[0001] 本发明涉及建筑防水领域，特别地涉及一种包含玄武岩纤维的改性沥青防水卷材及其制备方法。

[0002] 改性沥青防水卷材是一种常用的防水材料，主要用于建筑屋面、地下室、隧道、道路、桥梁等工程的防水施工。传统的改性沥青防水卷材通常包括增强层、改性沥青层和隔离层。改性沥青层是防水卷材的重要组成部分，它通常主要由基质沥青和橡胶材料混合而成。增强层通常使用聚酯胎。

[0003] 然而，传统的法改性沥青防水卷材随着使用年限的增加其防水效果会降低，并且经常会随着基面的开裂一同断裂。因此，仍需要对改性沥青防水卷材进一步改进，以满足实际应用中的更高的要求。

[0020] 为了便于理解本发明，下面将参照实施例对本发明进行更全面的描述。实施例中给出了本发明的较佳实施方式。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。

[0021] 传统的改性沥青防水卷材通常包括增强层、改性沥青层和隔离层。增强层普遍使用聚酯胎，聚酯胎延伸率较低，往往会随着基面的开裂而一起断裂，造成防水卷材渗漏。改性沥青层是防水卷材的重要组成部分，它通常主要由基质沥青和橡胶材料混合而成。传统的改性沥青防水卷材通常不具有保温作用，特别是在夏天使屋顶酷热难耐，这就需要另外铺设保温板，导致增加施工成本，同时也增加形成窜水通道的风险。另外，传统的防水卷材在长期施用之后其低温性能变差，容易发生脆性断裂，严重影响防水效果。而本申请的防水卷材通过添加微球发泡剂、蛭石粉和玄武岩纤维并调配各组分的配比，使得该防水卷材具有良好的保温效果、低温性能、抗开裂形变以及耐热老化性能，即长期施用后仍具有良好的低温性能。

[0022] 在本发明的实施方式中，防水卷材包括：依次层叠设置的增强层、改性沥青层和隔离层；其中改性沥青层由改性沥青形成，改性沥青包括40‑55％、例如48‑51％的基质沥青，5‑10％、例如8.5‑9.1％的低温改性剂，3‑5％、例如3.8‑4.2％的苯乙烯‑丁二烯‑苯乙烯共聚物SBS，3‑5％、例如3.8‑4.2％的粘性改性剂，0.1‑1％的微球发泡剂、1‑3％蛭石粉、1‑3％的玄武岩纤维、以及20.1‑31％的第一助剂，基于改性沥青的重量计；改性沥青中各组分的重量百分比之和为100％，基于改性沥青的重量计。

[0023] 基质沥青可为本领域已知的任何种类的沥青，通常包括以下中的一种或多种：70#沥青、90#沥青等。基质沥青的针入度为60‑95/0.1mm，根据GB/T 4509‑2010测量。

[0024] 苯乙烯‑丁二烯‑苯乙烯共聚物SBS可为线型结构或星型结构，例如线型结构。线型SBS的数均分子量为8‑12万，根据蒸气压渗透法进行测量。SBS中苯乙烯与丁二烯之比S/B为28/72至40/60，例如29/71。

[0025] 粘性改性剂可包括以下中的一种或多种：丁苯橡胶SBR、丁基橡胶、氯丁橡胶；例如丁苯橡胶SBR或丁基橡胶。丁苯橡胶SBR的数均分子量为20万‑30万，根据蒸气压渗透法进行测量。

[0026] 本实施方式选用的微球发泡剂是物理发泡剂，发泡时无化学反应。微球发泡剂具有核壳结构，其壳为丙烯腈类共聚物，其核为液体有机烃。微球发泡剂通常为白色或淡黄色、平均粒径为10‑50μm的微球。微球发泡剂被加热到150‑160℃的起始发泡温度后，壳体会软化，同时核内的液体有机烃沸点较低，受热气化产生压强，引起壳体膨胀，从而实现发泡的效果。微球发泡剂发泡后产生均匀并且致密的微孔，有效降低了改性沥青层的密度，提高了改性沥青层的保温性能。微球发泡剂最高发泡温度为190‑200℃。微球发泡剂可购自长沙中亿化工有限公司，牌号为TEPF019。

