一种自粘聚合物改性沥青防水卷材及其制备方法与应用

技术领域

本发明属于防水卷材技术领域。更具体地，涉及一种自粘聚合物改性沥青防水卷材及其制备方法与应用。

背景技术

鉴于传统的弹性体卷材(SBS改性沥青卷材)在施工过程中明火的安全、环境污染问题及火烤卷材粘贴导致与基层粘接不牢等问题，自粘卷材(自粘聚合物改性沥青防水卷材)有其施工、粘接性能优势，故自粘卷材的应用范围越来越广泛，大有取代传统的弹性体卷材之势。

自粘卷材的粘接性以及粘接强度一般是由自粘聚合物改性沥青体系中的小分子软化油、石油树脂以及高分子聚合物等组分的作用形成的。在现有技术中，自粘聚合物改性沥青防水卷材应用防腐防水工程中，由于沥青耐酸碱性能一般，且与金属表面粘接性能较差，很难满足防腐工程的需要。

如何提高卷材的耐酸碱性能以及提供卷材与金属表面或混凝土表面的剥离强度，成为亟待解决的技术问题。申请号为：201910634684.3公开了一种自粘聚合物改性沥青防水卷材及其制备方法与应用，按重量份数计，包括以下原料，道路石油沥青35～40份，芳烃油10～15份，SBR改性剂2～5份，SBS5～8份，活化胶粉8～10份，防腐增粘剂2～5份，增粘树脂10～15份，TPV树脂：3～5份、填料15～20份。此防水卷材，能够改善该自粘聚合物改性沥青防水卷材与混凝土和金属的剥离强度，同时耐腐蚀性优异，大大改善了自粘卷材的性能，施工便捷，可以用于腐蚀环境下的场合使用，如暴露于户外的金属屋面，防腐管道、地下防水等工程。虽然相较于之前的卷材，其综合性能有所提升，但随着人们对产品性能要求的不断提升，此卷材在实际应用中仍需要进一步的改善。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有产品存在的缺陷和不足，提供一种自粘聚合物改性沥青防水卷材及其制备方法与应用。

本发明的目的之一是提供一种自粘聚合物改性沥青防水卷材。

本发明上述目的通过以下技术方案实现：

一种自粘聚合物改性沥青防水卷材，包括如下对应重量份的物质：

45～50份道路石油沥青、12～16份芳烃油、3～6份SBS、10～15份碳酸钙、12～15份改性胶粉、3～6份柔性乙烯基树脂、4～7份氢化松香树脂、2～5份热塑性三元乙丙树脂。

优选的，包括如下对应重量份的物质：

48份道路石油沥青、14份芳烃油、5份SBS、13份碳酸钙、14份改性胶粉、5份柔性乙烯基树脂、6份氢化松香树脂、4份热塑性三元乙丙树脂。

进一步的，所述道路石油沥青为70号或90号沥青。

进一步的，所述芳烃油中芳烃质量百分比含量不低于88％。

进一步的，所述氢化松香树脂的粘度为(60％甲苯溶液)3.6mpa.s。

进一步的，所述热塑性三元乙丙树脂中丙烯含量为42～46wt％。

进一步的，所述改性胶粉的制备方法包括如下步骤：

1)将天然橡胶、改性添加料、硬脂酸、分散剂、硫化剂对应按照重量比90～100：10～15:6～10：1～3：4～7进行混合，然后投入到密炼机内进行混炼处理，25～30min后取出得混炼料备用；

2)将步骤1)所得的混炼料注入到注塑机内进行注塑处理，完成后取出自然冷却至室温后，再经粉碎处理后即可。

进一步的，步骤1)中所述混炼处理时控制密炼机内的温度为120～125℃；所述改性添加料的制备方法包括如下步骤：

1)将硅酸酯、无水乙醇、盐酸、去离子水按照体积比13～15:15～18：1.5～2:6～9进行混合放入到反应釜内，然后调节整体的pH值为3.0～3.5，搅拌处理30～35min后得混合料A备用；

2)向反应釜内加入混合料A总质量0.2～0.4％的壬基酚聚氧乙烯醚、0.1～0.3％的十六胺，然后不断搅拌处理3～5h后得混合料B备用；期间加热保持反应釜内的温度为82～86℃；

3)将片层石墨烯和玄武岩纤维对应按照重量比4～5:1混合放入到碾压机内进行碾压处理，20～25min后取出得混合料C备用，期间控制控制碾压机内的压力为780～800kg·f/cm

