CN109401727B - 一种沥青胶及其制备方法与应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种沥青胶及其制备方法与应用，所述沥青胶的制备原料包括以下重量份的组分：石油沥青45～65重量份；环氧增塑剂5～20重量份；苯乙烯‑丁二烯‑苯乙烯嵌段共聚物2～15重量份；热熔胶级弹性体2～10重量份；增粘树脂2～10重量份；无机填料1～30重量份。本发明方案的沥青胶可广泛用于防水卷材自粘胶料的制备中，尤其适用于HDPE自粘胶膜防水卷材。与现有技术相比，该沥青胶抗老化性能好，黏性强且将该沥青胶用于防水卷材的制备中，可制得使用寿命长且防水性能好的防水卷材。
Description
技术领域
本发明涉及建筑材料技术领域，具体涉及一种沥青胶及其制备方法与应用。
背景技术
沥青是原油加工过程中的一种产品，在常温下为黑色或黑褐色的粘稠液体或固体，包括天然沥青、石油沥青、页岩沥青和煤焦油沥青等四种。沥青具有良好的粘结性、防水性和防腐性，已经被广泛使用在道路、防水工程和防腐等领域。然而，由于沥青在耐高温、抗流动性、低温柔性和耐候性等方面性能仍存在缺陷，导致其在应用效果上还不太理想。因此，若能对沥青加以改性，克服其现有缺陷，则可进一步提升其应用效果及领域范围。
沥青胶是一类以石油沥青为基体的矿物胶黏剂，为提高沥青的耐热性、降低其低温脆性，而在沥青材料中加入填料进行改性制得。改性后得到的沥青胶可广泛应用作防水卷材的自粘胶料，如用作高密度聚乙烯(High Density polyethylene，HDPE)自粘胶膜防水卷材的自粘胶料等。HDPE自粘胶膜防水卷材是一种能广泛适用于地下及隧道工程且具有优异防窜水功能的预铺反粘施工的防水材料，由于其简单的施工操作和极高的防水可靠度，因此，近年来得到了广泛的应用。
目前，市场上的HDPE自粘胶膜防水卷材所使用的自粘胶料主要为聚合物改性沥青，在施工和使用期间，由于受到环境中紫外线、氧气和水侵蚀等作用容易出现老化、开裂及失去粘接性能等问题。现有技术中，出于成本等方面的考虑，通常不会在沥青自粘胶料中添加抗老化助剂，尽管有部分技术为提高抗老化性能在自粘胶料中添加了抗老化剂(例如酚类抗氧化剂1010、168，紫外线吸收剂UV-P、UV-521等)，但是一旦胶层暴露在空气中，仍然会很快失去粘性，因此，即使添加抗老化剂仍不能解决其本质问题。此外，由于HDPE是一类非极性材料，其表面能低且不容易润湿，因此，胶层与片材间的润湿效果差，在贮存或使用期间易出现胶层与片材剥离现象，从而失去防水效果，给防水工程带来隐患，直接影响到防水卷材的使用寿命。
基于此，开发一种抗老化性能好且剥离强度高的沥青胶具有重要意义。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种抗老化性能好且剥离强度高的沥青胶及其制备方法与应用，该沥青胶尤其适合用作HDPE自粘胶膜防水卷材的自粘胶料。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种沥青胶，所述沥青胶的制备原料包括以下重量份的组分：石油沥青45～65重量份；环氧增塑剂5～20重量份；苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物2～15重量份；热熔胶级弹性体2～10重量份；增粘树脂2～10重量份；无机填料1～30重量份。
优选地，所述石油沥青包括70#石油沥青、90#石油沥青和/或100#石油沥青。
优选地，所述环氧增塑剂包括环氧大豆油、环氧脂肪酸甲脂和/或环氧四氢邻苯二甲酸酯；更优选地，所述环氧增塑剂为环氧大豆油。
优选地，所述苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物包括线性苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物和/或星型线性苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物。
优选地，所述热熔胶级弹性体包括苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物和/或乙烯-醋酸乙烯共聚物。
更优选地，所述苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物为线性结构，如SIS1105或SIS1106。
