CN114015254B - 一种具有阻根作用的改性沥青及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种具有阻根作用的改性沥青及其制备方法,采用液相油磨方式制备分散性优化的油磨棉纤维浆料,再添加2‑(4‑氯‑2‑甲基苯氧基)丙酸酯接枝改性和承载于棉纤维表面,提升纤维阻根的承载力。接着将其得到的阻根棉纤维浆料与一定量的有机酸铜化合物再次研磨,制得的浆料同SBS和增稠剂一并加入基质沥青中,在油浴高温环境下,借助高速剪切机混合搅拌,制备得到具有阻根性能的改性沥青材料。本发明所采用的棉纤维自然废弃物,节能环保、取材方便、价格低廉,制备的用于阻根的改性沥青材料施工工序操作简明且效率高,将其应用于实际工程中,稳定性好,防水效果显著。相比传统沥青材料,具有耐水性和阻根的双重性能。
Description
技术领域
本发明属于建筑防水材料的技术领域,具体涉及一种具有阻根作用的改性沥青及其制备方法。
背景技术
当今社会,各类建筑都避免不了屋面的存在,屋面是房屋最上层起覆盖作用的围护和承重结构,其主要功能之一是“遮风雨”。近年来随着我国建筑行业的兴旺发展,为了扩充屋面的功能性,利用建筑顶部屋面面积来种植植物的植物屋面已成为绿色建筑行业新趋势,逐渐流行起来。
植物屋面不仅未占用陆地面积可以净化空气、提高美观度,而且能有效的抵御恶劣气候的突袭,提高建筑围护结构在较高气候下的隔热性能和在较低气候下的保热性能,改善城市流域规模的热岛效应。正因所带来的红利,植物屋面引起了行业诸多专家的高度重视。
但现阶段植物屋面的防渗漏和阻止植物根系穿刺的问题成为我国工程建设中非常突出的问题。房屋渗漏直接影响到屋面的使用功能与用户安全,阻止植物根系穿刺直接与屋面的耐久性紧密联系,如若不引起重视,将会在远未达使用年限时植物屋面过早失效。
以往我国大多数植物屋面,主要是采用无机刚性组分的材料如弹性水泥,是以弹性的乳液作为基料,中间加入一种特殊的水泥,固化助剂等配合而成,是双组分的屋面材料。虽成膜性、抗渗透性、耐水性好,但所形成的膜较硬,易开裂易变形,植物根系非常容易穿透入或穿透,阻根效果一般。无法达到建筑物同期的寿命,后期反复维修,导致施工成本上升。因此开发一种有机柔性且阻根性能良好的材料是非常有必要的。
CN109095859A公开了一种自愈抗裂防水阻根混凝土,使用纤维、水泥、砂、碎石、外加剂、吸水树脂、铜渣、锌渣混合搅拌制备一种自愈抗裂防水阻根混凝土,制备的混凝土具有良好的防水、自愈、抗裂、阻根效果,但未考虑到无机材料与有机材料的相容性。
CN201710507069.7公开了一种改性沥青、制备方法及应用,通过使用橡胶粉、聚丁二烯、丙烯酸、聚氨酯、三聚磷酸钠等原料对沥青进行改性,调节改性剂的用量,改性温度等工艺条件,得到了稳定性好、耐温性、耐水性、粘结性能优异的改性沥青。但制备过程变量多,分散要求高,仅针对防水性能显著,阻根性能不明。
本发明选取的棉纤维具有独特的结构、比表面积大,可回收可降解以及自身疏水吸油的特性。加入沥青中能与其紧密接触而发生吸附,界面间形成巨大分子作用力,有利于增强沥青的抗拉强度;另外纤维在沥青中均匀分散后形成三维网状结构,对沥青的裂纹形成和扩展起到阻滞效果。采用油磨方式对纤维进行研磨细化并均匀分散,以此提高与沥青的相容性,将其所得油磨棉纤维浆料、2-(4-氯-2-甲基苯氧基)丙酸酯类和有机酸铜,一并加入基质沥青中,增加沥青的稳定性和阻根效果。
发明内容
本发明的目的是针对上述现状,并利用相关技术,旨在提供一种阻根效果佳且防水性能优异的一种用于阻根的改性沥青及其制备方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:
一种具有阻根作用的改性沥青,包括10-20重量份复合阻根棉纤维浆料、100重量份沥青料、5-10重量份SBS、5-10重量份增稠剂;
所述复合阻根棉纤维浆料包括100重量份酯化改性棉纤维浆料、5-10重量份有机酸铜化合物;
所述酯化改性棉纤维浆料包括100重量份油磨棉纤维浆料、5-10重量份2-(4-氯-2-甲基苯氧基)丙酸酯类;
