一种耐低温自粘改性沥青胶料及其制备方法和应用与流程

本发明涉及防水卷材，尤其涉及一种耐低温自粘改性沥青胶料及其制备方法和应用。

背景技术：

1、自粘聚合物改性沥青防水卷材是一种很有发展前景的防水材料。该产品具有不透水性、高自粘性、低温柔性佳、抗变形能力强及高自愈合能力等优点。施工方便，施工效率高。所以自粘聚合物改性沥青卷材的市场占比也在逐年提升。

2、此外，中华人民共和国住房和城乡建设部公告2021年第214号中正式发布了《房屋建筑和市政基础设施工程危及生产安全施工工艺、设备和材料淘汰目录(第一批)》，其中卷材热熔工艺(明火施工)被列为限制使用。因此，自粘改性沥青卷材会占据更多的市场比例和拥有更大的发展前景。

3、在gb50345-2012《屋面工程技术规范》中规定卷材防水层自粘法施工温度不宜低于10℃。因此市场上大多数自粘改性沥青卷材在常温下具备一定的粘接性，但是在低温环境下如：低于10℃以下，卷材的初粘性和粘接力降低，这对防水层的防水效果产生极大的影响。若保证工期进度，必须施以热风机加热辅助施工，这又降低了施工效率，并提升了施工成本。因此，急需开发一种耐低温自粘改性沥青防水卷材。

4、改性沥青是苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(sbs)的一个重要应用领域，它能有效改善沥青的高温流淌性与低温脆性，提高改性沥青的综合性能，使沥青路面的使用寿命与使用舒适性得到很大的提升。但是对自粘改性沥青防水卷材而言，sbs本身无粘性，要达到自粘的目的，必须在软化油的作用下才能体现出粘性来。

5、在此基础上，现有技术将苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物(sis)加入到sbs中制备改性道路沥青，低温性能如5℃低温延度比未加改性剂的沥青大幅度提高，但是限于成本及其他综合性能，再难大幅度上升，在一些极寒地区或一些条件特殊的局部地方，仍不能满足施工和使用的要求。

6、cn107642172b公开了一种自粘防水卷材，其中光固化热熔胶层的材质为光固化热熔胶，所述光固化热熔胶包括如下质量份的各组分：苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物20份～30份；苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物4份～9份；氢化合成树脂35份～45份；光引发剂0.2份～1份；橡胶增塑剂25份～35份；偶联剂0.2份～1份；抗氧剂0.3份～1份；光固化热熔胶层的制备方法包括如下步骤：将苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、橡胶增塑剂和抗氧剂进行混合，加热至140℃～175℃，搅拌至全部物料熔融后，反应稳定5分钟～20分钟；再加入氢化合成树脂、光引发剂和偶联剂，搅拌恒定5分钟～30分钟；最后，降温成型处理，得到所述光固化热熔胶。此专利就是将sis与sbs搅拌混合，但是存在着物理混合不均等问题，进而影响改性沥青的性能。

7、为了避免单纯的将sis与sbs混合造成的上述问题，又基于异戊二烯/丁二烯链段有侧甲基和烯丙基支链的存在，产品具有流变性和耐老化稳定性较好的优点，现有技术又将聚苯乙烯-异戊二烯/丁二烯均聚物-聚苯乙烯三嵌段结构(sibs)转用到改性沥青中，一方面：sibs相较于sbs和sis，sibs软段中异戊二烯/丁二烯链段有侧甲基和烯丙基支链的存在，使得分子缠结的可能性降低，分子间作用力减弱，拥有更好的流变性。另一方面：sibs相较于sbs和sis，分子主链不存在不饱和双键，同时不存在较易于分解的叔碳结构，具有更好的耐老化稳定性。

8、如cn110746786a公开了一种sibs与聚共轭二烯→s的复合橡胶粒子及其制备方法和复合橡胶粒子在改性沥青中的应用。sibs与聚共轭二烯→s复合橡胶粒子的制备方法，先合成sibs胶液，再合成聚共轭二烯→s胶液，将两种胶液混合均匀后，在沸水中凝聚、膨胀干燥和造粒，即得复合橡胶粒子。此技术方案制备出的改性沥青虽具有很好的高低温性能，但是其转用过程的制备工艺繁琐，需要特定的sibs制备方法，并且将胶液混合后还要经过一系列的凝聚、膨胀干燥和造粒，制备过程需要严格把控操作条件，不适宜大范围的使用和推广。

9、基于上述现有技术的情况，将聚苯乙烯-异戊二烯/丁二烯均聚物-聚苯乙烯三嵌段结构(sibs)转用到自粘改性沥青中，仍存在制备工艺复杂、性能不稳定、应用在防水卷材中不能满足低温施工和使用要求等亟待解决的技术问题。

