一种热熔型弹性体改性沥青防水卷材及其制备方法与流程

本发明涉及建筑材料领域，尤其涉及一种热熔型弹性体改性沥青防水卷材及其制备方法。

背景技术：

sbs热塑性弹性体在二十世纪六十年代初首次出现在美国，很快在法国开发出sbs改性沥青并命名为弹性沥青。由于sbs改性剂具有多种优良的特性，因此在欧洲迅速流传并传播到日本和美国等地。当前，sbs仍然是改性沥青材料的首选。sbs弹性体改性沥青和长丝聚酯无纺布的组合，使sbs改性沥青防水卷材的性能更加完善并跨入高档防水材料的行列，在防水领域广泛应用。在德国，法国，芬兰和挪威等国，sbs改性沥青防水卷材占防水材料市场的70％以上。在美国和日本，市场占有率在30％以上，并有逐年上涨的趋势。

现有sbs热塑性弹性体改性沥青卷材是向胎基的上表面和下表面分别涂覆改性沥青，并在上下两层改性沥青的表面再加覆隔离层而制成，施工过程中通过对沥青卷材的下表面改性沥青进行热熔，将sbs热塑性弹性体改性沥青卷材粘附于施工基层表面，进而对基层起到防水保护作用。

然而，sbs热塑性弹性体改性沥青卷材产品因具有较高的耐热性，在施工时需要高温施工且沥青卷材需达到受热均匀才能实现沥青卷材满粘满铺。但是由于部分施工人员在防水施工时操作不规范或不专业，导致沥青卷材在施工过程受热不均匀的现象，当沥青卷材受热过大会破环卷材整体结构或者受热过轻出现卷材与基层不粘结或者空铺现象，并且由于热胀冷缩作用，与基层粘结不牢的卷材将出现基层脱离，春季气温转暖后，大面积房屋出现渗漏现象。同时，由于各种环境因素或人为因素，沥青卷材产品在施工时常被人为踩踏破坏，当卷材表面受到剧烈或突然的外力作用时很容易损坏卷材防水层质量而降低或失去卷材原有的防水性能，并且该破坏处遇到气温较低时，卷材上被破坏处愈加严重，卷材表面防水层出现裂纹。因此，研究一种热熔性、低温柔性及防水性能均优秀的改性沥青防水卷材是亟待解决的技术问题。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明实施例提供了一种热熔型弹性体改性沥青防水卷材及其制备方法，主要目的是解决改性沥青防水卷材热熔性差、低温柔性差及耐水性能有待提高的技术问题。

为达到上述目的，本发明主要提供了如下技术方案：

一方面，本发明实施例提供了一种热熔型弹性体改性沥青防水卷材，从所述防水卷材与空气接触的一面至所述防水卷材与施工基层粘贴的一面依次包括：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。

作为优选，所述高密实性改性沥青由以下重量份的组分组成：沥青110-130份，软化剂0-8份，sbs15-25份，增稠剂13-18份，改性剂5-8份，消泡剂2-5份，填充剂25-40份。

作为优选，所述低粘度改性沥青由以下重量份的组分组成：沥青90-110份，软化剂15-30份，sbs8-12份，改性剂18-22份，降粘剂3-5份，填充剂35-50份。