4)将步骤3)所得的混合料C和N-甲基吡咯烷酮按照重量比1:12～14进行混合投入到均质搅拌机内，搅拌处理1.3～1.5h后取出得混合液D备用；

5)将步骤4)所得的混合液D投入到反应釜内，然后向反应釜内加入混合液D总质量2～4％的EDTA、3～5％的硅烷偶联剂、0.1～0.3％的氧化镧、5～8％的十二烷基三甲基溴化铵，随后超声处理40～45min后取出，得混合液E备用；所述超声处理的频率为780～820kHz，超声的功率为1900～1980W；

6)将步骤2)所得的混合料B放入到反应釜内，然后向反应釜内加入混合料B总质量35～38％的步骤5)制得的混合液E，随后超声处理1.5～1.8h后取出，得混合液F备用；所述超声处理的频率为600～650kHz，超声的功率为1200～1300W；

7)将步骤6)所得的混合液F放入到温度为230～250℃的干燥箱内干燥处理3～4h后取出，之后再将其放入到温度为880～885℃的马弗炉内煅烧处理1.5～2.5h取出即可。

本发明第二个目的是提供一种自粘聚合物改性沥青防水卷材的制备方法。

本发明上述目的通过以下技术方案实现：

一种自粘聚合物改性沥青防水卷材的制备方法，包括如下步骤：

(1)先将道路石油沥青、芳烃油、SBS、柔性乙烯基树脂、改性胶粉、氢化松香树脂、热塑性三元乙丙树脂共同投入到搅拌罐内，然后加热保持搅拌罐内的温度为205～215℃，不断搅拌至熔融状态；

(2)待搅拌罐内的温度降至150～155℃后，将碳酸钙缓慢加入，并不断搅拌均匀后得混合物料备用；

(3)对步骤(2)所得的混合物料进行胶体磨研磨，控制胶体磨的流量为24～26m

(4)将步骤(3)所得的卷材基料放入到涂油池中，涂油温度控制为175～185℃，将卷材基料涂覆在聚酯胎基上，由对辊控制卷材的厚度值为3～4mm，最后在卷材上覆上硅油隔离膜及铝箔，并用30～40℃的冷却水对其表面进行冷却而得到成品。

本发明第三个目的是提供一种自粘聚合物改性沥青防水卷材的应用。

本发明上述目的通过以下技术方案实现：

一种自粘聚合物改性沥青防水卷材在防腐管道工程、彩钢屋面防水工程或地下防水工程中的应用。

本发明具有以下有益效果：

本发明提供了一种新型的自粘聚合物改性沥青防水卷材，此卷材在现有工艺的基础上，对组成原料成分进行了特殊的调制，尤其是其中制备添加了一种改性胶粉，虽然诸如橡胶粉在聚合物卷材中的添加使用较为普遍，但其产生的性能增强效果仍较为普通，对此本发明添加了一种特制的改性胶粉成分，此成分是以橡胶为主体，加工改性而成，其中在其改性制备过程中，主要是添加了改性添加料来处理，改性添加料在制备过程中，先配制了一种混合液D成分，是以片层石墨烯和玄武岩纤维为基体物质，进行加工改性而成的复合溶液，在后续的制备过程中，此片层石墨烯被用作模板，纳米二氧化硅晶核吸附固定于片层石墨烯中，并被片层石墨烯的结构限制成核的尺寸和生长方向，有效的降低了纳米二氧化硅的颗粒尺寸，同时混合液E中的硅烷偶联剂成分能够避免纳米二氧化硅团聚影响制备效果，并可改善后续成品纳米二氧化硅的表面特性，提高其与橡胶基体间的相容结合强力，氧化镧则起到了催化促进晶核生成、生长的作用，两者还能提升纳米二氧化硅的表面反应活性，玄武岩纤维的添加填充于片层石墨烯的四周，一方面能更进一步的限制纳米二氧化硅的生长，另一方面能配合后续生成的二氧化硅增强橡胶的特性，最后经过高温煅烧，将此片层石墨烯模板充分燃烧掉，得到改性纳米二氧化硅与玄武岩纤维充分复合的填料，此填料与橡胶的相容结合力强，改善了橡胶的分子量和内部结构，最终使得此改性胶粉能促使线性化大分子及重质沥青组分间形成微交联结构，这种结构可以更好的抵抗外力的破坏，改善了卷材的低温柔性，所形成的微交联网络更致密，内聚力较大，表现出了优异的剥离强度、持粘性及耐热性等。本发明防水卷材具有很好的持粘性、耐热性及优异的剥离强度等特性，综合品质好，使用寿命长，极具市场竞争力和经济效益。