技术实现思路

1、为解决上述技术问题，本发明对带有聚苯乙烯-异戊二烯/丁二烯均聚物-聚苯乙烯共聚物(sibs)的自粘改性沥青配方进行改进，不需要特定制备sibs的方法，顺利将现有技术中的sibs转用到制备自粘改性沥青中，且不需要复杂的处理步骤，通过配方中组分的相互协同作用，提供一种耐低温自粘改性沥青胶料，所述胶料由以下重量份比例计的原料制备：

2、石油沥青：55-65份；丁苯橡胶：2-6份；聚苯乙烯-异戊二烯/丁二烯均聚物-聚苯乙烯共聚物(sibs)：1-5份；增粘树脂：1-2份；偶联剂：0.1-1份；改性粉：5-10份；填料：20-30份，所述胶料中含有有机基体-偶联剂-无机基体结合结构；

3、所述有机基体为石油沥青、丁苯橡胶、聚苯乙烯-异戊二烯/丁二烯均聚物-聚苯乙烯共聚物、增粘树脂、改性粉中的一种，无机基体为填料；

4、其中，所述胶料的耐低温温度为5-10℃。

5、进一步地，所述石油沥青选自型号为70#-300#中的一种或几种。

6、进一步地，所述丁苯橡胶为溶聚丁苯橡胶(ssbr)。

7、进一步地，所述聚苯乙烯-异戊二烯/丁二烯均聚物-聚苯乙烯共聚物(sibs)的结构为线性结构，包括硬段和软段，其中，硬段为聚苯乙烯嵌段(s)，软段为异戊二烯/丁二烯均聚嵌段(ib)，所述sibs具有流变性和耐老化稳定性。

8、进一步地，所述增粘树脂为叔丁基甲醛苯酚树脂，所述叔丁基甲醛苯酚树脂含有酚羟基，提升所述胶料的粘结强度，另一方面能够降低所述胶料的门尼粘度，提升胶料的表面浸润性和初粘性。

9、进一步地，所述偶联剂为硅烷偶联剂，所述硅烷偶联剂的分子式为y-si(or)3，分子式中的硅烷氧基(-si(or)3)对无机物具有反应性，有机官能基(-y)对有机物具有反应性或相容性；所述偶联剂作为分子桥，提高了所述胶料的粘接强度，当硅烷偶联剂介于无机和有机界面之间，形成有机基体-偶联剂-无机基体的结合结构；

10、其中，-or为甲氧基、乙氧基、甲氧基乙氧基、乙酰氧基中的一种；

11、-y乙烯基、氨基、环氧基、甲基丙烯酰氧基、巯基、脲基中的一种；

12、进一步地，所述有机基体-偶联剂-无机基体的结合结构包括石油沥青-偶联剂-填料结合结构、丁苯橡胶-偶联剂-填料结合结构、聚苯乙烯-异戊二烯/丁二烯均聚物-聚苯乙烯共聚物-偶联剂-填料结合结构、增粘树脂-偶联剂-填料结合结构、改性粉-偶联剂-填料结合结构。

13、进一步地，所述石油沥青-偶联剂-填料结合结构、丁苯橡胶-偶联剂-填料结合结构、聚苯乙烯-异戊二烯/丁二烯均聚物-聚苯乙烯共聚物(sibs)-偶联剂-填料结合结构、增粘树脂-偶联剂-填料结合结构、改性粉-偶联剂-填料结合结构的质量比为(55-65)：(2-6)：(1-5)：(1-2)：(5-10)。

14、进一步地，所述硅烷偶联剂为乙烯基硅烷、氨基硅烷、环氧基硅烷、巯基硅烷和甲基丙烯酰氧基硅烷中一种或几种。

15、进一步地，所述改性粉为80-100目脱硫轮胎橡胶粉，所述脱硫轮胎橡胶粉能够在所述胶料中充分吸油，溶胀、融解在所述胶料中，进一步改善所述胶料的流动性和浸润性。

16、进一步地，所述填料为轻质碳酸钙、重质碳酸钙、陶土、滑石粉、云母粉、蒙脱土、粉煤灰或水泥粉中的一种或几种，用于提高所述胶料的机械强度,和与有机基体和偶联剂形成有机基体-偶联剂-无机基体的结合结构。

17、本发明还提供一种上述耐低温自粘改性沥青胶料的制备方法，具体步骤如下：

18、(1)将石油沥青加热至130-150℃后，脱水10-20min，再加入丁苯橡胶，升温至160-170℃，搅拌30min，得到混合料a；

19、(2)将聚苯乙烯-异戊二烯/丁二烯均聚物-聚苯乙烯共聚物(sibs)加入步骤(1)制备的混合料a中，升温至180-190℃，剪切均化40-60min，得到混合料b；

