CN114686012A - 一种耐老化改性沥青及其制备方法和改性沥青防水卷材 - Google Patents
一种耐老化改性沥青及其制备方法和改性沥青防水卷材 Download PDFInfo
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Abstract
本发明属于防水卷材领域，具体涉及一种耐老化改性沥青及其制备方法和改性沥青防水卷材。该耐老化改性沥青包括：固态沥青、石油沥青、氢化油、SBS、助剂、无机填料。本发明中的耐老化改性沥青使用固态沥青搭配氢化油及石油沥青的配伍体系，以及通过助剂与体系反应的效果解决了目前改性沥青相对衰减较快的问题，不仅相比原来纯石油沥青体系提高了低温柔性极限，更大大地降低了改性沥青老化后的衰减程度，以及提高了改性沥青的剥离强度。
Description
技术领域
本发明属于防水卷材领域，更具体地，涉及一种耐老化改性沥青及其制备方法和改性沥青防水卷材。
背景技术
目前国内市场中改性沥青防水卷材品种繁多，卷材质量更是参差不齐，其中生产中的原材料更是直接影响卷材防水性能的关键因素，目前国内改性沥青防水卷材生产体系多为石油沥青搭配改性剂、填充剂、助剂等进行生产，其中防水卷材常受制于石油沥青中轻组分易挥发或递变为大分子，导致改性沥青发生老化，改性沥青防水卷材防水效果下降；其次由于通过增加高改性剂来提高改性沥青的耐老化性能，会相应增加生产过程的阻力，导致胎基拉窄，为了能够避免胎基拉窄，往往会降低生产线车速，从而影响生产效率，因此为了保证改性沥青卷材的生产效率，同时改善改性沥青耐老化性能，需要进行原材料研究及技术开发。
发明内容
本发明提供一种耐老化改性沥青及其制备方法和改性沥青防水卷材。目的是在于：在不影响卷材高温、高温稳定性、低温、剥离、粘度以及其他所有防水卷材性能的基础上提高改性沥青抗老化性能，保证其在储存、高温、紫外处理的过程中依旧保持良好的卷材防水性能，为市场提供性能稳定的防水卷材。
为了实现上述目的，本发明的第一方面提供一种耐老化改性沥青，该耐老化改性沥青包括：
固态沥青、石油沥青、氢化油、SBS、助剂、无机填料；
所述助剂为有机胺类化合物。
常规体系沥青形成的空间网状结构分子量较小，不饱和键较多，容易受到外界影响的情况下发生衰减。本发明中，固态沥青、石油沥青和氢化油配伍体系能够使改性沥青形成更加稳定的空间网状结构，同时氢化油为饱和烃结构，具有化学惰性和光安定性能，降低改性沥青在高温及紫外情况下的老化效果，稳定其物理性能，同时能够改善高改性剂配方所带来的高粘度问题；所述助剂有利于与基质沥青内的不饱和组分进行加成反应，降低不饱和组分的含量，在改善改性沥青拥有优异低温性能的基础上降低改性沥青的老化效果，但其会增加改性沥青体系的粘度，在氢化油改善高粘度的基础上，通过进一步加入低温改性粉能够降低所述助剂加入改性沥青后所增加的粘度。
作为优选方案，该耐老化改性沥青包括以重量计的：
固态沥青10～15份、石油沥青25～35份、氢化油10～15份、SBS 5～10份、助剂1～3份、无机填料20～30份。
作为优选方案，该耐老化改性沥青还包括低温改性粉。作为进一步的优选方案，所述低温改性粉1～3份。
作为优选方案，所述固态沥青为环球法软化点为95℃～120℃的高温沥青。
作为优选方案，所述石油沥青为25℃下针入度为(60-100)1/10mm的石油沥青，如具体选用AH90沥青。
根据本发明，氢化油为一种由加氢裂化尾油、润滑油馏分油、合成油等进行加氢工艺生产的芳香烃、含氮、氧、硫等物质近似于零的饱和烃油，如可以选用中石油提供的10号工业白油。
根据本发明，本领域技术人员可根据需要选择是否添加低温改性粉，低温改性粉的作用是能够减少改性剂的用量，并进一步降低该配伍体系加入助剂后所增加的粘度，如可以选用申请人为广西远景资源再生股份有限公司、公开号为CN105199408A的发明专利申请实施例1记载的橡胶沥青改性剂。
作为优选方案，所述有机胺类化合物为4,4'-双(α,α-二甲基苄基)二苯胺。