作为优选，所述高密实性改性沥青组分中的沥青和所述低粘度改性沥青组分中的沥青均为以针入度划分的200号石油沥青、90号石油沥青及70号石油沥青中的至少一种；

所述高密实性改性沥青组分中的软化剂和所述低粘度改性沥青组分中的软化剂均选自环烷油，减二线机油、减三线机油及芳烃油中的至少一种。

作为优选，所述高密实性改性沥青组分中的sbs和所述低粘度改性沥青组分中的sbs的分子结构均为线型和/或星型；

所述高密实性改性沥青组分中的改性剂和所述低粘度改性沥青组分中的改性剂均选自sbr、加氢石油树脂、聚丙烯及apao中的至少一种；

所述高密实性改性沥青组分中的填充料和所述低粘度改性沥青组分中的填充料均选自轻钙粉、重钙粉及滑石粉中的至少一种。

作为优选，所述高密实性改性沥青组分中的增稠剂和所述低粘度改性沥青组分中的增稠剂均选自有机膨润土、硅铝酸及纤维素醚中的至少一种；

所述高密实性改性沥青组分中的降粘剂和所述低粘度改性沥青组分中的降粘剂均为沙索必德和/或海澜降粘剂fhc；

所述高密实性改性沥青组分中的消泡剂和所述低粘度改性沥青组分中的消泡剂均选自二甲基硅油、聚硅氧烷及炭黑中的至少一种。

作为优选，所述热熔型弹性体改性沥青防水卷材的厚度为4mm；

所述下表面改性沥青层的厚度为1.0mm-1.3mm；

所述上表面改性沥青层的厚度为1.2mm-1.8mm；

所述胎基层为聚酯毡，所述聚酯毡的克重为250g/m²—280g/m²，厚度为1.2mm-1.5mm；

所述低粘度改性沥青在180℃时的粘度为115dpa.s-185dpa.s。

另一方面，本发明实施例提供了上述热熔型弹性体改性沥青防水卷材的制备方法，包括：在胎基的上表面和下表面同时涂覆相同材料的沥青，形成材料相同的上表面改性沥青层和下表面改性沥青层，在上表面改性沥青层和下表面改性沥青层的表面分别涂覆隔离材料形成上表面隔离层和下表面隔离层；按上述所述的高密实性改性沥青和所述的低粘度改性沥青的配方准备各原料；

将沥青、软化剂、sbs、改性剂、增稠剂、消泡剂及填料混合并加热至180℃，搅拌共混5h-6h后形成高密实性改性沥青；

将沥青、软化剂、sbs、改性剂、降粘剂及填充剂混合并加热至180℃，搅拌共混5h-6h后形成低粘度改性沥青；

将所述高密实性改性沥青涂覆于所述胎基的上表面，形成上表面改性沥青层；

调整并控制涂覆设备在所述胎基的下表面先涂覆所述高密实性改性沥青,利用涂覆辊使所述高密实性改性沥青在胎基的下表面上呈连续的立体倒等腰梯形体，相邻的两个立体倒等腰梯形体之间形成截面为等腰三角形的未填充空间，下表面成型后立即进行快速冷却,使高密实性改性沥青经冷却定型；调整涂覆设备的涂覆辊翻转胎基以便于所述涂覆设备向所述未填充空间内填充低粘度改性沥青，使所述低粘度改性沥青在胎基的下表面上呈连续的立体等腰三角形体，并降温冷却成型；所述倒等腰梯形体与所述等腰三角形体在所述胎基的下表面上交替排列组合形成下表面改性沥青层。

作为优选，所述将所述高密实性改性沥青涂覆于所述胎基的上表面的过程分两次，第一次厚涂消泡，第二次薄涂定厚。

作为优选，所述调整并控制涂覆设备在所述胎基的下表面先涂覆所述高密实性改性沥青的具体过程为：在将所述高密实性改性沥青涂覆于所述胎基的上表面过程中的第二次薄涂定厚的同时，将所述高密实性改性沥青涂覆于所述胎基的下表面且为梯形涂覆；所述涂覆辊为具有齿痕的成型辊。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明针对热熔型改性沥青防水材料的上表面低温柔性差和下表面热熔性差的技术问题，合理设计了上表面使用的高密实性改性沥青的配方和下表面使用的低粘度改性沥青的配方，采用高密实性改性沥青涂覆的上表面改性沥青层具有低温柔性，提高了卷材与环境接触面的抗破坏能力；下表面的结构中，采用了高密实性改性沥青形成的梯形体和低粘度改性沥青形成的三角形体，并且梯形体和三角形体交替排列组合成下表面改性沥青层，使下表面改性沥青层具有易熔性和自修复性；采用本发明卷材的原料配方和结构设计提高了防水卷材的防水性能，提高了防水卷材上表面的抗破坏性，提高了卷材下表面的易熔性，提高了施工效率。

