一种木质素和偶联剂协同改性沥青防水卷材及其生产方法技术

本发明专利技术涉及一种木质素和偶联剂协同改性沥青防水卷材，该防水卷材为五层式结构，从上到下依次为：上表面隔离层、上改性沥青层、胎基层、下改性沥青层和下表面隔离层；所述的上改性沥青层和下改性沥青层是由改性沥青制得，所述的改性沥青是由以下重量份数的原料制成：酚化木质素40‑50份；SBS改性剂20‑25份；90#石油沥青50‑60份；硅烷偶联剂5‑10份；改性纳米碳酸钙5‑8份；聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚5‑8份；柠檬酸6‑9份；气相二氧化硅6‑9份。本发明专利技术生产得到的防水卷材的抗撕裂强度、粘结性、耐水性、耐老化性以及耐高温和耐盐碱等性能都得到大大的提高，具有较高的扯断伸长率，而且制作工艺简单。

Lignin and coupling agent synergistic modified asphalt waterproofing membrane and production method thereof

The invention relates to a lignin and coupling agent modified asphalt waterproof roll material, which is a five layer structure, from upper to bottom: upper surface isolation layer, upper modified asphalt layer, fetal base, lower modified bitumen layer and lower surface isolation layer, and the modified asphalt layer and lower modified asphalt layer are modified bitumen. The modified bitumen is made from the following raw materials: phenolic lignin 40, 50 copies, 20 SBS modifiers, 50 90# petroleum bitumen, 60 silane coupling agent 5, 5 modified nano calcium carbonate 5 8 copies, 8 copies of polyoxyethylene polyoxypropanolamine ether, 6 10 citric acid, fumed silica . The tearing strength, adhesion, water resistance, aging resistance, high temperature resistance and salt alkali resistance of the waterproof rolled material produced by the invention have been greatly improved, with high elongation at break and simple production process.

