CN114395262B - 一种发泡改性沥青防水卷材及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于建筑防水技术领域，具体涉及一种发泡改性沥青防水卷材及其制备方法。该发泡改性沥青防水卷材包括改性沥青，所述改性沥青具有沥青微泡，所述改性沥青的发泡倍率为(5～15)倍；所述改性沥青满足的指标包括：耐热性≥120℃，接缝剥离强度≥1.5N/mm，低温柔性‑20℃无裂缝。采用新工艺制备的发泡改性沥青具有良好的成型制作可行性、存储应用可行性和使用保温隔热性，具有良好的开发前景。

Description

一种发泡改性沥青防水卷材及其制备方法
技术领域
本发明属于建筑防水技术领域，更具体地，涉及一种发泡改性沥青防水卷材及其制备方法。
背景技术
在建筑防水***中，往往包含结构层、防水层、保温层等多层结构。各层结构相互配合，使建筑发挥安全、防水和保温的整体功效。防水层包含改性沥青防水层、聚合物水泥防水层、聚氨酯防水层、水泥砂浆防水层等。保温层多为挤塑板、岩棉板等刚性材料。
改性沥青防水卷材作为国内外使用最广的防水材料，得到了普遍的认可。其本身主要起防水作用，建筑***中往往需要和保温层同时使用。
现有的改性沥青卷材包含加热粘合的弹性体改性沥青防水卷材和冷粘自粘改性沥青防水卷材。这种改性沥青未突出起防水功能，多为具有一定厚度的致密层。常温或较高温度下，沥青具有较为明显的粘性。
在防水保温应用环节面临的问题包括：
1)保温层多为挤出聚苯板、聚氨酯板等预制硬材料。这些材料使用时往往面临着板材间的缝隙问题，影响保温层的整体保温隔热效果。此外，为应对局部节点，保温板常常需要切割成小块或特定形状，增加了作用时间和成本，且切割的匹配度得不到保障。
2)改性沥青为温敏性材料，在常温或稍高温条件下沥青间易粘连。该种改性沥青不适宜进行发泡处理，无法进行挤出发泡并预制成具有隔热功能的防水卷材。
制备发泡改性沥青卷材必须面临和解决的关键技术问题包括：
1)如何实现改性沥青的挤出发泡；
2)如何保障发泡后的改性沥青具有较高的强度，生产、运输和使用过程中微泡不易破坏；
3)如何实现改性沥青微泡受到挤压后，沥青不能粘连；
4)卷材施工过程中，搭接边沥青间的粘结密封密实性和粘结牢固度。
发明内容
本发明的目的在于解决上述问题，提供一种发泡改性沥青防水卷材及其制备方法，获得的发泡改性沥青防水卷材同时满足卷材制作过程中的不粘连、抗变形、高强度及使用环节的不变形、易搭接等问题。
为了实现上述目的，本发明的第一方面提供一种发泡改性沥青防水卷材，该发泡改性沥青防水卷材包括改性沥青；
所述改性沥青具有沥青微泡，所述改性沥青的发泡倍率为(5～15)倍；
所述改性沥青满足的指标包括：耐热性≥120℃，接缝剥离强度≥1.5N/mm，低温柔性-20℃无裂缝。
根据本发明，对于上述获得发泡改性沥青防水卷材的原料改性沥青，其并非需要为特定配方的改性沥青，只要满足“耐热性≥120℃，接缝剥离强度≥1.5N/mm，低温柔性-20℃无裂缝”的指标即可。现有技术中可以寻找到多种满足上述要求的改性沥青，均可实现获得发泡改性沥青防水卷材的目的。
根据本发明，所述发泡改性沥青防水卷材的导热系数≤0.12W/m·K，压强为(10～30)KPa。
作为优选方案，所述沥青微泡的孔径为(0.3～2)mm。
根据本发明，所述发泡改性沥青防水卷材采用发泡剂对改性沥青进行发泡；作为优选方案，所述发泡剂选自丁烷、戊烷、己烷和庚烷中的至少一种。采用发泡剂对改性沥青进行发泡后，成品中或者无发泡剂存在，或者存在的量可忽略。
作为优选方案，所述改性沥青包括：
基质沥青45～50质量份、SBS 15～18质量份、IPP 3～8质量份、降粘剂1～3质量份、稳定剂0.5～1.0质量份、隔离剂20～40质量份。
如上所述，具有上述配方的改性沥青是一种优选的改性沥青。
作为优选方案，所述基质沥青为重交通70A沥青和/或90A沥青，作为基质原材料，起防水功能。
作为优选方案，所述SBS为星型SBS，分子量为18万～23万，可有效提高沥青的高低温性能和抗拉强度。
