一种耐根穿刺沥青防水卷材

技术领域

本发明属于沥青卷材技术领域，具体为一种耐根穿刺沥青防水卷材。

背景技术

沥青卷材是一种可卷曲成卷状的柔性建材产品，其主要用于建筑墙体、屋面、隧道、公路、以及垃圾填埋场等处，可起到抵御外界雨水、地下水渗漏等作用。可见，沥青卷材作为工程基础与建筑物之间的无渗漏连接，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。

中国专利CN108081698B公开了一种耐高温改性沥青防水卷材及其制备方法，所述的改性沥青防水卷材包括胎基层、预浸料、涂盖料、隔离材料；所述的改性沥青防水卷材的胎基层为：玻纤网格布与聚酯纤维复合胎基。所述的预浸料，包括以下原料组分：130号沥青、氯化橡胶、乙烯- 醋酸乙烯酸甘油酯、榆树木粉以及防老剂。该发明改性沥青防水卷材同时具备优异的热稳定性、耐热老化以及低温柔性能。

现有技术中，沥青卷材功能比较单一，不能同时兼具防水和抗穿刺的性能，另外，目前沥青卷材为了提高沥青卷材的强度，通过添加碳纳米管的方式来提高，而碳纳米管存在着在沥青卷材上分散不均，导致沥青卷材强度不一的问题。

发明内容

本发明的目的就在于为了解决上述背景技术的问题，而提出一种耐根穿刺沥青防水卷材。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种耐根穿刺沥青防水卷材，由以下重量份原料组成：50-80份石油沥青、5-10份防水剂、6-8份增粘剂、10-15份防老剂、5-10份增强剂；

防水剂由以下步骤制成：

第一步：将总质量三分之一的单体预乳化液、缓冲剂和去离子水加入到反应容器中进行混合，再向反应容器中加入质量分数为5％的APS水溶液，然后在氮气保护下升温至80℃；

第二步：将剩余总质量三分之二的单体预乳化液进行分散后，滴加到反应容器中，滴加完毕后，升温至88℃，保温反应2h后，降温至35℃调节pH至7-8，过滤，即得到防水剂。

优选的，第一步中，控制单体预乳化液、缓冲剂、去离子水和APS水溶液质量比20-50:10-20:10-30：10-15；缓冲剂为质量分数为10％的碳酸氢钠溶液。

优选的，单体预乳化液由以下步骤制成：

将复合乳化剂和去离子水加入到反应容器中混合，再向反应容器中依次加入甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、乙烯基三乙氧基硅烷、3-缩水甘油醚氧基丙基甲基三甲氧基硅烷及1,3,5-三(甲基三氟丙基)环三硅氧烷，在温度40℃的条件下反应30min，即得到单体预乳化液。

优选的，第二步中，复合乳化剂为水性阴离子含氟表面活性剂(FS-62) 和非离子乳化剂(TX-10)按照质量比1:1混合得到的；控制甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、乙烯基三乙氧基硅烷、3-缩水甘油醚氧基丙基甲基三甲氧基硅烷、1,3,5-三(甲基三氟丙基)环三硅氧烷和复合乳化剂的质量比 10-50:10-50：20-40:20-30：20-30：2-5。

优选的，防老剂为酮胺类防老剂、二苯胺衍生物、对苯二胺衍生物中的一种，增粘剂为古马隆-茚树脂、酚醛树脂、二甲苯甲醛树脂、多萜树脂、石油类烃树脂、松香树脂中的一种。

优选的，耐根穿刺沥青防水卷材由以下步骤制成：

第一步：按照上述重量份将石油沥青、防水剂、增粘剂、防老剂和增强剂加入到混合罐中，并将温度70℃的条件下搅拌40min，得到浆料；

第二步：将玻纤网格布经过胎基烘干机干燥，其中胎基烘干机中导热油温度控制在160-165℃；时间控制在4-5s；干燥后复合聚酯纤维，聚酯纤维的铺设基重为134-136g/㎡；然后经过压合辊进行压合，压合强度为 3.5MPa；将浆料分别涂覆在复合胎基的上下表面，其下表面和上表面的涂盖料厚度均为0.5-0.6mm；即得到耐根穿刺沥青防水卷材；

