CN113817331A - 一种高耐久性sbs卷材的生产工艺 - Google Patents

一种高耐久性sbs卷材的生产工艺 Download PDF

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    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L95/00—Compositions of bituminous materials, e.g. asphalt, tar, pitch

Abstract

本发明提供一种高耐久性SBS卷材的生产工艺，包括如下步骤：S1.改性沥青胶料制备：S11.将沥青预热，加入芳烃油，搅拌升温；S12.加入SBS、SIBS，搅拌均匀得混合液；S13.加入相容剂、稳定剂和填料，混合均匀后出料即得；S2.对双组分纺粘胎基布上下表面涂上述改性沥青胶料，覆膜、冷却、收卷。本发明使用双组分纺粘胎基布替代聚酯胎，生产上取消预浸工艺，改善卷材产品改性沥青胶料的均一度，稳定性好，老化性能增强。同时使用SIBS替代大部分SBS，降低软化油和SBS的用量，降低卷材热老化过程中橡胶降解的速率，引入相容剂，降低橡胶改性剂的表面界面力，解决SBS/SIBS与沥青相容性差，卷材中改性沥青热老化过程中组分离析严重的问题。

Description

一种高耐久性SBS卷材的生产工艺
技术领域
本发明属于防水卷材技术领域，具体涉及一种高耐久性SBS卷材的生产工艺。
背景技术
SBS改性沥青在储存、运输、铺筑以及长期服役期间会受到高温、氧、紫外辐射等的作用而发生老化，从而导致沥青硬化开裂。国内现有的SBS改性沥青卷材用的SBS为苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物，在热老化过程中受热氧环境的影响，共聚物嵌段中的聚丁二烯双键极其容易断裂，导致胶料老化。胶料配方中软化油越多，SBS双键越容易断裂，老化越严重。因此有人采用加氢处理后的SEBS，加氢处理消除了聚丁二烯的双键，使SBS橡胶具有了良好的抗氧化能力，但是SEBS在胶料生产中分散难度极大，且价格昂贵。另外，添加废胶粉的SBS改性沥青，热老化过程中胶粉容易吸收改性沥青中的轻组分，导致卷材硬化，橡胶团聚离析，卷材的耐老化性能进一步下降。
CN201110068824.9公开了一种镁铝基层状双氢氧化物耐老化SBS改性沥青，它由基质沥青、聚合物改性剂SBS、镁铝基层状双氢氧化物和硫化剂制备而成；各原料所占质量百分数为：基质沥青86.7％～94.95％、聚合物改性剂SBS为3％～5％、镁铝基层状双氢氧化物2％～8％、硫化剂0.05％～0.3％。上述发明通过将同时具有对紫外线进行物理屏蔽和化学吸收双重作用的镁铝基层状双氢氧化物与SBS改性沥青相混合，能够显著提高SBS改性沥青的抗紫外老化能力，但镁铝基层状双氢氧化物制备成本高，在胶料中的分散性不高，且只能抗紫外老化。
CN202011385641.5公开了一种耐老化的SBS改性沥青，以重量份计，包括以下组分：基质沥青90～100份、SBS改性剂3～5份、氧气阻隔剂0.5～3.5份、抗氧剂1～5份，氧气阻隔剂为阿拉伯木聚糖-壳聚糖复合物。上述发明的阿拉伯木聚糖-壳聚糖一方面形成氧气阻隔层，将氧气与沥青阻隔开，防止沥青接触氧气发生氧化反应，以减缓沥青老化；另一方面，协同抗氧剂一起清除沥青自氧化老化过程中活性基团产生的自由基，阻止自由基与氧气分子反应。同样地，阿拉伯木聚糖-壳聚糖的成本高，且在胶料中的分散性差，导致生产成本大幅提高。
综上，研究一种耐老化性好、成本低、操作简单的SBS改性沥青卷材，具有重大的市场价值。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高耐久性SBS卷材的生产工艺，解决SBS卷材胶料老化性能差，以及内含两种改性沥青，结构稳定性差的问题。
为实现上述目的，本发明提供的技术方案如下：
一种高耐久性SBS卷材的生产工艺，包括如下步骤：