作为优选方案，所述IPP为等规聚丙烯，分子量为12万～18万，IPP为塑性体改性剂，可有效改善沥青的高温性能，降低沥青间的粘性。
作为优选方案，所述降粘剂为有机类降粘剂。
作为优选方案，所述稳定剂为过氧化二异丙苯类化合物，或者为过氧化二异丙苯类化合物与交联剂TAIC的混合物。所述稳定剂用于促进SBS的交联反应，使星型SBS交联成网状交联结构。
作为优选方案，所述隔离剂为滑石粉，或者为滑石粉和硬脂酸钙的混合物。所述隔离剂用于改性沥青间的隔离，降低改性沥青粘性，防止改性沥青发泡后的粘连。
所述改性沥青的制备方法包括：将各组分混合均匀。作为优选方案，所述改性沥青的制备方法包括：
1)控制体系温度为100～120℃，将基质沥青于降粘剂混合均匀，得到第一混合物；
2)控制体系温度为160～180℃，将第一混合物与SBS、IPP混合均匀，至SBS完全溶解，得到第二混合物；
3)控制体系温度为160～170℃，将第二混合物与稳定剂混合均匀，待反应完全后加入隔离剂并混合均匀。
作为优选方案，所述发泡改性沥青防水卷材的至少一个表面还包括隔离层。隔离层可以为本领域技术人员常规采用的隔离层。如上下分别黏附厚度为0.01mm的聚乙烯薄膜作为隔离层。
本发明的第二方面提供上述的发泡改性沥青防水卷材的制备方法，该制备方法包括：
(1)将改性沥青与发泡剂混合进行预发泡，预发泡完全后进行发泡；
(2)挤出成特定厚度和宽度的发泡改性沥青防水卷材。
作为优选方案，步骤(1)中，预发泡的时间为1h～2h。
作为优选方案，步骤(1)中，所述预发泡的温度为80～100℃。
作为优选方案，步骤(2)中，所述挤出的温度为80～100℃。
本发明的有益效果：
采用新工艺制备的发泡改性沥青具有良好的成型制作可行性、存储应用可行性和使用保温隔热性，具有良好的开发前景。
本发明的其他特征和优点将在随后具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
图1示出了本发明实施例1改性沥青发泡后的照片。
图2示出了本发明实施例2改性沥青发泡后的照片。
具体实施方式
下面将更详细地描述本发明的优选实施方式。虽然以下描述了本发明的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本发明更加透彻和完整，并且能够将本发明的范围完整地传达给本领域的技术人员。
本发明实施例中，降粘剂为兰州石化提供的乙烯基双硬脂酰胺，60目；
本发明实施例中，稳定剂为东莞欧文新材料有限公司提供的DCP(过氧化二异丙苯类化合物)和TAIC混合物，质量比为2.5：1；
本发明实施例中，隔离剂为自制隔离剂，由质量比为7：3的200目滑石粉和800目硬脂酸钙混合得到。
实施例1
本实施例提供一种发泡改性沥青防水卷材及其制备方法。
发泡改性沥青防水卷材的制备方法为：
(1)制备改性沥青
1)准确称取45质量份70A重交通沥青(秦皇岛炼化)，加热至110℃，将1.5质量份降粘剂缓慢加入并混合均匀，此时通过观察混合物无明显颗粒物后进行下一步；
2)将15质量份SBS 4402(燕山石化)缓慢加入并搅拌均匀，在160～180℃下快速搅拌搅拌、发育、研磨，直至完全溶解；
3)在此温度下加入7质量份的IPP(独山子石化)，继续搅拌直至完全溶解；
4)控制温度为160～170℃，缓慢加入0.5质量份稳定剂并快速搅拌，避免SBS的团聚，加入完全后继续快速搅拌1.5h，直至反应完全及混合均匀；
5)待反应完全后缓慢加入31质量份的隔离剂并快速搅拌使其完全混合；
6)将温度稳定在140～160℃，缓慢搅拌，备用。
获得的改性沥青技术的指标如下表所示：
表1
Figure BDA0003440635530000051
Figure BDA0003440635530000061
通过实验测试可知，通过该方法制备的改性沥青性能满足表1中技术指标的预设要求。
(2)制备发泡改性沥青防水卷材
1)将制备好的改性沥青打入预发罐中，加入发泡剂(戊烷)进行预发泡，温度为140℃，时间为1.5h；
2)预发泡完全后进行发泡，改性沥青的发泡倍率为8倍，发泡后的照片参见图1，然后在90℃按照要求挤出成厚度为4.5mm和宽度为1m的卷材；