具体实施方式

以下结合具体实施例来进一步说明本发明，但实施例并不对本发明做任何形式的限定。除非特别说明，本发明采用的试剂、方法和设备为本技术领域常规试剂、方法和设备。

除非特别说明，以下实施例所用试剂和材料均为市购。

实施例1

一种自粘聚合物改性沥青防水卷材，包括如下对应重量份的物质：

45份道路石油沥青、12份芳烃油、3份SBS、10份碳酸钙、12份改性胶粉、3份柔性乙烯基树脂、4份氢化松香树脂、2份热塑性三元乙丙树脂。

所述道路石油沥青为70号沥青；所述芳烃油中芳烃质量百分比含量不低于88％；所述氢化松香树脂的粘度为(60％甲苯溶液)3.6mpa.s；所述热塑性三元乙丙树脂中丙烯含量为42wt％。

所述改性胶粉的制备方法包括如下步骤：

1)将天然橡胶、改性添加料、硬脂酸、分散剂、硫化剂对应按照重量比90：10:6：1：4进行混合，然后投入到密炼机内进行混炼处理，25min后取出得混炼料备用；

2)将步骤1)所得的混炼料注入到注塑机内进行注塑处理，完成后取出自然冷却至室温后，再经粉碎处理后即可。

步骤1)中所述混炼处理时控制密炼机内的温度为120℃；所述改性添加料的制备方法包括如下步骤：

1)将硅酸酯、无水乙醇、盐酸、去离子水按照体积比13:15：1.5:6进行混合放入到反应釜内，然后调节整体的pH值为3.0，搅拌处理30min后得混合料A备用；

2)向反应釜内加入混合料A总质量0.2％的壬基酚聚氧乙烯醚、0.1％的十六胺，然后不断搅拌处理3h后得混合料B备用；期间加热保持反应釜内的温度为82℃；

3)将片层石墨烯和玄武岩纤维对应按照重量比4:1混合放入到碾压机内进行碾压处理，20min后取出得混合料C备用，期间控制控制碾压机内的压力为780kg·f/cm

4)将步骤3)所得的混合料C和N-甲基吡咯烷酮按照重量比1:12进行混合投入到均质搅拌机内，搅拌处理1.3h后取出得混合液D备用；

5)将步骤4)所得的混合液D投入到反应釜内，然后向反应釜内加入混合液D总质量2％的EDTA、3％的硅烷偶联剂、0.1％的氧化镧、5％的十二烷基三甲基溴化铵，随后超声处理40min后取出，得混合液E备用；所述超声处理的频率为780kHz，超声的功率为1900W；

6)将步骤2)所得的混合料B放入到反应釜内，然后向反应釜内加入混合料B总质量35％的步骤5)制得的混合液E，随后超声处理1.5h后取出，得混合液F备用；所述超声处理的频率为600kHz，超声的功率为1200W；

7)将步骤6)所得的混合液F放入到温度为230℃的干燥箱内干燥处理3h后取出，之后再将其放入到温度为880℃的马弗炉内煅烧处理1.5h取出即可。

实施例2

一种自粘聚合物改性沥青防水卷材，包括如下对应重量份的物质：

48份道路石油沥青、14份芳烃油、5份SBS、13份碳酸钙、14份改性胶粉、5份柔性乙烯基树脂、6份氢化松香树脂、4份热塑性三元乙丙树脂。

所述道路石油沥青为70号沥青；所述芳烃油中芳烃质量百分比含量不低于90％；所述氢化松香树脂的粘度为(60％甲苯溶液)3.6mpa.s；所述热塑性三元乙丙树脂中丙烯含量为44wt％。

