一种高性能高产出改性沥青防水卷材及其制备方法与流程

1.本发明属于防水建材技术领域，具体涉及一种高性能高产出改性沥青防水卷材及其制备方法。


背景技术：

2.改性沥青的耐热性，是沥青卷材试件垂直悬挂在规定温度下，涂盖层与胎体相比滑动不超过2mm的能力。软化点和耐热性两者之间存在一定的相关性，技术人为保证足够的耐热性，通常需要把改性沥青的软化点耐热度调高10～20℃。此时，高温性能改性剂多为橡塑或高分子蜡等高分子化合物。
3.高分子化合物有一个重要参数，即熔融指数或熔流率，当其用作沥青改性剂时，高分子化合物的熔融指数对改性沥青的流动性产生直接影响。熔融指数低的高分子物质，意味着同样条件下流动性差。而当改性沥青的温度降到改性剂的软化点附近时，改性剂分子基本丧失流动性或流动性很差，因而导致改性沥青的稠度增加，使得下料和涂盖困难。而此时如果单纯升高改性沥青的温度，以获取恰当流动性，则改性沥青的高温将可能引起改性剂高温老化、卷材烫膜现象和降温困难、能耗增加等一系列质量和成本问题。因此，急需开发一种能解决上述缺点的同时又能具有产能、成本优势的改性沥青防水卷材。


技术实现要素：

4.针对现有技术的不足，本发明提供一种高性能高产出改性沥青防水卷材及其制备方法，该改性沥青防水卷材配料及制备方法可解决现有的改性沥青防水卷材耐热度与流动性难以调和的矛盾，以及生产工艺温度下有机物在金属器壁粘附、下料管道积存较多、设备清理困难的弊病。
5.为实现上述目的，本发明提供一种高性能高产出改性沥青防水卷材，包括以下重量份的原料组分：
6.基质沥青：200～500份；
7.改性剂1：10～30份；
8.改性剂2：100～160份；
9.改性剂3：30～100份；
10.改性剂4：20～120份；
11.软化油：10～110份；
12.功能助剂：1～10份；
13.粉体材料：200～400份；
14.所述功能助剂是一种自制复合型粉体材料，为净味剂、高分子蜡、轻比重填料的混合物。该自制复合型粉体材料可根据功能侧重要求调整比例进行预混合，可改善产品的耐热性、分散性、耐磨性以及抗老化性能。具体地，净味剂为供应商提供的改性沥青专用化学反应型净味剂，高分子蜡为供应商提供的特殊裂解接枝与沥青高度兼容的高分子沥青改性
剂，轻比重填料为堆比重小于2的无机填料，如电厂脱硫灰、铝粉、炭黑、膨润土、无烟煤、粉煤灰等。优选的，功能助剂为净味剂、高分子蜡、轻比重填料重量比为0-3:1-3:0-3混合物。
15.本发明通过调和各材料的物理性能和使用性能，同时加入功能助剂进行复配平衡，既解决了软化点提高、耐热增加的问题，又降低了改性沥青下料稠度，流动性提高的同时减少器壁粘附、管道积存、设备清理困难等问题的现象发生，从而提高了投入产出比，得到耐热性、流动性提高，性能均衡，产出率高，且具有较好成本优势的改性沥青防水卷材。
16.进一步地，上述技术方案中，所述基质沥青为道路用高标号沥青或者防水沥青，包括标准的70#、90#、100#中的任一种。
17.进一步地，上述技术方案中，所述改性剂1为线性sbs(聚苯乙烯－聚丁二烯－聚苯乙烯三嵌段共聚物)，其中聚苯乙烯的含量为30～40％，邵氏硬度为55～95，拉伸强度为10～25mpa。
18.进一步地，上述技术方案中，所述改性剂2为废轮胎橡胶粉，粒度为40～100目，其中橡胶烃含量大于42％，炭黑含量大于等于26％，水分含量小于1.5％。本技术方案中选用橡胶烃含量大于42％的废轮胎橡胶粉作为改性剂，在不影响材料性能的情况下，充分利用废弃轮胎橡胶粉，实现废弃物资源化利用，降低改性沥青防水卷材的生产成本。
19.进一步地，上述技术方案中，所述改性剂3为液体沥青，其低温柔性为-8～-26℃，闪点大于等于200℃。本技术方案中通过加入低温柔性为-8～-26℃的液体沥青，有利于改善改性沥青的低温柔性和抗老化性，同时可降低生产成本。
20.进一步地，上述技术方案中，所述改性剂4为固体沥青，包括10#沥青、共聚沥青、树脂沥青、改质沥青、天然沥青及其加工物中的任一种或多种混合物，其软化点为90～200℃，闪点大于等于200℃，密度为1.03～1.50，水分含量小于等于2％。本技术方案中通过加入软化点为90～200℃的固体沥青，有利于改善改性沥青的软化点，提高卷材的耐热性、抗老化性，同时可降低生产成本。