附图说明

图1为本发明实施例提供的热熔型弹性体改性沥青防水卷材的制备工艺流程图；

图2为本发明实施例提供的防水卷材在其厚度方向的截面图；

图3为本发明实施例提供的防水卷材的下表面改性沥青层的一个结构示意图；

图4为本发明实施例提供的防水卷材的下表面改性沥青层的另一个结构示意图。

附图标记说明：

1、上表面隔离层，2、上表面改性沥青层，3、胎基层，4、下表面隔离层，5、下表面改性沥青层的倒等腰梯形截面，6、下表面改性沥青层的等腰三角形截面。

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效,以下以较佳实施例，对依据本发明申请的具体实施方式、技术方案、特征及其功效，详细说明如后。下述说明中的多个实施例中的特定特征、结构、或特点可由任何合适形式组合。

实施例1

按原料配方准备高密实性改性沥青各组分：90#沥青90份，200#沥青40份，sbs(燕化4402)22份，有机膨润土16份，sbr3份，apao3份，炭黑3.4份，滑石粉38份，将上述沥青、软化剂、sbs、改性剂、增稠剂、消泡剂及填料混合并加热至180℃剪切共混，控制搅拌共混5h后形成高密实性改性沥青；

按原料配方准备低粘度改性沥各组分：90#沥青98份，减二线油24份，sbs(燕化1401)10份，sbr12份，加氢石油树脂10份,海澜降粘剂fhc5份，滑石粉34份，将上述沥青、软化剂、sbs、改性剂、降粘剂及填充剂混合并加热至180℃，搅拌共混5h后形成低粘度改性沥青；

如图1所示工艺流程，将上述高密实性改性沥青分两次涂覆于聚酯毡3(克重为250g/m^2，，厚度为1.2mm)的上表面，第一次厚涂消泡，第二次薄涂定厚，形成上表面改性沥青层2；在第二次薄涂定厚的同时，控制具有齿痕的成型辊将高密实性改性沥青涂覆于聚酯毡3的下表面，并快速降温冷却成型，使上述高密实性改性沥青在聚酯毡3的下表面上呈连续的立体的倒等腰梯形体，相邻的两个立体倒等腰梯形体之间形成截面为等腰三角形的未填充空间，如图3和图4所示，待上述高密实性改性沥青冷却成型后，翻转聚酯毡以便于涂覆设备向上述未填充空间内填充低粘度改性沥青并同时进行快速降温冷却成型，使上述低粘度改性沥青在聚酯毡3的下表面上呈连续的立体的等腰三角形体；上述倒等腰梯形体与上述等腰三角形体在聚酯毡的下表面上交替排列组合形成下表面改性沥青层，在上述上表面改性沥青层的表面涂覆聚乙烯材料形成上表面隔离层1，在下表面改性沥青层的表面涂覆聚乙烯材料形成下表面隔离层4，所有涂覆工序结束后成型收卷得到热熔型弹性体改性沥青防水卷材，上述卷材厚度为4mm，其在卷材厚度方向的截面如图2所示；通过测试上述防水卷材的理化特性，结果如表1所示。

表1.实施例1防水卷材的力学性能测试

实施例2

按原料配方准备高密实性改性沥青各组分：90#沥青77份，200#沥青50份，减三线机油3份，sbs(燕化4402)23份，有机膨润土13份，sbr3份，apao3份，炭黑1.3份，滑石粉40份，将上述沥青、软化剂、sbs、改性剂、增稠剂、消泡剂及填料混合并加热至180℃剪切共混，控制搅拌共混5.5h后形成高密实性改性沥青；

按原料配方准备低粘度改性沥各组分：90#沥青70份，200#沥青40份，减二线油12份，sbs(燕化1401)10份，sbr12份，加氢石油树脂10份,海澜降粘剂fhc5份，滑石粉34份，将上述沥青、软化剂、sbs、改性剂、降粘剂及填充剂混合并加热至180℃，搅拌共混5h后形成低粘度改性沥青；