S1.改性沥青胶料制备：
S11.将沥青预热，往沥青中加入芳烃油；
S12.加入SBS、SIBS进行改性；
S13.加入相容剂、稳定剂和填料，混合均匀后出料即得；
S2.对双组分纺粘胎基布上下表面涂覆上述改性沥青胶料，然后覆膜、冷却、收卷。
现有技术中，常规聚酯胎增强层通常采用浸胶定性工艺成型，因此生产SBS改性沥青防水卷材过程中必须先使用预浸料对聚酯胎进行预浸，预浸料无法彻底挤干，导致防水卷材生产过程中存在两种改性沥青，稳定性差，老化性能弱。发明人发现了这一生产过程中的问题，通过长期的实验研究后发现，选用双组分纺粘胎基布，生产上可取消预浸工艺，其粘结性能与预浸操作的卷材相差不大。由此，SBS卷材只含一种改性沥青，稳定性好，老化性能增强。SIS：苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物，SBS发生老化时，聚丁二烯链段因交联而变脆，降低了粘合性；但SIS发生老化时聚异戊二烯链段断裂，粘合性仍然能保持较长时间，而且断链会使瞬间粘合力提高。SIBS是氢化后的SIS，在保持上述功效的同时，双键含量进一步降低，热老化性提高。本发明使用双键极少的SIBS(氢化后的SIS)替代大部分SBS进行改性，减少软化油(芳烃油)和SBS的用量，能够明显降低卷材热老化过程中橡胶降解的速率，解决改性沥青热老化性能差的问题。
另外，本发明引入相容剂，可以降低橡胶改性剂的表面界面力，提高SBS、SIBS改性效率，降低软化油(芳烃油)用量，并解决SBS/SIBS与沥青相容性差，改善卷材中改性沥青热老化过程中组分离析严重的问题。
在本发明中，优选地，S2中使用辊压涂胶工艺在双组分纺粘胎基布的上下表面涂胶，在涂胶前双组分纺粘胎基布需烘干。辊压涂胶工艺利用辊筒先浸到胶液中，再转移到所需粘接或涂布的表面，该法涂胶均匀，可单面也可双面，涂胶效率高，适宜连续化大规模生产。
在本发明中，优选地，S1.改性沥青胶料制备，包括如下步骤：
S11.将沥青预热至150-180℃，加入芳烃油，控制温度在150-180℃；
S12.加入SBS、SIBS，升温至170-220℃，搅拌60-200min；
S13.加入相容剂和稳定剂，170-220℃下搅拌50-100min，剪切30-60min；
S14.加入填料，混合均匀后出料即得。
本发明对改性沥青胶料的制备过程进行了优化，具体调整了原料的添加顺序，以及每一步的反应温度和时间，使橡胶改性充分，改性效率高，获得的改性沥青性能好。
在本发明中，优选地，所述改性沥青胶料按重量份数计包括如下原料：
沥青45-60份
芳烃油5-12份
SBS 2-8份
SIBS 2-8份
相容剂1-5份
稳定剂0.01-0.05份
填料15-35份。
进一步优选地，所述改性沥青胶料按重量份数计包括如下原料：
沥青47份
芳烃油6份
SBS 5份
SIBS 6份
相容剂3份
稳定剂0.03-0.05份
填料29份。
本发明改性沥青胶料的原料选择和用量，是在沥青胶料常用配方基础上进行的改进设计，其中加入了相容剂和稳定剂，进一步提高胶料的耐老化性能。各成分用量也是发明人通过长期的实验调整获得的较优方案。
具体地，在本发明中，改性沥青胶料中各原料组分可选用本领域常规使用的产品型号和规格。
优选地，所述沥青选用90#沥青，所述芳烃油选用安徽东方佳信建材科技有限公司生产的35#油，所述填料包括硫酸钡、碳酸钙、钛白粉、滑石粉和高岭土中的一种或两种以上。
优选地，所述双组分纺粘胎基布选用禄博纳双组分纺粘胎基布，规格为200g/m2。禄博纳双组分纺粘胎基布具有均匀、开放的纤维结构及尺寸稳定性，确保与建筑规范要求一致，同时也使加工流程简单化并提高生产效率。
优选地，所述相容剂选用镇江道一材料科技有限公司生产的相容剂KLH-8，主要成分为磺酸类表面活性剂；所述稳定剂选用硫磺络合物，所述硫磺络合物先溶于石油树脂中形成稳定剂溶液，并且在所述改性沥青胶料的制备过程中加入所述稳定剂溶液。本发明选用的相容剂使各组分的相容效果好，稳定剂先溶于石油树脂中再添加，稳定剂分散均匀，使用效果好。