更优选地，若有，所述苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物中，苯乙烯结构单元的含量为15～20％；若有，所述乙烯-醋酸乙烯共聚物中醋酸乙烯单元的含量为20～30％。
进一步地，所述增粘树脂包括松香、C5石油树脂、C9石油树脂、氢化石油树脂和酚醛树脂中的至少一种。
进一步地，所述无机填料包括轻质碳酸钙、重质碳酸钙、滑石粉、高粉土、膨润土、铝矾土中的至少一种。
本发明的有益效果在于：本发明方案利用环氧增塑剂中具有的极性环氧基团与沥青质、树脂中的羟基、酚基等基团之间形成物理化学相互作用，提高了环氧增塑剂与沥青之间的相容性，从而也实质性地改善了沥青的多项性能指标，如增加了沥青延度和针入度，提高了沥青胶料的低温柔性；由于混凝土也是极性材料，根据相似相溶机理，添加环氧增塑剂的沥青胶可与混凝土更好的粘接；此外，环氧增塑剂还对光和热具有良好的稳定作用，能够显著改善沥青胶料耐老化性差的缺点；与此同时，本发明方案还添加了热熔胶级弹性体和增粘树脂作为复合增粘剂，制得的沥青胶料与防水卷材片层润湿性好，胶料与防水卷材片层不易剥离，卷材间及卷材与后浇混凝土间的剥离强度均有大幅提高。
本发明还包括上述沥青胶的制备方法，包括以下步骤：
S1、将所述石油沥青、环氧增塑剂加入反应釜中，搅拌加热至90～160℃；
S2、再加入增粘树脂，搅拌30～60min后，升温至180～185℃；
S3、加入苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物和热熔胶弹性体并于180～185℃下保温高速剪切60～240min；
S4、加入无机填料，降温至160～170℃并搅拌30～60min。
本发明的有益效果在于：本发明方案制备工艺简单，操作方便，且全程没有挥发性物质，对操作人员伤害小，而且操作经济性较好。
本发明还包括上述沥青胶在防水卷材自粘胶料的制备中的应用。
优选地，所述防水卷材为HDPE自粘胶膜防水卷材。
本发明的有益效果在于：本发明制备的沥青胶尤其适用于HDPE自粘胶膜防水卷材，采用本发明方案制备的沥青胶用于防水卷材中具备十分优异的抗老化性能和高剥离强度，使得防水卷材使用寿命远长于普通沥青胶，高剥离强度和优异的抗老化性能使得使用了该沥青胶的防水卷材可有效降低防水工程安全隐患。
具体实施方式
为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式予以说明。
一种沥青胶，所述沥青胶的制备原料包括以下重量份的组分：石油沥青45～65重量份；环氧增塑剂5～20重量份；苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物2～15重量份；热熔胶级弹性体2～10重量份；增粘树脂2～10重量份；无机填料1～30重量份。
从上述描述可知，本发明的有益效果在于：本发明方案利用环氧增塑剂中具有的极性环氧基团与沥青质、树脂中的羟基、酚基等基团之间形成物理化学相互作用，提高了环氧增塑剂与沥青之间的相容性，从而也实质性地改善了沥青的多项性能指标，如增加了沥青延度和针入度，提高了沥青胶料的低温柔性；由于混凝土也是极性材料，根据相似相溶机理，添加环氧增塑剂的沥青胶可与混凝土更好的粘接；此外，环氧增塑剂还对光和热具有良好的稳定作用，能够显著改善沥青胶料耐老化性差的缺点；与此同时，本发明方案还添加了热熔胶级弹性体和增粘树脂作为复合增粘剂，制得的沥青胶料与防水卷材片层润湿性好，胶料与防水卷材片层不易剥离，卷材间及卷材与后浇混凝土间的剥离强度均有大幅提高。
优选地，所述石油沥青包括70#石油沥青、90#石油沥青和/或100#石油沥青。
优选地，所述环氧增塑剂包括环氧大豆油、环氧脂肪酸甲脂和/或环氧四氢邻苯二甲酸酯；更优选地，所述环氧增塑剂为环氧大豆油。
从上述描述可知，本发明的有益效果在于：本发明方案采用环氧增塑剂(尤其是环氧大豆油)，既具有常规增塑剂所具备的改善自粘胶料粘附力、初粘性、低温柔性及降低熔融粘度的作用外，还可在胶料中起到稳定剂的作用，添加有本发明方案的沥青胶耐紫外老化和热氧老化性能远高于普通沥青自粘胶料。
优选地，所述苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物包括线性苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物和/或星型线性苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物。
