷材
技术领域
本发明涉及防水卷材技术领域，尤其涉及一种具有高效的防水阻燃抗氧化性能的沥青卷材及其制备工艺。
背景技术
沥青基防水卷材是最早工业化的有机柔性防水材料，也是目前国际上产量最高、应用最广、使用最多的一类。但以普通沥青为原料的产品存在诸多缺点，其中对大规模工业化影响最严重的当属其高低温性能。这是由于沥青经高温会软化流淌，在低温下则易硬化、皲裂。其次，沥青性能在使用过程中容易受到光、热、氧等环境因素的影响而发生劣化。传统沥青基防水材料在众多负面条件下，其寿命难以满足建筑防水耐用年限的要求，发展受到了严重制约。
普通的改性沥青卷材拉伸强度不高，铺设的整体性也较差。造成施工后，有很大的渗漏风险；施工过程也较麻烦，需要通过热熔工法来实施，热熔工法虽然粘接效果较好，但耗能耗时，产生大量烟气，不仅污染环境，还可能引起火灾，安全系数差。
聚合物改性沥青防水卷材的出现打破了沥青基防水卷材的瓶颈，并因其优异的性能，已长期并将稳定持续地占据防水行业主导地位。
聚合物改性沥青在逐渐燃烧的过程中，不仅会分解出含有固体颗粒和高聚物碎片等成分的烟雾，还会分解出H2、CH4类等易燃气体，进一步增强火势，使火灾的危害程度升级，并同时产生CO、NO、SO2等有毒有害的气体，危害人体健康。这些因素在一定程度上限制了聚合物改性沥青防水卷材的应用。因此提高聚合物改性沥青的阻燃性能对于增强建筑防火能力具有重要意义
现有技术存在以下缺陷：(1)沥青卷材在施工后，防水层整体性差，渗漏发生率高；(2)沥青卷材阻燃性能较差，易发生火灾，产生大量烟气，污染环境；(3)沥青卷材抗氧化性能较差，容易发生皲裂；(4)沥青卷材的铺设安装程序较为繁琐。
发明内容
本发明设计了一种沥青卷材，其解决的技术问题是：(1)沥青卷材在施工后，防水层整体性差，渗漏发生率高；(2)沥青卷材阻燃性能较差，易发生火灾，产生大量烟气，污染环境；(3)沥青卷材抗氧化性能较差，容易发生皲裂；(4)沥青卷材的铺设安装程序较为繁琐。
为了解决上述存在的技术问题，本发明采用了以下方案：
一种沥青卷材，包括以下结构：上隔离膜、第一改性沥青层、纳米改性聚乙烯胎基、第二改性沥青层、底膜；所述沥青卷材边沿处设置有搭接结构，所述的搭接结构包括设置于沥青卷材下底面的密封条和防水条，还包括设置于沥青卷材上表面的压紧块和夹紧装置；
所述的改性沥青层，以重量份计，包括以下含量的原料组分：基质沥青50-75份、软化油5-15份、防水改性组分4-18份、复合增强组分15-30份、复合阻燃组分3-8份、复合抗氧化组分4-10份、弹性组分4-10份；
所述的防水改性组分以重量份计，包括SBS橡胶8-10份，聚氨酯(PU)6-8份，双键封端的超支化聚酰胺-酯(M-HP)4-5份和胶粉2-3份；
所述的复合阻燃组分以重量份计，包括氢氧化铝、膨胀蛭石复配阻燃成分ATH/EVMT8-10份，磷酸甲苯二苯酯CDP 5-7份，嗪类成炭剂CFA 1份；
所述的复合抗氧化组分以重量份计，包括二烷基芳胺基二硫代磷酸锌-二氧化钛复配组分7份、六方氮化硼纳米片(BNNSs)5份；
所述的复合增强组分以重量份计，包括生物质炭的硅/炭复合材料(PRH)9份和玄武岩纤维4份。
进一步，所述的搭接结构的宽度为80mm-120mm，所述的密封条和防水条平行且紧密相邻设置，所述的密封条设置于所述防水条的外侧更靠近卷材边沿处；
所述的压紧块间隔设置，所述的压紧块的宽度大于所述密封条和防水条的总宽度，便于辅助所述密封条和防水条的压紧，同时利用所述压紧块的重力保持卷材边沿的压紧状态，保证沥青卷材更好的密封性；
所述的夹紧装置设置于所述的压紧块的间隔位置，所述的夹紧装置包括夹紧片本体和设置于所述夹紧片上方的旋转夹紧组件，所述的旋转夹紧组件通过螺栓和螺母的方式配合，在所述螺栓转动时向所述夹紧片本体方向推进，从而实现所述的夹紧装置对于沥青卷材的进一步压紧。
进一步，所述的基质沥青为10～100号沥青或者为两种型号沥青的混合基质。
进一步，所述的弹性组分为粉末丁腈橡胶HTD-28，粉末丁腈橡胶HTD-28的粒度小于40目。
进一步，所述的软化油为低分子芳烃调和润滑油。
进一步，所述的复合增强组分的生物质炭的硅/炭复合材料(PRH)是通过低温热解稻壳获得的,得到的生物质炭的硅/炭复合材料(PRH)包含SiO2和炭两种物质以共价键相连。
