一种预制耐低温橡胶沥青防水卷材及其制备方法与流程

1.本发明属于建筑材料技术领域，具体涉及一种预制耐低温橡胶沥青防水卷材及其制备方法。


背景技术：

2.非固化橡胶沥青防水涂料不能单独作为防水层使用，需要与沥青类防水卷材复合使用，能很好地封闭基层的毛细孔洞和微细裂缝，因为由非固化橡胶沥青防水涂料形成的构造层可以吸收来自基层的应力，使应力不会传递给防水层，提高了防水层的可靠性并延长防水层的寿命，其施工方式一般为首先涂或刮涂非固化橡胶沥青防水涂料，其次铺贴防水卷材，再次做细部节点处理，最后收口搭接处密封。目前的非固化橡胶沥青防水涂料有如下缺陷：第一，需要在工厂先进行预生产，生产过程将所需物料投入反应釜进行高温搅拌，温度保持在150-180℃之间，待产品检测合格后，物料降温，然后出料到包装桶，进行包装。非固化橡胶沥青防水涂料在常温状态下为非固态，现场施工使用时需要再次加热150～200℃，这一反复高温加热过程力学性能损失，并且喷涂施工对设备和人员要求较高，施工难度大；第二，现场加热过程中烟气挥发大，难以利用现有环保设备对烟气进行处理，环境污染严重；第三，由于反复高温加热，力学性能下降，粘弹膏状体状态不持久，耐久性差；第四，高耐热低黏度特性不显著，在低温环境中为固态，无蠕变性能，延伸性差，温度低于-20℃时会产生开裂，造成防水层失去防水效果；第五，非固化橡胶沥青防水涂料与防水卷材之间的粘接强度低，尤其是与高分子类的防水板，一旦非固化橡胶沥青防水涂料遭到破坏，水窜到防水卷材层，便产生了窜水现象，增大了维修难度。综上所述，现有非固化橡胶沥青防水涂料无法满足施工环保性和极寒地区建筑物的防水要求。


技术实现要素：

3.本发明解决的技术问题是提供一种预制耐低温橡胶沥青防水卷材及其制备方法，该防水卷材耐高温性能优异，不易滑移，低温环境下蠕变性能好，延伸性高，具有优异的耐低温脆裂性能，并且现场免加热，环保性高。
4.为了解决上述问题，本发明的第一目的是提供一种预制耐低温橡胶沥青防水卷材结构，该防水卷材包括防水层（1），耐低温橡胶沥青层（2），保护层（3）。
5.优选的，防水层由聚乙烯防水板或者改性沥青类防水卷材中的一种充任；优选的，保护层由pet隔离层或者pe隔离层中的一种充任；优选的，防水层的厚度为0.5-4.0 mm；优选的，耐低温橡胶沥青层的厚度为1.0-3.0 mm；优选的，保护层的厚度为0.01-0.1 mm；本发明的第二目的是提供耐低温橡胶沥青层的组分，其制备原料包括以下组分：沥青、沥青增延剂、聚合物改性剂、流变橡胶、抗氧剂、高温添加剂和膨润土。
6.优选的，按照质量份数计算，其制备原料包括以下组分：
沥青40-60份、沥青增延剂3-5份、合物改性剂10-15份、流变橡胶10-20份、高温添加剂2-3份、抗氧剂0.5-1份和膨润土5-10份。
7.优选的，所述沥青为石油沥青。
8.优选的，所述流变橡胶为rr-313流变橡胶。
9.优选的，沥青增延剂为6502或6012的一种或两种的组合。
10.优选的，高温添加剂是聚合物型温拌剂，优选的型号为8903。
11.优选的，抗氧剂是为酚类抗氧剂。
12.优选的，膨润土为钠基膨润土或者氢基膨润土中的一种或两种的组合。
13.本发明研究人员经大量实验研究，发现当非固化橡胶沥青防水层中采用特定的elevast聚合物改性剂，通过其与非固化中沥青增延剂、流变橡胶的配合，制备得到的非固化橡胶沥青防水层出乎意料的具有较好性能，可解决非固化橡胶沥青防水层在低温情况下无蠕变性、高温下易滑移、耐久性差的技术难题。