作为优选方案，所述无机填料的粒径为180～300目。
作为优选方案，所述无机填料为石粉和/或滑石粉。当然，也可以是其他可作为无机填料的矿物材料。
本发明中，以SBS为改性剂制得的改性沥青可赋予卷材高抗拉强度和高延伸率，对基层收缩、变形、开裂的适应能力强。在本发明中，SBS可参照现有技术进行选择。作为优选方案，所述SBS为星型SBS，其中的苯乙烯含量为30～40％重量。另外，作为进一步的优选方案，所述SBS的分子量可以为15万～35万，熔体流动速率为0.05～3g/10min。所述SBS既可通过本领域熟知的阴离子方法聚合得到，也可通过商购获得，例如选自茂石化830、长鸿1332和李长荣3411中的至少一种。
本发明的第二方面提供上述的耐老化改性沥青的制备方法，该制备方法包括：
1)在80～100℃的温度下将固态沥青、氢化油、石油沥青混合均匀，得到第一混合物；
2)在150～180℃的温度下将SBS、任选的低温改性粉加入到熔融的第一混合物中进行溶胀，得到第二混合物；
3)在170～180℃的温度下，将助剂与第二混合物混合，得到第三混合物；
4)在170～180℃的温度下，将无机填料与第三混合物混合均匀，得到所述耐老化改性沥青。
本发明的第三方面提供一种改性沥青防水卷材，该改性沥青防水卷材采用上述的耐老化改性沥青形成上表面沥青涂盖层和/或下表面沥青涂盖层。其中，上表面沥青涂盖层、下表面沥青涂盖层采用的所述耐老化改性沥青可以相同或不同。
根据本发明，上述改性沥青防水卷材的结构可以是：从上到下依次包括：上表面隔离层、上表面沥青涂盖层、增强体层、下表面沥青涂盖层和下表面隔离层。
优选地，上表面隔离层、下表面隔离层的隔离材料各自选自聚乙烯膜、细沙和页岩片中的至少一种，聚乙烯膜热熔时易熔，页岩片可在露天环境下使用。所述上覆面隔离层、下覆膜隔离层所采用的隔离材料也可以相同或不同。
优选地，增强体层选自聚酯胎层、玻纤胎和玻纤增强聚酯胎中的至少一种。增强体层进一步优选为聚酯胎，所述聚酯胎基的特点是具有拉伸应力高、延伸率大，可以应苛刻条件下的应力应变要求。
耐老化改性沥青防水卷材的厚度可根据不同的地区和要求进行选择，从保证防水性以及易于运输好施工的角度出发，优选厚度为3.0～5mm。另外，通常所述上表面沥青涂盖层、下表面沥青涂盖层的厚度分别为1.0～1.6mm。
本发明中，所述耐老化改性防水卷材的制备方法可参照现有技术进行，本发明对此没有特别限定，例如在所述增强体层的上表面、下表面分别依次施用相应的耐老化改性沥青和隔离材料，经冷却定型、收卷，形成所述耐老化改性沥青防水卷材。
当然，改性沥青防水卷材也可以是具有其他结构的改性沥青防水卷材。
本发明的创新点(或改进点)与关键技术原理：
(一)创新点或改进点：1、首创通过石油沥青配伍固态沥青和氢化油，为改性沥青提供一种更加稳定的空间结构，为改性沥青在储存、高温、紫外处理的过程中提供稳定的性能；2、通过加入助剂同步提升改性沥青的耐老化性能，一定程度提高了耐老化的稳定性能；3解决了通过纯石油沥青体系或减线油搭配石油沥青体系所带来的易老化问题；4、解决了通过加入过高改性剂提升耐老化性能所带来的高粘度问题，以及带来的高生产成本。
(二)关键技术原理：1、氢化油主要为混合油脂混合物，饱和烃组分，相比于减三线油含有较高的不饱和烃，具有更稳定的性能；2、通过加入固态沥青代替一部分石油沥青，降低了石油沥青的不饱和烃含量，降低了改性沥青的老化程度；3、通过加入4,4'-双(α,α-二甲基苄基)二苯胺助剂，与基质沥青内不饱和组分的苯环发生加成反应，形成饱和组分，使其组分更加稳定，提高了改性沥青在老化过程中的性能。
本发明的有益效果：
本发明中的耐老化改性沥青使用固态沥青搭配氢化油及石油沥青的配伍体系，解决了目前改性沥青相对衰减较快的问题，不仅相比原来纯石油沥青体系提高了低温柔性极限，更大大地降低了改性沥青老化后的衰减程度，以及提高了改性沥青的剥离强度。另外通过加入4,4'-双(α,α-二甲基苄基)助剂，能够进一步降低改性沥青老化程度，但其使该体系增加的粘度问题可通过氢化油或者进一步加入低温改性粉进行解决。同时相比于纯石油沥青体系能够降低轻组分因环境因素影响而扩散，提高了环保性，并且能够提高建筑工程的防水使用年限。