如图1所示工艺流程，将上述高密实性改性沥青分两次涂覆于聚酯毡3(克重为250g/m^2，，厚度为1.3mm)的上表面，第一次厚涂消泡，第二次薄涂定厚，形成上表面改性沥青层2；在第二次薄涂定厚的同时，控制具有齿痕的成型辊将高密实性改性沥青涂覆于聚酯毡3的下表面，并快速降温冷却成型，使上述高密实性改性沥青在聚酯毡的下表面上呈连续的立体的倒等腰梯形体，相邻的两个立体倒等腰梯形体之间形成截面为等腰三角形的未填充空间，如图3和图4所示，待上述高密实性改性沥青冷却成型后，翻转聚酯毡以便于涂覆设备向上述未填充空间内填充低粘度改性沥青并同时进行快速降温冷却成型，使上述低粘度改性沥青在聚酯毡的下表面上呈连续的立体的等腰三角形体；上述倒等腰梯形体与上述等腰三角形体在聚酯毡的下表面上交替排列组合，形成下表面改性沥青层，在上述上表面改性沥青层的表面涂覆聚乙烯材料形成上表面隔离层，在下表面改性沥青层的表面涂覆聚乙烯材料形成下表面隔离层，所有涂覆工序结束后成型收卷得到热熔型弹性体改性沥青防水卷材，上述卷材厚度为4mm，其在卷材厚度方向的截面如图2所示；通过测试上述防水卷材的理化特性，结果如表2所示。

表2.实施例2防水卷材的力学性能测试

实施例3

按原料配方准备高密实性改性沥青各组分：90#沥青114份，200#沥青20份，减三线油6份，sbs(燕化4402)22份，有机膨润土16份，sbr2.5份，apao4份，炭黑3.4份，滑石粉40份，将上述沥青、软化剂、sbs、改性剂、增稠剂、消泡剂及填料混合并加热至180℃剪切共混，控制搅拌共混5.5h后形成高密实性改性沥青；

按原料配方准备低粘度改性沥各组分：90#沥青84份，200#沥青20份，减二线油18份，sbs(燕化1401)10份，sbr10份，加氢石油树脂13份,海澜降粘剂fhc5份，滑石粉38份，将上述沥青、软化剂、sbs、改性剂、降粘剂及填充剂混合并加热至180℃，搅拌共混5h后形成低粘度改性沥青；

如图1所示工艺流程，将上述高密实性改性沥青分两次涂覆于聚酯毡3(克重为250g/m^2，，厚度为1.4mm)的上表面，第一次厚涂消泡，第二次薄涂定厚，形成上表面改性沥青层2；在第二次薄涂定厚的同时，控制具有齿痕的成型辊将高密实性改性沥青涂覆于聚酯毡3的下表面，并快速降温冷却成型，使上述高密实性改性沥青在聚酯毡的下表面上呈连续的立体的倒等腰梯形体，相邻的两个立体倒等腰梯形体之间形成截面为等腰三角形的未填充空间，如图3和图4所示，待上述高密实性改性沥青冷却成型后，翻转聚酯毡以便于涂覆设备向上述未填充空间内填充低粘度改性沥青并同时进行快速降温冷却成型，使上述低粘度改性沥青在聚酯毡的下表面上呈连续的立体的等腰三角形体；上述倒等腰梯形体与上述等腰三角形体在聚酯毡的下表面上交替排列组合，形成下表面改性沥青层，在上述上表面改性沥青层的表面涂覆聚乙烯材料形成上表面隔离层，在下表面改性沥青层的表面涂覆聚乙烯材料形成下表面隔离层，所有涂覆工序结束后成型收卷得到热熔型弹性体改性沥青防水卷材，上述卷材厚度为4mm，其在卷材厚度方向的截面如图2所示；通过测试上述防水卷材的理化特性，结果如表3所示。