14.本发明的第三目的是提供一种制备上述预制耐低温橡胶沥青防水卷材的方法，包括以下步骤：s1 将沥青脱水；s2 将所述聚合物改性剂和沥青增延剂加入步骤s1所得物料中，进行混合；s3将所述流变橡胶、所述高温添加剂和所述抗氧剂加入步骤s2所得物料中，进行混合溶解；s4 将所述膨润土加入步骤s3所得物料中，进行混合溶解；s5将防水层表面进行等离子照射处理，之后将处理后的防水层导入到三辊成型机中；s6将步骤s4所得物料倒入三辊成型机辊筒间隙，利用辊筒间隙控制物料厚度，之后冷却，敷保护层。
15.优选的，步骤s1具体为：将所述沥青加热升温至150～160℃，搅拌脱水0.5～1小时。
16.优选的，步骤s2具体为：将所述沥青增延剂和所述聚合物改性剂加入步骤s1所得物料中，于150～160℃下混合1～1.5小时。
17.优选的，步骤s3具体为：将所述流变橡胶、所述的高温添加剂和所述抗氧剂加入步骤s2所得物料中，于150～160℃下混合溶解6～7小时。
18.优选的，步骤s4具体为：将所述膨润土加入步骤s3所得物料中，于150～160℃下混合搅拌1小时。
19.本发明的预制耐低温橡胶沥青防水卷材在施工时，在处理混凝土基面之后仅需将保护层揭下，利用热风将耐低温橡胶沥青层表面融化，铺贴于混凝土基面之上，之后按照正常的施工流程进行施工即可。
20.本发明与现有技术相比，具有以下有益效果：1. 本发明的预制耐低温橡胶沥青防水卷材，采用预制结构，现场施工时无需加热，可以最大限度的减少材料力学性能损失，提高耐久性能，减少对环境的污染。
21.2. 本发明的预制耐低温橡胶沥青防水卷材，防水层经过等离子照射处理，表面含有活性基团，这些活性基团与耐低温橡胶沥青中的流变橡胶相互作用，提高了防水层与橡
胶沥青之间的粘接强度，使其更为有机的融为一体，形成了双层防窜水结构，第一层为耐低温橡胶沥青层，第二层为防水层，可以更为有效的防止窜水。
22.3. 本发明的耐低温橡胶沥青防水层，具有优异的低温性能，在低温-40℃时仍保持抗低温脆裂性、蠕变性及自愈性， elevast聚合物改性剂为特种碳氢流体，流变橡胶为多臂球形分子结构，流变橡胶可对沥青材料进行极性官能团化，极性官能团化后的沥青材料与流变橡胶中的多臂球形分子结构的中低分子量异戊橡胶反应。elevast聚合物改性剂和流变橡胶协同作用，共同提高了沥青分子链段在低温下的运动能力，使沥青分子链的柔性在玻璃化转变刚刚开始的初始区域有较大提高，并减小沥青的低温模量和玻璃态劲度模量。在玻璃态时，沥青的分子链段被“冻结”，不会出现构象，在外力作用下，变形量较小，呈现出“硬脆”的性质，因此未添加流变橡胶和elevast聚合物改性剂的普通橡胶沥青防水卷材在玻璃态的劲度模量较大，低温下容易出现裂纹，随着流变橡胶和elevast聚合物改性剂的加入，在一定程度上提高了沥青分子链的柔性，降低了沥青的劲度模量，低温性能得以提高。
23.4. 本发明的耐低温橡胶沥青层，具有优异的延伸性能，作用机理如下：elevast聚合物改性剂加入到耐低温橡胶沥青防水卷材中，并未和沥青产生化学反应，由于它们在表面张力、粘度及分子量等方面存在差距，并没有和沥青成为一相而达到互溶，沥青增延剂可以有效地降低相界面之间的表面张力，增加了流变橡胶、elevast聚合物改性剂聚合物与沥青之间的相容性。受拉伸时，elevast聚合物改性剂在沥青中具有应力集中的作用，可以诱发大量银纹从而释放应力，同时流变橡胶在沥青中具有防止银纹继续发展的效果，能够及时终止银纹发展成破坏性的裂纹，甚至在改性沥青中沥青相已断裂时，elevast聚合物改性剂和流变橡胶在沥青中形成的结构并没有完全损坏，仍能继续产生形变，保持改性沥青的整体性，从而提高了沥青的延伸性能。