优选地，所述填料为滑石粉，填料的目数大于300目。滑石粉价格低且使用效果好，对胶料起到强化、改质、填充作用。
本发明还保护所述高耐久性SBS卷材的生产工艺制备获得的高耐久性SBS防水卷材。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
1、本发明使用双组分纺粘胎基布替代聚酯胎，生产上取消预浸工艺，SBS卷材只含一种改性沥青，改善产品改性沥青胶料均一度，消除长期使用SBS卷材内含两种胶料的技术风险。且粘结性能与预浸操作的卷材相差不大。
2、本发明使用双键极少的SIBS(氢化后的SIS)替代大部分SBS进行改性，降低软化油(芳烃油)和SBS的用量，降低卷材热老化过程中橡胶降解的速率，解决改性沥青热老化性能差的问题。
3、本发明引入相容剂，可以降低橡胶改性剂的表面界面力，提高SBS、SIBS改性效率，降低软化油(芳烃油)用量，并解决SBS/SIBS与沥青相容性差，改善卷材中改性沥青热老化过程中组分离析严重的问题。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，对本发明进一步详细说明，但本发明要求的保护范围并不局限于实施例。
下述具体实施案例中，所采用的原料如无特殊说明，均为市售。
其中，所述芳烃油选用安徽东方佳信建材科技有限公司生产的35#油，所述相容剂选用镇江道一材料科技有限公司生产的相容剂KLH-8，主要成分为磺酸类表面活性剂；所述稳定剂选用东营润丰博越石油技术有限公司生产的改性沥青稳定剂。
所述双组分纺粘胎基布选用禄博纳双组分纺粘胎基布，规格为200g/m2。
实施案例1：
一种高耐久性SBS卷材的的制备，步骤如下：
S1.改性沥青胶料制备：
S11.将90#沥青预热至150℃，加入35#油，控制温度在150℃；
S12.加入SBS、SIBS，升温至170℃，搅拌200min；
S13.加入相容剂KLH-8和稳定剂，170℃下搅拌100min，剪切60min；
S14.加入滑石粉，混合均匀后出料即得。
S2.双组分纺粘胎基布展开烘干，使用辊压涂胶工艺在双组分纺粘胎基布的上下表面涂覆上述制备的改性沥青胶料，然后覆膜、冷却、收卷，检验合格后入库。
改性沥青胶料配方如下：
90#沥青45Kg
35#油5Kg
SBS 2Kg
SIBS 2Kg
相容剂1Kg
稳定剂0.01Kg
滑石粉15Kg。
实施案例2：
一种高耐久性SBS卷材的的制备，步骤如下：
S1.改性沥青胶料制备：
S11.将90#沥青预热至180℃，加入35#油，控制温度在180℃；
S12.加入SBS、SIBS，升温至220℃，搅拌60min；
S13.加入相容剂和稳定剂，220℃下搅拌50min，剪切30min；
S14.加入滑石粉，混合均匀后出料即得。
S2.双组分纺粘胎基布展开烘干，使用辊压涂胶工艺在双组分纺粘胎基布的上下表面涂覆上述制备的改性沥青胶料，然后覆膜、冷却、收卷，检验合格后入库。
改性沥青胶料配方如下：
90#沥青60Kg
35#油12Kg
SBS 8Kg
SIBS 8Kg
相容剂5Kg
稳定剂0.05Kg
滑石粉35Kg。
实施案例3：
一种高耐久性SBS卷材的的制备，步骤如下：
S1.改性沥青胶料制备：
S11.将90#沥青预热至165℃，加入35#油，控制温度在170℃；
S12.加入SBS、SIBS，升温至200℃，搅拌120min；
S13.加入相容剂和稳定剂，185℃下搅拌80min，剪切50min；
S14.加入滑石粉，混合均匀后出料即得。
S2.双组分纺粘胎基布展开烘干，使用辊压涂胶工艺在双组分纺粘胎基布的上下表面涂覆上述制备的改性沥青胶料，然后覆膜、冷却、收卷，检验合格后入库。
改性沥青胶料配方如下：
90#沥青47Kg
35#油6Kg
SBS 5Kg
SIBS 6Kg
相容剂3Kg
稳定剂0.04Kg
滑石粉29Kg。
实施案例4：
一种高耐久性SBS卷材的的制备，步骤如下：
S1.改性沥青胶料制备：
S11.将90#沥青预热至170℃，加入35#油，控制温度在165℃；