【技术实现步骤摘要】
一种木质素和偶联剂协同改性沥青防水卷材及其生产方法
本专利技术涉及一种高分子防水卷材，尤其是涉及一种木质素和偶联剂协同改性沥青防水卷材及其生产方法，属于防水化学材料领域。
技术介绍
石油沥青具有良好的粘结性、抗老化性和防水能力，长期以来被广泛的用作筑路、防水和密封等材料。用于防水工程有原料易得、价格低廉等的优点，是国内外防水防渗工程中应用最为广泛的材料之一。而节约资源、保护环境是我国的基本国策。木质素在自然界是仅次于纤维素的第二大天然有机化合物。全世界的制浆造纸工业每年可产生约5000万吨工业木质素。我国制浆造纸废水排放量约为50亿吨，居我国各类工业排放量的首位，造纸工业对水环境的污染最为严重。据统计，我国县及县以上造纸及纸制品工业废水排放量占全国工业总排放量的18.6％，其中处理排放达标量占造纸工业废水总排放量的49.3％。但目前造纸行业约占排放总量50％的废水尚未进行达标处理。而造纸废水中含有大量的木质素，因此每年造纸产生的木质素也高达450万吨。由于其自身固有的一些特性和目前经济技术条件的限制，迄今为止，只有仅仅6％左右工业木质素得到有效利用，绝大部分木质素浓缩后作为燃料烧掉或直接排入江河。这不仅造成资源的极大浪费，而且严重污染了环境。为解决能源短缺，人们正在加紧开发生物质制乙醇燃料。在生物质发酵制乙醇的生产过程中，木质素与纤维素和半纤维素不同，在经历稀酸预处理、糖化和发酵步骤后，不能转化为可发酵糖，是固体残渣，即生物质乙醇燃料生产过程中必然产生大量的木质素副产品，其有效利用将直接影响生物质制乙醇的经济竞争力。申请人检索到利用木质素作为改性剂对沥青进行改性的相关文献如下：申请号：201310647897.2；申请人：河海大学；专利技术名称：木质素改性沥青及其制备方法和应用；摘要：木质素改性沥青及其制备方法和应用，本专利技术由以下步骤制备而得：(1)木质素的提取；(2)木质素的精制；(3)木质素的改性；(4)将步骤(3)所得改性木质素与石油沥青置于反应容器中，加入Na2S，反应30min，经后处理得木质素改性沥青。本专利技术从废弃造纸黑液中提取木质素，并利用精制改性后的木质素对沥青进行化学改性，得到木质素改性沥青，改性沥青的抗腐蚀性能与改性前沥青的相当，其弹性恢复率较改性前沥青的高1.2%，其在相同温度下的粘度高于未改性前沥青的粘度，因此木质素改性沥青与未改性沥青的性能相当，故可用木质素改性沥青代替沥青，既有效节约了石油资源，又对废弃造纸黑液进行了二次利用。申请号：200810011462.8；申请人：中国石油化工股份有限公司；中国石油化工股份有限公司抚顺石油化工研究院；专利技术名称：一种木质素改性沥青组合物及其制备方法；摘要：本专利技术公开了一种木质素改性沥青组合物及其制备方法。该沥青组合物是由60%~98%的渣油和/或沥青、1%~30%木质素、0.5%~10.0%的稳定剂组成，其中稳定剂为抽出油和/或煤焦油。本专利技术利用抽出油和/或煤焦油为稳定剂，能使木质素均匀、稳定地分散在沥青中，可以明显降低木质素在沥青中的沉降速度，提高木质素改性沥青的稳定性，有利于木质素改性沥青的工业化生产。上述提到的两个专利，虽然都对沥青进行了改性以得到性能更佳的木质素改性沥青组合物，但是其作用是为了使木质素稳定存在于沥青中，木质素和沥青并没有进行化学反应，改性沥青组合物粘结强度不强。因此，针对这一缺陷，本专利技术人基于从事此类防水卷材设计多年丰富的实务经验及专业知识，并配合学理的运用，积极加以研究创新，以期创设一种木质素和偶联剂协同改性沥青防水卷材及其生产方法，能够改进一般现有的木质素改性沥青组合物，使其更具有实用性和增强其粘结强度。经过不断的研究、设计，并经反复试作样品及改进后，终于创设出具有实用价值和粘结强度高的本专利技术。
技术实现思路
针对上述存在的技术缺陷，本专利技术的目的是开发一种木质素和偶联剂协同改性沥青防水卷材及其生产方法，利用硅烷偶联剂两端的基团，在木质素和沥青基体之间形成“分子键桥”，通过化学键合作用，增强了木质素和沥青的界面结合力，并使改性沥青偶联成具有反应活性的大分子，这种大分子与混凝土共同起化学交联反应和物理卯榫协同粘结作用。为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：一种木质素和偶联剂协同改性沥青防水卷材，该防水卷材为五层式结构，从上到下依次为：上表面隔离层、上改性沥青层、胎基层、下改性沥青层和下表面隔离层；所述的上改性沥青层和下改性沥青层是由改性沥青制得，所述的改性沥青是由以下重量份数的原料制成：酚化木质素40-50份；SBS改性剂20-25份；90#石油沥青50-60份；硅烷偶联剂5-10份；改性纳米碳酸钙5-8份；聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚5-8份；柠檬酸6-9份；气相二氧化硅6-9份。所述的上表面隔离层为聚乙烯膜、覆膜砂或聚酯类隔离膜中的一种，下表面隔离层为聚乙烯膜；所述的胎基层为聚酯纤维无纺布、HDPE膜、玻纤毡或玻纤增强聚酯毡中的一种。所述的改性纳米碳酸钙的制备方法为：将纳米碳酸钙粉末于115～120℃脱水干燥，再加入到高速混合机中，搅拌并升温，90℃停止加热，加入纳米碳酸钙质量2.0%的螯合型钛酸酯偶联剂KR-201，在90℃改性10min；再逐一加入纳米碳酸钙质量2.0%的硬脂酸、0.5%的椰子油及1%的工业白油，在90℃下再分别改性10～15min，停机，出料，得到改性纳米碳酸钙。所述的硅烷偶联剂为二乙烯三胺基丙基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-乙二胺基三乙氧基硅烷、三叔丁氧基乙烯基硅烷、N-甲基-3-氨丙基三甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷、γ-脲基丙基三乙氧基硅烷、(3-氨基丙基)三乙氧基硅烷、N-苯基-3-氨基丙基三甲氧基硅烷中的一种或多种。木质素和偶联剂协同改性沥青防水卷材，其生产方法包括如下步骤：1）先制备酚化木质素：将木质素磺酸钠加入到加热反应釜中，加入木质素磺酸钠重量60%的苯酚溶液，搅拌均匀，再加入木质素磺酸钠重量3-5%的质量浓度为40-50%的氢氧化钠溶液，搅拌溶解，升温至110-120℃，恒温搅拌反应0.8-2小时后，用盐酸调节反应液pH=2-3，抽滤，用沸水洗涤滤饼直到无游离苯酚存在，得到酚化木质素；将酚化木质素用研磨器研磨成粒度小于或等于1厘米；2）制备改性沥青：按照重量份数将90#石油沥青添加到反应加热釜中，将反应温度加热到140-160℃后，加入步骤1）重量份数的酚化木质素以及硅烷偶联剂，用高速剪切机搅拌60-90分钟后，再将反应釜的温度升温至175-180℃，在反应釜中加入重量份数的SBS改性剂，搅拌，融化均匀，得混合物A；接着按重量份数将改性纳米碳酸钙、柠檬酸和气相二氧化硅依次加入到混合物A中，利用高速剪切机将加入的物料搅拌均匀，混合物B；再向混合物B中加入重量份数的聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚，拌均匀，将反应釜中的所有物料在高速剪切机上再次进行剪切90～110分钟，直至90#石油沥青与其他物料分散均匀，制得改性沥青；3）经卷材成型工艺，将胎基层置于中间，将步骤（2）制得的改性沥青均匀涂布在胎基层的上下表面，然后覆上上表面隔离层和下表面隔离层，再经冷却设备冷却、计长、切边、收卷、包装得成品。本专利技术的沥青层的反应原理为：硅烷偶联剂是一类含有多种官能团的有机物，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种木质素和偶联剂协同改性沥青防水卷材，其特征在于：该防水卷材为五层式结构，从上到下依次为：上表面隔离层、上改性沥青层、胎基层、下改性沥青层和下表面隔离层；所述的上改性沥青层和下改性沥青层是由改性沥青制得，所述的改性沥青是由以下重量份数的原料制成：酚化木质素40‑50份；SBS改性剂20‑25份；90#石油沥青50‑60份；硅烷偶联剂5‑10份；改性纳米碳酸钙5‑8份；聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚5‑8份；柠檬酸6‑9份；气相二氧化硅6‑9份。