24.5. 本发明的耐低温橡胶沥青层，具有优异的高温性能，在立面部位与卷材复合后不易滑移，并且受热过程中烟气挥发小，对环境污染小，作用机理如下：高温沥青还未达到软化点时，沥青处在高弹态，流变橡胶和elevast聚合物改性剂在较高温度下拥有相对较大的劲度，因此能够提高沥青的高温模量，使沥青高温弹性增大，能够保证沥青的弹性恢复能力，流变橡胶、elevast聚合物改性剂和高温稳定剂起到协同作用，缠绕沥青分子，减小沥青分子的流动和滑动受到的影响，膨润土具有物理吸附和化学吸附作用，一方面可以提高防水卷材的高温性能，另一方面可以吸附受热过程中产生的烟气，减少烟气挥发。
附图说明
25.图1为本发明的预制耐低温橡胶沥青防水卷材结构示意图。
26.图中1-防水层；2-耐低温橡胶沥青层；3-保护层。
具体实施方式
27.下面将结合本发明的附图和实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
28.以下各实施例中，rr-313流变橡胶购自北京华林瑞思科技发展有限公司，elevast聚合物改性剂（埃克森新加坡）购自平湖福博新材料技术有限公司，沥青增延剂为6012和6502购自平湖福博新材料技术有限公司。
29.实施例1一种预制耐低温橡胶沥青防水卷材，该防水卷材包括防水层（1），耐低温橡胶沥青层（2），保护层（3），防水层由聚乙烯防水板充任；保护层由pe隔离层充任；防水层的厚度为1.0 mm；耐低温橡胶沥青层的厚度为1.0 mm；保护层的厚度为0.01mm；耐低温橡胶沥青层其制备原料包括以下组分：100号石油沥青40份、rr-313流变橡胶10份、elevast聚合物改性剂10份、巴斯夫1010抗氧剂0.5份、沥青增延剂60123份、高温添加剂2份和膨润土5份。
30.本实施例所述预制耐低温橡胶沥青防水卷材的的制备方法包括以下步骤：s1 按照选定质量份数，在反应釜中加入沥青，加热升温至160℃，搅拌脱水1小时；s2 将elevast聚合物改性剂和沥青增延剂加入步骤s1所得物料中，于160℃下混合溶解1.5小时；s3 将流变橡胶、高温添加剂和抗氧剂加入步骤s2所得物料中，保持160℃混合溶解6小时，搅拌转速为30hz；s4 将膨润土加入步骤s3所得物料中，保持160℃混合1小时，搅拌转速为30hz，然后将胶料降温至140℃后出料；s5将聚乙烯防水板表面进行等离子照射处理，之后将处理后的聚乙烯防水板导入到三棍成型机中；s6将 s4所得物料倒入三棍成型机辊筒间隙，利用辊筒间隙控制物料厚度，之后冷却，敷保护层。
31.实施例2一种预制耐低温橡胶沥青防水卷材，该防水卷材包括防水层（1），耐低温橡胶沥青层（2），保护层（3），防水层由sbs改性沥青卷材充任；保护层由pet隔离层充任；防水层的厚度为4.0 mm；耐低温橡胶沥青层的厚度为3.0mm；保护层的厚度为0.05mm；耐低温橡胶沥青层其制备原料包括以下组分：100号石油沥青60份、rr-313流变橡胶20份、elevast聚合物改性剂15份、巴斯夫1010抗氧剂1份、沥青增延剂65025份、高温添加剂3份和膨润土10份。
32.本实施例所述的预制耐低温橡胶沥青防水卷材的制备方法与实施例1相同。
33.实施例3一种预制耐低温橡胶沥青防水卷材，该防水卷材包括防水层（1），耐低温橡胶沥青层（2），保护层（3），防水层由 sbs改性沥青防水卷材充任；保护层由pe隔离层充任；防水层的厚度为3.0 mm；耐低温橡胶沥青层的厚度为1.5mm；保护层的厚度为0.01mm；耐低温橡胶沥青层其制备原料包括以下组分：100号石油沥青50份、rr-313流变橡胶15份、elevast聚合物改性剂13份、巴斯夫1010抗氧剂0.7份、沥青增延剂65023份、高温添加剂2份和膨润土8.5份。