进一步，所述的上隔离膜和底膜均为聚酯纤维膜。
进一步，所述改性沥青层的原料加工方法为：首先加入基质沥青、软化油，充分搅拌并加热至180℃后，保温10min；加入防水改性剂组分、弹性组分，混合搅拌70min；逐渐升温至190℃，再加入复合增强剂，混合搅拌20min；降温至180℃，加入复合阻燃组分和复合抗氧化组分，搅拌80min，得到改性沥青层半成品。
进一步，所述的防水改性组分的添加顺序为SBS橡胶，聚氨酯(PU)，双键封端的超支化聚酰胺-酯(M-HP)，胶粉。
进一步，所述的复合阻燃组分和复合抗氧化组分需要同时加入体系中。
关于本发明的防水改性组分：
SBS是一种热塑性弹性体，全名为苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物。SBS中的“软段”聚丁二烯链段(PB)和“硬段”聚苯乙烯段(PS)互不相容，但两者相互结合能保持较长的时间，形成微观相分离结构。这种共存方式使得SBS具有优良的加工性能，SBS不断吸收沥青中的油分，发生溶胀，在沥青中形成弹性网络结构，赋予SBS改性沥青高弹性、高拉伸强度、高伸长率和优良的耐高、低温性。
SBS对沥青进行改性后，软化点、低温柔性提高，但改性沥青的氧指数降低，阻燃性能下降。因此也需要对于其添加有效的阻燃成分，以改进基质沥青的阻燃性能。本发明对于初步改性后的问题，针对性的添加了复合阻燃组分解决了该问题，并大大提升改性基质沥青的阻燃性能。
进一步在SBS改性的基质沥青中添加PU可以获得低温性质更加优异的基质沥青。SBS和PU复合改性沥青的低温性能非常优越，这是由于SBS在沥青内部形成了连续网状结构，同时PU的存在使其形成了更为稳定的三维网状交联结构，阻碍沥青中分子移动，聚丁二烯链段的分布为SBS-PU复合改性沥青提供了弹性组分，对其低温抗裂性能起到了其实重要的作用。SBS-PU复合改性基质沥青具有优异的高黏高弹特性，具有一定的自恢复能力。
具有良好相容性的改性沥青是制备防水卷材的必要条件。SBS改性沥青的离析性差，而且会随着加入物质的增多而进一步变差，进而影响加入其中的各种物质与基质沥青之间的辅助作用，以及各个辅助成分之间的协同作用的发挥。因此体现出了进一步在SBS-PU改性的基质沥青中添加双键封端的超支化聚酰胺-酯(M-HP)的最重要作用是大大提高基质沥青的离析性，从而可以增加整体防水改性组分与基质沥青的相容性，为系统中的各个组分实现最高效的协同奠定基础。其同时可以显著提升基质沥青的高温性能用以弥补SBS-PU改性组分性能的不足。加入M-HP之后，基质沥青的低温柔性、弹性恢复率也得到提高，这也更加说明此时防水改性组分与基质沥青的相容性已经提升。分析机理在于，M-HP的三维空间网状结构使沥青填充密实的同时又被SBS-PU大的分子量、网状结构的固定作用。
胶粉在改性沥青中发生溶胀，由紧密的颗粒结构变成了相对疏松的絮状结构，较均匀地分布在经过SBS、PU、M-HP改性后的基质沥青中，使得其结构进一步稳定，同时基质沥青的各方面的性能又一次得到了有效的改善。SBS和胶粉复合使用可抑制调和沥青性能的劣化，明显改善基质沥青的抗氧化能力，可以使得调节后的残留针入度比、延度保留率大大提高。
高黏高弹改性沥青是指60℃绝对黏度与25℃弹性恢复分别大于20000Pa·s和85％的改性沥青，本发明中经过改性的基质沥青可以达到该标准。
关于本发明的复合阻燃组分：
协同阻燃是指用多种组分构成的复合阻燃体系，其阻燃效果要优于单一组分阻燃作用之和。
膨胀后的蛭石(EVMT)疏松多孔、密度小、隔热性能突出，EVMT的化学结构式为(OH)2(MgFe)2(SiAlFe)4O10·4H2O。EVMT具有良好的隔热效果，在阻燃过程中可以延缓燃烧过程与ATH在防水沥青中复合使用，一方面可以延缓燃烧热的传导,一方面，EVMT的层状结构增大了沥青内部气体释放的难度，使ATH受热产生的水蒸气吸收更多的热量来达到蒸发的目的，从而起到较好的协同阻燃作用。也就是说ATH/EVMT的协同阻燃效果是通过EVMT层状结构增大了沥青内部气体释放的浓度并且ATH受热产生的水蒸气吸收更多的热量来实现的。
