从产品原料、生产过程及工艺等方面分析探讨PY类改性沥青防水卷材可溶物含量的影响因素,提出合理的控制办法。
01原材料直接测定可溶物百分比
用电子天平分别称取 90#沥青、8#软化油、SBS、90#SBR、60目胶粉、C9石油树脂、200目重质碳酸钙、200 g/m2的胎基布各5.00 g于提前烘干的定性滤纸上,将称好的原材料用棉线包裹严实后称重记为m1,然后将其置于索氏提取器中,以三氯乙烯为提取液加热提取,沥青和软化油以第一次提取液透明无色为试验终点,其他原料提取24 h为试验终点,试验结束后将样品取出晾置一段时间后置于105 ℃烘箱中烘至恒重,称重记为m2。根据式(1)计算原料的可溶物百分比。
w=(m1-m2)/5.00×100% (1)式中,w为可溶物百分比。
02聚合物溶胀后可溶物百分比测定
取400 g混合油(90#沥青∶8#软化油=6∶1,质量比)于反应釜中,开启搅拌,保持转速400 r/min,加热至175 ℃,分别加入40 g SBS或SBR,保持温度及转速溶胀1 h。同样按照上述可溶物百分比测定方法对混合料分别加以测定并推算出SBS及SBR溶胀后的可溶物百分比。
03轮胎胶粉不同工艺条件下的可溶物百分比
取400 g上述混合油于反应釜中,加入100 g的60目轮胎胶粉,分别按照下列条件展开试验:1)转速400 r/min,温度175 ℃,溶胀时间分别为1 h、2 h、4 h、8 h;2)转速为400 r/min,溶胀时间为4 h,加热温度分别为165 ℃、175 ℃、185 ℃、195 ℃;3)温度为175 ℃,溶胀时间为4 h,搅拌转速分别为100 r/min、200 r/min、400 r/min、800 r/min。同样按照1.2中的可溶物百分比测定方法对试验所得混合料分别加以测定,并推算出轮胎胶粉不同工艺条件下的可溶物百分比。
04PY类改性沥青防水卷材可溶物含量对比验证
选取SBS卷材产品配方和自粘卷材产品配方为代表,设定胶粉溶胀工艺温度为175 ℃、溶胀时间为4 h,配制好涂盖料后,将涂盖料分别涂覆在浸油量为422 g/m2的200 g/m2胎基布两面,并覆上PE膜。参照GB 18242—2008《弹性体改性沥青防水卷材》中6.7和GB 23441—2009《自粘聚合物改性沥青防水卷材》中的5.6以及GB/T 328.26—2007《建筑防水卷材试验方法 第26部分:沥青防水卷材可溶物含量(浸涂材料含量)》进行检测。并按照式(2)进行理论推导,对比分析推导结果和实际测定结果。
C=(M-m3-m4-m5)[1-z1(1-w)-z2]+m3 (2)
式中:C为可溶物含量;M为每m2防水卷材质量;m3为胎基布浸油量;m4为每m2胎基布的质量;m5为2 m2 PE膜的质量;z1为配方中胶粉的质量分数;z2为配方中种植碳酸钙等填料的质量分数;w为轮胎胶粉某工艺条件下的可溶物百分比。
01原材料的可溶物百分比分析
在各个原材料的可溶物百分比具体结果如下:90#沥青为99.8%、8#软化油为100.0%、SBS为0.0%、90#SBR为0.5%、60目胶粉为0.2%、C9石油树脂为100.0%、200目重质碳酸钙为0. 1%、g/m2的胎基布为0.0%。溶胀后的可溶物百分比如下:SBS为99. 9%、90#SBR为99.1%。
上述结果可以看出,改性沥青防水卷材的原材料中90#沥青、8#软化油、C9石油树脂近似完全可溶,SBS、90#SBR、胶粉、重质碳酸钙以及胎基布几乎不可溶,但是常见工艺条件下溶胀后的SBS和90#SBR近似完全可溶。后期理论应用中均选取理想状态完全可溶或者完全不可溶。
02工艺条件对轮胎胶粉可溶物百分比的影响
随着溶胀时间的延长,轮胎胶粉的可溶物百分比不断增大,但增幅呈减缓趋势;随着工艺温度的升高,轮胎胶粉的可溶物百分比亦不断增大,增幅趋势也是逐渐减缓;然而,不同转速条件下,轮胎胶粉的可溶物百分比几乎不变,转速对结果的影响较小。
不同工艺条件对轮胎胶粉可溶物百分比的影响
03可溶物含量理论与实际对比分析
分别选取SBS卷材产品配方和自粘卷材产品配方为代表,设定固定的胶粉溶胀工艺温度及溶胀时间,分别理论推导和实际测量了两种试样的可溶物含量,见下表。
两种PY类改性沥青产品可溶物含量理论与实际结果
从试验结果可知,两种常见防水卷材产品可溶物含量的理论推导和实际测定存在一定偏差,既存在正偏差也存在负偏差,但偏差较小,均在1%以内。因此,该理论推导方法可以有效地推测出PY类改性沥青防水卷材可溶物含量的相对值,可为材料生产和质量控制提供理论依据。
由式(2)可知,忽略生产沥青卷材厚度偏差的条件下,影响可溶物含量的主要因素包括三项:配方设计、胶粉可溶物百分比以及胎基布浸油量,其中胶粉可溶物百分比会因工艺而发生较大变化。
综合分析了影响可溶物含量的主要因素包括配方设计、胶粉可溶物百分比以及胎基布浸油量,其中,胶粉可溶物百分比会因工艺而发生较大变化。因此,合理设计配方及配料工艺,保证胎基布浸油量,对于PY类改性沥青防水卷材可溶物含量指标稳定与满足标准要求意义较大。