一种自粘聚合物改性沥青防水卷材及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种自粘聚合物改性沥青防水卷材，以及所述防水卷材的制备方法。

背景技术

防水卷材主要是用于建筑墙体、屋面、以及隧道、公路、垃圾填埋场等处，起到抵御外界雨水、地下水渗漏的一种可卷曲成卷状的柔性建材产品，其是整个工程防水的第一道屏障，对整个工程起着至关重要的作用。目前市场上常见的防水卷材主要是沥青防水卷材，但是这种防水卷材存在剥离强度不足、防水性能不足等问题。

因此，为了解决现有技术中存在的问题，需要提供一种防水性能优异且具有优良力学性能的防水卷材。

发明内容

本发明提供了一种自粘聚合物改性沥青防水卷材，所述防水卷材的沥青层原料中添加了特制的热塑性聚氨酯树脂，所述热塑性聚氨酯树脂与其他各组分的相容性良好，与其他组分配合使用，能够提高防水卷材的防水性能和力学性能。本发明还提供了所述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，所述防水卷材包括胎基层，胎基层的上下表面均涂覆有改性沥青，形成沥青层，上下沥青层的外表面均覆盖有隔离层；制备所述改性沥青的原料包括：混合沥青、热塑性聚氨酯树脂、稳定剂、SBS树脂、增粘树脂、(3,3-二甲基丁基)三乙氧基硅烷；

其中，所述混合沥青为石油沥青和软化油的混合物；

所述热塑性聚氨酯树脂的制备方法为：将聚四氢呋喃醚二醇、扩链剂、催化剂、短切碳纤维、纳米碳酸钙粉末、纳米二氧化锆粉末、抗氧剂、聚乙烯蜡加入反应器，控制反应器温度在100～120℃，开启搅拌，混合均匀后加入二异氰酸酯，搅拌均匀后将混合物注入双螺杆挤出机，控制挤出机温度在160～180℃，挤出造粒，得到所述热塑性聚氨酯树脂；

所述稳定剂为多聚磷酸和磷酸三(丁氧基乙基)酯的混合物。

本发明采用在沥青层的制备中添加热塑性聚氨酯树脂进行改性，但是常规的热塑性聚氨酯树脂并不能够起到本发明所述的有益效果。本发明限定的热塑性聚氨酯树脂属于聚醚型的聚氨酯树脂，有利于防水卷材防水性能和力学性能的提高。而且，所述热塑性聚氨酯树脂中添加了少量的纳米碳酸钙粉末、纳米二氧化锆粉末和短切碳纤维，将这些填料在热塑性聚氨酯树脂的制备中预先进行混合，在后续制备改性沥青的步骤中再一步进行混合，使得所述填料具有良好的分散性，有利于提高防水卷材的力学性能。此外，原料中添加(3,3-二甲基丁基)三乙氧基硅烷，可以促进各组分均匀混合，尤其有利于大分子在沥青中的分散，使得制备得到的改性沥青具有较好的自粘性。

所述石油沥青和软化油的质量比为3：1；多聚磷酸和磷酸三(丁氧基乙基)酯的质量比为1：3。

所述增粘树脂为C5石油增粘树脂、萜烯树脂、松香树脂和古马隆树脂中的一种或多种，优选为C5石油增粘树脂。

所述SBS树脂为苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物，具体可以选择本领域常规的用于制备改性沥青的市售SBS树脂，不影响本发明的实施。

所述聚四氢呋喃醚二醇的数均分子量为2000，所述扩链剂为1，4-丁二醇，所述催化剂为二丁基锡二月桂酸酯，所述短切碳纤维的长度为5～10mm，所述所述聚乙烯蜡的数均分子量为2000，所述二异氰酸酯为二苯基甲烷二异氰酸酯。

优选地，所述热塑性聚氨酯树脂的制备方法中，以下列各组分的相对质量份计：

所述聚四氢呋喃醚二醇的用量为70～90质量份；

所述扩链剂的用量为3～8质量份；

所述催化剂的用量为0.1～0.3质量份；

所述短切碳纤维的用量为5～10质量份；

所述纳米碳酸钙粉末的用量为3～5质量份；

所述纳米二氧化锆粉末的用量为3～5质量份；

所述抗氧剂的用量为0.1～0.5质量份；

所述聚乙烯蜡的用量为3～5质量份；

所述二异氰酸酯的用量为10～30质量份。

优选地，以下列各组分的相对质量份计：

所述混合沥青的用量为50～60质量份；

所述热塑性聚氨酯树脂的用量为10～15质量份；

所述稳定剂的用量为3～5质量份；

所述SBS树脂的用量为5～10质量份；

所述增粘树脂的用量为3～5质量份；

所述(3,3-二甲基丁基)三乙氧基硅烷的用量为1～3质量份。

一种所述防水卷材的制备方法，在所述胎基层的上下表面均匀涂覆所述改性沥青，得到三层结构，然后在所述三层结构的上下表面覆盖隔离层，得到所述防水卷材；

其中，所述改性沥青的制备方法为：将混合沥青加入反应器，控制反应器温度在150～170℃，开启搅拌，依次缓慢加入所述稳定剂、热塑性聚氨酯树脂、SBS树脂、增粘树脂、(3,3-二甲基丁基)三乙氧基硅烷，搅拌均匀后出料，得到所述改性沥青。