ATH/EVMT起到阻燃作用的同时增强抗老化效果，这是由于加入到改性沥青中的ATH，内部的结晶水在紫外热氧的长时间作用下产生一定程度的气化分解，使得ATH阻燃改性沥青的氧指数有所下降。而EVMT质量较轻，与ATH配后在阻燃剂中所占体积较大，并且有着一定的片层结构，对紫外光的照射产生了一定的散射作用，在一定程度降低了紫外光对改性沥青及对ATH阻燃剂的影响，使得ATH/EVMT改性基质沥青表现出良好的抗氧化性能。
磷系阻燃剂在目前阻燃剂中种类广泛,在工业和日常生活中的应用最为广泛。磷系阻燃剂主要是通过(凝)固相阻燃和气相阻燃同时实现对聚合物的阻燃要求,(凝)固相阻燃体现在磷系阻燃剂在燃烧受热过程中会发生热分解然后生成磷酸和聚偏磷酸,它们具有很强的脱水能力,会促进聚合物发生环化和芳构化反应形成炭层从而来隔绝可燃性气体和燃烧产生的热量使得燃烧减缓或停止；气相阻燃表现在磷系阻燃剂在受热过程中会生成P0·,P02·,HP0·和HP02·自由基来与H·和0H·自由基会通过发生反应捕捉聚合物燃烧过程中产生的活性中间体，通过这个途径使得聚合物的阻燃性能提高。相比于卤系阻燃剂来讲,磷系阻燃剂磷系的阻燃效率也是非常高效的,而且其毒性有了大大的降低,对环境非常友好,符合目前的可持续发展的要求。。
在复合阻燃组分中加入磷酸甲苯二苯酯CDP阻燃剂后，随着CDP含量的增加，着火时间可以随之增加。这是由于在CDP的存在下，其在受热过程中释放的磷酸以及聚偏磷酸会促使高分子材料脱水炭化，抑制可燃性气体的产生，其中，不挥发性磷化合物起凝结剂作用，与炭化物形成保护性炭膜，隔绝外界空气和热量，从而延缓了燃烧过程。CDP的引入可以有效地延长着火时间，改善其阻燃性能。
引入CDP之后，再加入适当量的三嗪类成炭剂CFA，阻燃剂CDP的热稳定性能得到了提高,同时三嗪类成炭剂CFA的存在也促进了阻燃剂CDP的在燃烧受热时的成炭能力，相当于对于阻燃成炭能力的进一步加成，受热生成的炭层的质量提高，致密的炭层阻隔热量的传递。
本发明的复合阻燃组分中，CDP-CFA阻燃组分能够较为均匀地分散在ATH/EVMT阻燃组分的周围和层状结构内部，形成一个多功能的阻燃体系。这样就可以实现ATH受热产生的水蒸气吸收更多的热量的同时利用CDP-CFA阻燃组分形成炭层的阻燃机理隔离热量有效地配合，从而让吸收热量、隔绝可燃性气体和隔离燃烧产生的热量三种效果同时并用，使得燃烧减缓或停止。
关于本发明的复合抗氧化组分：
六方氮化硼(h-BN)具有优异的热稳定性、阻隔性、耐高温性等性能，日益受到各国研究人员的广泛关注。将h-BN引入到当前防腐涂料体系中，有助于提升基质各个方面的性能。六方氮化硼(h-BN)具有类石墨结构，常被称为“白石墨”，其纳米片(BNNSs)被称为“白色石墨烯”。除此之外，BNNSs具有许多优于石墨烯的性质，如高抗氧化性、强绝缘性、宽带隙以及高化学稳定性，且可以在一定程度上克服当前石墨烯防腐涂料研究中石墨烯存在“促进腐蚀”的不足。
BNNSs保留了微米级h-BN粉末的优异性质，由于片层的减少，还具备高比表面积、高导热率(300-360W/(m·K))等h-BN粉末不具备的优势。也正是由于其高导热效率，也为改性基质沥青的阻燃性能进一步提供了辅助和强化。
锌是一种抗氧化效果很好的物质，而锌是一种重金属，在生产复配时，分散较为困难，保存时易发生沉淀和结饼。因此，为了提高防腐性能并不影响基质沥青的各方面的性能，加入了支链较多、结构中空的有机锌防腐剂二烷基芳胺基二硫代磷酸锌，能够很好的解决分散困难的问题，它原料易得，经济合理，而且同时具有抗氧化、抗腐、极压、抗磨等多功能，加上其生产成本低，成为一种较好的抗腐蚀添加剂。
纳米TiO2由于对紫外光具有强烈的吸收作用，可有效改善基质沥青的耐紫外光氧化性能。
二烷基芳胺基二硫代磷酸锌-二氧化钛粒子均匀分散在六方氮化硼纳米片BNNSs周围，颗粒更细小的二氧化钛粒子可填补在二烷基芳胺基二硫代磷酸锌周围，以及BNNSs的片层之间，从而形成更致密的抗氧化结构，起到高效的抗氧化和防腐的作用。
氮系阻燃剂主要通过进行气相阻燃来实现对聚合物的阻燃要求的,主要表现在它在燃烧受热过程中会有氮气或者氨气等这些难燃性气体的生成,在这个过程中会直接带走大量的燃烧热量,这些难燃气体也会迅速扩散开来从而稀释大量氧气等其他助燃性气体的浓度,还可以与大量氧气进行反应聚合得到一种高价态的氧化物,这些大大提高了聚合物的阻燃性能。聚合物材料在在燃烧时,硼系阻燃剂会在其表面形成炭层作为保护它的阻隔层,使得热量和氧气等可燃性气体难以与聚合物接触使得阻燃性能提高。通过上述性质可以看出，BNNSs的高导热率能够起到一定的阻燃作用，从本身组成成分来看也是具有阻燃的性质的。