21.进一步地，上述技术方案中，所述软化油为废机油、橡胶油、环烷油的一种或几种复合使用；其中，所述废机油的水分含量小于3.5％，灰分小于1％；所述橡胶油的闪点高于180℃，粘重常数0.790～0.999，倾点为﹣20℃～﹣30℃；所述环烷油的闪点高于220℃，凝点小于-40℃。
22.进一步地，上述技术方案中，所述功能助剂的粒度为60～200目，密度为0.91～0.98；所述粉体材料为普通含硅钙石粉，粒度为100目以上。本发明所述功能助剂具备润滑分散、消除气泡、提高性能以及气味吸附或遮盖等多种功能；具体地，所述普通含硅钙石粉可以是硅石粉、滑石粉、重质碳酸钙粉、细石粉等，能耐高温加工。
23.本发明还提供一种高性能高产出改性沥青防水卷材的制备方法，包括以下具体步骤：
24.(1)将生产设备预热到120～180℃，加入软化油、基质沥青，加热搅拌；
25.(2)分批次加入改性剂1、改性剂2、改性剂3、改性剂4、功能助剂，然后将生产设备加盖密封，随后迅速升温，使得原料温度在195～235℃，保持此温度搅拌1～2小时；
26.(3)将混合浆料经胶体磨研磨，胶体磨流量大于等于20立方米/小时；
27.(4)加入粉体材料，设定物料温度155～175℃，降温过程中搅拌30分钟取样检测，待温度降到设定值，进入下一道工序；
28.(5)按改性沥青防水卷材生产操作规程和工艺规程要求，完成生产及客户定制规格。
29.进一步地，上述技术方案中，所述步骤(1)加热温度为230～250℃；所述步骤(2)按先液后固、先轻后重的顺序分批次加料，优选的，原料温度为225℃，搅拌时间为1.2小时；步骤(3)研磨一遍；步骤(4)搅拌时间为2小时，设定温度为165℃。本技术方案中，步骤(2)中原料温度优选225℃，由于温度较高，不宜长时间搅拌，搅拌时间最好为1.2小时；步骤(3)中只需研磨一遍；步骤(4)中搅拌时间最好2小时，设定最佳温度为165℃，可根据生产降温条件、生产车速、设备条件，及外观质量要求上下调节。
30.本发明具有的有益效果是：
31.本发明所使用的各材料物理性能和使用性能均衡，配合后在提高耐热性能的同时流动性由170℃泵送流速小于等于2kg/s提高到4kg/s，生产效率也得到提高；得到的改性沥青防水卷材耐温变性好，在无胎生产线中的可极限低温至140℃左右下料，较大程度改善卷材外观质量问题；材料的设备适应性好，可在有胎和无胎生产线上实施生产；由于功能助剂的加入，材料产出率提高，反应釜和管道挂壁少，生产设备维护便宜；材料配比恰当，使用废胎橡胶粉替代sbs，加入适量液体固体沥青等，性价比优良，使得卷材产品具有较强的成本优势。
32.本发明制备方法工艺简单、易行，得到的改性沥青防水卷材具有突出的耐热性、分散性和优良的接缝剥离性能及热剥离性能，各项物性指标均能达到gb18242和gb23441中各型产品要求或定制要求，具有配方适用可调范围广、工业化生产简单、性价比优异的特点；该高性能高产出改性沥青防水卷材可用于常见聚酯胎、玻纤胎、强力胎等聚合物改性沥青防水卷材和自粘聚合物改性沥青防水卷材的生产。
具体实施方式
33.下述实施例中的实验方法，如无特别说明，均为常规方法。下述实施例涉及的原料若无特别说明，均为普通市售品，皆可通过市场购买获得。下面结合实施例对本发明作进一步详细描述：
34.实施例1
35.一种高性能高产出改性沥青防水卷材，按重量份数计，包括以下原料组分：
36.70#沥青343份；
37.改性剂1 22份；
38.改性剂2 134份；
39.改性剂3 75份；
40.改性剂4 67份；
41.废机油30份；
42.功能助剂2份；
43.粉体材料327份。
44.其中，机油为重质废机油，含水率小于3％，灰分小于1％，倾点为-25℃；70#沥青，软化点为46℃，比重为1.037，闪点大于260℃；
45.改性剂1为sbs791，聚苯乙烯质量含量为30％，邵氏硬度为65，拉伸强度为13mpa；
46.改性剂2为废轮胎橡胶粉，橡胶烃含量为56％，炭黑含量为26％，拉伸强度为20mpa；
47.改性剂3为液体沥青，闪点大于等于220℃，25℃比重为1.086；