增强剂由以下步骤制成：

将碳纳米管加入到混酸中在温度80℃的条件下，超声振荡3h后，与去离子水混合，并冷却至室温，过滤，用去离子水洗涤至中性，置于烘箱中干燥，得到增强剂。

控制碳纳米管和混酸的质量比为1-3:8-10，混酸由体积比为3:1的质量分数为80％的硫酸溶液和质量分数为80％的硝酸溶液混合制备得到的。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明的防水剂是利用甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、乙烯基三乙氧基硅烷、3-缩水甘油醚氧基丙基甲基三甲氧基硅烷及1,3,5-三(甲基三氟丙基)环三硅氧烷为原料，采用预乳化工艺，以水性阴离子含氟表面活性剂(FS-62)和非离子乳化剂(TX-10)作为复合乳化剂，得到一种防水剂，该防水剂为含氟硅的丙烯酸酯共聚乳液，该防水剂具有着表面能低，疏水性强，在与石油沥青混合时，会在其表面生成一层防水膜，其中含氟基团的支链会自发向外排列，形成一层疏水层，同时防水剂自身交联结构在阻止水分子的渗入方面也有一定的阻碍作用，所以将制备得到的防水剂加入到石油沥青中共混，得到具有很好的防水性能的沥青卷材；

碳纳米管具有高强度、韧性好的优点，所以，将碳纳米管加入到石油沥青中，并使得制备得到的沥青卷材具有很好的强度，耐穿刺的优点；但是碳纳米管巨大的长径比和较大的表面能导致容易发生团聚现象，同时，与基体之间的界面粘接性差，仅靠范德华力并不能形成良好的作用界面，所以本发明通过混酸对碳纳米管进行酸化处理，使得可以破坏碳纳米管的结构甚至可能导致碳纳米管的断裂，碳纳米管的缺陷位置被混酸氧化接上羧基，使得碳纳米管在溶剂中有着很好的分散性能，从而使得碳纳米管作为增强剂可以均匀分散到沥青卷材上，整体上提高沥青卷材的强度；

所以，本发明通过以含氟硅的丙烯酸酯共聚乳液作为防水剂、碳纳米管作为增强剂，并将两者共混加入到石油沥青中，使得得到的沥青卷材具有很好的防水性能和高强度耐穿刺优点。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

一种耐根穿刺沥青防水卷材，由以下重量份原料组成：50份石油沥青、5份防水剂、6份增粘剂、10份防老剂、5份增强剂；防老剂为酮胺类防老剂、二苯胺衍生物、对苯二胺衍生物中的一种，增粘剂为古马隆- 茚树脂、酚醛树脂、二甲苯甲醛树脂、多萜树脂、石油类烃树脂、松香树脂中的一种。

耐根穿刺沥青防水卷材由以下步骤制成：

第一步：按照上述重量份将石油沥青、防水剂、增粘剂、防老剂和增强剂加入到混合罐中，并将温度70℃的条件下搅拌40min，得到浆料；

第二步：将玻纤网格布经过胎基烘干机干燥，其中胎基烘干机中导热油温度控制在160℃；时间控制在4s；干燥后复合聚酯纤维，聚酯纤维的铺设基重为134g/㎡；然后经过压合辊进行压合，压合强度为3.5MPa；将浆料分别涂覆在复合胎基的上下表面，其下表面和上表面的涂盖料厚度均为0.5mm；即得到耐根穿刺沥青防水卷材。

实施例2

一种耐根穿刺沥青防水卷材，由以下重量份原料组成：65份石油沥青、8份防水剂、7份增粘剂、13份防老剂、8份增强剂；防老剂为酮胺类防老剂、二苯胺衍生物、对苯二胺衍生物中的一种，增粘剂为古马隆- 茚树脂、酚醛树脂、二甲苯甲醛树脂、多萜树脂、石油类烃树脂、松香树脂中的一种。

耐根穿刺沥青防水卷材由以下步骤制成：

第一步：按照上述重量份将石油沥青、防水剂、增粘剂、防老剂和增强剂加入到混合罐中，并将温度70℃的条件下搅拌40min，得到浆料；

第二步：将玻纤网格布经过胎基烘干机干燥，其中胎基烘干机中导热油温度控制在163℃；时间控制在4s；干燥后复合聚酯纤维，聚酯纤维的铺设基重为135g/㎡；然后经过压合辊进行压合，压合强度为3.5MPa；将浆料分别涂覆在复合胎基的上下表面，其下表面和上表面的涂盖料厚度均为0.5mm；即得到耐根穿刺沥青防水卷材。