本发明中EVMT和BNNSs的双片层结合结构具有不同键能、不同层间距、不同作用力的丰富片层结构，其应用在改性基质沥青中可以形成一个小的协同体系，兼具着阻燃剂、抗氧化剂和增强剂的作用。
首先，EVMT和BNNSs的双片层结合结构具有良好的隔热效果，在阻燃过程中可以延缓燃烧过程与ATH、CDP-CFA在防水沥青中复合使用，一方面可以延缓燃烧热的传导,一方面EVMT的层状结构增大了沥青内部气体释放的难度，使ATH受热产生的水蒸气吸收更多的热量来，利用CDP-CFA阻燃组分形成炭层的阻燃机理更多的隔离热量达到阻燃的目的。
其次，BNNSs比石墨烯更加坚硬，完全可以作为增强剂使用，主要原因是BNNSs它的每一层并不是像石墨一样是一个平整的表面，它的表面是高低起伏的，这主要是因为氮原子和硼原子结合的时候产生的角度形成的。因此在层与层之间互相滑动就比较困难了，显现的性质就是BNNSs更加的坚硬。EVMT和BNNSs二种不同键能、不同层间距的层状结构的材料相互协同，对于可补强的分子的大小和种类的补充适应性更强，因此该EVMT和BNNSs的双片层结合结构能够在基质沥青中更好的实现增强的作用。
第三，EVMT和BNNSs的双片层结合结构具有着更多类型的片层结构，对紫外光的照射产生了多重的散射作用，降低了紫外光对改性基质沥青及对复合阻燃剂的影响，使得改性基质沥青具有良好的抗氧化性能。
影响填料补强性能的主要有三大因素：颗粒尺寸(包括比表面积、粒径、粒度分布)、颗粒形状和表面活性(包括化学组成、孔隙度、结晶程度)。其中，孔道形态越丰富多样，比表面积越大，则与基质橡胶之间的接触位点越多，填料-基质相互作用就越强，补强性能越好。
稻壳特有的木质纤维素-SiO2结构是合成碳基/硅基复合材料的理想前驱体。在惰性气体保护下，炭化稻壳即可获得生物质炭/SiO2复合材料。生物质炭的硅/炭复合材料(PRH)兼具硅基材料和炭基材料两种材料的优点，产生更高的应用性能。稻壳基硅基材料内部包含大量的微、介孔孔道，因此可以作为多孔材料具有优秀的吸附，存储，隔离能力。稻壳基多孔碳具有高比表面积、良好的导电性、物化性质稳定等优点。目前，稻壳基的各种材料已经开始替代炭黑和白炭黑成为领域中新的补强材料。
生物质炭的硅/炭复合材料(PRH)和玄武岩纤维两种增强剂共同作用时的效果更佳。一方面，由于玄武岩纤维加入到沥青内部与沥青结合在一起形成了网状结构，在沥青与集料之间起到了增韧、加强和桥接锚固的作用，玄武岩纤维能够起到抑制裂纹继续发展的作用。另一方面，生物质炭的硅/炭复合材料PRH加入沥青后增大了沥青胶结料的薄膜厚度，提高了沥青与集料的粘附性吸附性，而且生物质炭的硅/炭复合材料PRH具备丰富多样的孔道性质，多余的自由沥青会浸入孔隙内部形成结构沥青，提高了沥青胶结料与集料的机械咬合力，进一步改善了基质沥青的低温抗裂性。
丁腈橡胶是耐油性、物理机械性能和耐化学药品性等综合性能的优秀中，最具代表性的橡胶之一。粉末丁腈橡胶HTD-28具有原胶含量高，隔离剂含量低，非橡胶成份少，耐水性好，储存稳定；粉末细小，易于分散，便于与基质材料掺混，丁腈橡胶则主要提供胶的弹性、耐油性、耐介质和疲劳性能，粉末丁腈橡胶HTD-28与SBS具有良好的相容性和增效性能，两者相辅相成可以获得性质更加优异的基质沥青，尤其是高弹性可恢复性。
本发明沥青卷材具有以下有益效果：
(1)本发明沥青卷材的复合的防水改性组分的选择是非常具有科学性的，相当于在SBS改进后的基质沥青中进行了互相弥补辅助的三阶强化改性。
最初添加SBS后整体得到改善，通过SBS的结构改进性能均衡小幅度提升，但是阻燃性降低受到影响。第一阶段，加入PU后从而形成了SBS-PU复配的改性剂结构进一步三维网络化，弹性尤其增强，使得基质沥青性能第一次提升的同时具备了优越的低温性能。第二阶段，M-HP的加入其三维空间网状结构使沥青填充密实的同时又被SBS-PU大的分子量、网状结构的固定作用，在全面增强了基质沥青与改性剂组分的相容性之后基质沥青性能第二次提升的同时具备了优越的高低温性能。第三阶段，胶粉较均匀地分布在经过SBS、PU、M-HP改性后的基质沥青中，使得其结构进一步稳定，并且带来了抗氧化的作用。三阶强化改性之后，基质沥青的性质得到了全方位大幅度的提升。
