一种低粘高强自粘改性沥青及其制备方法和应用与流程

本发明涉及改性沥青，尤其涉及一种低粘高强自粘改性沥青及其制备方法和应用。

背景技术：

1、基于目前改性沥青卷材在市场中作为建筑防水的关键材料，其对于环境的要求苛刻强度越来越高，以及对于改性沥青卷材在施工完成后的重视程度的不断提升，对于提高改性沥青卷材在施工应用中的强度也是改性沥青卷材的研发中重点关注的方向。

2、现有技术中基质沥青的强度无法满足防水卷材对高强度性能的需求，往往采用在防水卷材中增加增强层的方法来提高防水卷材的强度，如cn 109291599 a公开了一种具有胎体增强层的防水卷材，包括胎体增强层，还包括自粘料基层、隔离膜和覆面膜，此技术方案在防水卷材中添加了胎体增强层，增强了卷材的防水能力，但是始终没有从根本上解决基质沥青强度低的问题，在防水卷材长时间的使用状态下，此类添加增强层的防水卷材必然会出现断层等降低防水效果的问题。

3、因此出现了对防水卷材使用的原材料——基质沥青进行改性的研究，但是现有改性沥青体系又存在软化点高及粘度高的特点，想要获得高强度的改性沥青必然要面临粘度高不好施工等问题，进而导致生产自粘防水卷材时受限于粘度及强度的两难选择。

4、cn 103740119 b公开了一种预制备温拌改性沥青及其制备方法，该预制备温拌改性沥青包含100重量份的基质沥青、2-10重量份的聚合物改性剂、0-6重量份的补强剂、1-4重量份的流变促进剂、0.1-2重量份的表面活性剂、0.5-2重量份的乳液发泡剂和0.05-0.5重量份的稳定剂，流变促进剂是聚乙烯蜡与成核剂的熔融共混物，成核剂的量是聚乙烯蜡的量的0.05wt％-0.5wt％。此技术方案公开了在基质沥青中添加改性剂、补强剂、表面活性剂和成核剂等原料，解决了拌合温度的降低，沥青粘度高，导致集料与沥青的粘附性下降，混合料的拌合效果不良，恶劣环境下容易造成沥青与集料剥离的现象，也就是同时解决沥青材料铺设公路时粘度高的问题。但是此改性沥青适用的领域是公路材料及其工程领域，将其配方转用到防水卷材技术领域进行应用还存在一定的困难，并且防水卷材技术领域目前还少有报道类似此种配方的改进方案。

5、基于上述现有技术的情况，现有技术中存在基质沥青制备防水卷材时，无法同时满足低粘度和高强度两种性能等亟待解决的技术问题。

技术实现思路

1、为解决上述存在的技术问题，本发明对现有配方进行创新性改进，保证改性沥青具有高强度性能的同时解决了改性沥青软化点高及粘度高的问题，提供一种低粘高强自粘改性沥青，所述改性沥青按重量份比例计，由以下原料制成：

2、基质沥青50-65份，苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(sbs)10-15份，卤化丁基橡胶3-8份，降凝剂0.5-1份，成核剂0.1-0.3份，改性粉8-15份，无机填料20-30份，

3、其中，所述改性沥青的剥离强度≥3.00n/mm，在78-82℃老化239-241h后的剥离强度≥2.50n/mm，在170℃下的粘度≤90dpa.s，低温柔性为零下35℃未断裂，老化后低温柔性衰减≤4℃，软化点为85.0-99.0℃，老化后软化点变化范围为下降5-10℃。

4、进一步地，所述基质沥青含有石蜡。

5、进一步地，所述基质沥青选自90#沥青、200#沥青中的一种或两种。

6、进一步地，所述90#沥青的针入度范围为80-100 1/10mm。

7、进一步地，所述200#沥青的低温柔性为≤-27℃。

8、进一步地，所述基质沥青选自中油燃料油股份有限公司型号为gf90沥青或gf200沥青中的一种或两种。

9、进一步地，所述苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(sbs)的结构为线性结构，所述苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(sbs)的分子量为10-20万。

10、进一步地，所述苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(sbs)选自茂名石化牌号为735的sbs、新疆独山子牌号为6301的sbs、上东玉皇牌号为7301的sbs、巴陵石化牌号为1401的sbs中的一种或几种。

11、进一步地，所述卤化丁基橡胶为溴化丁基橡胶、氯化丁基橡胶中的一种或两种，用于改善所述降凝剂导致的软化点低和成核剂导致的粘接性低的问题，提高所述改性沥青的粘接效果和抗老化性能。

