本发明属于材料制备
技术领域：
，具体涉及一种耐高低温轻质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、地铁、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。防水卷材作为工程基础与建筑物之间无渗漏连接，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，根据其主要防水组成材料可分为沥青防水材料、高聚物改性防水卷材和合成高分子防水卷材三大类沥青防水卷材。沥青防水卷材是在基胎(如原纸、纤维织物)上浸涂沥青后，再在表面撒布粉状或片状的隔离材料而制成的可卷曲片状防水材料，因此，传统沥青防水材料使用寿命短，化学稳定性差，且防水效果不理想，在实际的工业应用中，需要对其进行改性。常见的改性方式是在沥青混合物中加入苯乙烯-丁二烯-苯乙烯(sbs)热塑弹性体，通过剪切、搅拌等方法使sbs均匀地分散于沥青中，同时加入一定比例的稳定剂，形成共混材料，利用sbs的物理性能对沥青做改性处理，提高沥青的各项性能。例如，申请公布号为cn107266917a的中国发明专利，公开了一种热熔型弹性体改性沥青防水卷材，依次包括：上表面隔离层、上表面改性沥青层、胎基层、下表面改性沥青层及下表面隔离层，所述上表面改性沥青层由高密实性改性沥青涂覆形成，所述下表面改性沥青层由在所述防水卷材的厚度方向的截面图形呈倒等腰梯形的高密实性改性沥青和在所述防水卷材的厚度方向的截面图形呈等腰三角形的低粘度改性沥青相互交替涂覆形成；其中，所述高密实性改性沥青由以下重量份的组分组成：沥青100-140份，软化剂0-10份，sbs10-30份，增稠剂10-20份，改性剂3-8份，消泡剂1-5份，填充剂20-40份；所述低粘度改性沥青由以下重量份的组分组成：沥青80-120份，软化剂10-30份，sbs5-15份，改性剂15-25份，降粘剂2-6份，填充剂30-60份。这种热熔型弹性体改性沥青防水卷材能够铺设在房屋顶部起到较好的防水作用，但是由于沥青及sbs自身的特性，使得这类防水卷材温度敏感性较高，在温度过高或者温度过低的情况下，会出现卷边起翘、流化、开裂等情况。是否能够对沥青及sbs做一些改进，克服上述问题是值得研究的课题。技术实现要素：本发明的目的是提供一种耐高低温轻质防水卷材的制备方法，通过制备过程中对于沥青及sbs的改性，克服其原有的缺点。使沥青具有更好的粘性，同时在低温、高温的情况下能够保持其固有性质(强度、韧度、抗水损、抗滑、抗老化、抗疲劳等)不降低，避免流化、起翘、开裂等现象，提高产品的耐候性。更进一步的目的是使得防水卷材向轻质化方向发展。本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的，具体步骤为：步骤1，取10#沥青、100#沥青进行搅拌得到沥青混合物，搅拌过程中温度控制在190℃～200℃，充分剪切混合，使沥青混合物处于熔融状态；步骤2，取改性sbs与芳烃油，加热到85～90℃，进行搅拌，搅拌后形成混合物，再加入古马隆树脂，混合均匀后得到改性sbs混合物，进行保温，温度为85～90℃；步骤3，将改性sbs混合物加入到沥青混合物中，温度提升到190～200℃，并充分搅拌；步骤4，加入800目滑石粉、改性空心玻璃微珠防水剂，搅拌后得到质地均匀的sbs改性沥青；步骤5，在胎布两侧形成沥青层；步骤6，在胎布两侧的沥青层上分别贴附聚乙烯基膜层和铝膜层；步骤7，经过冷却、定型、牵引、输送、切断后进行打卷，得到防水卷材。具体的，本发明步骤5中所述的胎布两侧形成沥青层的方法为：将胎布在改性沥青中浸泡，直至胎布两面均匀沾附沥青并形成沥青层。这种方式的优点在于沥青均匀，缺点在于浸润的较为透彻，胎布的空隙内也会粘附沥青，而在实际使用中这部分的沥青其实并不能接触到外界，并不能起到相应的作用，此外沥青层的厚度不好控制。