所述改性胶粉的制备方法包括如下步骤：

1)将天然橡胶、改性添加料、硬脂酸、分散剂、硫化剂对应按照重量比95：13:8：2：6进行混合，然后投入到密炼机内进行混炼处理，28min后取出得混炼料备用；

2)将步骤1)所得的混炼料注入到注塑机内进行注塑处理，完成后取出自然冷却至室温后，再经粉碎处理后即可。

步骤1)中所述混炼处理时控制密炼机内的温度为123℃；所述改性添加料的制备方法包括如下步骤：

1)将硅酸酯、无水乙醇、盐酸、去离子水按照体积比14:17：1.8:8进行混合放入到反应釜内，然后调节整体的pH值为3.3，搅拌处理32min后得混合料A备用；

2)向反应釜内加入混合料A总质量0.3％的壬基酚聚氧乙烯醚、0.2％的十六胺，然后不断搅拌处理4h后得混合料B备用；期间加热保持反应釜内的温度为84℃；

3)将片层石墨烯和玄武岩纤维对应按照重量比4.5:1混合放入到碾压机内进行碾压处理，23min后取出得混合料C备用，期间控制控制碾压机内的压力为790kg·f/cm

4)将步骤3)所得的混合料C和N-甲基吡咯烷酮按照重量比1:13进行混合投入到均质搅拌机内，搅拌处理1.4h后取出得混合液D备用；

5)将步骤4)所得的混合液D投入到反应釜内，然后向反应釜内加入混合液D总质量3％的EDTA、4％的硅烷偶联剂、0.2％的氧化镧、7％的十二烷基三甲基溴化铵，随后超声处理43min后取出，得混合液E备用；所述超声处理的频率为800kHz，超声的功率为1940W；

6)将步骤2)所得的混合料B放入到反应釜内，然后向反应釜内加入混合料B总质量37％的步骤5)制得的混合液E，随后超声处理1.7h后取出，得混合液F备用；所述超声处理的频率为630kHz，超声的功率为1250W；

7)将步骤6)所得的混合液F放入到温度为240℃的干燥箱内干燥处理3.6h后取出，之后再将其放入到温度为882℃的马弗炉内煅烧处理2h取出即可。

实施例3

一种自粘聚合物改性沥青防水卷材，包括如下对应重量份的物质：

50份道路石油沥青、16份芳烃油、6份SBS、15份碳酸钙、15份改性胶粉、6份柔性乙烯基树脂、7份氢化松香树脂、5份热塑性三元乙丙树脂。

所述道路石油沥青为90号沥青；所述芳烃油中芳烃质量百分比含量不低于9288％；所述氢化松香树脂的粘度为(60％甲苯溶液)3.6mpa.s；所述热塑性三元乙丙树脂中丙烯含量为46wt％。

所述改性胶粉的制备方法包括如下步骤：

1)将天然橡胶、改性添加料、硬脂酸、分散剂、硫化剂对应按照重量比100：15:10：3：7进行混合，然后投入到密炼机内进行混炼处理，30min后取出得混炼料备用；

2)将步骤1)所得的混炼料注入到注塑机内进行注塑处理，完成后取出自然冷却至室温后，再经粉碎处理后即可。

步骤1)中所述混炼处理时控制密炼机内的温度为125℃；所述改性添加料的制备方法包括如下步骤：

1)将硅酸酯、无水乙醇、盐酸、去离子水按照体积比15:18：2:9进行混合放入到反应釜内，然后调节整体的pH值为3.5，搅拌处理35min后得混合料A备用；

2)向反应釜内加入混合料A总质量0.4％的壬基酚聚氧乙烯醚、0.3％的十六胺，然后不断搅拌处理5h后得混合料B备用；期间加热保持反应釜内的温度为86℃；

3)将片层石墨烯和玄武岩纤维对应按照重量比5:1混合放入到碾压机内进行碾压处理，25min后取出得混合料C备用，期间控制控制碾压机内的压力为800kg·f/cm

4)将步骤3)所得的混合料C和N-甲基吡咯烷酮按照重量比1:14进行混合投入到均质搅拌机内，搅拌处理1.5h后取出得混合液D备用；

5)将步骤4)所得的混合液D投入到反应釜内，然后向反应釜内加入混合液D总质量4％的EDTA、5％的硅烷偶联剂、0.3％的氧化镧、8％的十二烷基三甲基溴化铵，随后超声处理45min后取出，得混合液E备用；所述超声处理的频率为820kHz，超声的功率为1980W；

6)将步骤2)所得的混合料B放入到反应釜内，然后向反应釜内加入混合料B总质量38％的步骤5)制得的混合液E，随后超声处理1.8h后取出，得混合液F备用；所述超声处理的频率为650kHz，超声的功率为1300W；