(2)本发明沥青卷材的复合阻燃组分中，CDP-CFA阻燃组分能够较为均匀地分散在ATH/EVMT阻燃组分的周围和层状结构内部，形成一个多功能的阻燃体系。这样就可以实现ATH受热产生的水蒸气吸收更多的热量的同时利用CDP-CFA阻燃组分形成炭层的阻燃机理隔离热量有效地配合，从而让吸收热量、隔绝可燃性气体和隔离燃烧产生的热量三种效果同时并用，使得燃烧减缓或停止。大大降低因起火带来的安全隐患，提高使用安全度。
(3)本发明沥青卷材的复合抗氧化组分中的二烷基芳胺基二硫代磷酸锌-二氧化钛粒子均匀分散在六方氮化硼纳米片BNNSs周围，颗粒更细小的二氧化钛粒子可填补在二烷基芳胺基二硫代磷酸锌周围，以及BNNSs的片层之间，从而形成更致密的抗氧化结构，起到高效的抗氧化和防腐的作用。
(4)本发明沥青卷材中ATH/EVMT起到阻燃作用的同时增强抗老化效果。这是由于加入到改性沥青中的ATH，内部的结晶水在紫外热氧的长时间作用下产生一定程度的气化分解，使得ATH阻燃改性沥青的氧指数有所下降。而EVMT质量较轻，与ATH配后在阻燃剂中所占体积较大，并且有着一定的片层结构，对紫外光的照射产生了一定的散射作用，在一定程度降低了紫外光对改性沥青及对ATH阻燃剂的影响，使得ATH/EVMT改性基质沥青出良好的抗氧化性能。从而达到了复合阻燃组分同时辅助复合抗氧化组分的效果。本发明的沥青卷材能够有效的降低甚至是避免火灾的发生。
(5)本发明沥青卷材中EVMT和BNNSs的双片层结合结构具有不同键能、不同层间距、不同作用力的丰富片层结构，其应用在改性基质沥青中可以形成一个小的协同体系，兼具着阻燃剂、抗氧化剂和增强剂的作用。
首先，EVMT和BNNSs的双片层结合结构具有良好的隔热效果，在阻燃过程中可以延缓燃烧过程与ATH、CDP-CFA在防水沥青中复合使用，一方面可以延缓燃烧热的传导,一方面EVMT的层状结构增大了沥青内部气体释放的难度，使ATH受热产生的水蒸气吸收更多的热量来，利用CDP-CFA阻燃组分形成炭层的阻燃机理更多的隔离热量达到阻燃的目的。其次，BNNSs比石墨烯更加坚硬，完全可以作为更有效的增强剂使用。EVMT和BNNSs二种不同键能、不同层间距的层状结构的材料相互协同，对于可补强的分子的大小和种类的补充适应性更强，因此该EVMT和BNNSs的双片层结合结构能够在基质沥青中更好的实现增强的作用。第三，EVMT和BNNSs的双片层结合结构具有着更多类型的片层结构，对紫外光的照射产生了多重的散射作用，降低了紫外光对改性基质沥青及对复合阻燃剂的影响，使得改性基质沥青具有良好的抗氧化性能。
(6)本发明沥青卷材的生物质炭的硅/炭复合材料(PRH)和玄武岩纤维两种增强剂共同作用时的效果更佳。一方面，由于玄武岩纤维加入到沥青内部与沥青结合在一起形成了网状结构，在沥青与集料之间起到了增韧、加强和桥接锚固的作用，玄武岩纤维能够起到抑制裂纹继续发展的作用。另一方面，生物质炭的硅/炭复合材料PRH加入沥青后增大了沥青胶结料的薄膜厚度，提高了沥青与集料的粘附性吸附性，而且生物质炭的硅/炭复合材料PRH具备丰富多样的孔道性质，多余的自由沥青会浸入孔隙内部形成结构沥青，提高了沥青胶结料与集料的机械咬合力，进一步改善了基质沥青的机械性能和低温抗裂性。同时，本发明中的作为抗氧化组分中二氧化钛和BNNSs以及作为阻燃组分的EVMT均可以起到增强剂的作用，实现了阻燃，抗氧化和增强性能协同增效。本发明中采用了纳米改性聚乙烯胎基，该改进的胎基材料材料延伸率大，强度更高，热稳定性好，所以生产出的沥青卷材平整度更好好，热尺寸稳定性也更加优异。
(7)本发明中沥青卷材中采用的上隔离膜和底膜均为聚酯纤维膜，该种膜材料最大的优点是抗皱性和保形性很好，具有较高的强度与弹性恢复能力，这样能够更好的保持沥青卷材的平整度，安装过程更加方便快捷。
(8)本发明的软化油为低分子芳烃调和润滑油，因为低分子芳烃调和润滑油中含有适量的抗磨成分，能够辅助基质沥青增强耐磨性能。
(9)本发明的沥青卷材采用了新型的搭接结构，安装方便、增加的密封和防水设计使得其密封性和防水性更好，压紧块和夹紧装置的设计也使得施工后整体效果更平整，提高了防水层的整体性，渗漏率可减少10％以上。
