一种防水沥青、其制备方法及应用与流程

1.本发明属于建筑防水材料技术领域，具体涉及一种防水沥青、其制备方法及应用。


背景技术：

2.沥青防水卷材是建筑防水材料中应用量最大的产品，其中防水沥青在卷材加工原料配方中占比最多。防水卷材的耐高温、耐低温性能是评价防水卷材的重要指标，也是产品转型成高性能防水材料的必然需求。而防水卷材的耐高温、耐低温性能在很大程度上依赖于防水沥青的耐高温、耐低温性能。因此，开发高耐温性的防水沥青符合防水材料企业与行业的发展需要。
3.传统的防水沥青的耐热性较差，高温易于流淌，低温易开裂，耐老化性能较差，有效期较短，具有很大的使用局限性。目前，大多在传统的防水沥青中添加sbs、聚丙烯等高分子材料对沥青进行改性，再将改性沥青进一步涂覆在聚酯胎基上制作防水卷材，从而提升防水卷材的综合性能。但传统的防水沥青多为重劣质环烷基原油为原料通过常减压蒸馏生产得到，加工改性后的防水沥青的软化点偏低，低温柔性不突出，如果要提高其耐温性能，需要添加较多的sbs、聚丙烯等改性剂。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本发明的目的在于提供一种防水沥青、其制备方法及应用。所述防水沥青具有优异的耐高温性、耐低温性，且可以加速改性剂溶解。
5.为达到此目的，本发明采用以下技术方案：
6.第一方面，本发明提供一种防水沥青，包括芳烃油和煤制油沥青。
7.优选地，所述芳烃油和煤制油沥青的质量比为1:(0.8～1.5)。
8.优选地，所述煤制油沥青的软化点≥80℃，灰分≤15％。
9.优选地，所述芳烃油为低黏度芳烃油。
10.优选地，所述低黏度芳烃油的密度≤1.08g/cm3，凝点≤10℃，闪点≥170℃，60℃下的运动粘度为13～20mm2/s。
11.优选地，所述防水沥青的软化点≥40℃，25℃针入度为10～100dmm。
12.第二方面，本发明提供一种上述防水沥青的制备方法，包括以下步骤：
13.将芳烃油和煤制油沥青按比例混合后加热，加热完成后进行剪切处理，得到防水沥青。
14.优选地，所述加热的温度为140～180℃，时间为1～3h。
15.优选地，所述混合在搅拌条件下进行，所述搅拌的速率为300～400r/min。
16.优选地，所述剪切的速率为5000～6000r/min，时间为10～30min。
17.第三方面，本发明提供一种上述技术方案中涉及的防水沥青在制备防水卷材中的应用。
18.第四方面，本发明提供一种防水卷材，包括胎基层以及涂覆在所述胎基层表面的
改性沥青层。
19.优选地，所述改性沥青层的制备原料按重量份计包括上述技术方案涉及的防水沥青20～30份，200#沥青25～35份，sbs 2～3份，橡胶粉15～20份，石粉20～30份。
20.优选地，所述胎基层为聚酯胎基层或玻纤胎基层。
21.优选地，所述防水卷材的低温柔性极限温度为≤-18℃，耐热滑移温度为≥90℃。
22.与现有技术相比，本发明的有益效果为：
23.本发明采用芳烃油和煤制油沥青制备防水沥青，其中，芳烃油与煤制油沥青的相容性好，煤制油沥青在芳烃油中的溶解度高，因此采用芳烃油调和软化煤制油沥青。煤制油沥青为煤直接或间接液化，加氢处理后经过提炼得到的剩余固体，与原煤成分差距较小，且无刺激性气味，对人体危害较小，由芳烃油和煤制油沥青制备得到的防水沥青，软化点≥40℃，25℃针入度在10～100dmm。本发明将所述防水沥青用于制备防水卷材，经研究发现与同软化点的沥青制备的防水卷材相比，本发明提供的防水沥青可降低防水卷材低温柔性极限2℃以上，提高耐热超过2mm滑移温度3～6℃，且制备的改性沥青软化点提高3～8℃。