7)将步骤6)所得的混合液F放入到温度为250℃的干燥箱内干燥处理4h后取出，之后再将其放入到温度为885℃的马弗炉内煅烧处理2.5h取出即可。

实施例4

一种自粘聚合物改性沥青防水卷材的制备方法，包括如下步骤：

(1)先将道路石油沥青、芳烃油、SBS、柔性乙烯基树脂、改性胶粉、氢化松香树脂、热塑性三元乙丙树脂共同投入到搅拌罐内，然后加热保持搅拌罐内的温度为205℃，不断搅拌至熔融状态；

(2)待搅拌罐内的温度降至150℃后，将碳酸钙缓慢加入，并不断搅拌均匀后得混合物料备用；

(3)对步骤(2)所得的混合物料进行胶体磨研磨，控制胶体磨的流量为24m

(4)将步骤(3)所得的卷材基料放入到涂油池中，涂油温度控制为175℃，将卷材基料涂覆在聚酯胎基上，由对辊控制卷材的厚度值为3～4mm，最后在卷材上覆上硅油隔离膜及铝箔，并用30℃的冷却水对其表面进行冷却而得到成品。

实施例5

一种自粘聚合物改性沥青防水卷材的制备方法，包括如下步骤：

(1)先将道路石油沥青、芳烃油、SBS、柔性乙烯基树脂、改性胶粉、氢化松香树脂、热塑性三元乙丙树脂共同投入到搅拌罐内，然后加热保持搅拌罐内的温度为210℃，不断搅拌至熔融状态；

(2)待搅拌罐内的温度降至153℃后，将碳酸钙缓慢加入，并不断搅拌均匀后得混合物料备用；

(3)对步骤(2)所得的混合物料进行胶体磨研磨，控制胶体磨的流量为25m

(4)将步骤(3)所得的卷材基料放入到涂油池中，涂油温度控制为180℃，将卷材基料涂覆在聚酯胎基上，由对辊控制卷材的厚度值为3～4mm，最后在卷材上覆上硅油隔离膜及铝箔，并用35℃的冷却水对其表面进行冷却而得到成品。

实施例6

一种自粘聚合物改性沥青防水卷材的制备方法，包括如下步骤：

(1)先将道路石油沥青、芳烃油、SBS、柔性乙烯基树脂、改性胶粉、氢化松香树脂、热塑性三元乙丙树脂共同投入到搅拌罐内，然后加热保持搅拌罐内的温度为215℃，不断搅拌至熔融状态；

(2)待搅拌罐内的温度降至155℃后，将碳酸钙缓慢加入，并不断搅拌均匀后得混合物料备用；

(3)对步骤(2)所得的混合物料进行胶体磨研磨，控制胶体磨的流量为26m

(4)将步骤(3)所得的卷材基料放入到涂油池中，涂油温度控制为185℃，将卷材基料涂覆在聚酯胎基上，由对辊控制卷材的厚度值为3～4mm，最后在卷材上覆上硅油隔离膜及铝箔，并用40℃的冷却水对其表面进行冷却而得到成品。

实施例7

一种自粘聚合物改性沥青防水卷材在防腐管道工程、彩钢屋面防水工程或地下防水工程中的应用。

对比实施例1

本对比实施例1与实施例2相比，区别仅在于，在改性胶粉的制备中，省去了改性胶粉制备中玄武岩纤维成分的添加，除此外的方法步骤均相同。

对比实施例2

本对比实施例2与实施例2相比，区别仅在于，在改性胶粉的制备中，用等质量份的纳米二氧化硅取代改性添加料成分，除此外的方法步骤均相同。

对比实施例3

本对比实施例3与实施例2相比，区别仅在于，在改性胶粉的制备中，省去了改性添加料成分的使用，除此外的方法步骤均相同。

对比实施例4

申请号为：201910634684.3公开的一种自粘聚合物改性沥青防水卷材及其制备方法与应用，具体选用其实施例2的技术方案。

为了对比本发明效果，对上述实施例2、对比实施例1～4对应的防水卷材进行性能测试，其中实施例2、对比实施例1～3对应的制备方法均选用实施例5的技术方案，具体对比数据如下表1所示：

表1

注：上表1中所述的各种测试指标均参照GB23441-2009自粘聚合物改性沥青防水卷材进行测试。

由上表1可以看出，本发明防水卷材在粘结性、稳定性、耐温性等品质上均有着明显的提升，增强了卷材的使用寿命和竞争力，极具生产和推广应用价值。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。