【技术特征摘要】
1.一种木质素和偶联剂协同改性沥青防水卷材，其特征在于：该防水卷材为五层式结构，从上到下依次为：上表面隔离层、上改性沥青层、胎基层、下改性沥青层和下表面隔离层；所述的上改性沥青层和下改性沥青层是由改性沥青制得，所述的改性沥青是由以下重量份数的原料制成：酚化木质素40-50份；SBS改性剂20-25份；90#石油沥青50-60份；硅烷偶联剂5-10份；改性纳米碳酸钙5-8份；聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚5-8份；柠檬酸6-9份；气相二氧化硅6-9份。2.根据权利要求1所述的木质素和偶联剂协同改性沥青防水卷材，其特征在于：所述的上表面隔离层为聚乙烯膜、覆膜砂或聚酯类隔离膜中的一种，下表面隔离层为聚乙烯膜；所述的胎基层为聚酯纤维无纺布、HDPE膜、玻纤毡或玻纤增强聚酯毡中的一种。3.根据权利要求1所述的木质素和偶联剂协同改性沥青防水卷材，其特征在于：所述的改性纳米碳酸钙的制备方法为：将纳米碳酸钙粉末于115～120℃脱水干燥，再加入到高速混合机中，搅拌并升温，90℃停止加热，加入纳米碳酸钙质量2.0%的螯合型钛酸酯偶联剂KR-201，在90℃改性10min；再逐一加入纳米碳酸钙质量2.0%的硬脂酸、0.5%的椰子油及1%的工业白油，在90℃下再分别改性10～15min，停机，出料，得到改性纳米碳酸钙。4.根据权利要求1所述的木质素和偶联剂协同改性沥青防水卷材，其特征在于：所述的硅烷偶联剂为二乙烯三胺基丙基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-乙二胺基三乙氧基硅烷、三叔丁氧基乙烯基硅烷、N-甲基-3-氨丙基三甲氧基硅烷、γ-甲基...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘拥军，刘永刚，郑新国，郑爱彬，候尚春，
申请(专利权)人：广西武宣金牌防水材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广西,45