所述油磨棉纤维浆料包括20-40重量份充分干燥棉纤维、100重量份油。
上述的一种具有阻根作用的改性沥青,该改性沥青能够阻根。
一种具有阻根作用的改性沥青的制备方法,具体制备方法为:
(1)称取20-40重量份充分干燥棉纤维,100重量份油在研磨机中研磨30-60分钟,得到油磨棉纤维浆料;
(2)向100重量份油磨棉纤维浆料中加入5-10重量份2-(4-氯-2-甲基苯氧基)丙酸酯类,继续研磨30-60分钟,得到酯化改性棉纤维浆料;
(3)向100重量份酯化改性棉纤维浆料中加入5-10重量份有机酸铜化合物,继续研磨10-20分钟,得到复合阻根棉纤维浆料;
(4)将10-20重量份得到的复合阻根棉纤维浆料、100重量份沥青料、5-10重量份SBS、5-10重量份增稠剂在160-170℃条件下搅拌1-2h,使得沥青充分熔化呈流动状态,再将熔融好后的沥青置于高速剪切机下,充分搅拌40-60min得到阻根改性沥青。
上述的一种具有阻根作用的改性沥青的制备方法,步骤(1)中所述的棉纤维为废弃木棉纤维或废弃棉花纤维中的一种,油为矿物油或生物油中的一种。
上述的一种具有阻根作用的改性沥青的制备方法,步骤(1)中所述的研磨机为行星式球磨仪,型号为AM400S、AM420和AM410中的一种,转速为300-600r/s,研磨时间为20-50min。
上述的一种具有阻根作用的改性沥青的制备方法,步骤(1)中所述的2-(4-氯-2-甲基苯氧基)丙酸酯类为2-(4-氯-2-甲基苯氧基)丙酸乙酯、2-(4-氯-2-甲基苯氧基)丙酸丁酯中的一种或其混合。
上述的一种具有阻根作用的改性沥青的制备方法,步骤(1)中所述的有机酸铜化合物为草酸铜、苯二甲酸铜中的一种或其混合。
上述的一种具有阻根作用的改性沥青的制备方法,所用沥青料为10#沥青、70#沥青、100#沥青中的一种或几种的混合。
上述的一种具有阻根作用的改性沥青的制备方法,步骤(4)中所述的SBS为Ⅱ型,规格厚度为3mm或4mm,增稠剂为C9石油树脂、聚氨酯类增稠剂中的一种或其混合。
上述的一种具有阻根作用的改性沥青的制备方法,步骤(4)中所述的高速剪切乳化搅拌机为型号为EDC80、EDC115和EDC150中的一种,标准转速为3600rpm。
上述的一种具有阻根作用的改性沥青,该改性沥青的二次渗透高度为0.15~0.35cm。
上述的一种具有阻根作用的改性沥青,该改性沥青的抗渗等级为P12。
上述的一种具有阻根作用的改性沥青,该改性沥青在175℃的粘稠度为450~550Pa·s。
本发明的有益效果:
选取棉纤维的原因在于,棉纤维制品量大,来源广泛。通过本方法可以实现绿色环保和高值化。在研磨过程中,棉纤维易于分散和细化,在本发明的工艺上有良好的优势。另外,棉纤维表面含有大量的孔隙,便于有机分子的吸附和储存,便于有机阻根剂的负载。
选用2-(4-氯-2-甲基苯氧基)丙酸酯类作为改性剂的原因在于,其是良好的有机阻根剂,能够实现良好的广谱阻根。相较于其他阻根剂而言,其阻根效果更为优秀,长时间服役效果稳定。另外2-(4-氯-2-甲基苯氧基)丙酸酯类上含有大量的酯基,与研磨后的棉纤维表面的羟基作用后,能够进一步发生酯交换反应,促进2-(4-氯-2-甲基苯氧基)丙酸酯类接枝改性和承载于棉纤维表面,极大的增加纤维上阻根剂的负载量。
选用有机酸铜化合物主要作用是,作为一种有效的抗氧化剂,防止有机阻根剂在制备和改性沥青过程中,因受热条件发生分解,失去阻根效果。其次,有机酸铜本身具有良好的阻根效果,而且在研磨过程中,因为机械活化作用,促进有机酸铜化合物与棉纤维表面的羟基发生反应,增加有机酸铜的分散、溶解,以及促进其在体系中的稳定性。
选用油磨改性沥青能够有效的降低改性沥青的处理时间,并且优化各组分在沥青中的分散,形成良好的胶体状态,优化后续的阻根效果。
具体实施方式
结合下面实施例,对本发明的技术方案进行更加清楚、完整地了解。需要说明的是,下述实施例只是本发明一部分实施例,而非全部的实施例,本领域技术人员在此基础上所获得的所有其他类似实施例,都属于本发明保护的范围。
对比例1(不处理棉纤维)
