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SBS改性沥青防水卷材的研制与应用

作者：fangshuijx　　时间：2015-07-21 09:46:53　　点击：

    O引言公司副产品石油沥青(以下简称沥青)目前年产16万t，随着产能增加，产量将逐步增大。由于项目的前期产业链规划中，沥青产品的用途主要是作为道路铺设沥青，成本高、附加值低，未能很好地发挥经济价值。为此，针对沥青的性能参数特征开展改性研究，立足于本土化消耗产业链末端产品，提高产品的附加值，降低运输成本和各环节的环境污染，迫在眉睫.

    省某防水公司生产的防水卷材，一直以来使用的原材料沥青主要来自西安，该原料产品质量稳定，但价格高、路途远、成本高。而使用沥青可以就地取材，运输成本低。但沥青芳烃、胶质和硫含量少，生产初期性能不稳定，存在着以苯乙烯一丁二烯一苯乙烯(SBS)为改性剂的弹性体与沥青相容性和配伍性差，制成的防水卷材性脆、耐老化性差等问题。如果采用普通常规改性方法，不能生产出合格的改性沥青防水卷材。

    1SBS改性沥青防水卷材的研制通过调整沥青组成、SBS用量，选择合适的SBS类型，加入稳定剂、抗老化剂等方法，研制开发“化学复合法”改性工艺，克服了SBS改性沥青防水卷材的性脆、耐老化性不好等缺陷，解决了SBS改性与沥青相容性和配伍性差的问题，使SBS改性沥青防水卷材产品质量符合GB18242--2008《弹性体改性沥青防水卷材》标准要求。

    1．1调整沥青组成，提高与SBS改性剂相容性和配伍性在SBS改性沥青体系中，由于改性剂SBS与沥青的组成结构不同，分子质量差异较大，二者相混难以形成稳定的体系，在热储存过程中易发生两相分离的现象。沥青是由复杂的高分子碳氢化合物及其氧、氮、硫的衍生物组成的混合物，主要由沥青质、饱和份、芳香份、胶质四组分组成。沥青的不同组成比例会影响改性沥青的生产工艺和产品性质，并影响沥青与不同类型SBS的结合状态圈。按照相似相容原理，沥青芳香份含量是影响改性效果的重要因素，而胶质含量对改性沥青效果也有较大影响，芳香份和胶质的总含量直接影响到产品的改性效果。沥青中芳香份及胶质含量偏低，沥青质含量高，与SBS分子难以形成稳定的胶溶体系，因此，必须对沥青的化学组成进行调整。加入富含芳烃的胶溶剂，增加芳香份含量，降低沥青质含量，增强与SBS分子的相容性和配伍性嘲，使SBS分子能够均匀稳定地分散到基质沥青中，最终符合JC／T905--2002((弹性体改性沥青》的指标要求。改性剂SBS与沥青的相容性，可以通过离析稳定性试验进行验证。离析软化点相差越大，相容性越差。表1是以6％SBS加入量对调配沥青原料进行改性，然后进行离析稳定性试验，结果见表1。

    从表1可以明显看出，1、2、3调配沥青中芳香份含量少，饱和份含量高，与SBS的相容性差，不易制得稳定的改性沥青。4、5*芳香份含量增加，饱和份含量减少，调配的沥青和SBS的相容性好，制备所得SBS改性沥青的稳定性好。这是由于芳香份能够促进SBS在沥青中的溶胀，有利于SBS在沥青中的均匀分散四。

    1．2进一步优化SBS改性剂类型和计量配比SBS按结构可分为星型和线型，星型结构SBS具有更多的化学交联点，分子间的相互作用力大，因而对基质沥青的软化点提高幅度较大，改性沥青具有较好的高温性能和强度。SBS的嵌段比S／B对改性沥青的性能也有一定影响，当分子链中Ps段比例增大时，SBS的拉伸强度增大，变形性能及伸长率下降，其改性沥青黏度大，具有较好的耐高温性能，但柔性较差；PB段含量增加，则改性沥青的高温性能不佳，但延度往往较大，低温性能好。选择嵌段比为30／70的SBS改性效果优于嵌段比为40／60的SBS。与同一类型SBS改性剂相容性越好的基质沥青其改性效果越好。综合考虑改性沥青产品性质及生产成本，SBS改性剂的加入量(质量)达到6％时，沥青基体内部形成网络结构，其软化点上升、延度增大、高温稳定性明显提高，较大幅度提高了防水卷材的耐热度和力学性能网。SBS改性剂加入量对改性沥青性能的影响见表2(采用表1中沥青)。

    由表2可知：(1)加入改性剂SBS后的沥青软化点升高，针入度降低，值增大，说明改性后沥青的感温性能都有所改善，只是改善的程度随改性剂加入量的不同而有所差异。(2)随着SBS用量的增加，改性沥青的低温延度增大，SBS的加入对沥青的低温延度有很好的改善171。当SBS加入量小于4％时，改性沥青延度上升缓慢；当SBS加入量达到4％以上时，改性沥青延度显著提高，到用量达到6％时，延度较高。考虑成本因素，在改性沥青的低温延度及其它性能满足条件下，SBS加入量一般控制在6％左右即可。

    1.3优化沥青改性复合助剂由于单一改性剂改性沥青普遍存在问题，为此采用了复合改性沥青技术，针对某项不足添加可以改善这项性能的改性剂进行复合改性，以取长补短。物理方法难以形成稳定的相容体系，采用加入复合助剂使沥青发生化学交联的“化学复合法”改性工艺，可以形成稳定的相容体系，提高改性沥青耐高温和抗老化性能。与稳定剂反应：加入的稳定剂是含硫交联剂，通过向SBS改性沥青中添加单质硫、聚硫或者含硫的交联剂，使之发生交联反应，体系不容易发生离析现象，提高了沥青的高低温性能、弹性，而且还保持了良好的塑性。与其它助剂的反应：加入活化剂使SBS分子链之间形成空间网络结构，增强体系稳定性，提高SBS改性沥青的粘弹性。由于沥青中含有碱性基团，酸化反应可以应用到改性沥青中，SBS改性沥青生产时加入磷酸等无机酸，在改善沥青存储稳定性方面取得较好的效果，也可通过添加多聚磷酸，提高改性沥青的高温储存稳定性和抗永久变形能力。为了提高稳定性和耐老化性能，体系添加了无机稳定剂氧化锌。通过加入自主开发的沥青改性复合助剂，采用“化学复合法”改性工艺，可改善防水卷材的使用效果和寿命，及其耐老化性能。

    1．4调整反应操作工艺参数影响改性沥青性质的工艺因素有很多，除了改性剂种类和用量外，还与发育温度、发育时间、反应温度、反应时间等加工工艺有关。需要反复试验和验证工艺方案和工艺流程，优化确定改性沥青的生产工艺条件。2SBS改性沥青防水卷材应用SBS改性沥青防水卷材生产技术可以推广应用于低档防水卷材生产厂家，通过技术转让和推广，指导相关企业开展技术改造及产品更新换代。该技术还可进一步扩大服务领域，针对各类建材厂、橡胶厂、建筑公司、防水工程公司以及有关企业改产或转让项目。该产品可广泛应用于工业和民用建筑的屋面、地下室、卫生间、要回填土的墙体外墙等防水工程以及屋顶花园、道路、桥梁、隧道、停车场、游泳池等工程的防水防潮，应用前景广阔。

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