进一步的改进，步骤5中所述的在胎布两侧形成沥青层的方法为：将改性沥青涂抹在聚酯胎布上，均匀涂抹形成沥青层。采用这种方法对于沥青层的厚度控制非常的有利，可以通过涂抹的次数将沥青层调节为适当的厚度，此外采用涂抹的方式，不需要完全浸润胎布的内部空隙，相对于前一方法来说沥青利用率较高。缺点在于均匀性不好。更进一步的改进，步骤5中所述的在胎布两侧形成沥青层的方法为：将改性沥青喷洒于聚酯胎布上，均匀喷洒形成沥青层。采用这种方式，不仅均匀性好，而且厚度容易控制，克服了上述两种方案的各自的缺陷。同时还意外的发现了可以提高产品的热稳定性，并且大幅的减轻了产品的密度。更具体的，上述步骤中所采用的原料，各自的重量份数为：10#沥青9～13份；100#沥青12～17份、改性sbs1～3份、芳烃油1～3份、800目滑石粉8～12份、改性空心玻璃微珠防水剂0.1～0.3份、古马隆树脂0.1～0.2份。更具体的，所述的改性sbs通过如下方法得到：取叔丁基酚醛树脂、活性氧化镁，按重量份称量，将叔丁基酚醛树脂：活性氧化镁＝10:1混合，加入0.1～0.2份n-甲基-2-比咯烷酮作为催化剂，取与叔丁基酚醛树脂等量的甲苯作为溶剂，温度控制在20～25℃，在溶剂中搅拌6～8h，进行螯合反应，制得改性剂；取sbs、改性剂，按重量份10:1取用，在120℃下充分搅拌，反应4～6h，制得改性sbs。更具体的，所述的改性空心玻璃微珠防水剂通过如下方法得到：以重量份计，将0.1～0.5份十四烷基磷酸铈，2000～5000份空心玻璃微珠，0.01～0.1份3-氨基-4-苯基噻吩-2-甲酸甲酯，0.1～0.5份碱性增稠剂，0.001～0.01份四甲基胍三氟甲烷磺酸盐，放入捏合机中捏合0.5～4小时，捏合温度为80℃～120℃，捏合结束后，制得含铈的改性空心玻璃微珠防水剂。下面对本发明的技术方案进行进一步的详细说明。步骤1为沥青混合物的制备过程。本发明采用10#沥青、100#沥青作为基质沥青，对于基质沥青来说，其软化点不能过高或者过低，软化点过高，沥青不易乳化，软化点过低，则影响涂料，采用具有合适的软化点的基质沥青以满足需求，对于本发明来采用的是10#沥青与100#沥青的混合物，通过针入度较高的10#沥青与针入度较低的100#沥青相互混合，从而获得合适软化点的针入度的沥青混合物。优选的配比为：10#沥青9～13份；100#沥青12～17份。步骤2、3、4为沥青的改性过程。沥青的主要组分为油分、胶质、沥青质，将芳烃油加入到熔融状态的沥青中后，能够迅速与沥青结合，改善沥青的组分，可以避免状态改变时沥青中的成分游离析出。芳烃油的芳烃含量对成品沥青的物理性能有很大的影响，芳烃油的苯胺点越高，即芳烃含量越高，就能够改善沥青的弹性及韧性，较高的芳烃含量还能够改善沥青吸油的时间。苯、甲苯和二甲苯中的芳烃含量均较高，能够在使用较少的情况下提供较多的芳烃。因此，对于本发明来说，芳烃油可以采用苯、甲苯和二甲苯中的一种或两种。进一步的优选，采用50％甲苯与50％二甲苯的混合物，采用上述混合物加入熔融的沥青中，能够使沥青乳化，降低沥青的硬度，增加沥青的针入度，改善进行涂布成卷工作中的加工难度。液体状态的古马隆单独使用时不具备粘结性，复配后可使沥青具有良好的粘结性，包括压敏性或热熔性，古马隆树脂加入沥青中，可起到软化、补强、增粘、分散等作用，从而改进了沥青的粘黏性能，尤其是在低温环境和高温环境下。滑石粉具有润滑性、耐火性、抗酸性、绝缘性、熔点高、化学性质不活泼、吸附性强等特点。在熔融的沥青混合物中加入滑石粉，滑石粉作为填料能够提高沥青的耐热性和粘性，降低沥青的温度敏感性，还能够减少沥青混合物的用量。提高了沥青的强度和稳定性，使得成品沥青具有较好的剪切强度。