CN113789138A - 自粘防水卷材沥青改性剂及其制备方法 - Google Patents

自粘防水卷材沥青改性剂及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及沥青改性剂技术领域，具体涉及一种自粘防水卷材沥青改性剂及其制备方法。所述的自粘防水卷材沥青改性剂，包含以下重量份数的原料：丁苯橡胶SBR50～70份，SBS30～50份，硬脂酸1～5份，碳酸钙20～40份，软化剂3～10份，聚乙烯蜡1～5份，塑解剂0.3～0.8份，石油树脂1～5份，偶联剂0.1～2份，分散助剂0.1～2份，隔离剂0.3～1份；丁苯橡胶SBR和SBS的总重量份数为100份。本发明的自粘防水卷材沥青改性剂，少量添加即可提高自粘防水卷材的性能，改善其低温性能，弹性高，软化点高，运动粘度小，黏粘性高，并且相比传统产品溶解度好，溶解速度快，不宜粘结、老化。

Description

自粘防水卷材沥青改性剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及沥青改性剂技术领域，具体涉及一种自粘防水卷材沥青改性剂及其制备方法。
背景技术
自粘橡胶沥青防水卷材是以高分子树脂、优质沥青为基料，以聚乙烯膜、铝箔为表面材料，采用离粘隔离层的自粘防水卷材。产品具有极强的粘结性能和自愈性，适应高低温环境下施工。该产品耐低温性能好，是地铁、隧道和不可动火现场最佳的防水、防潮和密封材料，还适用于管道的防水、防腐工程。
在实际生产中，需要在沥青中添加各种助剂，以提高沥青的力学性能，使其满足自粘防水卷材的使用要求。目前的改性剂产品部分为粉状，使用不便，使用过程粉尘大，而且在性能方面，低温延度低或弹性差，软化点低，自粘性差，运动粘度大，施工操作时困难。另外，在使用过程中，普通改性剂在沥青中溶解速度慢，溶解度差，溶解时间长导致沥青老化等。在运输过程中，易结块，影响使用效率和效果。
专利CN202110440634.9中公开了一种自粘聚合物改性沥青防水卷材改性剂，由SBS、高温改性剂、再生胶粉、芳烃油组成，适用于生产自粘防水卷材，产品各项物理力学性能均符合相关国家标准的技术要求，但是该改性剂在沥青中的添加量大，溶解速度慢，溶解度差，溶解时间长导致沥青老化。
专利CN202011347095.6中公开了一种树脂PTFE耐候型自粘防水卷材及其制备方法，其改性沥青基体包括以下组分：树脂改性沥青、橡胶改性沥青、改性剂、基础油、硅微粉、重钙粉；其中，树脂改性沥青包括以下组分：豆油酸、季戊四醇、苯酐、氢氧化锂、沥青；橡胶改性沥青包括以下组分：SBR丁苯橡胶、SBS丁苯橡胶、橡胶粉、沥青。通过对配方进行调整，提高了防水卷材的耐候性、粘结性和耐候性，但是其需要制备不同的改性沥青，混合后再进行改性，制备方法较为复杂，且产品的运动粘度相对较大，施工难度大，低温性能也有待提高。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供一种自粘防水卷材沥青改性剂，少量添加即可提高自粘防水卷材的性能，改善其低温性能，弹性高，软化点高，运动粘度小，黏粘性高，并且相比传统产品溶解度好，溶解速度快，不宜粘结、老化；本发明同时提供了简单易行的制备方法。
本发明所述的自粘防水卷材沥青改性剂，包含以下重量份数的原料：
Figure BDA0003287042670000021
丁苯橡胶SBR和SBS的总重量份数为100份。
其中，丁苯橡胶SBR能够改善沥青低温性能，提高软化点，增加粘性。
SBS为苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物。作用是改善沥青高低温性能，提高弹性恢复性能。
碳酸钙作为填料，除填充作用外，还可改善沥青的高温性能，提高软化点降低针入度，同时改善挤出造粒时的加工性能。
软化剂为多环芳香烃橡胶油、环烷基橡胶油、芳香基橡胶中的至少一种。软化剂的作用是软化橡胶，使各组分在制备过程中更易分散均匀，同时软化剂的加入，使橡胶大分子链断开，增加塑性，改善加工性能；大分子链的断开也使产品更加快速溶解于沥青。
聚乙烯蜡的平均分子量为2000-5000，熔点为60-70℃。
偶联剂为硅烷偶联剂KH580、硅烷偶联剂KH550、硅烷偶联剂KH792中的至少一种。偶联剂可以提高产品的表面活性，在其与沥青之间起到界面作用，加速在沥青中的溶解；同时其中的极性官能团起到“搭桥”作用，作为两者之间的弹性桥联剂，使改性剂在沥青中更加稳定。
塑解剂为DBD(2,2'-二苯甲酰胺基二苯基二硫化物)、金属有机络合物及有机载体的混合物，优选为塑解剂A89。塑解剂在混炼阶段可以使橡胶的大分子链断链，降低橡胶分子量，增加塑性，使各组分分散均匀；同时降低分子量有助于改性剂在沥青中的溶解。
石油树脂优选为软化点80-90℃的C5石油树脂。
分散助剂为不饱和脂肪酸锌盐，优选朗盛集团生产的橡胶加工助剂AktiplastPP。分散助剂改善组分的分散质量，使分散更加均匀，也是一种内润滑剂，可以改善挤出工艺，也有助于在沥青中的溶解。