表3.实施例3防水卷材的力学性能测试

实施例4

按原料配方准备高密实性改性沥青各组分：90#沥青97份，200#沥青30份，减二线油3份，sbs(燕化4402)22份，有机膨润土16份，sbr3份，apao3份，炭黑3.4份，滑石粉40份，将上述沥青、软化剂、sbs、改性剂、增稠剂、消泡剂及填料混合并加热至180℃剪切共混，控制搅拌共混5.5h后形成高密实性改性沥青；

按原料配方准备低粘度改性沥各组分：90#沥青69份，200#沥青30份，减二线油15份，sbs(lg501)8份，sbr13份，加氢石油树脂12份,海澜降粘剂fhc3份，滑石粉36份，将上述沥青、软化剂、sbs、改性剂、降粘剂及填充剂混合并加热至180℃，搅拌共混5h后形成低粘度改性沥青；

如如图1所示工艺流程，将上述高密实性改性沥青分两次涂覆于聚酯毡3(克重为250g/m^2，，厚度为1.2mm)的上表面，第一次厚涂消泡，第二次薄涂定厚，形成上表面改性沥青层2；在第二次薄涂定厚的同时，控制具有齿痕的成型辊将高密实性改性沥青涂覆于聚酯毡3的下表面，并快速降温冷却成型，使上述高密实性改性沥青在聚酯毡的下表面上呈连续的立体的倒等腰梯形体，相邻的两个立体倒等腰梯形体之间形成截面为等腰三角形的未填充空间，如图3和图4所示，待上述高密实性改性沥青冷却成型后，翻转聚酯毡以便于涂覆设备向上述未填充空间内填充低粘度改性沥青并同时进行快速降温冷却成型，使上述低粘度改性沥青在聚酯毡的下表面上呈连续的立体的等腰三角形体；上述倒等腰梯形体与上述等腰三角形体在聚酯毡的下表面上交替排列组合，形成下表面改性沥青层，在上述上表面改性沥青层的表面涂覆聚乙烯材料形成上表面隔离层，在下表面改性沥青层的表面涂覆聚乙烯材料形成下表面隔离层，所有涂覆工序结束后成型收卷得到热熔型弹性体改性沥青防水卷材，上述卷材厚度为4mm，其在卷材厚度方向的截面如图2所示；通过测试上述防水卷材的理化特性，结果如表4所示。

表4.实施例4防水卷材的力学性能测试

本发明的改性沥青防水卷材的不透水性能测试由0.3mpa/60min提升至0.6mpa/120min不透水,产品耐水性得到明显提升，后续防水施工设计如选用本材料，降低工程材料的使用，降低施工频次，实现节能减排。

本发明通过引入sbs、sbr、软化剂、降粘剂等改性剂使制备的改性沥青防水卷材的上表面低温柔性能得到明显提升，在-25℃(50mm弯棒弯曲)测试合格提升至在-30℃(50mm弯棒弯曲)和在-25℃(30mm弯棒弯曲)测试合格，产品低温柔性能得到明显提升，产品低温抗应力性得到提升，在相同的外力作用下，产品低温下保持不被破坏能力得到提升，提升了产品适应性。50mm弯棒主要依据gb18242进行相关测试，标准中产品低温最低测试值-25℃无裂缝，本产品提升至-30凸显低温柔性；30mm弯棒相比于50mm弯棒，半径降低、曲率变大，产品在弯折过程中承受的应力变大，本产品在原规定测试温度进行30mm弯棒测试，凸显出本发明产品抗应力能力更强。

本发明的改性沥青防水卷材在60℃条件下测试具有一定自愈合性能，在施工过程中产生的微创空以及施工完毕后由于保护措施不当而形成的微裂纹，在夏季环境中都会得到一定的自修复，解决生活过程中防水微露的问题。

本发明通过将sbr引入改性沥青中使制备的防水卷材在60℃下对两种混合沥青厚度偏差最小位置进行钉杆水密性测试，2h测试合格；施工过程中遗漏的空铺、冬季养护过程中出现的粘附脱离，在夏季环境中会形成自修复，解决局部空铺问题。