[0027] 蛭石粉是平均粒径为100‑325目的水合物，密度为100‑150g/cm3，例如120g/cm3，是黑云母等天然矿物风化蚀变的产物，富含氮、磷、钾、铝、铁、镁、硅酸盐等成分。因为膨胀蛭石质轻、多孔、熔点高、热导率小，是很好的隔热保温材料。

[0028] 本实施方式中采用的玄武岩纤维以天然玄武岩拉制的连续纤维，其平均长度为1‑5cm；单丝直径为7‑20μm，例如10‑17μm，该单丝直径为玄武岩纤维的平均单丝直径，根据扫描电镜法测量。玄武岩纤维与低温改性剂、SBS和粘性改性剂三者之和的重量比P值为(0.05‑0.18)：1，例如0.088:1。玄武岩纤维能够在微观上进行搭接聚合，对改性沥青层进行物理改性，而不是化学改性，其有助于提高改性沥青层的抗拉强度和韧性、长期施用后的低温性能。

[0029] 本实施方式中选用的低温改性剂包括含有芳烃的混合物，例如糠醛抽出油、芳烃油或者含芳烃的助溶剂，其用于促进所添加的SBS、SBR等高分子聚合物的溶胀，从而提高改性沥青层的低温性能。

[0030] 第一助剂包括橡胶防老剂、以及填充料等。橡胶防老剂可为本领域常用的物质，例3
如通常可包括2‑巯基甲基苯并咪唑锌(ZMTI)或7PPD，7PPD的密度为0.991‑1.010g/cm；橡胶防老剂含量为0.3‑0.7％，例如0.45‑0.51％，基于改性沥青的重量计。填充料可为本领域常用的物质，例如可包括以下中的一种或多种：轻质碳酸钙、重质碳酸钙、滑石粉、粉煤灰、二氧化硅；例如轻质碳酸钙，其中轻质碳酸钙的平均粒径为160‑250目，例如200目。填充料含量为19.8‑30.3％，例如28‑29％，基于改性沥青的重量计。

[0031] 改性沥青的制备方法包括以下步骤：将基质沥青和低温改性剂混合反应；然后加入SBS、粘性改性剂，反应30‑90min，再加入玄武岩纤维、蛭石粉和微球发泡剂，继续反应100‑160min；加入第一助剂，混合均匀，从而得到改性沥青。具体来说，可先将基质沥青和低温改性剂置于反应釜中，加热至140‑170℃、例如150‑160℃，保持20‑60min，以混合反应；然后加入SBS，在1200‑1800r/min、例如1600‑1700r/min的速率下搅拌20‑60min，以使其充分反应；然后在相同的搅拌条件下加入粘性改性剂、橡胶防老剂，反应30‑90min；再加入玄武岩纤维、蛭石粉、微球发泡剂，升温至160‑190℃、例如180℃，在相同的搅拌条件下继续反应
100‑160min；再加入填充料，在相同的搅拌条件下搅拌40‑80min，以混合均匀，从而得到改性沥青。

[0032] 增强层可为本领域已知的任何类型的增强层材料，例如为聚丙烯长丝针刺土工布。聚丙烯长丝针刺土工布符合GB/T 17639‑2008质量标准，其单位面积质量为100‑1000g/2 2
m，例如700‑800g/m；在2kPa的压力挤压后厚度为0.8‑5.0mm，例如1.2mm；其等效孔径(O90)为不大于0.21mm。聚丙烯长丝针刺土工布可为购自天鼎丰聚丙烯材料技术有限公司的高强粗旦聚丙烯长丝针刺土工布。增强层具有良好的耐化学腐蚀能力以及显著改善防水卷材的拉伸性能。

[0033] 隔离层可为本领域常见的任何材质的隔离膜，例如PE隔离膜、PET隔离膜、硅油隔离膜、MCP隔离膜等。

[0034] 本实施方式中，蛭石粉、填充料、微球发泡剂等固体颗粒的“平均粒径”是指筛上累计重量百分比为50％对应的筛孔大小，其根据GB/T21524‑2008通过机械法测量。