从上述描述可知，本发明的有益效果在于：苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物能同时改善沥青的高低温性能及感温性能。
优选地，所述热熔胶级弹性体包括苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物和/或乙烯-醋酸乙烯共聚物。
从上述描述可知，本发明的有益效果在于：热熔胶级弹性体具有良好的热稳定性、低温柔性、弹性和柔韧性，通过热熔胶级弹性体与增粘树脂复配使用，相比于现有技术中使用单一的增粘树脂改性的沥青胶具有更好的耐热性、低温柔性及抗永久形变能力。
更优选地，所述苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物为线性结构，如SIS1105或SIS1106。
更优选地，若有，所述苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物中，苯乙烯结构单元的含量为15～20％；若有，所述乙烯-醋酸乙烯共聚物中醋酸乙烯单元的含量为20～30％。
进一步地，所述增粘树脂包括松香、C5石油树脂、C9石油树脂、氢化石油树脂和酚醛树脂中的至少一种。
进一步地，所述无机填料包括轻质碳酸钙、重质碳酸钙、滑石粉、高粉土、膨润土、铝矾土中的至少一种。
本发明还包括上述沥青胶的制备方法，包括以下步骤：
S1、将所述石油沥青、环氧增塑剂加入反应釜中，搅拌加热至90～160℃；
S2、再加入增粘树脂，搅拌30～60min后，升温至180～185℃；
S3、加入苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物和热熔胶弹性体并于180～185℃下保温高速剪切60～240min；
S4、加入无机填料，降温至160～170℃并搅拌30～60min。
从上述描述可知，本发明的有益效果在于：本发明方案制备工艺简单，操作方便，且全程没有挥发性物质，对操作人员伤害小，而且操作经济性较好。
本发明还包括上述沥青胶在防水卷材自粘胶料的制备中的应用。
优选地，所述防水卷材为HDPE自粘胶膜防水卷材。
从上述描述可知，本发明的有益效果在于：本发明制备的沥青胶尤其适用于HDPE自粘胶膜防水卷材，采用本发明方案制备的沥青胶用于防水卷材中具备十分优异的抗老化性能和高剥离强度，使得防水卷材使用寿命远长于普通沥青胶，高剥离强度和优异的抗老化性能使得使用了该沥青胶的防水卷材可有效降低防水工程安全隐患。
本发明实施例1为一种沥青胶，所述沥青胶的制备原料包括以下重量百分含量的组分：
将上述原料按比例称量，先将70#石油沥青、环氧增塑剂加入到反应釜中，搅拌加热至130℃；加入增粘树脂(C5加氢石油树脂)，逐步升温至150℃并在130～150℃下反应30min；温度升至185℃，加入苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物和苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物，185℃高速剪切搅拌180min；此时，肉眼观察已无明显颗粒，加入重质碳酸钙，降温至160℃，搅拌30min，制得沥青胶样品一。
本发明实施例2为一种沥青胶，所述沥青胶的制备原料包括以下重量百分含量的原料：
将上述原料按比例称量，先将90#石油沥青、环氧增塑剂加入到反应釜中，搅拌加热至120℃；加入增粘树脂、苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物逐步升温至150℃并在120～150℃下反应30min；温度升至185℃，加入苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物，185℃高速剪切搅拌150min；此时，肉眼观察已无明显颗粒，加入重质碳酸钙，降温至160℃，搅拌30min，制得沥青胶样品二。
本发明实施例3为一种沥青胶，所述沥青胶的制备原料包括以下重量百分含量的原料：
将上述原料按比例称量，先将70#石油沥青、环氧增塑剂加入到反应釜中，搅拌加热至150℃；加入增粘树脂，逐步升温至185℃并在150～185℃下反应30min；加入苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物和乙烯-醋酸乙烯共聚物，185℃高速剪切搅拌120min；此时，肉眼观察已无明显颗粒，加入重质碳酸钙，降温至160℃，搅拌60min，制得沥青胶样品三。