3)在卷材挤出的同时，卷材上下分别黏附厚度为0.01mm的聚乙烯薄膜作为隔离材料；
4)获得的发泡改性沥青防水卷材的沥青微泡的孔径为1.5mm，发泡改性沥青防水卷材的导热系数＝0.08W/m·K。
测试例1：实施例1改性沥青卷材的抗粘合性试验验证
1)卷曲粘合性验证
测试上述制备的卷材厚度d0。
将改性沥青卷材按卷内径为10cm收卷成每卷10m的卷材，收卷速度200m/min。
将卷材分别在25～45℃的环境下竖向静置，每隔一段时间测试卷材卷芯1m处卷材厚度，并观察卷材内改性沥青微泡有无粘合。测试结果如下表所示：
表2
放置时间/d 试件厚度/mm 改性沥青有无粘合
0 4.53 否
7 4.44 否
30 4.45 否
90 4.39 否
180 4.40 边缘受压处粘合
通过试验可知短时期内，卷材收卷后厚度未发生明显变化，微泡沥青未发生粘合。180d后，卷材大面区域未发生沥青微泡未发生粘合，局部受压后发生少许粘合。
2)承压粘合性验证
继续通过承压实验验证沥青微泡是否破裂或粘合，进行如下实验：
首先测试卷材厚度d0，将卷材置于环境模拟箱内，温度30～35℃，温度相对湿度10％～95％。
在试件上方水平放置一重物，使重物与改性沥青卷材间形成10KPa、20KPa、30KPa、50KPa的压强，静置3d，取下重物，测试试件厚度并观察沥青微泡有无粘合。
表3
压强/KPa 试件厚度/mm 改性沥青有无粘合
0 4.50 无明显粘合
10 4.46 无明显粘合
20 4.44 无明显粘合
30 4.40 无明显粘合
40 4.12 部分粘合
50 4.04 有较明显破裂
通过实验可知，在30KPa压力条件下，卷材可保持良好的厚度稳定性，厚度变化率2.2％，沥青微泡未见粘合。
3)改性沥青卷材搭接边应用施工粘合试验
将卷材分别进行短边和长边搭接，搭接过程采用热熔加热法进行。为防止微泡受热破裂或受热不均匀粘合不牢，应严格控制加热区域和温度。以下分别进行喷灯和热风焊枪分别进行试验，通过观察搭接区域沥青粘合性及非搭接边沥青微泡受损情况。
表4
Figure BDA0003440635530000081
如上表所示，采用喷灯加热区域不易控制，易造成非搭接区域的沥青微泡受损。采用热风焊枪进行加热过程中，若加热温度过低，搭接边沥青不易形成粘性，不易粘结，易形成“虚焊”，加热至140℃以上，较易形成良好搭接粘合及非搭接区域沥青微泡保护。
4)改性沥青卷材保温性应用试验
将相同厚度PE膜隔离自粘沥青卷材与实施例1中的卷材按相同方式模拟试验，二者均完全粘合在相同的试验箱体上，箱体尺寸长×宽×高为：1m×1m×1m。选取箱体内中间点作为温度测试点，测试结果如下：
表5
Figure BDA0003440635530000082
通过对比测试可知，实施例1中的隔热卷材可以起到良好的隔热保温性能，测试高温低于对比卷材，测试低温高于对比卷材，测试区间与平均温度更为相近。
实施例2
本实施例提供一种发泡改性沥青防水卷材及其制备方法。
发泡改性沥青防水卷材的制备方法为：
(1)制备改性沥青
准确称取50质量份70A重交通沥青，加热至110℃，将2.5质量份降粘剂缓慢加入并混合均匀，此时通过观察混合物无明显颗粒物后进行下一步；
1)将18质量份SBS 4402缓慢加入并搅拌均匀，在160～180℃下快速搅拌、发育、研磨，直至完全溶解；
2)在此温度下加入5质量份的IPP，继续搅拌直至完全溶解；
3)降温至160～170℃，缓慢加入1.0质量份稳定剂并快速搅拌，避免SBS的团聚，加入完全后继续快速搅拌1.5h，直至反应完全及混合均匀；
4)待反应完全后缓慢加入23.5质量份的隔离剂并快速搅拌使其完全混合。
将温度稳定在140～160℃，缓慢搅拌，备用。
获得的改性沥青技术的指标如下表所示：
表6
Figure BDA0003440635530000091
Figure BDA0003440635530000101
通过实验测试可知，通过改方法制备的改性沥青性能满足表6中技术指标的预设要求。
(2)制备发泡改性沥青防水卷材
1)将制备好的改性沥青打入预发罐中，加入发泡剂(戊烷)进行预发泡，温度为140℃，时间1.5h；