[0035] 在本发明的实施方式中，制备如上所述的防水卷材时，先将增强层的至少一侧涂覆改性沥青，以形成改性沥青层；然后在改性沥青层的远离增强层的一侧设置隔离层，以得到防水卷材。

[0036] 在将增强层的至少一侧涂覆改性沥青之前，可先将增强层置于预浸液中进行预浸，然后挤压压紧。预浸液可为本领域任何常用的物质，可包含本领域常用的任何物质，例如可包括85‑98％的基质沥青和3‑8％聚丙烯蜡粉和任选的煤沥青，例如95％的基质沥青和5％聚丙烯蜡粉。在预浸液中的基质沥青可独立地选自上述改性沥青中所述的基质沥青中的一种或多种。

[0037] 在本发明的实施方式中，制备如上所述的防水卷材的方法包括：

[0038] 将聚丙烯长丝针刺土工布增强层，例如在180‑200℃下以25‑35米/分钟(m/min)、例如30m/min的速率，经过烘干辊进行烘干，然后通过滚轮运输至预浸池中，预浸池中含有预浸液，例如其包括95％的基质沥青和5％聚丙烯蜡粉，增强层的穿过预浸液的速度为15‑25m/min、例如20m/min；将聚丙烯长丝针刺土工布经过挤压辊压紧，然后运至放料口；放料口可将改性沥青充分覆涂于聚丙烯长丝针刺土工布的至少一侧，例如上下两侧表面上，再通过固定滚轮对覆涂改性沥青的预防水卷材进行定厚挤压；该固定滚轮设置在放料口前方，通常设为间距为2.5‑4.5mm、例如3‑4mm的上下两个滚轮。在预防水卷材的改性沥青层上设置隔离层，同时经水池冷却至30‑40℃后，收卷，从而得到防水卷材。防水卷材的厚度为例如3mm、4mm等。

[0039] 本发明的实施方式中的防水卷材可采用湿铺法或干铺法进行施用，均能与基面例如混凝土表面粘结牢固。

[0040] 以下通过具体的实施例对本发明进行说明。下文描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。实施例中未注明具体技术或条件的，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。

[0041] 原料

[0042] 基质沥青：70#沥青，针入度为69/0.1mm，购自广东中油高富燃油有限公司；

[0043] 低温改性剂：糠醛抽出油，芳香烃含量＞80重量％，购自衡水圣康化工有限公司；

[0044] SBS：D1157，线型结构，苯乙烯/橡胶比＝29/71，购自广州市壹诺化工科技有限公司；

[0045] SBR：XY‑F040，平均分子量25万，购自山东海方橡胶科技有限公司；

[0046] 微球发泡剂：型号TEPF019，平均粒径25μm，购自长沙中亿化工有限公司；

[0047] 蛭石粉：平均粒径为200目，购自石家庄托玛琳矿产品有限公司；

[0048] 玄武岩纤维：

[0049] 1)平均长度为5cm，单丝直径为10μm，厚度1mm，购自泰安智容工程材料有限公司；

[0050] 2)平均长度为5cm，单丝直径为17μm，购自泰安鸿砼新材料有限公司；

[0051] 3)平均长度为1cm，单丝直径为10μm，购自海宁安捷复合材料有限责任公司；

[0052] 橡胶防老剂：7PPD，密度为0.998g/cm3，购自淄博达源国际贸易有限公司；

[0053] 填充料：平均粒径200目，轻质碳酸钙。

[0054] 实施例1

[0055] 1、改性沥青制备

[0056] 将5000kg基质沥青和900kg糠醛抽出油置于带有搅拌装置的反应釜中，加热至150℃，保持50min，以混合反应；然后在150℃下加入400kg SBS，在1700r/min的速率下搅拌50min，以使其充分反应；然后在150℃下在相同的搅拌条件下加入400kg SBR、50kg橡胶防老剂7PPD，反应60min，再在150℃下加入150kg玄武岩纤维、200kg蛭石粉、50kg微球发泡剂TEPF019，升温至180℃，在相同的搅拌条件下继续反应130min；再在180℃下加入2850kg填充料200目的轻质碳酸钙，在相同的搅拌条件下搅拌50min，以混合均匀，从而得到改性沥青。