12、进一步地，所述降凝剂选自烷基萘、聚甲基丙烯酸酯、聚a-烯烃中的一种或几种，

13、其中，所述降凝剂的分子中有与基质沥青中石蜡分子相同的部分，即烃链，为非极性基团，在石蜡分子结晶析出的过程中，降凝剂中的烃链进入石蜡分子蜡晶的晶格，取代晶格中的正烷基链分子而发生共晶，而降凝剂的分子中与石蜡分子不同的部分，为极性基团，则会对蜡晶的进一步长大起阻碍作用，进而改善所述改性沥青的倾点，降低所述改性沥青的粘度。

14、进一步地，所述聚a-烯烃选自上海道普化学有限公司型号为pao6，dp680中的一种或两种。

15、进一步地，所述成核剂为取代芳基羧酸铝盐类α成核剂，

16、其中，所述成核剂在熔融状态下提供晶核，在制备改性沥青过程中，即改性过程中的混合物由原来的均相成核转变成异相成核，从而加速了结晶速度，使晶粒结构细化，并有利于提高所述改性沥青的刚性，即所述成核剂用于改善改性过程中混合物的结晶形态，提高热变形温度、弯曲模量、硬度，用于提高所述改性沥青的内聚强度和抗老化性。

17、进一步地，所述成核剂选自品牌为炜林纳，型号为wna-108的成核剂。

18、进一步地，所述改性粉含有橡胶，粒径为60-80目，所述橡胶占改性粉的质量含量为70-80％。

19、进一步地，所述无机填料为石粉、粉煤灰中的一种或两种，粒径为180-300目。

20、本发明还提供一种上述低粘高强自粘改性沥青的制备方法，包括如下步骤：

21、(1)在80-100℃的温度下将所述基质沥青、降凝剂进行混合，得到第一混合物；

22、(2)在130-150℃的温度下将所述卤化丁基橡胶，搅拌分散到步骤(1)制备的所述第一混合物中，得到第二混合物；

23、(3)在150-180℃的温度下，将所述苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、成核剂分散溶解在步骤(2)制备的所述第二混合物中，充分溶胀后，得到所述第三混合物；

24、其中，所述充分溶胀是指原料加速溶解的过程，即sbs及成核剂能够溶解在第二混合物中；

25、(4)在170-180℃的温度下，将所述改性粉溶解分散在步骤(3)制备的所述第三混合物中，搅拌均匀，得到所述第四混合物；

26、(5)在170-180℃的温度下，将所述无机填料溶解在步骤(4)制备的所述第四混合物中，搅拌均匀，得到所述低粘高强自粘改性沥青。

27、进一步地，步骤(3)中所述溶胀时间为2h-4h。

28、本发明还提供一种上述低粘高强自粘改性沥青的应用，所述低粘高强自粘改性沥青用于制备防水卷材，

29、其中，所述防水卷材的剥离强度≥3.00n/mm，(80±2)℃老化(10d±1h)后的剥离强度≥2.50n/mm，所述低温柔性为零下35℃未断裂，老化后低温柔性衰减≤4℃。

30、本发明的有益效果在于：

31、1、本发明在现有改性沥青的配方中，创新性的将降凝剂和成核剂应用于制备低粘高强自粘改性沥青，填补了降凝剂及成核剂在改性沥青中的应用空白，推广了其使用范围，所述降凝剂用于降低所述改性沥青的粘度，所述成核剂用于提高所述改性沥青的内聚强度和抗老化性，解决了现有技术中改性沥青软化点高以及粘度高的问题，使所述改性沥青同时满足低粘度和高强度两种性能，同时本发明还在制备原料中创新性地添加卤化丁基橡胶，用于改善所述降凝剂导致的软化点低和成核剂导致的粘接性低的问题，还能改善所述改性沥青的老化衰减速度。

32、2、本发明所使用的降凝剂，其分子中有与基质沥青中石蜡分子相同的部分，即烃链，为非极性基团，在石蜡分子结晶析出的过程中，降凝剂中的烃链进入石蜡分子蜡晶的晶格，取代晶格中的正烷基链分子而发生共晶，而降凝剂分子中与石蜡分子不同的部分，为极性基团，则会对蜡晶的进一步长大起阻碍作用，进而改善所述低粘高强自粘改性沥青的倾点，降低所述改性沥青的粘度。

33、3、本发明所使用的成核剂，在熔融状态下提供晶核，在制备改性沥青过程中，即改性过程中的混合物由原来的均相成核转变成异相成核，从而加速了结晶速度，使晶粒结构细化，并有利于提高所述低粘高强自粘改性沥青的刚性，即提高所述改性沥青的内聚强度和抗老化性。

34、4、将本发明制备的低粘高强自粘改性沥青应用于制备防水卷材，还可使防水卷材从根本上解决现有技术中基质沥青粘度高强度低的问题，无需再添加增强层，就可以获得高强度，高粘接性能的防水卷材，并且提高制备防水卷材的生产效率，降低生产能耗，在施工过程中使防水卷材具备抵御外部损伤的能力及提高防水年限。