具体实施方式
24.下面将结合本发明实施例，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。
25.针对现有技术中防水沥青的软化点偏低，低温柔性不突出，改性沥青的改性时间长以及改性温度较高的问题，本发明提供了一种防水沥青，包括芳烃油和煤制油沥青。在本发明中，为了保证采用所述防水沥青制备的防水卷材具有合适的软化点(一般在40～80℃)，本发明优选将所述芳烃油和煤制油沥青的质量比控制为1:(0.8～1.5)，如可以是1:0.8、1:0.9、1:1.0、1:1.1、1:1.2、1:1.3、1:1.4或1:1.5等。其中，与环烷油或减线油等相比，芳烃油与煤制油沥青的相容性好，煤制油沥青在芳烃油中的溶解度高，因此采用芳烃油调和软化煤制油沥青，所述芳烃油为一般市售品即可，为了进一步提高煤制油沥青在芳烃油中的溶解效果，本发明优选芳烃油为低黏度芳烃油，所述低黏度芳烃油的密度≤1.08g/cm3，凝点≤10℃，闪点≥170℃，60℃下的运动粘度为13～20mm2/s，如可以是13mm2/s、14mm2/s、15mm2/s、16mm2/s、17mm2/s、18mm2/s、19mm2/s或20mm2/s等。
26.需要注意的是，本发明所涉及的煤制油沥青是通过煤制油工艺提炼得到的，不同于传统的煤沥青。煤制油工艺是指将煤利用溶剂、催化剂经加氢转化成类似石油的液体，再经过不同工序的提炼获得油类产品，提炼剩余固体物为煤制油沥青。传统煤沥青为煤经过高温热解得到煤焦油，煤焦油经过热蒸馏等工序分离出油分和煤沥青。对比两种工艺及所得沥青，煤沥青为高温裂解液化得到煤焦油，煤焦油提炼后剩余产物，煤沥青成分复杂，不同工艺参数、原料所得沥青品质差距大，且沥青成分不同于原煤固有成分，气味重，对人体危害性成分多。煤制油沥青为煤直接或间接液化、加氢处理，后经过提炼得到的剩余固体，与原煤成分差距较煤沥青小，无刺激性气味，对人体危害较小，更适合防水卷材热加工使用。在本发明中，所述煤制油沥青的软化点≥80℃，灰分≤15％。
27.在本发明的一些实施方案中，对芳烃油和煤制油沥青高温调和后制备得到的防水
沥青进行常规指标测试，结果发现其软化点≥40℃，上限一般不超过85℃，如可以是40℃、45℃、50℃、52℃、60℃、65℃、68℃、70℃、80℃或85℃等；25℃针入度为10～100dmm，如可以是10dmm、13dmm、20dmm、27dmm、30dmm、40dmm、50dmm、58dmm、60dmm、70dmm、80dmm、90dmm或100dmm等。
28.上述防水沥青的制备方法简便，将芳烃油和煤制油沥青经高温加热后即可得到。在本发明的一些实施方案中，所述防水沥青按照下述方法制备得到：
29.将芳烃油和煤制油沥青按比例混合后加热，加热完成后进行剪切处理，得到防水沥青。
30.在本发明的一些实施方案中，将芳烃油和煤制油沥青按比例混合后于所140～180℃，可以是140℃、145℃、150℃、155℃、160℃、165℃、170℃、175℃或180℃等，加热1～3h，可以是1h、1.5h、2h、2.5h或3h等，使煤制油沥青融化。所述混合优选在搅拌条件下进行，所述搅拌的速率优选为300～400r/min，如可以是300r/min、320r/min、340r/min、350r/min、360r/min、380r/min或400r/min等。