(10)本发明根据改性后的基质沥青的性能变化和需要，针对性的设计了复合阻燃组分、抗氧化组分和增强组分，因此在得到具有高防水性能的沥青卷材的同时，该材料还具备高阻燃性、高抗氧化性以及更高的机械强度。
附图说明
图1：本发明沥青卷材的结果示意图；
图2：本发明沥青卷材搭接结构下底面示意图；
图3：本发明沥青卷材搭接结构上表面示意图；
图4：本发明实施例1沥青卷材制备的工艺流程图。
1-上隔离膜；2-第一改性沥青层；3-纳米改性聚乙烯胎基；4-第二改性沥青层；5-底膜；6-密封条；7-防水条；8-按压块；9-夹紧装置。
具体实施方式
下面结合图1至图2，对本发明做进一步说明：
本发明沥青防水卷材的结构
如附图1所示，本发明产品的结构为：
上隔离膜1为聚酯纤维膜、第一改性沥青层2厚度为2mm、纳米改性聚乙烯胎基3、第二改性沥青层4厚度为2mm、底膜5为聚酯纤维膜。
沥青卷材边沿处设置有搭接结构，搭接结构包括设置于沥青卷材下底面的密封条6和防水条7，还包括设置于沥青卷材上表面的压紧块8和夹紧装置9。
搭接结构的宽度为80mm-120mm，密封条6和防水条7平行且紧密相邻设置，密封条设置于防水条的外侧更靠近卷材边沿处；压紧块8间隔设置，压紧块8的宽度大于密封条6和防水条7的总宽度，便于辅助所述密封条6和防水条7的同步压紧，同时利用压紧块8的重力保持卷材边沿的压紧状态，保证沥青卷材更好的密封性。
夹紧装置9设置于压紧块8的间隔位置，夹紧装置9包括夹紧片本体91和设置于夹紧片上方的旋转夹紧组件92，旋转夹紧组件通过螺栓和螺母的方式配合，在螺栓转动时向夹紧片本体方向推进，从而实现夹紧装置9对于沥青卷材的进一步压紧。
经过本发明搭接结构的双重压紧后，能够是沥青卷材的铺设整体更平整，整体性更强，施工也更加快速便捷。同时密封条和防水条的设置也让铺设后的卷材具有更好的防水和密封性能。
实施例1
一种沥青卷材：
改性沥青层，以重量份计，包括以下含量的原料组分：基质沥青60份、软化油10份、防水改性组分10份、复合增强组分25份、复合阻燃组分5份、复合抗氧化组分6份、弹性组分8份；
防水改性组分以重量份计，包括SBS橡胶9份，聚氨酯(PU)7份，双键封端的超支化聚酰胺-酯(M-HP)4份和胶粉2份。复合阻燃组分以重量份计，包括氢氧化铝、膨胀蛭石复配阻燃成分ATH/EVMT8-10份，磷酸甲苯二苯酯CDP 6份，嗪类成炭剂CFA 1份。复合抗氧化组分以重量份计，包括二烷基芳胺基二硫代磷酸锌-二氧化钛复配组分7份、六方氮化硼纳米片(BNNSs)5份。复合增强组分以重量份计，包括生物质炭的硅/炭复合材料(PRH)9份和玄武岩纤维4份。基质沥青为10号沥青与90号沥青按照1:1进行混合得到的的混合基质；软化油为低分子芳烃调和润滑油。弹性组分为粉末丁腈橡胶HTD-28，粉末丁腈橡胶HTD-28的粒度小于40目。
改性沥青层的原料加工方法为：首先加入基质沥青、软化油，充分搅拌并加热至180℃后，保温10min；加入防水改性剂组分、弹性组分，混合搅拌70min；逐渐升温至190℃，再加入复合增强剂，混合搅拌20min；降温至180℃，加入复合阻燃组分和复合抗氧化组分，搅拌80min，得到改性沥青层半成品。
按照本发明的复配改性方式制备得到的改性沥青性质有全面的提升，在具备高效防水性的同时，还具有优异的阻燃性能、抗氧化性能、更大的拉伸强度扥机械性能。
实施例2
改性沥青层，以重量份计，包括以下含量的原料组分：基质沥青50份、软化油5份、防水改性组分4份、复合增强组分15份、复合阻燃组分3份、复合抗氧化组分4份、弹性组分4份；
防水改性组分以重量份计，包括SBS橡胶8份，聚氨酯(PU)6份，双键封端的超支化聚酰胺-酯(M-HP)4份和胶粉2份。复合阻燃组分以重量份计，包括氢氧化铝、膨胀蛭石复配阻燃成分ATH/EVMT8-10份，磷酸甲苯二苯酯CDP 5份，嗪类成炭剂CFA 1份。复合抗氧化组分以重量份计，包括二烷基芳胺基二硫代磷酸锌-二氧化钛复配组分7份、六方氮化硼纳米片(BNNSs)5份。复合增强组分以重量份计，包括生物质炭的硅/炭复合材料(PRH)9份和玄武岩纤维4份。基质沥青为10号沥青与90号沥青按照1:1进行混合得到的的混合基质；软化油为低分子芳烃调和润滑油。弹性组分为粉末丁腈橡胶HTD-28，粉末丁腈橡胶HTD-28的粒度小于40目。