本发明的其他特征和优点将在随后具体实施方式部分予以详细说明。
具体实施方式
下面将更详细地描述本发明的优选实施方式。虽然以下描述了本发明的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本发明更加透彻和完整，并且能够将本发明的范围完整地传达给本领域的技术人员。
以下实施例和对比例中，固态沥青为恒力石化高温沥青(环球法软化点为100-110℃)；氢化油为中石油10号工业白油；石油沥青为AH90沥青(25℃下针入度为(80-100)1/10mm)；SBS为李长荣SBS3411；低温改性粉为申请人为广西远景资源再生股份有限公司、公开号为CN105199408A的发明专利申请实施例1记载的橡胶沥青改性剂；助剂为4,4'-双(α,α-二甲基苄基)二苯胺；无机填料为180目石粉。
实施例1：
(1)耐老化改性沥青的制备
在80～100℃，分别将15重量份的固态沥青及15重量份的氢化油加入25份的AH90沥青中，然后升温至150～180℃，加入5份的SBS和3份的低温改性粉，维持在180℃，待改性剂完全溶胀后，加入3份的助剂，待反应完全后，加入25份的石粉在170～180℃搅拌均匀，得到耐老化改性沥青。
(2)耐老化改性沥青防水卷材的制备
将耐老化改性沥青于175～180℃出料涂盖在浸渍挤干的聚酯胎基的上、下表面上，然后再覆面聚乙烯膜，冷却定型、收卷，制得高聚物改性沥青防水卷材。
实施例2：
(1)耐老化改性沥青的制备
在80～100℃，分别将18重量份的固态沥青及18重量份的氢化油加入20份的AH90沥青中，然后升温至150～180℃，加入10份的SBS和3份的低温改性粉，维持在180℃，待改性剂完全溶胀后，加入3份的助剂，待反应完全后，加入25份的石粉在170～180℃搅拌均匀，得到耐老化改性沥青。
(2)耐老化改性沥青防水卷材的制备
同实施例1。
实施例3：
(1)耐老化改性沥青的制备
在80～100℃，分别将10重量份的固态沥青及15重量份的氢化油加入30份的AH90沥青中，然后升温至150～180℃，加入8份的SBS和3份的低温改性粉，维持在180℃，待改性剂完全溶胀后，加入3份的助剂，待反应完全后，加入25份的石粉在170～180℃搅拌均匀，得到耐老化改性沥青。
(2)耐老化改性沥青防水卷材的制备
同实施例1。
实施例4：
(1)耐老化改性沥青的制备
按照实施例1的方法制备耐老化改性沥青，所不同的是，不加入低温改性粉，从而制得耐老化改性沥青。
(2)耐老化改性沥青防水卷材的制备
同实施例1。
对比例1：
(1)耐老化改性沥青的制备
按照实施例1的方法制备耐老化改性沥青，所不同的是，不加入固态沥青和氢化油，加入30份A200沥青，从而制得耐老化改性沥青。
(2)耐老化改性沥青防水卷材的制备
同实施例1。
对比例2：
(1)耐老化改性沥青的制备
按照实施例1的方法制备耐老化改性沥青，所不同的是，不加入助剂，从而制得耐老化改性沥青。
(2)耐老化改性沥青防水卷材的制备
同实施例1。
对比例3：
(1)耐老化改性沥青的制备
按照实施例1的方法制备耐老化改性沥青，所不同的是，不加入固态沥青，将氢化油调整至10重量份，将AH90沥青调整至45重量份，从而制得耐老化改性沥青。
(2)耐老化改性沥青防水卷材的制备
同实施例1。
对比例4：
(1)耐老化改性沥青的制备
按照实施例1的方法制备耐老化改性沥青，所不同的是，不加入固态沥青和氢化油，加入10重量份的减三线油，将AH90沥青调整至45重量份，从而制得耐老化改性沥青。
(2)耐老化改性沥青防水卷材的制备
同实施例1。
对比例5：
(1)耐老化改性沥青的制备