S12.加入SBS、SIBS，升温至190℃，搅拌75min；
S13.加入相容剂和稳定剂，180℃下搅拌60min，剪切40min；
S14.加入滑石粉，混合均匀后出料即得。
S2.双组分纺粘胎基布展开烘干，使用辊压涂胶工艺在双组分纺粘胎基布的上下表面涂覆上述制备的改性沥青胶料，然后覆膜、冷却、收卷，检验合格后入库。
改性沥青胶料配方如下：
90#沥青50Kg
35#油7Kg
SBS 4Kg
SIBS 4Kg
相容剂2Kg
稳定剂0.03Kg
滑石粉25Kg。
实施案例5：
一种高耐久性SBS卷材的的制备，步骤如下：
S1.改性沥青胶料制备：
S11.将90#沥青预热至170℃，加入35#油，控制温度在170℃；
S12.加入SBS、SIBS，升温至200℃，搅拌90min；
S13.加入相容剂和稳定剂溶液，180℃下搅拌70min，剪切45min；
S14.加入滑石粉，混合均匀后出料即得。
S2.双组分纺粘胎基布展开烘干，使用辊压涂胶工艺在双组分纺粘胎基布的上下表面涂覆上述制备的改性沥青胶料，然后覆膜、冷却、收卷，检验合格后入库。
改性沥青胶料配方如下：
90#沥青55Kg
35#油8Kg
SBS 5Kg
SIBS 5Kg
相容剂4Kg
稳定剂溶液(稳定剂：35#油为1：3)0.05Kg
滑石粉30Kg。
实施案例6：
一种高耐久性SBS卷材的的制备，步骤如下：
S1.改性沥青胶料制备：
S11.将90#沥青预热至165℃，加入35#油，控制温度在160℃；
S12.加入SBS、SIBS，升温至180℃，搅拌100min；
S13.加入相容剂和稳定剂溶液，180℃下搅拌60min，剪切40min；
S14.加入滑石粉，混合均匀后出料即得。
S2.双组分纺粘胎基布展开烘干，使用辊压涂胶工艺在双组分纺粘胎基布的上下表面涂覆上述制备的改性沥青胶料，然后覆膜、冷却、收卷，检验合格后入库。
改性沥青胶料配方如下：
90#沥青50Kg
35#油7Kg
SBS 3Kg
SIBS 5Kg
相容剂3Kg
稳定剂溶液(稳定剂：35#油为1：5)0.05Kg
滑石粉22Kg。
对比案例1：
一种高耐久性SBS卷材的的制备，采用聚酯胎预浸工艺，具体步骤如下。
S1.改性沥青胶料制备：
S11.将90#沥青预热至150℃，加入35#油，控制温度在150℃；
S12.加入SBS、SIBS，升温至170℃，搅拌200min；
S13.加入相容剂KLH-8和稳定剂，170℃下搅拌100min，剪切60min；
S14.加入滑石粉，混合均匀后出料即得。
S2.按本领域常规技术配制预浸料，聚酯胎烘干后预浸，然后挤干预浸料得处理后的聚酯胎，使用辊压涂胶工艺在处理后的聚酯胎上下表面涂覆上述制备的改性沥青胶料，然后覆膜、冷却、收卷，检验合格后入库。
对比案例2：
一种高耐久性SBS卷材的的制备，不加入SIBS，具体步骤如下。
S1.改性沥青胶料制备：
S11.将90#沥青预热至150℃，加入35#油，控制温度在150℃；
S12.加入SBS，升温至170℃，搅拌200min；
S13.加入相容剂KLH-8和稳定剂，170℃下搅拌100min，剪切60min；
S14.加入滑石粉，混合均匀后出料即得。
S2.双组分纺粘胎基布展开烘干，使用辊压涂胶工艺在双组分纺粘胎基布的上下表面涂覆上述制备的改性沥青胶料，然后覆膜、冷却、收卷，检验合格后入库。
改性沥青胶料配方如下：
90#沥青45Kg
35#油5Kg
SBS 4Kg
相容剂1Kg
稳定剂0.01Kg
滑石粉15Kg。
对比案例3：
一种高耐久性SBS卷材的的制备，不加入相容剂，具体步骤如下。
S1.改性沥青胶料制备：
S11.将90#沥青预热至150℃，加入35#油，控制温度在150℃；
S12.加入SBS、SIBS，升温至170℃，搅拌200min；
S13.加入稳定剂，170℃下搅拌100min，剪切60min；
S14.加入滑石粉，混合均匀后出料即得。
S2.双组分纺粘胎基布展开烘干，使用辊压涂胶工艺在双组分纺粘胎基布的上下表面涂覆上述制备的改性沥青胶料，然后覆膜、冷却、收卷，检验合格后入库。