2)预发泡完全后进行发泡，改性沥青的发泡倍率为6倍，发泡后的照片参见图2，然后在90℃按照要求挤出成厚度为5.0mm和宽度为1m的卷材；
3)在卷材挤出的同时，卷材上下分别黏附厚度为0.01mm的聚乙烯薄膜作为隔离材料；
4)获得的发泡改性沥青防水卷材的沥青微泡的孔径为1.2mm，发泡改性沥青防水卷材的导热系数＝0.10W/m·K。
测试例2：实施例2改性沥青卷材的抗粘合性试验验证
1)卷曲粘合性验证
测试上述制备的卷材厚度d0。
将改性沥青卷材按卷内径为10cm收卷成每卷10m的卷材，收卷速度200m/min。
将卷材分别在25～45℃的环境下竖向静置，每隔一段时间测试卷材卷芯1m处卷材厚度，并观察卷材内改性沥青微泡有无粘合。测试结果如下表所示：
表7
Figure BDA0003440635530000102
Figure BDA0003440635530000111
通过试验可知常规储存时间内，卷材收卷后厚度未发生明显变化，微泡沥青未发生粘合。
2)承压粘合性验证
继续通过承压实验验证沥青微泡是否破裂或粘合，进行如下实验：
首先测试卷材厚度d0，将卷材置于环境模拟箱内，温度30～35℃，温度相对湿度10％～95％。
在试件上方水平放置一重物，使重物与改性沥青卷材间形成10KPa、20KPa、30KPa、50KPa的压强，静置3d，取下重物，测试试件厚度并观察沥青微泡有无粘合。
表8
压强/KPa 试件厚度/mm 改性沥青有无粘合
0 5.03 无明显粘合
10 4.96 无明显粘合
20 4.94 无明显粘合
30 4.84 有少许粘合
50 4.73 有较明显破裂
通过实验可知，在20KPa压力条件下，卷材可保持良好的厚度稳定性，沥青微泡未见粘合。
3)改性沥青卷材搭接边应用施工粘合试验
将卷材分别进行短边和长边搭接，搭接过程采用热熔加热法进行。为防止微泡受热破裂或受热不均匀粘合不牢，应严格控制加热区域和温度。以下分别进行喷灯和热风焊枪分别进行试验，通过观察搭接区域沥青粘合性及非搭接边沥青微泡受损情况。
表9
Figure BDA0003440635530000121
如上表所示，采用喷灯加热区域不易控制，易造成非搭接区域的沥青微泡受损。采用热风焊枪进行加热过程中，若加热温度过低，搭接边沥青不易形成粘性，不易粘结，易形成“虚焊”，加热至140℃以上，较易形成良好搭接粘合及非搭接区域沥青微泡保护。
4)改性沥青卷材保温性应用试验
将相同厚度PE膜隔离自粘沥青卷材与实施例2中的卷材按相同方式模拟试验，二者均完全粘合在相同的试验箱体上，箱体尺寸长×宽×高为：1m×1m×1m。选取箱体内中间点作为温度测试点，测试结果如下：
表10
Figure BDA0003440635530000122
通过对比测试可知，实施例2中的隔热卷材可以起到良好的隔热保温性能，测试高温低于对比卷材，测试低温高于对比卷材，测试区间与平均温度更为相近。
对比例1
为比较配方中各组分含量对发泡沥青卷材性能的影响，在实施例2的基础上进行如下变动：将SBS 4402的添加量由18质量份调整为10质量份，将隔离剂的质量份由23.5质量份提高到31.5质量份，其他组分不变。
对比例2
为比较配方中各组分含量对发泡沥青卷材性能的影响，在实施例2的基础上进行如下变动：将IPP的添加量由5质量份调整为10质量份，将隔离剂的质量份由23.5质量份降低至18.5质量份，其他组分不变。
测试对比例1、对比例2组分变化后的实验，改性沥青基本性能如下：
表11
项目 实施例2 对比例1 对比例2
软化点/℃ 128 115 130
25℃针入度/0.1mm 13 25 9
10℃延度/cm 45 38 28
低温柔性/℃ -24 -18 -18
拉伸强度/MPa 8.3 4.8 9.3
通过实验测试可知，对比例1中的改性沥青耐高温和低温柔性性能明显降低，综合性能降低。对比例2中耐高温性有少许增强，但材料硬度增大，延伸性降低。
1)卷曲粘合性验证
测试结果如下表所示：
表12
Figure BDA0003440635530000131
Figure BDA0003440635530000141