本发明的改性沥青防水卷材通过消泡剂、增稠剂的引入，降低沥青改性过程中引入的气泡、产品密实性得到提升。

如图2、图3和图4所示，本发明的改性沥青防水卷材的自身结构发生变化，例如，在下表面改性沥青层未采用单一材料涂覆，也未设计为普通的平面夹层结构，例如在卷材厚度方向截面为长方形的设计结构；本发明采用了在防水卷材下表面涂覆了两种不同的改性沥青，一种是高密实性改性沥青，可以保持其原有防水耐候低温柔性等性能，另外一种是低粘度改性沥青，可以降低下表面改性沥青层整体的粘度，提高了防水卷材的易熔性；本发明设计的防水卷材的下表面改性沥青层的结构在卷材厚度方向的截面图形为倒等腰梯形和等腰三角形交替排列组合而成，用高密实性改性沥青涂覆倒等腰梯形体，相邻两个倒等腰梯形体形成等腰三角形未填充空间，用低粘度改性沥青填充等腰三角形体，在整个聚酯毡的下表面形成梯形体和三角形体紧密相接并交替排列的一个组合层。本发明采用高密实性改性沥青涂覆形状为倒等腰梯形，即梯形的上底边比下底边长，较长的上底边与聚酯毡紧密贴合，较短的下底边与下隔离层紧密贴合，采用低粘度改性沥青涂覆的三角形的底边和下隔离层紧密贴合，即低粘度改性沥青材料与施工基层接触面积较大。

本发明通过上述设计的涂覆方式，在施工过程中由于低粘度改性沥青与隔离层粘结面积较大，施工过程中通过热熔极易使表面融化进而提高施工性能，降低施工能耗；同时由于低粘度改性沥青与施工基层面积较大，后续在自修复过程中，低粘度改性沥青可以最优的体现其自修复功能，达到预期设计要求；高密实性改性沥青材料与聚酯毡接触面积较大，在基层出现凸起或明显硬物时，高密实性改性沥青材料与聚酯毡接触面积较大，可以阻挡硬物透过胎体影响防水层性能，同时由于高致密性改性沥青呈梯形的长边与胎基层粘结，梯形的短边与基层粘接，在受到外力作用时，由于高致密性改性沥青较高粘结强度，卷材不会与胎体以及基层分离，确保防水卷材整体粘结性能。

如图2、图3和图4所示，本发明设计的梯形与三角形交替成型的工艺效果可通过控制定型棍的形状、辊上开设的槽体形状、深度等实现。例如，定型辊具有齿痕，该齿痕的形状可根据实际需要设计，本发明设计为梯形，即模具的梯形腔体内充满高致密性改性沥青，涂覆后按照模具的形状形成梯形体；也可根据需要设计定型辊的齿痕，该齿痕具有方形腔体或圆柱形腔体，相应的得到方形体或圆柱体。本发明的定型辊模具和工艺参数均可根据实际需要从现有技术中选用。

本发明人在改性沥青防水卷材热熔施工过程中发现，防水卷材上表面(迎水面)与下表面(施工面)所存在的环境是不相同的，由于上表面改性沥青以及胎基的格挡，卷材下表面处在一个相对环境较为稳定的一个密闭的环境，上表面由于需要与保护层或者直接外露到空气中，上表面受外界环境影响，因此卷材上表面即需要较高的性能来面对环境的干扰，降低老化速率，使产品保持正常的一个防水状态；下表面相对来说老化速率较低，因此可以调整卷材结构，使产品性能最优化；因此，本发明提供了一种热熔型弹性体改性沥青防水卷材，通过采用高密实性改性沥青形成上表面改性沥青层以抵抗环境干扰，通过采用高密实性改性沥青和低粘度改性沥青以及二者的涂覆形成的梯形体与三角形体组合层以提高卷材整体的防水性性和易熔性等。

以上公开的仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以上述权利要求的保护范围为准。