隔离剂为硬脂酸钙。产品完成后表面附着的隔离剂，防止粘结成团。
沥青改性剂的主要材料为SBR与SBS，SBS可以明显改善沥青的高低温性能，使其弹性增加，但单纯添加SBS后，沥青的粘度大，低温性能不佳；加入SBR后，两者在合适配比比例下，可以在保持SBS较好的弹性恢复等高温性能的同时，利用SBR的特性改善沥青的低温性能，降低运动粘度；同时搭配硬脂酸、钙粉、聚乙烯蜡、石油树脂等助剂后，可以有效提高沥青的软化点以及降低针入度。软化剂、塑解剂与分散助剂的加入可以使各组分更加均匀的分散，不但提高加工性能，改善挤出造粒工艺；也使改性剂的性能更加稳定。由于沥青改性剂主要是高分子聚合物，分子量大，且为非极性材料，而沥青主要是极性的小分子，两者相容困难。溶解时间长不但影响效率，长时间的高温也会使沥青老化、SBS降解，影响性能。软化剂与塑解剂的加入，可以使橡胶分子链断链，降低其分子量；分散助剂作为一种内润滑剂不但可以改善加工过程，也有助于改性剂在沥青中的溶解；偶联剂可以作为表面活性剂起到界面作用，加速改性剂的溶解；同时其极性官能团也可起到搭桥作用，使改性剂更加稳定。改性剂由于自身有一定粘性，产品制备完成后表面添加隔离剂，可以有效防止黏连结块。
本发明所述的自粘防水卷材沥青改性剂的制备方法，包括以下步骤：
将丁苯橡胶SBR和SBS加入密炼机中，密炼15-30s，提栓，加入硬脂酸、钙粉、软化剂、聚乙烯蜡、塑解剂、石油树脂、偶联剂、分散助剂，密炼70-100s，提栓，压栓，密炼15-30s，排胶；将密炼好的胶料投入挤出机造粒，胶粒进入震动床冷却后，添加隔离剂混匀，得到自粘防水卷材沥青改性剂。
其中，密炼机转速为40-60r/min，上顶栓压力为0.3-0.5Mpa。
排胶温度不超过90℃。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
(1)本发明的自粘防水卷材沥青改性剂，只需要少量添加即可提高自粘防水卷材的相应性能，显著改善了低温性能，5℃延度大于100cm，弹性提高，软化点高于50℃，运动粘度小于1000mPa·s，能够有效提高卷材的黏粘性，并且相比传统产品溶解度好，溶解速度快，不宜粘结、老化；
(2)本发明的自粘防水卷材沥青改性剂为颗粒状，方便运输、称量、使用，使用过程中几乎无粉尘，更加环保。
具体实施方式
实施例中用到的所有原料除特殊说明外，均为市购。
实施例和对比例
按表1的原料组成制备沥青改性剂，其中软化剂可以为多环芳香烃橡胶油、环烷基橡胶油、芳香基橡胶中的任意一种或多种，以上几种软化剂对产品的作用相同，相互替换对产品的性能影响不大；偶联剂可以为硅烷偶联剂KH580、硅烷偶联剂KH550、硅烷偶联剂KH792中的任意一种或多种，以上几种偶联剂对产品的作用相同，相互替换对产品的性能影响不大。为方便对比，实施例和对比例的软化剂采用多环芳香烃橡胶油，偶联剂采用KH550，其余助剂中，塑解剂采用塑解剂A89，石油树脂采用软化点在80-90℃之间的C5石油树脂，聚乙烯蜡采用平均分子量2000-5000之间、熔点60～70℃之间的聚乙烯蜡；分散助剂采用朗盛集团生产的Aktiplast PP，隔离剂采用硬脂酸钙。
实施例和对比例的沥青改性剂原料组成如表1所示，以各原料的重量份数计。
表1原料组成
Figure BDA0003287042670000041
按照表1的原料组成制备沥青改性剂，步骤如下：
将密炼机参数设定为：转速50r/min，上顶栓压力0.4Mpa，将丁苯橡胶SBR和SBS加入密炼机中，密炼20s，提栓，加入除隔离剂之外的所有助剂，密炼80s，提栓，压栓，密炼20s，降温至90℃以下排胶；将密炼好的胶料投入挤出机造粒，胶粒进入震动床冷却后，添加隔离剂混匀，得到自粘防水卷材沥青改性剂。
将实施例和对比例制备的沥青改性剂应用于自粘防水卷材沥青：将各制备好的沥青改性剂按照沥青质量3％的比例直接加入到流动状态下的沥青中，搅拌均匀制成沥青卷材。对制备的沥青卷材进行性能测试，测试结果如表2-3所示。
表2测试结果
测试项目 测试标准 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4
5℃延度，cm T0605-2011 118 106 92 85
弹性恢复，％ T0662-2000 37 49 58 72
运动粘度(135℃)，mPa·s T0625-2011 741 822 876 950
针入度，0.1mm T0604-2011 51 50 49 49
软化点，℃ T0606-2011 54 55 55 55
溶解时间，min — 255 250 250 240
表3测试结果
Figure BDA0003287042670000051
从表2-3可以看出，本发明的沥青改性剂SBR的加入有助于低温性能，SBS的加入有助于弹性性能，两者适当比例加入，并与其他助剂协同作用，增加沥青的低温延度的同时，提高了弹性恢复，同时运动粘度不高于1000mPa·s；从对比例可以看出，去掉某种组分或更改原料配比后，对沥青的性能影响较大，溶解时间加长，沥青的综合性能下降。