按照实施例1的方法制备耐老化改性沥青，所不同的是，不加入固态沥青和氢化油，加入30份A200沥青，并且将SBS调整至25份，从而制得耐老化改性沥青。
(2)耐老化改性沥青防水卷材的制备
同实施例1。
对比例6：
(1)耐老化改性沥青的制备
按照实施例1的方法制备耐老化改性沥青，所不同的是，不加入氢化油，加入15份的减三线油，从而制得耐老化改性沥青。
(2)耐老化改性沥青防水卷材的制备
同实施例1。
对以上实施例和对比例的改性沥青防水卷材性能进行测试：耐热性参照GB/T328.11，若测试样品在低于105℃出现流淌、滑动，则耐热性结果为不合格，否则为合格；低温柔性及老化后低温柔性参照GB/T328.14来进行评价，测试样品老化条件为放入(80±2)℃的烘箱中处理10d±1h；剥离强度按照GB/T328.20测试，结果如表1所示。
表1
结合表1，将实施例与对比例1比较可知，所述固态沥青搭配氢化油体系相比A200沥青，保证其余性能的基础上，提高了低温柔性极限，同时降低了老化后的衰减程度和提高了改性沥青剥离强度；
将实施例1与对比例2对比可知，所述助剂能够进一步降低老化后低温柔性的衰减程度，但其会增加改性沥青的粘度；
将实施例1与对比例3对比可知，当未加入固态沥青时，通过调整氢化油和AH90沥青保证其余性能的基础上，剥离强度及老化后低温柔性衰减幅度都会加大；
将实施例3与对比例4对比可知，所述氢化油相比减三线油，提高了改性沥青的低温柔性极限，同时降低了老化后的衰减程度；
将实施例1与对比例5对比可知，当未使用所述配伍体系时，通过提高改性剂含量提高改性沥青耐老化性能，改性沥青粘度提高，导致胎基拉窄，需要进行降速生产，降低生产效率，使生产成本严重提高；
将实施例1与对比例6对比可知，当使用其他含不饱和烃组分较多的减三线油时，改性沥青的衰减程度将会增加，剥离强度将会下降。
以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。
Claims (10)
1.一种耐老化改性沥青，其特征在于，该耐老化改性沥青包括：
固态沥青、石油沥青、氢化油、SBS、助剂、无机填料；
所述助剂为有机胺类化合物。
2.根据权利要求1所述的耐老化改性沥青，其中，该耐老化改性沥青包括以重量计的：
固态沥青10～15份、石油沥青25～35份、氢化油10～15份、SBS 5～10份、助剂1～3份、无机填料20～30份。
3.根据权利要求1所述的耐老化改性沥青，其中，该耐老化改性沥青还包括低温改性粉。
4.根据权利要求1-3中任意一项所述的耐老化改性沥青，其中，所述固态沥青为环球法软化点为95℃～120℃的高温沥青。
5.根据权利要求1-3中任意一项所述的耐老化改性沥青，其中，所述石油沥青为25℃下针入度为(60-100)1/10mm的石油沥青。
6.根据权利要求1-3中任意一项所述的耐老化改性沥青，其中，所述有机胺类化合物为4,4'-双(α,α-二甲基苄基)二苯胺。
7.根据权利要求1-3中任意一项所述的耐老化改性沥青，其中，所述无机填料的粒径为180～300目。
8.根据权利要求1-3中任意一项所述的所述的耐老化改性沥青，其中，所述无机填料为石粉和/或滑石粉。
9.权利要求1-8中任意一项所述的耐老化改性沥青的制备方法，其特征在于，该制备方法包括：
1)在80～100℃的温度下将固态沥青、氢化油、石油沥青混合均匀，得到第一混合物；
2)在150～180℃的温度下将SBS、任选的低温改性粉加入到熔融的第一混合物中进行溶胀，得到第二混合物；
3)在170～180℃的温度下，将助剂与第二混合物混合，得到第三混合物；
4)在170～180℃的温度下，将无机填料与第三混合物混合均匀，得到所述耐老化改性沥青。
10.一种改性沥青防水卷材，其特征在于，该改性沥青防水卷材采用权利要求1-8中任意一项所述的耐老化改性沥青形成上表面沥青涂盖层和/或下表面沥青涂盖层。
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