20、(3)将增粘树脂、偶联剂加入步骤(2)制备的混合料b中，保持温度180-190℃，搅拌10-20min，得到混合料c；

21、(4)将改性粉加入步骤(3)制备的混合料c中，保持温度180-190℃，搅拌50-70min，转速80-90rad/min，得到混合料d；

22、(5)将填料加入步骤(4)制备的混合料d中，降温至165-175℃，搅拌50-60min，出料温度160-170℃，得到所述耐低温自粘改性沥青胶料。

23、进一步地，所述步骤(2)剪切均化使用的设备为胶体磨。

24、本发明还提供一种上述耐低温自粘改性沥青胶料的应用，将所述耐低温自粘改性沥青胶料应用于制备防水卷材，所述防水卷材包括基层和至少一层的耐低温自粘改性沥青胶料层；

25、其中，所述防水卷材在10℃下卷材与卷材剥离强度≥1.4n/mm，无处理的卷材与铝板剥离强度≥1.8n/mm，热处理的卷材与铝板剥离强度≥1.7n/mm，无处理的卷材与水泥砂浆剥离强度≥1.9n/mm，热处理的卷材与水泥砂浆剥离强度≥1.8n/mm，

26、所述防水卷材在5℃下卷材与卷材剥离强度≥1.2n/mm，无处理的卷材与铝板剥离强度≥1.8n/mm，热处理的卷材与铝板剥离强度≥1.5n/mm，无处理的卷材与水泥砂浆剥离强度≥1.8n/mm，热处理的卷材与水泥砂浆剥离强度≥1.5n/mm。

27、进一步地，所述防水卷材的基层为200-500g/m2长纤无纺聚酯胎基或pet(聚对苯二甲酸乙二醇酯)单轨隔离膜。

28、进一步地，所述耐低温自粘改性沥青胶料涂覆在所述基层的一侧或两侧，所述耐低温自粘改性沥青胶料中含有的增粘树脂具有含有酚羟基，能够与防水卷材中的基层形成明显氢键作用，提升粘结强度。

29、本发明的有益效果在于：

30、1、本发明对带有sibs的自粘改性沥青配方进行改进，提供含有sibs的耐低温自粘改性沥青胶料，选用线性的聚苯乙烯-异戊二烯/丁二烯均聚物-聚苯乙烯(sibs)作为改性剂，一方面：sibs相较于sbs和sis，sibs软段中异戊二烯/丁二烯链段有侧甲基和烯丙基支链的存在，使得分子缠结的可能性降低，分子间作用力减弱，拥有更好的流变性；另一方面：sibs相较于sbs和sis，分子主链不存在不饱和双键，同时不存在较易于分解的叔碳结构，通过与其他组分的配合，使制得的胶料具有耐低温性、流变性和耐老化稳定性。

31、2、本发明耐低温自粘改性沥青胶料中的增粘树脂选用叔丁基甲醛苯酚树脂，一方面该树脂含有大量酚羟基，能够与防水卷材中的基层形成明显氢键作用，提升粘结强度，另一方面能够降低所述胶料的门尼粘度，提升所述胶料的表面浸润性和初粘性。

32、3、本发明耐低温自粘改性沥青胶料中的偶联剂为硅烷偶联剂，所述硅烷偶联剂的分子式为y-r-si(or)3，分子式中的硅烷氧基对无机物具有反应性，有机官能基对有机物具有反应性或相容性；偶联剂作为分子桥，提高了所述耐低温自粘改性沥青胶料与无机基层间的相互作用，提高了胶料的粘接强度，当硅烷偶联剂介于无机和有机界面之间，可形成有机基体-硅烷偶联剂-无机基体的结合结构。

33、4、本发明耐低温自粘改性沥青胶料中的改性粉为80-100目脱硫轮胎橡胶粉，所述脱硫轮胎橡胶粉能够在所述耐低温自粘改性沥青胶料中充分吸油，溶胀、融解在所述耐低温自粘改性沥青胶料中，进一步改善所述耐低温自粘改性沥青胶料的流动性和浸润性。对比现有技术中具有交联体系的硫化橡胶粉，脱硫轮胎橡胶粉可以更好的与所述耐低温自粘改性沥青胶料相溶，避免了因交联结构而导致的橡胶粉与沥青相溶性差，易离析的弊端。

34、5、本发明耐低温自粘改性沥青胶料的制备方法简单，相比于现有技术的制备方法，本发明的制备过程不需要一系列的凝聚、膨胀干燥和造粒等繁琐的步骤，不需要严格把控操作条件，适于大范围推广。

35、6、本发明的耐低温自粘改性沥青胶料应用在防水卷材中，可满足防水卷材耐低温施工和使用的要求。