沥青改性
所有屋面覆盖材料都是由各组分相互协同形成保护屏障的一个系统,瓦也是一样。沥青瓦主要由胎体、沥青、填料和矿物粒料组成,每个组分都有其功能,对于产品的最终性能来说都是必不可少的。在寻求创新的道路上,改性沥青引领了弹性沥青应用的新时代。
在传统沥青瓦生产工艺中,沥青被用作覆盖材料。原料沥青一般称作原沥青,是屋面覆盖材料的基料,软化点为27~49℃。而沥青瓦屋面的测试温度超过82℃,为了发挥屋面覆盖材料的功能,需要将沥青硬化,使之可以承受屋面的正常工作温度。传统工艺为沥青热氧老化或氧化反应,通常做法是将液态沥青在260℃下吹气氧化1~10h。一旦原沥青被氧化,其软化点会上升至93~107℃。
沥青的自然老化过程受3种因素的影响:热、氧气和紫外线。通过热和氧气可以人为地催化自然老化过程,使原沥青发生化学变化,从低分子量化合物(芳香族化合物、树脂和饱和烃)形成长链沥青质。沥青硬化的结果是氧化沥青对应力的反应能力受到了限制。因此,为了抵抗由冰雹冲击带来的应力,传统沥青必须具有足够大的分子量。
调整沥青物理性能的另一种方法是聚合物改性。聚合物材料一般是由相似化学成分的大分子组成,其分子量不随环境温度的变化而变化。沥青不同于聚合物材料,是由复杂小分子混合物组成,这些小分子的结合力高度依赖温度,聚合物和沥青混合,能使结合力更稳定,与原沥青和氧化沥青相比,其对于温度的依赖性较小。
聚合物改性不仅可以控制软化点温度,也可以改善胶粘质量。沥青中添加SBS可以提高软化点但却不会改变沥青的化学组成,能更好地保持在氧化过程中可能损失的柔性。在沥青氧化过程中使用这种改性聚合物,能够改变沥青的应变性能,使其能够在更大应力下发挥作用,比如由于冰雹撞击瓦面而引起的应力。
生产过程中改性聚合物的引入和应用,也会影响沥青瓦的耐久性。沥青瓦生产过程中引入改性聚合物通常有3种方法。第1种方法是用聚合物改性沥青充分浸渍胎体。该方法会降低产量,因为聚合物改性沥青的加入会增加黏度,需要更多时间充分浸渍胎体。用SBS改性沥青充分浸渍的沥青瓦,具有SBS优异的柔性和抵抗变形的能力。第2种方法是用氧化沥青浸渍胎体,然后在上表面涂一层聚合物改性沥青。该方法由于氧化沥青的低黏度,可以保持快速的生产速度,但是和第1种方法相比,柔性及其他性能相对较差。第3种方法是在氧化沥青中添加聚合物混合油、松香或树脂添加剂。该方法只能稍微软化氧化沥青,但由于引入了人工催化的氧化沥青而不是原沥青,这种方法不能充分发挥聚合物对沥青的改性效果。