31.按照本发明，所述煤制油沥青融化后，将二者的混合物再进行剪切处理，以提高提高两者的溶解速度，并保障调和沥青组分均匀、稳定。在本发明的一些实施方案中，所述剪切处理在剪切机中进行，所述剪切的速率为5000～6000r/min，可以是5000r/min、5200r/min、5400r/min、5500r/min、5600r/min、5800r/min或6000r/min等，时间为10～30min，可以是10min、15min、20min、25min或30min等。
32.上述列举的点值并不局限于此，数值范围内的其他点值均可适用，在此便不再一一赘述。
33.本发明提供的上述防水沥青的制备方法简单方便，有利于实现产业化生产，制备得到的防水沥青软化点高，且具有合适的针入度，适合用于制备防水卷材。因此，本发明还提供上述技术方案涉及的防水沥青在制备防水卷材中的应用。
34.基于上述应用，本发明提供一种防水卷材，包括胎基层以及涂覆在所述胎基层表面的改性沥青层。其中，所述胎基层为聚酯胎基层或玻纤胎基层，所述胎基层的厚度一般在3～5mm；所述改性沥青层的制备原料按重量份计包括上述技术方案涉及的防水沥青20～30份，200#沥青25～35份，sbs 2～3份，橡胶粉15～20份，石粉20～30份。在本发明的一些实施方案中，上述改性沥青层的制备原料中的200#沥青也可以根据实际需要替换为其他标号的沥青，如300#沥青、160#沥青。所述sbs为热塑性丁苯橡胶类弹性体。
35.本发明对上述防水卷材的制备方便没有特别的限制，按照本领域技术人员熟知的常规技术手段进行即可。
36.本发明按照《gb18242弹性体改性沥青防水卷材》中低温柔性及耐热性实验方法，对上述防水卷材进行测试，结果发现，所述防水卷材的低温柔性极限温度为≤-18℃，耐热滑移温度为≥90℃。需要说明，不同配方的卷材实际指标不同。与同软化点石油沥青产卷材相比，本发明提供的防水卷材低温柔性极限温度降低2℃以上，耐热超过2mm滑移温度提高3～6℃。同时，改性沥青的软化点提高了3～8℃。
37.为了进一步说明本发明，下面通过以下实施例进行详细说明。本发明以下实施例中所用的低黏度芳烃油为山东孚润达化工有限公司提供的产品，密度1.07g/cm3，凝点5℃，60℃运动黏度14mm2/s，闪点190℃；煤制油沥青神华煤制油煤化工公司生产，软化点140℃，
灰分6％；sbs为中国石化牌号4401热塑性丁苯橡胶；橡胶粉为60目轿车轮胎橡胶粉；石粉为一般市售品；200#沥青为河北伦特集团化工有限公司生产防水沥青，作为对比的同软化点石油沥青为马瑞原油常减压蒸馏生产沥青。
38.实施例1
39.将低黏度芳烃油与煤制油沥青按照质量比1:0.9混合，在160℃以400r/min搅拌1.5h；然后在5000r/min下剪切20min，获得高耐温性防水沥青。检测软化点52℃，25℃针入度58dmm。
40.配制高耐温性防水沥青和同软化点石油沥青的卷材涂盖料改性沥青，配方如下：高耐温沥青或同软化点沥青占比27％，200#沥青占比28％，sbs占比3％，橡胶粉20％，石粉22％。按照上述配方，取相应原料，分别得到高耐温性防水沥青配方样品和同软化点石油沥青配方样品。然后将两种沥青配方样品在185
±
5℃工艺条件下，利用电动搅拌器，搅拌6h，加工分别制得两种防水卷材涂盖料改性沥青。将得到的两种涂盖料改性沥青分别涂敷于聚酯胎基上，分别制成3mm厚的热熔沥青防水卷材样件。