本发明未做说明的化学物质，均可采用市售商品或者通过常规技术方案并采用常规技术参数制备得到，不影响本发明的实施。

本发明具有以下有益效果：本发明特制的热塑性聚氨酯树脂采用聚四氢呋喃醚二醇作为反应原料，能够提升材料的防水性能；将纳米碳酸钙、纳米二氧化锆和短切碳纤维在制备聚氨酯树脂的过程中预混合，促进填料在沥青中均匀分散，进一步提升材料的力学性能。所述热塑性聚氨酯树脂与其他组分配合，最终使得制备的防水卷材具有优异的防水性能和力学性能。

需要说明的是，本发明未做说明的内容，均可参考本领域常用的技术方案进行，不影响本发明的实施。

具体实施方式

以下结合具体实施例来进一步说明本发明。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。

实施例和对比例所用原料如下：

胎基层，玻纤胎，厚度为0.85mm，单位面积质量为120g/m

隔离层，PE膜，表面涂有硅油，无锡博丽保护膜有限公司；

石油沥青，90#石油沥青，中石油燃料沥青有限公司；

软化油，减三线软化油，阿尔法(江阴)沥青公司；

SBS树脂，牌号791-h，岳阳石化公司；

增粘树脂，C5增粘树脂，巴斯夫公司；

聚四氢呋喃醚二醇，数均分子量2000，巴斯夫公司；

聚己二酸丁二醇酯二醇，数均分子量2000，巴斯夫公司；

短切碳纤维，牌号T300，长度10mm，献县环宇复合材料制品厂；

纳米碳酸钙粉末，唐山钙邦新材料集团有限公司；

纳米二氧化锆粉末，北京德科岛金科技有限公司；

抗氧剂，抗氧剂1010，上海凯茵化工有限公司；

聚乙烯蜡，数均分子量2000，霍尼韦尔公司；

二苯基甲烷二异氰酸酯，巴斯夫公司。

实施例和对比例中的混合沥青由石油沥青和软化油按照质量比3：1均匀混合得到；稳定剂由多聚磷酸和磷酸三(丁氧基乙基)酯的质量比为1：3均匀混合得到。

按照表1所列各组分种类和用量，以各组分之间的相对质量份计，热塑性聚氨酯树脂1、热塑性聚氨酯树脂2、对比热塑性聚氨酯树脂1～4的制备方法为：将聚四氢呋喃醚二醇(对比热塑性聚氨酯树脂1中替换为聚己二酸丁二醇酯二醇)、扩链剂、催化剂、短切碳纤维(如有)、纳米碳酸钙粉末(如有)、纳米二氧化锆粉末(如有)、抗氧剂、聚乙烯蜡加入反应器，控制反应器温度在120℃，开启搅拌，混合均匀后加入二异氰酸酯，搅拌均匀后将混合物注入双螺杆挤出机，控制挤出机温度在180℃，挤出造粒，得到热塑性聚氨酯树脂。

表1热塑性聚氨酯树脂制备原料的种类和用量(质量份)

实施例1、实施例2、对比例1～6的防水卷材样品制备方法为：在所述胎基层的上下表面均匀涂覆改性沥青，得到三层结构，然后在所述三层结构的上下表面覆盖隔离层，得到防水卷材；

其中，改性沥青的制备方法为：将混合沥青加入反应器，控制反应器温度在170℃，开启搅拌，依次缓慢加入所述稳定剂、热塑性聚氨酯树脂、SBS树脂、增粘树脂、(3,3-二甲基丁基)三乙氧基硅烷，搅拌均匀后出料，得到所述改性沥青。

实施例1、实施例2、对比例1～6中制备改性沥青所用的各原料种类和用量列于表2，以各组分的相对质量份计。

表2实施例和对比例制备改性沥青所用原料的种类和用量(质量份)

实施例和对比例的防水卷材样品按照测试标准GB/T328.1～27-2007进行测试，测试结果列于表3。

表3实施例和对比例样品测试结果

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。