改性空心玻璃微珠具有密度低、熔点高、电绝缘性好、流动性好、收缩率小、稳定性强、隔热、隔音、耐高温、导热系数和热收缩系数小等一系列优点，添加到沥青中后能够提高防水卷材的保温隔热性能，并且能够起一定减轻卷材重量的效果。铝膜对阳光具有较好的反射性，能够将照射到防水卷材表面的大部分阳光反射，有利于提高防水卷材的隔热保温性能。对于本发明来说更重要的是sbs的改性，sbs属于苯乙烯类热聚性弹性体，sbs中聚苯乙烯链段和聚丁二烯链段明显地呈现两相结构，聚丁二烯为连续相，聚苯乙烯为分散相，使其具有2个玻璃化转变温度，在2个温度之间端基聚苯乙烯聚集在一起形成微区分散于聚丁二烯连续相之间，起到物理交联、固定链段、硫化增强剂防冷流的作用，具有硫化橡胶的高弹性和抗疲劳性能；当温度超过玻璃化转变温度时，聚苯乙烯相软化，能够流动，使得sbs具有树脂流动加工性，这种两相分离结构使sbs能够与基质沥青形成空间立体网格结构，从而有效地改善沥青的温度性能、拉伸性能、弹性、内聚附着性能、混合料的稳定性、耐老化性等。通过改性，能够加强sbs在低温条件下的粘性。因此，本发明还公开了上述改性sbs的优选制备方法：取叔丁基酚醛树脂、活性氧化镁，按重量份称量，将叔丁基酚醛树脂：活性氧化镁＝10:1混合，加入0.1份n-甲基-2-比咯烷酮作为催化剂，取与叔丁基酚醛树脂等量的甲苯作为溶剂，温度控制在25℃，在溶剂中搅拌8h，进行螯合反应，制得改性剂；取sbs、改性剂，按重量份10:1取用，在120℃下充分搅拌，反应6h，制得改性sbs。采用本发明制备得到的改性sbs能够克服低温下粘性不好的缺点。本发明的另一个改进点，即采用了改性空心玻璃微珠防水剂对沥青进行改性。空心玻璃微珠经过捏合后，其中包裹有大量的防水剂；组分中的十四烷基磷酸铈具有良好的吸附性，能够将3-氨基-4-苯基噻吩-2-甲酸甲酯和四甲基胍三氟甲烷磺酸盐结合到空心玻璃微珠中，使其空心玻璃微珠具备良好的防水性能。在沥青中添加上述改性空心玻璃微珠，能够大幅提升改性沥青的防水效果且有效的降低沥青的密度。因此，本发明还公开了上述改性空心玻璃微珠防水剂的优选制备方法：以重量份计，将0.1份十四烷基磷酸铈，3000份空心玻璃微珠，0.01份3-氨基-4-苯基噻吩-2-甲酸甲酯，0.5份碱性增稠剂，0.01份四甲基胍三氟甲烷磺酸盐，放入捏合机中捏合4小时，捏合温度为120℃，捏合结束后，制得含铈的改性空心玻璃微珠防水剂。步骤5、6为防水卷材的制备过程。本发明所采用的胎布为聚酯胎布或玻纤胎布。聚酯胎布具有高强度、高延伸和耐穿刺、重量轻、抗拉强度高、渗透性好、耐高温、抗冷冻等特性，同时还能耐老化、耐腐蚀。因此，对于本发明来说，优选聚酯胎布，其更适于在防水卷材中应用。具体的，在胎布两侧形成沥青层，然后通过覆膜机在沥青层上分别贴附附聚乙烯基膜层和铝膜层，得到复合而成的卷材。通过sbs改性沥青粘结在屋顶表面上；通过胎布保持防水卷材的结构完整性；铝膜作为卷材的表面，起基础的防水作用，并且能够反射阳光，防止sbs改性沥青层被照射软化。本发明所得到的防水卷材通常在屋顶等平面上使用时，铝膜层朝上，铝膜本身即具有良好的拒水耐阳性，与铝膜贴附的sbs改性沥青层厚度相对较厚，在长期的户外条件下，较厚的sbs改性沥青层能够保持相对较好的黏附性，能在较长的时间段内保持有一定厚度的sbs改性沥青层。贴近基膜层的sbs改性沥青层厚度相对较薄，能够减轻卷材整体的重量的同时保持良好的防水效果，在敷设防水卷材时，首先烤掉基膜，较薄的sbs改性沥青层表面受热有一定融化，便于贴合在屋顶表面。因此，本发明对沥青层的厚度也进行了优选，所述铝膜层与胎布之间的的sbs改性沥青层厚度为4mm，所述聚乙烯基膜层与胎布之间的sbs改性沥青层厚度为3mm。步骤7为后序过程。后序过程中单一工序的具体步骤为本领域惯常采用的技术手段，此外不做详细描述。综上所述，本发明具有以下有益效果：1.