48.改性剂4为固体沥青，软化点160℃，有效含量为75％，比重为1.183；
49.功能助剂为净味剂、高分子蜡、轻比重填料重量比为1:1:1混合粉体材料，粒度为60～200目，比重为0.98。
50.粉体材料为含硅石粉，粒度为100目～200目，水分含量小于2％。
51.高性能高产出改性沥青防水卷材制备方法如下：
52.(1)将设备升温到150℃，加入30份废机油、343份70#沥青，打开搅拌装置进行搅拌；
53.(2)待基质沥青化开后，依次加入2份功能助剂，75份改性剂3，67份改性剂4，22份改性剂1，134份改性剂2，将设备加盖密封，迅速搅拌加热到230℃，恒温搅拌1小时后直到到改性剂2完全溶胀分散，成为胶粘性流体；
54.(3)将混合浆料经胶体磨研磨一遍，胶体磨流量大于20立方米/小时；
55.(4)趁热加入327份粉体材料，逐渐降温到170℃，搅拌120分钟后，放入卷材生产线涂油池；
56.(5)按改性卷材生产操作规程和工艺规程要求进行卷材生产。
57.生产过程中检测混合料的泵送速率：其170℃时，泵送流速平均4.4kg/s。
58.实施例2
59.一种高性能高产出改性沥青防水卷材，按重量份数计，包括以下原料组分：
60.90#沥青312份；
61.改性剂1 16份；
62.改性剂2 156份；
63.改性剂3 39份；
64.改性剂4 94份；
65.橡胶油39份；
66.功能助剂 1份；
67.粉体材料 343份。
68.其中，90#沥青，软化点为45℃，比重为1.037，闪点大于260℃；
69.改性剂1为sbs1301，聚苯乙烯质量含量为40％，邵氏硬度为84，拉伸强度为10mpa；
70.改性剂2为废轮胎橡胶粉，橡胶烃含量为50％，炭黑含量为27％，拉伸强度17mpa；
71.改性剂3为液体沥青，闪点大于等于220℃，25℃比重为1.086；
72.改性剂4为固体沥青，软化点大于等于130℃，有效含量为75％，比重为1.080；
73.橡胶油20℃比重为0.88～0.98，倾点为-25℃，开口闪点大于等于180℃，水分小于等于1
‰
；
74.功能助剂为净味剂、高分子蜡、轻比重填料重量比为0:1:0混合粉体材料，粒度为100～200目，比重为0.95；
75.粉体材料为重质碳酸钙，粒度为100目～200目，水分含量小于2％；
76.高性能高产出自粘改性沥青防水卷材制备方法如下：
77.(1)将设备升温到140℃，加入39份橡胶油、39份改性剂3、312份90#沥青，打开搅拌器进行搅拌；
78.(2)待脱水后，依次加入1份功能助剂，94份改性剂4，156份改性剂2，将设备加盖密封，迅速搅拌加热到230℃，恒温搅拌约70分钟后直到改性剂2完全溶胀分散，成为胶粘性流体；
79.(3)将混合浆料经胶体磨研磨，胶体磨流量大于20立方米/小时；
80.(4)趁热加入343份粉体材料，逐渐降温到165℃，搅拌60分钟后，放入卷材生产线涂油池。
81.(5)按自粘卷材生产操作规程和工艺规程要求进行卷材生产。
82.该防水卷材为自粘沥青防水卷材，生产过程中检测混合料的泵送速率：其165℃时，泵送流速平均5.6kg/s。
83.对比例1
84.一种改性沥青防水卷材，按重量份数计，包括以下原料组分：
85.70#沥青343份；
86.改性剂1 22份；
87.改性剂2 134份；
88.改性剂3 75份；
89.改性剂467份；
90.废机油30份；
91.粉体材料329份。
92.其中，机油为重质废机油，含水率小于3％，灰分小于1％，倾点为-25℃；
93.70#沥青，软化点为46℃，比重为1.037，闪点大于260℃；
94.所述改性剂1为sbs791，聚苯乙烯质量含量30％，邵氏硬度为65，拉伸强度为13mpa；
95.所述改性剂2为废轮胎橡胶粉，橡胶烃含量为56％，炭黑含量为26％，拉伸强度为20mpa；
96.改性剂3为液体沥青，闪点大于等于220℃，25℃比重为1.086；
97.改性剂4为固体沥青，软化点等于160℃，有效含量为75％，比重为1.183；
98.粉体材料为重质碳酸钙，粒度为100～200目，水分含量小于2％。
99.改性沥青防水卷材制备方法如下：