将15重量份得到的棉纤维、100重量份沥青料、7重量份SBS、8重量份聚氨酯增稠剂在165℃条件下搅拌90min,使得沥青充分熔化呈流动状态,再将熔融好后的沥青置于高速剪切机下,充分搅拌50min得到改性沥青。
对比例2(不添加2-(4-氯-2-甲基苯氧基)丙酸酯和有机酸铜化合物)
(1)称取30重量份充分干燥棉纤维,100重量份桐油在研磨机中研磨40分钟,得到油磨棉纤维浆料。
(2)将15重量份得到的油磨棉纤维浆料、100重量份沥青料、7重量份SBS、8重量份C9石油树脂增稠剂在165℃条件下搅拌90min,使得沥青充分熔化呈流动状态,再将熔融好后的沥青置于高速剪切机下,充分搅拌50min得到改性沥青。
实施例1
(1)称取15重量份充分干燥棉纤维,100重量份机油在研磨机中研磨25分钟,得到油磨棉纤维浆料。
(2)向100重量份油磨棉纤维浆料中加入5重量份2-(4-氯-2-甲基苯氧基)丙酸乙酯,继续研磨20分钟,得到酯化改性棉纤维浆料。
(3)向100重量份酯化改性棉纤维浆料中加入3重量份草酸铜,继续研磨5分钟,得到复合阻根棉纤维浆料。
(4)将5重量份得到的复合阻根棉纤维浆料、100重量份沥青料、3重量份SBS、4重量份聚氨酯增稠剂在150℃条件下搅拌40min,使得沥青充分熔化呈流动状态,再将熔融好后的沥青置于高速剪切机下,充分搅拌30min得到阻根改性沥青。
实施例2
(1)称取20重量份充分干燥棉纤维,100重量份废机油在研磨机中研磨30分钟,得到油磨棉纤维浆料。
(2)向100重量份油磨棉纤维浆料中加入5重量份2-(4-氯-2-甲基苯氧基)丙酸丁酯,继续研磨30分钟,得到酯化改性棉纤维浆料。
(3)向100重量份酯化改性棉纤维浆料中加入5重量份苯二甲酸铜,继续研磨10分钟,得到复合阻根棉纤维浆料。
(4)将10重量份得到的复合阻根棉纤维浆料、100重量份沥青料、5重量份SBS、5重量份C9石油树脂增稠剂在160℃条件下搅拌1h,使得沥青充分熔化呈流动状态,再将熔融好后的沥青置于高速剪切机下,充分搅拌40min得到阻根改性沥青。
实施例3
(1)称取30重量份充分干燥棉纤维,100重量份桐油在研磨机中研磨40分钟,得到油磨棉纤维浆料。
(2)向100重量份油磨棉纤维浆料中加入7重量份2-(4-氯-2-甲基苯氧基)丙酸乙酯,继续研磨40分钟,得到酯化改性棉纤维浆料。
(3)向100重量份酯化改性棉纤维浆料中加入8重量份草酸铜,继续研磨14分钟,得到复合阻根棉纤维浆料。
(4)将15重量份得到的复合阻根棉纤维浆料、100重量份沥青料、7重量份SBS、8重量份聚氨酯增稠剂在165℃条件下搅拌90min,使得沥青充分熔化呈流动状态,再将熔融好后的沥青置于高速剪切机下,充分搅拌50min得到阻根改性沥青。
实施例4
(1)称取40重量份充分干燥棉纤维,100重量份机油在研磨机中研磨60分钟,得到油磨棉纤维浆料。
(2)向100重量份油磨棉纤维浆料中加入10重量份2-(4-氯-2-甲基苯氧基)丙酸丁酯,继续研磨60分钟,得到酯化改性棉纤维浆料。
(3)向100重量份酯化改性棉纤维浆料中加入10重量份苯二甲酸铜,继续研磨20分钟,得到复合阻根棉纤维浆料。
(4)将20重量份得到的复合阻根棉纤维浆料、100重量份沥青料、10重量份SBS、10重量份C9石油树脂增稠剂在170℃条件下搅拌2h,使得沥青充分熔化呈流动状态,再将熔融好后的沥青置于高速剪切机下,充分搅拌60min得到阻根改性沥青。
实施例5
(1)称取50重量份充分干燥棉纤维,100重量份桐油在研磨机中研磨80分钟,得到油磨棉纤维浆料。
(2)向100重量份油磨棉纤维浆料中加入12重量份2-(4-氯-2-甲基苯氧基)丙酸乙酯,继续研磨80分钟,得到酯化改性棉纤维浆料。
(3)向100重量份酯化改性棉纤维浆料中加入15重量份草酸铜,继续研磨30分钟,得到复合阻根棉纤维浆料。
(4)将30重量份得到的复合阻根棉纤维浆料、100重量份沥青料、12重量份SBS、12重量份聚氨酯增稠剂在180℃条件下搅拌3h,使得沥青充分熔化呈流动状态,再将熔融好后的沥青置于高速剪切机下,充分搅拌80min得到阻根改性沥青。