改性沥青层的原料加工方法为：首先加入基质沥青、软化油，充分搅拌并加热至180℃后，保温10min；加入防水改性剂组分、弹性组分，混合搅拌70min；逐渐升温至190℃，再加入复合增强剂，混合搅拌20min；降温至180℃，加入复合阻燃组分和复合抗氧化组分，搅拌80min，得到改性沥青层半成品。
按照本发明的复配改性方式制备得到的改性沥青性质有全面的提升，在具备高效防水性的同时，还具有优异的阻燃性能、抗氧化性能、更大的拉伸强度扥机械性能。
实施例3
改性沥青层，以重量份计，包括以下含量的原料组分：基质沥青75份、软化油15份、防水改性组分18份、复合增强组分30份、复合阻燃组分8份、复合抗氧化组分10份、弹性组分10份；
防水改性组分以重量份计，包括SBS橡胶10份，聚氨酯(PU)8份，双键封端的超支化聚酰胺-酯(M-HP)5份和胶粉3份。复合阻燃组分以重量份计，包括氢氧化铝、膨胀蛭石复配阻燃成分ATH/EVMT8-10份，磷酸甲苯二苯酯CDP 7份，嗪类成炭剂CFA 1份。复合抗氧化组分以重量份计，包括二烷基芳胺基二硫代磷酸锌-二氧化钛复配组分7份、六方氮化硼纳米片(BNNSs)5份。复合增强组分以重量份计，包括生物质炭的硅/炭复合材料(PRH)9份和玄武岩纤维4份。基质沥青为10号沥青与90号沥青按照1:1进行混合得到的的混合基质；软化油为低分子芳烃调和润滑油。弹性组分为粉末丁腈橡胶HTD-28，粉末丁腈橡胶HTD-28的粒度小于40目。
改性沥青层的原料加工方法为：首先加入基质沥青、软化油，充分搅拌并加热至180℃后，保温10min；加入防水改性剂组分、弹性组分，混合搅拌70min；逐渐升温至190℃，再加入复合增强剂，混合搅拌20min；降温至180℃，加入复合阻燃组分和复合抗氧化组分，搅拌80min，得到改性沥青层半成品。
按照本发明的复配改性方式制备得到的改性沥青性质有全面的提升，在具备高效防水性的同时，还具有优异的阻燃性能、抗氧化性能、更大的拉伸强度扥机械性能。
本发明改性沥青防水卷材的制备方法
以具体实施例1为例，按照上述实施例1的配方以及加工方法称取改性沥青层的原料并进行加工获得改性沥青半成品，具体流程如附图4所示。
将混合好的改性沥青混合料运输到涂油池，将纳米改性聚乙烯胎基层使用牵引装置牵引前进，同时将纳米改性聚乙烯胎基层通过导向辊压入到涂油池液态改性沥青混合料的液面下，使纳米改性聚乙烯胎基层的上下表面均匀涂覆改性沥青混合料；纳米改性聚乙烯胎基层两侧涂覆改性沥青混合料的厚度均为2mm。
在牵引装置的牵引下，将卷材从涂油池中抽出。抽出后，通过覆膜装置在卷材上表面覆盖一层上隔离膜材料，同时在下表面覆盖底膜。
涂覆表面隔离材料后，通过牵引装置使卷材进入冷却装置进行充分冷却，经过冷却后，产品的表面温度为室温25℃左右。
将上述冷却后的卷材产品进入卷曲、切割、包装装置，包装为成品。
在本发明沥青防水卷材的施工方法中要注意铺设卷材时，排出沥青卷材下面的空气使之平展，控制铺设速度尽量使使卷材平整均匀的粘贴在基层表面。之后，通过压紧块将充分卷材压实，挤出空气，使之与基面充分粘接，然后再将夹紧装置分别旋转夹紧，完成与基层表面进一步压紧贴合。
该沥青卷材具有以下有益效果：
(1)本发明沥青卷材的复合的防水改性组分的选择是非常具有科学性的，相当于在SBS改进后的基质沥青中进行了互相弥补辅助的三阶强化改性。依次加入PU，M-HP和胶粉，每一次都对性能和结构进行全新的改进和提升，使得该沥青卷材的防水性能得到最大化的提高。
(2)本发明沥青卷材的复合阻燃组分中，CDP-CFA阻燃组分能够较为均匀地分散在ATH/EVMT阻燃组分的周围和层状结构内部，形成一个多功能的阻燃体系。
(3)本发明沥青卷材的复合抗氧化组分中的二烷基芳胺基二硫代磷酸锌-二氧化钛粒子均匀分散在六方氮化硼纳米片BNNSs周围，从而形成更致密的抗氧化结构，起到高效的抗氧化和防腐的作用。
(4)本发明沥青卷材中ATH/EVMT起到阻燃作用的同时增强抗老化效果。
(5)本发明沥青卷材中EVMT和BNNSs的双片层结合结构具有不同键能、不同层间距、不同作用力的丰富片层结构，其应用在改性基质沥青中可以形成一个小的协同体系，兼具着阻燃剂、抗氧化剂和增强剂的作用。