Claims (10)

1.一种自粘防水卷材沥青改性剂，其特征在于，包含以下重量份数的原料：
Figure FDA0003287042660000011
丁苯橡胶SBR和SBS的总重量份数为100份。
2.根据权利要求1所述的自粘防水卷材沥青改性剂，其特征在于：软化剂为多环芳香烃橡胶油、环烷基橡胶油、芳香基橡胶中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的自粘防水卷材沥青改性剂，其特征在于：聚乙烯蜡的平均分子量为2000-5000，熔点为60-70℃。
4.根据权利要求1所述的自粘防水卷材沥青改性剂，其特征在于：偶联剂为硅烷偶联剂KH580、硅烷偶联剂KH550、硅烷偶联剂KH792中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的白自粘防水卷材沥青改性剂，其特征在于：分散助剂为不饱和脂肪酸锌盐。
6.根据权利要求1所述的自粘防水卷材沥青改性剂，其特征在于：隔离剂为硬脂酸钙。
7.根据权利要求1所述的自粘防水卷材沥青改性剂，其特征在于：石油树脂为软化点80-90℃的C5石油树脂。
8.一种权利要求1-7任一项所述的自粘防水卷材沥青改性剂的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
将丁苯橡胶SBR和SBS加入密炼机中，密炼15-30s，提栓，加入硬脂酸、钙粉、软化剂、聚乙烯蜡、塑解剂、石油树脂、偶联剂、分散助剂，密炼70-100s，提栓，压栓，密炼15-30s，排胶；将密炼好的胶料投入挤出机造粒，胶粒进入震动床冷却后，添加隔离剂混匀，得到自粘防水卷材沥青改性剂。
9.根据权利要求8所述的自粘防水卷材沥青改性剂的制备方法，其特征在于：密炼机转速为40-60r/min，上顶栓压力为0.3-0.5Mpa。
10.根据权利要求8所述的自粘防水卷材沥青改性剂的制备方法，其特征在于：排胶温度不超过90℃。
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