实施例3

一种耐根穿刺沥青防水卷材，由以下重量份原料组成：80份石油沥青、10份防水剂、8份增粘剂、15份防老剂、10份增强剂；防老剂为酮胺类防老剂、二苯胺衍生物、对苯二胺衍生物中的一种，增粘剂为古马隆 -茚树脂、酚醛树脂、二甲苯甲醛树脂、多萜树脂、石油类烃树脂、松香树脂中的一种。

耐根穿刺沥青防水卷材由以下步骤制成：

第一步：按照上述重量份将石油沥青、防水剂、增粘剂、防老剂和增强剂加入到混合罐中，并将温度70℃的条件下搅拌40min，得到浆料；

第二步：将玻纤网格布经过胎基烘干机干燥，其中胎基烘干机中导热油温度控制在165℃；时间控制在5s；干燥后复合聚酯纤维，聚酯纤维的铺设基重为136g/㎡；然后经过压合辊进行压合，压合强度为3.5MPa；将浆料分别涂覆在复合胎基的上下表面，其下表面和上表面的涂盖料厚度均为0.6mm；即得到耐根穿刺沥青防水卷材。

实施例4

防水剂由以下步骤制成：

第一步：将总质量三分之一的单体预乳化液、缓冲剂和去离子水加入到反应容器中进行混合，再向反应容器中加入质量分数为5％的APS水溶液，然后在氮气保护下升温至80℃；

第二步：将剩余总质量三分之二的单体预乳化液进行分散后，滴加到反应容器中，滴加完毕后，升温至88℃，保温反应2h后，降温至35℃调节pH至7，过滤，即得到防水剂；

第一步中，控制单体预乳化液、缓冲剂、去离子水和APS水溶液质量比20:10:10：10；缓冲剂为质量分数为10％的碳酸氢钠溶液。

第二步中，复合乳化剂为水性阴离子含氟表面活性剂(FS-62)和非离子乳化剂(TX-10)按照质量比1:1混合得到的；控制甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、乙烯基三乙氧基硅烷、3-缩水甘油醚氧基丙基甲基三甲氧基硅烷、1,3,5-三(甲基三氟丙基)环三硅氧烷和复合乳化剂的质量比10:10： 20:20：20：2。

单体预乳化液由以下步骤制成：

将复合乳化剂和去离子水加入到反应容器中混合，再向反应容器中依次加入甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、乙烯基三乙氧基硅烷、3-缩水甘油醚氧基丙基甲基三甲氧基硅烷及1,3,5-三(甲基三氟丙基)环三硅氧烷，在温度40℃的条件下反应30min，即得到单体预乳化液。

增强剂由以下步骤制成：

将碳纳米管加入到混酸中在温度80℃的条件下，超声振荡3h后，与去离子水混合，并冷却至室温，过滤，用去离子水洗涤至中性，置于烘箱中干燥，得到增强剂。

控制碳纳米管和混酸的质量比为1:8，混酸由体积比为3:1的质量分数为80％的硫酸溶液和质量分数为80％的硝酸溶液混合制备得到的。

实施例5

防水剂由以下步骤制成：

第一步：将总质量三分之一的单体预乳化液、缓冲剂和去离子水加入到反应容器中进行混合，再向反应容器中加入质量分数为5％的APS水溶液，然后在氮气保护下升温至80℃；

第二步：将剩余总质量三分之二的单体预乳化液进行分散后，滴加到反应容器中，滴加完毕后，升温至88℃，保温反应2h后，降温至35℃调节pH至8，过滤，即得到防水剂；

第一步中，控制单体预乳化液、缓冲剂、去离子水和APS水溶液质量比35:15:20：12；缓冲剂为质量分数为10％的碳酸氢钠溶液。

第二步中，复合乳化剂为水性阴离子含氟表面活性剂(FS-62)和非离子乳化剂(TX-10)按照质量比1:1混合得到的；控制甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、乙烯基三乙氧基硅烷、3-缩水甘油醚氧基丙基甲基三甲氧基硅烷、1,3,5-三(甲基三氟丙基)环三硅氧烷和复合乳化剂的质量比30:30： 30:25：25：3。