本发明采用10#沥青、100#沥青、sbs、芳烃油与滑石粉的混合，所得到的改性沥青不仅具有良好防水性能，而且具有更好的粘性，同时软硬适中，具有良好的加工性，便于加工成防水卷材。2.本发明将铝膜层、sbs改性沥青层、胎布层与聚乙烯层复合而成的防水卷材，适合在屋顶铺设使用。3.采用本发明所述方法制备得到的防水卷材除了具有常规优点以外，还具有高温不流淌，低温无裂纹的特点。4.通过制备方法的改变以及改性空心玻璃微珠的使用，使得本发明与传统的防水卷材相比，具有低密度、轻质化的优点。具体实施方式以下结合实施例对本发明作进一步详细说明。下述实施例中所用到的改性sbs及改性空心玻璃微珠通过如下方法制备得到：改性sbs的制备：取叔丁基酚醛树脂、活性氧化镁，按重量份称量，将叔丁基酚醛树脂：活性氧化镁＝10:1混合，加入0.1份n-甲基-2-比咯烷酮作为催化剂，取与叔丁基酚醛树脂等量的甲苯作为溶剂，温度控制在25℃，在溶剂中搅拌8h，进行螯合反应，制得改性剂；取sbs、改性剂，按重量份10:1取用，在120℃下充分搅拌，反应6h，制得改性sbs。改性空心玻璃微珠防水剂的制备：以重量份计，将0.1份十四烷基磷酸铈，3000份空心玻璃微珠，0.01份3-氨基-4-苯基噻吩-2-甲酸甲酯，0.5份碱性增稠剂，0.01份四甲基胍三氟甲烷磺酸盐，放入捏合机中捏合4小时，捏合温度为120℃，捏合结束后，制得含铈的改性空心玻璃微珠防水剂。实施例1：取9份10#沥青与12份100#沥青进行搅拌，温度控制在190℃～200℃，充分剪切混合，使沥青混合物处于熔融状态；取1份改性sbs与1份芳烃油，加热到90℃，进行搅拌，搅拌后形成sbs混合物，再加入0.2份古马隆树脂，在90℃对改性sbs混合物保温；分数次将改性sbs混合物加入到沥青混合物中，温度提升到200℃，并充分搅拌；分批加入8份800目滑石粉，0.1份改性空心玻璃微珠防水剂，搅拌后得到质地均匀的sbs改性沥青防水材料。实施例2：取13份10#沥青与17份100#沥青进行搅拌，温度控制在190℃～200℃，充分剪切混合，使沥青混合物处于熔融状态；取3份改性sbs与3份芳烃油，加热到90℃，进行搅拌，搅拌后形成sbs混合物，再加入0.2份古马隆树脂，在90℃对改性sbs混合物保温；分数次将改性sbs混合物加入到沥青混合物中，温度提升到200℃，并充分搅拌；分批加入12份800目滑石粉，0.3份改性空心玻璃微珠防水剂，搅拌后得到质地均匀的sbs改性沥青防水材料。实施例3：取11份10#沥青与15份100#沥青进行搅拌，温度控制在190℃～200℃，充分剪切混合，使沥青混合物处于熔融状态；取2份改性sbs与2份芳烃油，加热到90℃，进行搅拌，搅拌后形成sbs混合物，再加入0.2份古马隆树脂，在90℃对改性sbs混合物保温；分数次将改性sbs混合物加入到沥青混合物中，温度提升到200℃，并充分搅拌；分批加入10份800目滑石粉，0.2份改性空心玻璃微珠防水剂，搅拌后得到质地均匀的sbs改性沥青防水材料。实施例4：取10份10#沥青与13份100#沥青进行搅拌，温度控制在190℃～200℃，充分剪切混合，使沥青混合物处于熔融状态；取1份改性sbs与1份芳烃油，加热到90℃，进行搅拌，搅拌后形成sbs混合物，再加入0.2份古马隆树脂，在90℃对改性sbs混合物保温；分数次将改性sbs混合物加入到沥青混合物中，温度提升到200℃，并充分搅拌；分批加入9份800目滑石粉，0.2份改性空心玻璃微珠防水剂，搅拌后得到质地均匀的sbs改性沥青防水材料。实施例5：取12份10#沥青与16份100#沥青进行搅拌，温度控制在190℃～200℃，充分剪切混合，使沥青混合物处于熔融状态；取2份改性sbs与2份芳烃油，加热到90℃，进行搅拌，搅拌后形成sbs混合物，再加入0.2份古马隆树脂，在90℃对改性sbs混合物保温；分数次将改性sbs混合物加入到沥青混合物中，温度提升到200℃，并充分搅拌；分批加入11份800目滑石粉，0.2份改性空心玻璃微珠防水剂，搅拌后得到质地均匀的sbs改性沥青防水材料。