34.本实施例所述的耐低温橡胶沥青防水卷材的制备方法与实施例1相同。
35.实施例4
一种预制耐低温橡胶沥青防水卷材，该防水卷材包括防水层（1），耐低温橡胶沥青层（2），保护层（3），防水层由聚乙烯防水板充任；保护层由pet隔离层充任；防水层的厚度为1.5 mm；耐低温橡胶沥青层的厚度为2.0 mm；保护层的厚度为0.03mm；耐低温橡胶沥青层制备原料包括以下组分：100号石油沥青40份、rr-313流变18份、elevast聚合物改性剂18份、巴斯夫1010抗氧剂0.5份、沥青增延剂4份、高温添加剂2份和膨润土9份。
36.本实施例所述的耐低温橡胶沥青防水卷材的制备方法与实施例1相同。
37.实施例5一种预制耐低温橡胶沥青防水卷材结构，该防水卷材包括防水层（1），耐低温橡胶沥青层（2），保护层（3），防水层由聚乙烯防水板充任；保护层由pet隔离层充任；防水层的厚度为2.0mm；耐低温橡胶沥青层的厚度为1.0 mm；保护层的厚度为0.01mm；耐低温橡胶沥青层其制备原料包括以下组分：100号石油沥青60份、rr-313流变橡胶10份、elevast聚合物改性剂10份、巴斯夫1010抗氧剂0.5份、沥青增延剂60121份，沥青增延剂65023份、高温添加剂2份和膨润土5份。
38.本实施例所述的耐低温橡胶沥青防水卷材的制备方法与实施例1相同。
39.对比例本对比例所述的防水层选用pe防水板，橡胶沥青防水层按照质量份数计算，其制备原料包括以下组分：100号石油沥青40份、环烷油20份、沥青改性剂12份、1010抗氧剂0.5份、sbr丁苯橡胶粉末8份和纳米碳酸钙19.5份。
40.本实施例制备方法如下：s1 按照选定质量份数，在反应釜中加入沥青和环烷油加热升温至160℃，搅拌脱水1小时；s2 将沥青改性剂和sbr丁苯橡胶粉末加入步骤s1所得物料中，于160℃下混合溶解1.5小时；s3 将抗氧剂加入步骤s2中的混料中，保持160℃混合溶解6小时，搅拌转速为30hz；s4将纳米碳酸钙加入步骤s3中的混料中，保持160℃混合1小时，搅拌转速为30hz，然后将胶料降温至140℃后出料，得到橡胶沥青防水卷材。
41.将上述橡胶沥青材料重新热熔，趁热与未经等离子处理的聚乙烯防水板复合，得到样品。
42.对上述各实施例的耐低温橡胶沥青层、对比例中橡胶沥青材料层按照jc/t2428-2017《非固化橡胶沥青防水卷材》标准中规定性能进行检测，试样在(23
±
2) ℃温度下放置24h后测试，橡胶沥青层和防水层的粘接性能试验按照gb/t 328.20-2007《建筑防水卷材试验方法第20 部分沥青防水卷材接缝剥离性能》标准的相关规定进行测试，试样尺寸为50mm
×
250mm，夹具内侧间距（100
±
5）mm，试样不承受预载荷，拉伸速率为（100
±
10）mm/min。
43.测试结果如表1所示。由检测数据可知，本技术的一种预制耐低温橡胶沥青防水卷材性能优异，是一种新型橡胶沥青防水卷材。其中，实施例1-5采用rr-313流变橡胶、elevast聚合物改性剂、沥青增延剂作为改性剂，对沥青流动性、低温性能、高温性能、蠕变性能和延伸性能的改进产生了出乎意料的效果，进过等离子处理后的防水层与耐低温橡胶
沥青层的粘接强度明显提高。
44.显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。