单体预乳化液由以下步骤制成：

将复合乳化剂和去离子水加入到反应容器中混合，再向反应容器中依次加入甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、乙烯基三乙氧基硅烷、3-缩水甘油醚氧基丙基甲基三甲氧基硅烷及1,3,5-三(甲基三氟丙基)环三硅氧烷，在温度40℃的条件下反应30min，即得到单体预乳化液；

增强剂由以下步骤制成：

将碳纳米管加入到混酸中在温度80℃的条件下，超声振荡3h后，与去离子水混合，并冷却至室温，过滤，用去离子水洗涤至中性，置于烘箱中干燥，得到增强剂。

控制碳纳米管和混酸的质量比为2:9，混酸由体积比为3:1的质量分数为80％的硫酸溶液和质量分数为80％的硝酸溶液混合制备得到的。

实施例6

防水剂由以下步骤制成：

第一步：将总质量三分之一的单体预乳化液、缓冲剂和去离子水加入到反应容器中进行混合，再向反应容器中加入质量分数为5％的APS水溶液，然后在氮气保护下升温至80℃；

第二步：将剩余总质量三分之二的单体预乳化液进行分散后，滴加到反应容器中，滴加完毕后，升温至88℃，保温反应2h后，降温至35℃调节pH至8，过滤，即得到防水剂；

第一步中，控制单体预乳化液、缓冲剂、去离子水和APS水溶液质量比50:20:30：15；缓冲剂为质量分数为10％的碳酸氢钠溶液。

第二步中，复合乳化剂为水性阴离子含氟表面活性剂(FS-62)和非离子乳化剂(TX-10)按照质量比1:1混合得到的；控制甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、乙烯基三乙氧基硅烷、3-缩水甘油醚氧基丙基甲基三甲氧基硅烷、1,3,5-三(甲基三氟丙基)环三硅氧烷和复合乳化剂的质量比50:50： 40:30：30：5。

单体预乳化液由以下步骤制成：

将复合乳化剂和去离子水加入到反应容器中混合，再向反应容器中依次加入甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、乙烯基三乙氧基硅烷、3-缩水甘油醚氧基丙基甲基三甲氧基硅烷及1,3,5-三(甲基三氟丙基)环三硅氧烷，在温度40℃的条件下反应30min，即得到单体预乳化液；

增强剂由以下步骤制成：

将碳纳米管加入到混酸中在温度80℃的条件下，超声振荡3h后，与去离子水混合，并冷却至室温，过滤，用去离子水洗涤至中性，置于烘箱中干燥，得到增强剂。

控制碳纳米管和混酸的质量比为3:10，混酸由体积比为3:1的质量分数为80％的硫酸溶液和质量分数为80％的硝酸溶液混合制备得到的。

对比例1

对比例1为中国专利CN108081698B提供的沥青防水卷材；

对比例2

将实施例1中的防水剂去除，其余原料及制备过程不变；

对比例3

将实施例1中的防水剂替换成有机硅乳液防水剂，其余原料及制备过程不变；

对实施例1-3和对比例1-3的沥青卷材进行防水和硬度性能测试，测试结果如下表所示：

防水性能测试采用喷淋测试仪，试样大小为180mm*180mm，控制各试样每次喷淋时间在25-30s：观察试验防水情况，实验结果评价等级：整个试样表面完全润湿；受淋表面完全润湿；试样表面超出喷淋点出润湿，润湿面积约为受淋表面一半，试样表面喷淋点处润湿；试样表面有零星的喷淋点处润湿；试样表面没有水珠或润湿；

硬度性能测试在室温25℃下，在5s里面将承重在100g的标准针插入到所需要的样品内，测其插入深度；

由上述表格可知，本发明的沥青卷材的针入度比为5.89-6.54％，远小于对比例1-3的沥青卷材，所以可以看出本发明的沥青卷材具有很好的强度及耐穿刺的优点，另外在进行防水试验时，沥青卷材表面没有水珠或润湿，相对于对比例1-3具有着很好的防水性能。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示方位或位置关系为基于所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以及特定的方位构造和操作，因此，不能理解为对本发明的限制。此外，“第一”、“第二”仅由于描述目的，且不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。因此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者多个该特征。本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”“相连”“连接”等应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接连接，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。