41.按照《gb18242弹性体改性沥青防水卷材》中低温柔性及耐热性实验方法，分别检测两种防水卷材涂盖料改性沥青得到软化点及卷材样件的低温柔性极限温度和高温耐热性。结果发现，高耐温性防水沥青加工后得到的涂盖料改性沥青软化点113℃较马瑞原油生产同软化点沥青加工后得到的涂盖料改性沥青的软化点106℃提高7℃。且高耐温防水沥青加工的卷材低温柔性极限温度-29℃较同软化点石油沥青产卷材低温柔性极限温度-25℃低4℃，耐热性滑移超过2mm温度104℃比同软化点石油沥青产卷材耐热温度99℃高5℃。
42.实施例2
43.将低黏度芳烃油与煤制油沥青按照质量比1:1混合，在160℃以400r/min搅拌2h；然后在5000r/min下剪切20min，获得高耐温性防水沥青。检测软化点60℃，25℃针入度27dmm。
44.配制高耐温性防水沥青和同软化点石油沥青的卷材涂盖料改性沥青，配方如下：高耐温沥青或同软化点沥青占比23％，200#沥青占比36％，sbs4401占比2.5％，橡胶粉18％，石粉20.5％。按照上述配方，取相应原料，分别得到高耐温性防水沥青配方样品和同软化点石油沥青配方样品。然后将两种沥青配方样品在185
±
5℃工艺条件下，利用电动搅拌器，搅拌6h，加工分别制得两种防水卷材涂盖料改性沥青。将得到的两种涂盖料改性沥青分别涂敷于聚酯胎基上，分别制成3mm厚的热熔沥青防水卷材样件。
45.按照《gb18242弹性体改性沥青防水卷材》中低温柔性及耐热性实验方法，分别检测两种防水卷材涂盖料改性沥青得到软化点及卷材样件的低温柔性极限温度和高温耐热性。结果发现，结果发现，高耐温性防水沥青加工后得到的涂盖料改性沥青软化点108℃较马瑞原油生产同软化点沥青加工后得到的涂盖料改性沥青的软化点102℃提高6℃。且高耐温防水沥青加工的卷材低温柔性极限温度-33℃较同软化点石油沥青产卷材低温柔性极限温度-29.5℃低3.5℃，耐热性滑移超过2mm温度99℃比同软化点石油沥青产卷材耐热温度94℃高5℃。
46.实施例3
47.将低黏度芳烃油与煤制油沥青按照质量比1:1.2混合，在170℃以500r/min搅拌2.5h；然后在5000r/min下剪切30min，获得高耐温性防水沥青。检测软化点68℃，25℃针入
度13dmm。
48.配制高耐温性防水沥青和同软化点石油沥青的卷材涂盖料改性沥青，配方如下：高耐温沥青或同软化点沥青占比20％，200#沥青占比35％，sbs4401占比3％，橡胶粉16.5％，石粉25.5％。按照上述配方，取相应原料，分别得到高耐温性防水沥青配方样品和同软化点石油沥青配方样品。然后将两种沥青配方样品在185
±
5℃工艺条件下，利用电动搅拌器，搅拌6h，加工分别制得两种防水卷材涂盖料改性沥青。将得到的两种涂盖料改性沥青分别涂敷于聚酯胎基上，分别制成3mm厚的热熔沥青防水卷材样件。
49.按照《gb18242弹性体改性沥青防水卷材》中低温柔性及耐热性实验方法，分别检测两种防水卷材涂盖料改性沥青得到软化点及卷材样件的低温柔性极限温度和高温耐热性。结果发现，结果发现，高耐温性防水沥青加工后得到的涂盖料改性沥青软化点117℃较马瑞原油生产同软化点沥青加工后得到的涂盖料改性沥青的软化点111.5℃提高5.5℃。且高耐温防水沥青加工的卷材低温柔性极限温度-30℃较同软化点石油沥青产卷材低温柔性极限温度-26℃低4℃，耐热性滑移超过2mm温度108.5℃比同软化点石油沥青产卷材耐热温度103℃高5.5℃。
