SBS改性沥青防水卷材由于其优异的延伸性能、弥合裂缝能力、容易保证质量、施工方便、价格适中等优点,逐渐成为主要的建筑防水材料。其构造是由SBS改性沥青涂盖料、龙8国际官方网站胎无纺布和PE隔离膜复合而成,其中SBS改性沥青涂盖料具有高弹性、高拉伸强度、高伸长率、耐高低温、耐腐蚀、耐老化、耐疲劳性等特点,也直接决定着防水卷材的物理性能。SBS改性沥青是由SBS在基质沥青中经高温剪切搅拌而成,其性能受原材料和加工条件的影响。

(1) SBS

  SBS是由聚苯乙烯链段(PS)与聚丁二烯链段(PB)组成的嵌段聚合物,PS段提供自补性能,强度高,能够改善沥青抵抗高温永久变形的能力,PB 段提供柔韧性能,耐低温,能够改善沥青低温柔性的能力。在SBS分子中,硬段PS聚集成结晶相,均匀分布在软段PB连续相中,形成物理交联的网状结构,但是PS段与PB段互不相溶,微观上呈两相分离体系,由于SBS这种微观上的物理交联网状结构和两相分离体系,才使SBS呈现热塑性能,这正是SBS用于改性沥青研究的理论基础。

  在SBS与基质沥青互溶体系中,由于SBS吸收了基质沥青中的饱和分、芳香分等小分子物质,使体系中的大分子组分、极性物质相对增多,从而显著提升沥青的内聚强度、粘附性和耐高温性能。在SBS改性沥青防水卷材中,则能显著提高改性沥青涂盖料与玻纤胎或龙8国际官方网站胎胎基布的粘结强度和质密性,从而有效提高SBS改性沥青防水卷材的不透水性和耐热性。由于SBS的玻璃化温度远低于基质沥青,当外界温度降低至沥青的玻璃化温度以下时,基质沥青中的分子运动将被冻结,而SBS分子仍具有良好的柔韧性,能够有效吸收温度应力,从而使改性沥青具有优异的低温柔性;同时由于SBS在基质沥青中形成三维网状结构,其与沥青分子之间产生协同作用,从而使SBS改性沥青防水卷材具有优异的延伸率、拉伸强度和耐疲劳性。

(2) 基质沥青

  基质沥青是SBS改性沥青的基础,基质沥青标号的高低反映了基质沥青的软硬及低温性能的好坏。基质沥青标号对SBS改性沥青的低温性能影响很大,标号越低,其玻璃化转变Tg越低,低温性能也越好。基质沥青标号对SBS改性沥青的低温性能有很大的影响,在SBS掺量一定的情况下,基质沥青标号越高,SBS改性沥青的低温性能越好。同时,基质沥青标号对SBS改性沥青低温性能的影响受到SBS掺量的限制,随着SBS掺量的增加,基质沥青标号对SBS改性沥青低温性能的影响也随之增大。这说明SBS改性沥青低温性能一方面受到基质沥青本身性能的影响,另一方面受改性剂SBS掺量的影响。因此,基质沥青自身的低温性能是SBS发挥改性作用的基础,而SBS掺量则提供了影响的程度。

 

(1)加工温度

  在SBS改性沥青加工温度较低范围内(低于160℃),随着加工温度的升高,基质沥青的模量降低、损耗因子增大,导致基质沥青的弹性减小、粘性增大;而SBS随温度的升高,模量和损耗因子变化不大,远低于基质沥青的变化幅度,改性沥青的动态力学性能主要取决于基质沥青,SBS对基质沥青的改性作用非常有限。SBS改性沥青加工温度过高(高于220℃),SBS改性沥青动态力学性能主要取决于SBS的性能,这是因为在此温度下SBS中PB段上的部分C=C双键在老化过程中会发生氧化和裂解,造成-C-O含量增加、SBS弹性性能降低、SBS分子间作用力降低、改性沥青损耗因子增大,从而导致SBS改性沥青的低温柔性显著降低

  当SBS改性沥青加工温度升高至180~200℃范围内,基质沥青的模量和损耗因子随加工温度的升高变化很小,并且SBS相位角远低于基质沥青,从而导致SBS改性沥青的相位角显著下降,表现出SBS改性沥青的弹性性能明显提高;同时,SBS分子量远高于基质沥青,故其表面张力远高于基质沥青。并且两者表面张力随温度升高均会降低,但是基质沥青的降低幅度远高于SBS,两者之间的表面张力差距将进一步扩大,从而使SBS更容易吸附基质沥青中的小分子以降低SBS自身的表面自由能,进一步加速SBS链段的振动和松弛,从而提高SBS改性沥青的物理性能。

(2)加工时间

SBS改性沥青的过程就是SBS吸收基质沥青中轻质组分后溶胀、展开,并在沥青中分散更细、更均匀的过程。如果SBS改性沥青加工时间过短(低于0.5 h),SBS溶胀就不充分,尤其是PS段溶胀不充分,并且由于PS链段间的作用力较大,相互聚集的趋势较强,因此SBS会很容易聚集成初始状态以降低体系的吉布斯自由能,从而导致SBS与沥青相分离,SBS改性沥青体系就不稳定。随着加工时间延长至1.5~2 h,SBS就能与基质沥青实现充分溶胀,形成发达的三维空间网状结构,SBS改性沥青体系就很稳定,SBS改性沥青各项性能表现优异。当改性沥青加工时间过长(高于3 h),SBS与基质沥青进一步充分溶胀,SBS改性沥青的高温稳定性和5℃延度进一步改善,但是SBS三维空间网状结构就会逐渐消失,SBS改性沥青的弹性性能和低温性能就会随之衰减。因此,综合考虑SBS改性沥青各项性能及防水卷材的生产效率,在加工温度180~200℃下,SBS改性沥青的合理加工时间为1.5~2 h。