根据国家标准GB18173-2000《高分子防水材料》中试验方法检测其用于阻根的改性沥青的抗渗等级;
根据国家标准GB/T35468-2017《种植屋面耐根穿刺防水卷材》中测试方法检测其用于阻根的改性沥青的二次渗透高度和耐根穿刺的状态;
根据《JTGE20-2011》的方法测试方法检测其用于阻根的改性沥青的抗开裂性能;
根据国家标准T0625-200《沥青粘度试验方法》和《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTJ052-2000)来检测其用于阻根的改性沥青的粘稠度;
根据国家标准T0662-200《沥青弹性恢复试验方法》检测其用于阻根的改性沥青的韧性。
上述实施例的基本性能如下表所示:
综上:本发明的用于阻根的改性沥青够显著提升其高低温性能的同时,而且能阻止植物根系的穿刺,兼具优异的防水抗裂性能,其使用年限与国家规定的理论耐用年限持平,实施例2-4最优。另外解决了废弃物的资源回收与环境污染的难题,赋予原本价值不高的材料更高的价值,将其运用到实际工程中有宽阔的前景。
Claims (9)
1.一种具有阻根作用的改性沥青,其特征在于:包括10-20重量份复合阻根棉纤维浆料、100重量份沥青料、5-10重量份SBS、5-10 重量份增稠剂;
所述复合阻根棉纤维浆料包括100重量份酯化改性棉纤维浆料、5-10重量份有机酸铜化合物;
所述酯化改性棉纤维浆料包括100重量份油磨棉纤维浆料、5-10重量份2-(4-氯-2-甲基苯氧基)丙酸酯类;
所述油磨棉纤维浆料包括20-40重量份充分干燥棉纤维、100重量份油。
2.一种具有阻根作用的改性沥青的制备方法,其特征在于:具体制备方法为:
(1)称取20-40重量份充分干燥棉纤维,100重量份油在研磨机中研磨30-60分钟,得到油磨棉纤维浆料;
(2)向100重量份油磨棉纤维浆料中加入5-10重量份2-(4-氯-2-甲基苯氧基)丙酸酯类,继续研磨30-60分钟,得到酯化改性棉纤维浆料;
(3)向100重量份酯化改性棉纤维浆料中加入5-10重量份有机酸铜化合物,继续研磨10-20分钟,得到复合阻根棉纤维浆料;
(4)将10-20重量份得到的复合阻根棉纤维浆料、100重量份沥青料、5-10重量份SBS、5-10重量份增稠剂在160-170℃条件下搅拌1-2h,使得沥青充分熔化呈流动状态,再将熔融好后的沥青置于高速剪切机下,充分搅拌40-60min得到阻根改性沥青。
3.根据权利要求2所述的一种具有阻根作用的改性沥青的制备方法,其特征在于:步骤(1)中所述的棉纤维为废弃木棉纤维或废弃棉花纤维中的一种,油为矿物油或生物油中的一种。
4.根据权利要求2所述的一种具有阻根作用的改性沥青的制备方法,其特征在于:步骤(1)中所述的研磨机为行星式球磨仪,型号为AM400S、AM420和AM410中的一种,转速为300-600r/s,研磨时间为20-50min。
5.根据权利要求2所述的一种具有阻根作用的改性沥青的制备方法,其特征在于:步骤(1)中所述的2-(4-氯-2-甲基苯氧基)丙酸酯类为2-(4-氯-2-甲基苯氧基)丙酸乙酯、2-(4-氯-2-甲基苯氧基)丙酸丁酯中的一种或其混合。
6.根据权利要求2所述的一种具有阻根作用的改性沥青的制备方法,其特征在于:步骤(1)中所述的有机酸铜化合物为草酸铜、苯二甲酸铜中的一种或其混合。
7.根据权利要求2所述的一种具有阻根作用的改性沥青的制备方法,其特征在于:所用沥青料为10#沥青、70#沥青、100#沥青中的一种或几种的混合。
8.根据权利要求2所述的一种具有阻根作用的改性沥青的制备方法,其特征在于:步骤(4)中所述的SBS为Ⅱ型,规格厚度为3mm或4mm,增稠剂为C9石油树脂、聚氨酯类增稠剂中的一种或其混合。
9.根据权利要求2所述的一种具有阻根作用的改性沥青的制备方法,其特征在于:步骤(4)中所述的高速剪切乳化搅拌机为型号为EDC80、EDC115和EDC150中的一种,标准转速为3600rpm。
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