50.由上述实施例可知，本发明通过将低黏度芳烃油与煤制油沥青按照质量比1:(0.8-1.5)高温搅拌制成高耐温性防水沥青，将其作为原料制备改性沥青，进一步得到改性沥青防水卷材，对比同软化点原油生产沥青产卷材，可以降低卷材低温柔性极限温度2℃以上，提高耐热滑移温度3～6℃，且可以提高改性沥青软化点4～8℃。本发明提供的高耐温性防水沥青产品应用于沥青防水卷材可以提高卷材的耐高温性和耐低温性，保持卷材更低温度下柔软不开裂，高温下不融化变形，大大提高卷材的应用温度场景范围，满足防水材料企业和行业的需求，同时具有降低配方中改性剂用量和改性温度以及加速改性剂溶解的优点。
51.所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

技术特征：
1.一种防水沥青，其特征在于，包括芳烃油和煤制油沥青；所述芳烃油和煤制油沥青的质量比为1:(0.8～1.5)；所述煤制油沥青的软化点≥80℃，灰分≤15％。2.根据权利要求1所述的防水沥青，其特征在于，所述芳烃油为低黏度芳烃油；所述低黏度芳烃油的密度≤1.08g/cm3，凝点≤10℃，闪点≥170℃，60℃下的运动粘度为13～20mm2/s。3.根据权利要求1所述的防水沥青，其特征在于，所述防水沥青的软化点≥40℃，25℃针入度为10～100dmm。4.根据权利要求1～3中任一项所述的防水沥青的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将芳烃油和煤制油沥青按比例混合后加热，加热完成后进行剪切处理，得到防水沥青。5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述加热的温度为140～180℃，时间为1～3h。6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述混合在搅拌条件下进行，所述搅拌的速率为300～400r/min；所述剪切的速率为5000～6000r/min，时间为10～30min。7.根据权利要求1～3中任一项所述的防水沥青或根据权利要求4～6中任一项所述的制备方法制备得到的防水沥青在制备防水卷材中的应用。8.一种防水卷材，其特征在于，包括胎基层以及涂覆在所述胎基层表面的改性沥青层；所述改性沥青层的制备原料按重量份计包括防水沥青20～30份，200#沥青25～35份，sbs 2～3份，橡胶粉15～20份，石粉20～30份；所述防水沥青为权利要求1～3中任一项所述的防水沥青或根据权利要求4～6中任一项所述的制备方法制备得到的防水沥青。9.根据权利要求8所述的防水卷材，其特征在于，所述胎基层为聚酯胎基层或玻纤胎基层。10.根据权利要求8所述的防水卷材，其特征在于，所述防水卷材的低温柔性极限温度为≤-15℃，耐热滑移温度为≥90℃。

技术总结
本发明提供了一种防水沥青、其制备方法及应用。所述防水沥青包括芳烃油和煤制油沥青。其中，芳烃油和煤制油沥青的质量比为1:(0.8～1.5)；煤制油沥青的软化点≥80℃，灰分≤15％。本发明通过采用与煤制油沥青相容性好且溶解度高的芳烃油作为调和软化油，制备得到的防水沥青软化点较高，且针入度合适。将所述防水沥青用于制备防水卷材，发现与同软化点的沥青制备的防水卷材相比，本发明提供的防水沥青可降低防水卷材低温柔性极限2℃以上，提高耐热超过2mm滑移温度3～6℃，且制备的改性沥青软化点提高3～8℃。点提高3～8℃。


技术研发人员：马现彪 祁聪 李启仲 曹洪学 刘娟 刘建伟 栾波 王耀伟
受保护的技术使用者：京博（海南）新材料有限公司 山东京博石油化工有限公司
技术研发日：2023.05.17
技术公布日：2023/7/7