对比例1：相对于实施例1而言，缺少芳烃油，采用2份热塑性丁苯橡胶乳、1份橡胶油。对比例2：相对于实施例1而言，未含10#沥青，采用21份100#沥青。对上述实施例1～实施例5及对比例1、对比例2所制备得到的沥青防水材料进行检测，检测方法如下：(1)不透水性：取长300mm、宽90mm的试样，在0.3mpa的水压下，保持不透水的时间在30分钟以上；(2)热空气老化：取长300mm、宽90mm的试样，将试样置于热空气老化试验箱中，试验箱满足以下条件：a)试验箱中温度105℃b)温度波动±1℃c)平均风速0.5～1.0m/sd)换气率10～100次/he)工作室容积为0.1～0.3m3；(3)剥离强度试验：a)试验设备：拉伸试验机，具有至少2000n的载荷能力和足够的拉伸距离，夹具拉伸速度为100±10mm/min，夹持宽度不少于50mm；b)试样：取宽度50±1mm的试样，并与拉伸试验机的接头垂直，长度应能保证试样两端装入夹具，其完全叠合部分可以进行试验，试样在23±2℃和相对湿度30％～70％的条件下放置至少20h；c)试验步骤：夹具间整个距离为100±5mm，不承受载荷，试验在23±2℃进行，拉伸速度100±10mm/min，产生拉力应连续记录直至试样分离，进行5组试验计平均值。检测结果如下表所示：样品不透水性热空气老化剥离强度测试实施例1未渗水未发生熔化1.7n/mm实施例2未渗水未发生熔化1.7n/mm实施例3未渗水未发生熔化1.8n/mm实施例4未渗水未发生熔化1.8n/mm实施例5未渗水未发生熔化1.9n/mm对比例1轻微渗水未发生熔化1.1n/mm对比例2未渗水轻微熔化0.8n/mm由上表可知，通过本发明制得的sbs改性沥青防水材料具有良好的粘性，同时具备长时间不渗水的特点，并且能够耐受较长时间的热空气老化，在实际使用中能够在年平均气温较高的区域进行使用，在户外使用中能够长时间保持防水性能，具有良好的耐候性。实施例6采用实施例1所述方法制备得到的改性沥青材料，将聚酯胎布在注满改性沥青的料池中浸泡，直至胎布两面均匀沾附沥青并形成沥青层，沥青层控制一侧为3mm，另一侧为4mm；然后将附有沥青层的胎布在覆膜机进行覆膜，沥青层厚度为4mm的一侧覆盖铝膜层，沥青层厚度为3mm的一侧覆盖聚乙烯基膜层，然后经过冷却、定型、牵引、输送、切断后进行打卷，得到防水卷材。实施例7采用实施例1所述方法制备得到的改性沥青材料，将改性沥青涂抹在聚酯胎布上，一层层地涂抹，这样方便沥青层厚度的控制，沥青层控制一侧为3mm，另一侧为4mm；然后将附有沥青层的胎布在覆膜机进行覆膜，沥青层厚度为4mm的一侧覆盖铝膜层，沥青层厚度为3mm的一侧覆盖聚乙烯基膜层，然后经过冷却、定型、牵引、输送、切断后进行打卷，得到防水卷材。实施例8采用实施例1所述方法制备得到的改性沥青材料，将改性沥青在熔融的状态下喷洒于聚酯胎布上，不仅可以方便的控制沥青层厚度，而且沥青分布更加均匀，沥青层控制一侧为3mm，另一侧为4mm；然后将附有沥青层的胎布在覆膜机进行覆膜，沥青层厚度为4mm的一侧覆盖铝膜层，沥青层厚度为3mm的一侧覆盖聚乙烯基膜层，然后经过冷却、定型、牵引、输送、切断后进行打卷，得到防水卷材。对实施例6～实施例8所述方法制备得到的防水卷材进行性能测试，结果如下表所示：从上述试验数据可以看出实施例8所得产品在低温柔性、尺寸变化率、质量损失等方面的性能表现更为优异。此外，由于采用喷洒的方式在聚酯胎布上形成沥青层，以及空心玻璃微珠的加入，使得防水材料的整体重量减轻，向轻质化方向发展，对传统产品的改进方向有着重要的影响。上述具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。当前第1页12