改性沥青胶料配方如下：
90#沥青45Kg
35#油5Kg
SBS 2Kg
SIBS 2Kg
稳定剂0.01Kg
滑石粉16Kg。
性能测试：
对上述实施案例1-6和对比案例1-3制备的SBS卷材的使用寿命，按GB/T18242-2009热老化测试方法进行测试。测试结果如表1所示。
表1
实施例 测试项目 低温柔性衰减幅度(℃) 拉力保持率(％)
实施案例1 80℃热老化30天 3.2 99
实施案例2 80℃热老化30天 3.8 96
实施案例3 80℃热老化30天 2.1 97
实施案例4 80℃热老化30天 2.7 97
实施案例5 80℃热老化30天 3.0 95
实施案例6 80℃热老化30天 3.1 97
对比案例1 80℃热老化30天 4 86
对比案例2 80℃热老化30天 9.4 97
对比案例3 80℃热老化30天 8.7 98
如表1所示，本发明制备的高耐久性SBS卷材80℃热老化30天后，低温柔性衰减幅度小于4℃，拉力保持率大于95％。而与本发明相比，采用聚酯胎预浸工艺或者制备过程中不加入SIBS或者不加入相容剂，获得的SBS卷材耐老化性均明显下降。
根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。

Claims (10)

1.一种高耐久性SBS卷材的生产工艺，其特征在于，包括如下步骤：
S1.改性沥青胶料制备：
S11.将沥青预热，往沥青中加入芳烃油；
S12.加入SBS、SIBS进行改性；
S13.加入相容剂、稳定剂和填料，混合均匀后出料即得；
S2.对双组分纺粘胎基布上下表面涂覆上述改性沥青胶料，然后覆膜、冷却、收卷。
2.根据权利要求1所述高耐久性SBS卷材的生产工艺，其特征在于，
S1.改性沥青胶料制备，包括如下步骤：
S11.将沥青预热至150-180℃，加入芳烃油，控制温度在150-180℃；
S12.加入SBS、SIBS，升温至170-220℃，搅拌60-200min；
S13.加入相容剂和稳定剂，170-220℃下搅拌50-100min，剪切30-60min；
S14.加入填料，混合均匀后出料即得。
3.根据权利要求1所述高耐久性SBS卷材的生产工艺，其特征在于，所述改性沥青胶料按重量份数计包括如下原料：
沥青 45-60份
芳烃油 5-12份
SBS 2-8份
SIBS 2-8份
相容剂 1-5份
稳定剂 0.01-0.05份
填料 15-35份。
4.根据权利要求3所述高耐久性SBS卷材的生产工艺，其特征在于，所述改性沥青胶料按重量份数计包括如下原料：
沥青 47份
芳烃油 6份
SBS 5份
SIBS 6份
相容剂 3份
稳定剂 0.03-0.05份
填料 29份。
5.根据权利要求1所述高耐久性SBS卷材的生产工艺，其特征在于，所述沥青选用90#沥青，所述芳烃油选用安徽东方佳信建材科技有限公司生产的35#油，所述填料包括硫酸钡、碳酸钙、钛白粉、滑石粉和高岭土中的一种或两种以上。
6.根据权利要求1所述高耐久性SBS卷材的生产工艺，其特征在于，所述双组分纺粘胎基布选用禄博纳双组分纺粘胎基布，规格为200g/m2。
7.根据权利要求1所述高耐久性SBS卷材的生产工艺，其特征在于，所述相容剂选用镇江道一材料科技有限公司生产的相容剂KLH-8，主要成分为磺酸类表面活性剂；所述稳定剂选用硫磺络合物，所述硫磺络合物先溶于石油树脂中形成稳定剂溶液，并且在所述改性沥青胶料的制备过程中加入所述稳定剂溶液。
8.根据权利要求1所述高耐久性SBS卷材的生产工艺，其特征在于，S2中使用辊压涂胶工艺在双组分纺粘胎基布的上下表面涂胶，在涂胶前双组分纺粘胎基布需烘干。
9.根据权利要求5所述高耐久性SBS卷材的生产工艺，其特征在于，所述填料为滑石粉，填料的目数大于300目。
10.权利要求1-9任一所述高耐久性SBS卷材的生产工艺制备获得的高耐久性SBS防水卷材。
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