通过存储后的厚度变化可知，对比例1厚度变化明显，沥青微泡有粘连现象。对比例2厚度保持性较好，沥青微泡稳定性较好。
2)承压粘合性验证
继续通过承压实验验证沥青微泡是否破裂或粘合，进行如下实验：
首先测试卷材厚度d0，将卷材置于环境模拟箱内，温度30～35℃，温度相对湿度10％～95％。
在试件上方水平放置一重物，使重物与改性沥青卷材间形成10KPa、20KPa、30KPa、50KPa的压强，静置3d，取下重物，测试试件厚度并观察沥青微泡有无粘合。
表13
Figure BDA0003440635530000142
通过实验可知，对比例1在10KPa压强下已发生厚度较大变化，沥青微泡被压破或粘连。对比实施2厚度保持性较好，在较高的压强下亦可保持沥青微泡稳定性。
3)改性沥青卷材搭接边应用施工粘合试验
将卷材分别进行短边和长边搭接，搭接过程采用热熔加热法进行。采用热风焊枪对三组实验分别进行搭接边焊接研究，实验结果如下：
表14
Figure BDA0003440635530000151
如上表所示，对比例1中，在较高的温度下沥青微泡易破损，对施工过程卷材的保护性不佳。对比例2中，塑性体加入量过多，影响改性沥青间的粘合性，虽经过热熔加热，易不能使搭接边完全粘合密封。
以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。

Claims (11)

1.一种发泡改性沥青防水卷材，其特征在于，该发泡改性沥青防水卷材包括改性沥青；
所述改性沥青具有沥青微泡，所述改性沥青的发泡倍率为(5～15)倍；
所述改性沥青满足的指标包括：耐热性≥120℃，接缝剥离强度≥1.5N/mm，低温柔性-20℃无裂缝；
所述改性沥青包括：
基质沥青45～50质量份、SBS 15～18质量份、IPP 3～8质量份、降粘剂1～3质量份、稳定剂0.5～1.0质量份、隔离剂20～40质量份；
所述SBS为星型SBS，分子量为18万～23万；
所述IPP为等规聚丙烯，分子量为12万～18万；
所述隔离剂为滑石粉，或者为滑石粉和硬脂酸钙的混合物。
2.根据权利要求1所述的发泡改性沥青防水卷材，其中，
所述沥青微泡的孔径为(0.3～2)mm；
所述发泡改性沥青防水卷材的导热系数≤0.12W/m·K，压强为(10～30)KPa。
3.根据权利要求1所述的发泡改性沥青防水卷材，其中，
所述发泡改性沥青防水卷材采用发泡剂对改性沥青进行发泡。
4.根据权利要求3所述的发泡改性沥青防水卷材，其中，
所述发泡剂选自丁烷、戊烷、己烷和庚烷中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的发泡改性沥青防水卷材，其中，
所述基质沥青为重交通70A沥青和/或90A沥青。
6.根据权利要求1所述的发泡改性沥青防水卷材，其中，
所述降粘剂为有机类降粘剂；
所述稳定剂为过氧化二异丙苯类化合物，或者为过氧化二异丙苯类化合物与交联剂TAIC的混合物。
7.根据权利要求1所述的发泡改性沥青防水卷材，其中，所述改性沥青的制备方法包括：将各组分混合均匀。
8.根据权利要求7所述的发泡改性沥青防水卷材，其中，所述改性沥青的制备方法包括：
1)控制体系温度为100～120℃，将基质沥青与降粘剂混合均匀，得到第一混合物；
2)控制体系温度为160～180℃，将第一混合物与SBS、IPP混合均匀，至SBS完全溶解，得到第二混合物；
3)控制体系温度为160～170℃，将第二混合物与稳定剂混合均匀，待反应完全后加入隔离剂并混合均匀。
9.根据权利要求1所述的发泡改性沥青防水卷材，其中，所述发泡改性沥青防水卷材的至少一个表面还包括隔离层。
10.权利要求1-9中任意一项所述的发泡改性沥青防水卷材的制备方法，其特征在于，该制备方法包括：
(1)将改性沥青与发泡剂混合进行预发泡，预发泡完全后进行发泡；
(2)挤出成特定厚度和宽度的发泡改性沥青防水卷材。
11.根据权利要求10所述的发泡改性沥青防水卷材，其中，
步骤(2)中，所述挤出的温度为80～100℃。
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