(6)本发明沥青卷材的生物质炭的硅/炭复合材料(PRH)和玄武岩纤维两种增强剂共同作用时的效果更佳。
(7)本发明中沥青卷材中采用的上隔离膜和底膜均为聚酯纤维膜，该种膜材料最大的优点是抗皱性和保形性很好，具有较高的强度与弹性恢复能力，这样能够更好的保持沥青卷材的平整度，安装过程更加方便快捷。
(8)本发明的软化油为低分子芳烃调和润滑油，因为低分子芳烃调和润滑油中含有适量的抗磨成分，能够辅助基质沥青增强耐磨性能。
(9)本发明的沥青卷材采用了新型的搭接结构，安装方便、增加的密封和防水设计使得其密封性和防水性更好，压紧块和夹紧装置的设计也使得施工后整体效果更平整，提高了防水层的整体性，渗漏率可减少10％以上。
(10)本发明根据改性后的基质沥青的性能变化和需要，针对性的设计了复合阻燃组分、抗氧化组分和增强组分，因此在得到具有高防水性能的沥青卷材的同时，该材料还具备高阻燃性、高抗氧化性以及更高的机械强度。
上面结合附图和实施例对本发明进行了示例性的描述，显然本发明的实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围内。

Claims (4)

1.一种沥青卷材，其特征在于，包括以下结构：上隔离膜、第一改性沥青层、纳米改性聚乙烯胎基、第二改性沥青层、底膜；所述沥青卷材边沿处设置有搭接结构，所述的搭接结构包括设置于沥青卷材下底面的密封条和防水条，还包括设置于沥青卷材上表面的压紧块和夹紧装置；
所述的搭接结构的宽度为80mm-120mm，所述的密封条和防水条平行且紧密相邻设置，所述的密封条设置于所述防水条的外侧更靠近卷材边沿处；
所述的压紧块间隔设置，所述的压紧块的宽度大于所述密封条和防水条的总宽度，便于辅助所述密封条和防水条的压紧，同时利用所述压紧块的重力保持卷材边沿的压紧状态，保证沥青卷材更好的密封性；
所述的夹紧装置设置于所述的压紧块的间隔位置，所述的夹紧装置包括夹紧片本体和设置于所述夹紧片上方的旋转夹紧组件，所述的旋转夹紧组件通过螺栓和螺母的方式配合，在所述螺栓转动时向所述夹紧片本体方向推进，从而实现所述的夹紧装置对于沥青卷材的进一步压紧；
所述的改性沥青层，以重量份计，包括以下含量的原料组分：基质沥青50-75份、软化油5-15份、防水改性组分4-18份、复合增强组分15-30份、复合阻燃组分3-8份、复合抗氧化组分4-10份、弹性组分4-10份；
所述的基质沥青为10～100号沥青或者为两种型号沥青的混合基质；
所述的弹性组分为粉末丁腈橡胶HTD-28，粉末丁腈橡胶HTD-28的粒度小于40目；
所述的防水改性组分以重量份计，包括SBS橡胶8-10份，聚氨酯(PU)6-8份，双键封端的超支化聚酰胺-酯(M-HP)4-5份和胶粉2-3份；
所述的复合阻燃组分以重量份计，包括氢氧化铝、膨胀蛭石复配阻燃成分ATH/EVMT8-10份，磷酸甲苯二苯酯CDP 5-7份，嗪类成炭剂CFA 1份；
所述的复合抗氧化组分以重量份计，包括二烷基芳胺基二硫代磷酸锌-二氧化钛复配组分7份、六方氮化硼纳米片(BNNSs)5份；
所述的复合增强组分以重量份计，包括生物质炭的硅/炭复合材料(PRH)9份和玄武岩纤维4份；
所述改性沥青层的原料加工方法为：首先加入基质沥青、软化油，充分搅拌并加热至180℃后，保温10min；加入防水改性剂组分、弹性组分，混合搅拌70min；逐渐升温至190℃，再加入复合增强剂，混合搅拌20min；降温至180℃，加入复合阻燃组分和复合抗氧化组分，搅拌80min，得到改性沥青层半成品；所述的防水改性组分的添加顺序为SBS橡胶，聚氨酯(PU)，双键封端的超支化聚酰胺-酯(M-HP)，胶粉；所述的复合阻燃组分和复合抗氧化组分需要同时加入体系中。
2.根据权利要求1所述的沥青卷材，其特征在于：所述的软化油为低分子芳烃调和润滑油。
3.根据权利要求1或2所述的沥青卷材，其特征在于：所述的复合增强组分的生物质炭的硅/炭复合材料(PRH)是通过低温热解稻壳获得的,得到的生物质炭的硅/炭复合材料(PRH)包含SiO2和炭两种物质以共价键相连。
4.根据权利要求3所述的沥青卷材，其特征在于：所述的上隔离膜和底膜均为聚酯纤维膜。
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