100.(1)将设备升温到130℃，加入30份废机油、343份70#沥青，打开搅拌搅拌器进行；
101.(2)待基质沥青化开后，依次加入75份改性剂3，67份改性剂4，22份改性剂1、134份改性剂2，搅拌加热到230℃，恒温搅拌1小时后直到改性剂2完全溶胀分散，成为胶粘性流体；
102.(3)将混合浆料经胶体磨研磨一遍，胶体磨流量大于20立方米/小时；
103.(4)趁热加入329份粉体材料，逐渐降温到170℃，大约搅拌30分钟，放入卷材生产线涂油池；
104.(5)按改性卷材生产操作规程和工艺规程要求进行卷材生产。
105.生产过程中检测混合料的泵送速率：其170℃时，泵送流速平均2.3kg/s。
106.对比例2
107.一种自粘沥青防水卷材，按重量份数计，包括以下原料组分：
108.90#沥青 312份；
109.改性剂1 16份；
110.改性剂2 156份；
111.改性剂339份；
112.改性剂4 94份；
113.橡胶油39份；
114.粉体材料344份。
115.其中，90#沥青，软化点为45℃，比重为1.037，闪点大于260℃；
116.改性剂1为sbs1301，聚苯乙烯质量含量为40％，邵氏硬度为84，拉伸强度为10mpa；
117.改性剂2为废轮胎橡胶粉，橡胶烃含量为50％，炭黑含量为27％，拉伸强度为17mpa；
118.改性剂3为液体沥青，闪点大于等于220℃，25℃比重为1.086；
119.改性剂4为固体沥青，软化点大于等于130℃，有效含量为75％，比重为1.080；
120.橡胶油20℃比重为0.88～0.98，倾点为-25℃，开口闪点大于等于180℃，水分小于等于1
‰
；
121.粉体材料为细石粉，粒度为100～300目，水分含量小于2％；
122.自粘沥青防水卷材制备方法如下：
123.(1)将设备升温到140℃，加入312份90#沥青、39份橡胶油，打开搅拌器进行搅拌；
124.(2)待基质沥青化开脱水后，依次加入39份改性剂3、94份改性剂4，156份改性剂2，16份改性剂1，搅拌加热到230℃，恒温搅拌约80分钟后直到改性剂2完全溶胀分散，成为胶粘性流体；
125.(3)将混合浆料经胶体磨研磨一遍，胶体磨流量大于20立方米/小时；
126.(4)趁热加入344份粉体材料，逐渐降温到165℃，大约搅拌30分钟，放入卷材生产线涂油池；
127.(5)按自粘卷材生产操作规程和工艺规程要求进行卷材生产。
128.生产过程中检测混合料的泵送速率：其165℃时，泵送流速平均3.1kg/s。
129.根据gb/t18242和gb 23441标准方法，分别对实施例1～2及对比例1～2所制备的防水卷材进行关键性能测试，结果如下表1所示。
130.表1各性能结果
[0131][0132]
从表1的结果可以看出，本发明实施例1配料及制备方法得到改性沥青防水卷材性能均衡，耐热性能好，低温柔性以及力学性能均优于国家标准gb 18242中ⅰ型产品要求，且流动性好，泵送速率快；实施例2的高低温性能和粘结性能均优于gb 23441中i型产品要求，耐热性能突出，使得自粘卷材具有很好的易揭膜特性。
[0133]
对照实施例1和对比例1，对比例1中不添加自制的功能助剂，其热剥离强度、耐热性以及低温柔性均不及实施例1，特别是泵送速率显著下降，说明该功能助剂能改善改性沥青防水卷材的综合性能，特别是流动性能。
[0134]
对照实施例2和对比例2，对比例2不添自制功能助剂，其接缝剥离强度虽无大变化，但是耐热性、泵送速率相对于实施例2显著降低，说明自制功能助剂能改善自粘改性沥青防水卷材的耐温性能和流动性。
[0135]
综上所述，本发明得到的改性沥青防水卷材具有突出的耐热性、分散性、力学性能和流动性能，各项物性指标能达到gb 18242或gb 23441ⅰ型产品要求，生产效率高，可用于常见聚酯胎、玻纤胎、强力胎等聚合物改性沥青防水卷材和自粘聚合物改性沥青防水卷材的生产，适用范围广。
[0136]
最后需要强调的是，以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种变化和更改，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。