本发明对比例1为一种沥青胶，所述沥青胶的制备原料包括以下重量百分含量的组分：
将上述原料按比例称量，先将70#石油沥青、环烷油加入到反应釜中，搅拌加热至130℃；加入增粘树脂、抗氧化剂、紫外线吸收剂，逐步升温至150℃并在130～150℃下反应30min；再将温度升至185℃，加入苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物和苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物，185℃下高速剪切搅拌180min；此时，肉眼观察已无明显颗粒，加入重质碳酸钙，降温至160℃，搅拌30min，制得沥青胶对比样一。
本发明对比例2为一种沥青胶，所述沥青胶的制备原料包括以下组分：
将上述原料按比例称量，先将70#石油沥青、环氧大豆油加入到反应釜中，搅拌加热至120℃；加入增粘树脂，并逐步升温至150℃，在120～150℃下反应30min；再将温度升至185℃，加入苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物，185℃高速剪切搅拌150min；此时，肉眼观察已无明显颗粒，加入重质碳酸钙，降温至160℃，搅拌30min，制得沥青胶对比样二。
将上述实施例1～3以及对比例1～2所制得的沥青胶样品作为自粘胶料用于HDPE自粘胶膜防水卷材的制备中，然后对制得的HDPE自粘胶膜防水卷材(用沥青胶名称对各防水卷材进行命名)进行性能测试，结果见表1。
表1HDPE自粘胶膜防水卷材性能测试结果
从上表可以看出，对比实施例1～3及对比例1的数据可以看出，即使添加了抗氧化剂和紫外线吸收剂的沥青胶对比样制备的防水卷材在热处理或紫外线处理下可轻易被剥离，而本发明方案样品制得的防水卷材的剥离强度基本不变；在自然环境下，即使有保护膜30天后，本发明方案产品粘性基本不变，而对比例1产品基本失去粘性，无保护膜下，该产品72h即会失去粘性；对比实施例1～3及对比例2数据可以看出，即使添加了环氧大豆油，未添加热熔胶级弹性体的产品，不仅热稳定性和抗老化性能有所下降，低温柔性也会大大降低。
综上所述，本发明提供的一种沥青胶及其制备方法与应用，与现有技术相比，该沥青胶抗老化性能好，黏性强且将该沥青胶用于防水卷材的制备中，可制得使用寿命长且防水性能好的防水卷材。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (4)
1.一种沥青胶，其特征在于：所述沥青胶的制备原料由以下重量份的组分组成：石油沥青60重量份；环氧增塑剂15重量份；苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物10重量份；热熔胶级弹性体3重量份；增粘树脂7重量份；无机填料5重量份；所述环氧增塑剂包括环氧大豆油；所述无机填料为重质碳酸钙；所述苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物为线性苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物；所述热熔胶级弹性体为苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物；所述石油沥青为70#石油沥青。
2.一种如权利要求1所述的沥青胶的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1、将所述石油沥青、环氧增塑剂加入反应釜中，搅拌加热至90～160℃；
S2、再加入增粘树脂，搅拌30～60min后，升温至180～185℃；
S3、加入苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物和热熔胶弹性体并于180～185℃下保温高速剪切60～240min；
S4、加入无机填料，降温至160～170℃并搅拌30～60min。
3.一种如权利要求1所述的沥青胶在防水卷材自粘胶料的制备中的应用。
4.根据权利要求3所述的应用，其特征在于：所述防水卷材为HDPE自粘胶膜防水卷材。
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