[0057] 2、防水卷材制备

[0058] 将聚丙烯长丝针刺土工布增强层(购自天鼎丰聚丙烯材料技术有限公司)以30m/min的速率经过温度为190℃的烘干辊烘干；然后通过滚轮运输至预浸池中，预浸池中含有预浸液，其包括95％的基质沥青和5％聚丙烯蜡粉，增强层的穿过预浸液的速度为20米/min；将聚丙烯长丝针刺土工布经过挤压辊压紧，然后运至放料口；

[0059] 放料口可将改性沥青充分覆涂于聚丙烯长丝针刺土工布的上下两侧表面上，再通过固定滚轮对覆涂改性沥青的预防水卷材进行定厚挤压；该固定滚轮设置在放料口前方，为间距为4mm的上下两个滚轮。

[0060] 在预防水卷材的改性沥青层上设置PE隔离层，同时经水池冷却至35℃后，收卷，从而得到防水卷材。

[0061] 实施例2‑实施例9

[0062] 在实施例2至实施例9中，重复实施例1的步骤，不同之处在于改变改性沥青制备过程中各组分的组成、各组分的性能；详见表1。

[0063] 对比例1

[0064] 重复实施例1的步骤，不同之处在于在改性沥青制备过程中不添加玄武岩纤维、蛭石粉和微球发泡剂；详见表1。

[0065] 对比例2

[0066] 重复实施例1的步骤，不同之处在于在改性沥青制备过程中不添加玄武岩纤维；详见表1。

[0067] 对比例3

[0068] 重复实施例1的步骤，不同之处在于在防水卷材制备过程中增强层替换为聚酯胎；详见表1。

[0069] 对比例4

[0070] 重复对比例1的步骤，不同之处在于在防水卷材制备过程中增强层替换为聚酯胎；详见表1。

[0071] 对比例5‑6

[0072] 重复实施例1的步骤，不同之处在于改变玄武岩纤维的比例与其他组分的比例关系；详见表1。

[0073] 对比例7‑9

[0074] 重复对比例1的步骤，其不同之处在于在改性沥青制备过程中分别仅增加微球发泡剂、蛭石粉和玄武岩纤维中的一种，各组分具体含量详见表1。

[0075] 表1各实施例和对比例的防水卷材的组成

[0076]

[0077] 性能测试

[0078] A)胶料密度

[0079] 通过MH‑300A电子密度计来测量沥青涂盖料的胶料密度以评判防水卷材的保温性能。防水卷材的胶料密度越小，则其保温性能越好。

[0080] B)耐热老化性能

[0081] 将各实施例和对比例的防水卷材在80℃的烘箱中放置7天，然后根据GB/T 328.14‑2007测试该防水卷材的冷弯温度。

[0082] C)抗开裂形变

[0083] 根据GB/T35467‑2017标准中的5.8.1节测试防水卷材的断裂伸长率以表征防水卷材的抗开裂形变性能。

[0084] D)耐低温性能

[0085] 根据GB/T 328.14‑2007测试防水卷材的冷弯温度，以表征其耐低温性能。

[0086] 各实施例和对比例的防水卷材的性能测试结果参见表2。

[0087] 表2各实施例和对比例的防水卷材的性能

[0088]

[0089] 根据本发明实施方式的技术方案，该防水卷材的胶料密度低于1.29g/cm3，相对于普通胶料，其具有疏松多孔结构，从而具有良好的保温效果；在80℃下热老化7天后仍保持较高的冷弯温度，因此其具有良好的耐热老化性能；其断裂伸长率保持在83％以上，因此，其具有良好的抗开裂形变；并且其具有良好的低温性能。另外，由对比例和实施例可知，微球发泡剂、蛭石粉和玄武岩纤维三者具有协同效应，显著提高防水卷材的各项上述性能。

[0090] 上述具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，取决于设计要求和其他因素，可以发生各种各样的修改、组合、子组合和替代。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明保护范围之内。