鄭貴濤，毛三鵬，，余劍英，程帥，曹志龍

（1.中石油燃料油有限責任公司研究院，北京 100195；2.武漢理工大學材料科學與工程學院，湖北武漢 430070）

0 前 言

聚合物改性瀝青防水卷材以其優(yōu)良的防水性能和施工性能在我國建筑防水材料中一直占據(jù)主導地位[1-2]。隨著科技的進步，新型聚合物改性瀝青防水卷材種類也不斷涌現(xiàn)，如自粘防水卷材、濕鋪防水卷材、耐根刺防水卷材等，其中鋪貼施工便捷、抗基層變形開裂能力優(yōu)異、具有刺穿自愈合性的自粘聚合物改性瀝青防水卷材在建筑防水工程中已得到越來越廣泛的應用[3]。

自粘聚合物改性瀝青防水卷材是以基質瀝青、軟化油、橡膠改性劑、增粘劑、填料等制備的基材、無胎體或聚酯胎增強的防水材料[4]。王治等[5]研究了SBR 對自粘聚合物改性瀝青防水卷材性能的影響，結果表明，隨著SBR 摻量的增加，自粘聚合物改性瀝青的低溫柔度提高，持粘時間延長，剝離強度增大。關敏杰等[6]研究了軟化油對自粘聚合物改性瀝青防水卷材初粘性的影響，結果發(fā)現(xiàn)，不同種類軟化油均能明顯改善自粘卷材的初粘性，其中環(huán)烷油最好、基礎油次之、芳烴油最差，但芳烴油有利于長期儲存后自粘卷材的初粘性。徐茂震等[7]通過對軟化油、改性劑的優(yōu)選，制備了高耐熱自粘聚合物改性瀝青防水卷材。李雄等[8]研究了自粘聚合物改性瀝青防水卷材熱老化后低溫柔度的影響因素，發(fā)現(xiàn)自粘卷材低溫柔度的衰減主要是由于瀝青涂蓋料組成之間相分離所導致，熱氧老化會促進自粘防水卷材瀝青涂蓋料相分離，加速低溫柔度的衰減。這些研究工作對于提高自粘聚合物改性瀝青防水卷材的質量具有很好的參考作用。

軟化油的主要作用是改善自粘聚合物改性瀝青防水卷材的低溫柔度，但其對剝離強度和老化性能也有重要影響。本文采用不同化學組成的軟化油制備了自粘聚合物改性瀝青基材，通過熱老化和紫外光老化，研究了不同組成的軟化油對自粘聚合物改性瀝青基材物理性能和老化性能的影響。

1 實 驗

1.1 原材料

基質瀝青：中石油燃料油有限責任公司生產，軟化點40.1℃，25 ℃針入度201（0.1 mm），60 ℃黏度70 Pa·s。軟化油：石油煉制中間產物，3 種代號為A、B、C 的軟化油化學組成及60 ℃黏度如表1 所示。SBS、SBR、膠粉、增粘劑、填料等原料為市售。

表1 軟化油的化學組成及黏度

1.2 自粘聚合物改性瀝青基材的制備

將加熱至流動態(tài)的瀝青加入到改性罐中，然后加入軟化油，升溫至190～195 ℃；加入SBS、SBR，攪拌30 min，再加入膠粉、增粘劑，攪拌90 min；最后加入填料，攪拌30 min，即制得自粘聚合物改性瀝青基料。按照相同的原料配比和制備工藝，采用相同摻量的軟化油A、B、C 分別制備自粘聚合物改性瀝青基料，記為A-SPMB、B-SPMB、C-SPMB。

1.3 老化實驗

1.3.1 熱老化

將制備的3 種自粘聚合物改性瀝青基材分別放入老化盤中，在70 ℃烘箱中分別老化10、20 d，取出后在25 ℃環(huán)境中放置24 h，進行相關性能測試。

1.3.2 紫外光老化

將制備的3 種自粘聚合物改性瀝青基材加入老化盤中，置于LHX-205 型紫外老化箱中進行紫外老化，紫外燈的功率為500 W，箱內溫度為70 ℃，老化時間分別為10、20 d，取出后在25 ℃環(huán)境中放置24 h，進行相關性能測試。

1.3.3 性能測試方法

自粘聚合物改性瀝青基材的軟化點和針入度分別按照GB/T 4507—2014《瀝青軟化點測定法環(huán)球法》和GB/T 4509—2010《瀝青針入度測定法》進行測試；低溫柔度和剝離強度分別按照GB/T 328.14—2007《建筑防水卷材試驗方法第14 部分：瀝青防水卷材低溫柔度》和GB/T 328.20—2007《建筑防水卷材試驗方法第20 部分：瀝青防水卷材接縫剝離性能》進行測試。

2 結果與討論

2.1 軟化油對自粘聚合物改性瀝青基材性能的影響

2.1.1 軟化點

3 種軟化油A、B、C 制備的自粘聚合物改性瀝青基料軟化點分別為82.4、87.2、78.6 ℃?？梢娷浕蛯ψ哉尘酆衔锔男詾r青基材的軟化點有較大影響。B-SPMB 的軟化點最高，其次為A-SPMB，C-SPMB 的軟化點最低。這是因為軟化油B 中化學組成較為均衡，芳香分有利于溶解分散SBS 和SBR，飽和分有利于促進膠粉的溶脹，膠質和瀝青質等重組分有利于提高基材的軟化點，軟化油A 中飽和分和芳香分含量適中，但其膠質和瀝青質含量較少；而軟化油C 中芳香分含量最高，飽和分、膠質和瀝青質均較少，不利于膠粉的溶脹及耐熱性的提高，故制備的基材軟化點最低。

2.1.2 針入度

3 種軟化油A、B、C 制備的自粘聚合物改性瀝青基材針入度分別為84、68、66（0.1 mm）。A-SPMB 的針入度最大，BSPMB 和C-SPMB 的針入度差異較小。這同樣與3 種軟化油的組成有關，軟化油A 飽和分含量較高、膠質和瀝青質含量較低，其黏度最小，導致制備的基材針入度很大；而軟化油B中膠質和瀝青質含量較高，軟化油C 中的芳香分很高、膠質和瀝青質含量較低，兩者黏度相近，故制備的自粘聚合物改性瀝青基材針入度差異很小。

2.1.3 低溫柔度

3 種軟化油A、B、C 制備的自粘聚合物改性瀝青基材低溫柔度分別為-29、-28、-26 ℃。軟化油A 和B 制備的自粘聚合物改性瀝青基材低溫柔度差異不大，而軟化油C 制備的基材低溫柔度則較差。這可能是因為軟化油C 中飽和分含量較少，影響了其對膠粉的溶脹，導致基材的低溫抗裂性能變差，軟化油A 中的飽和分含量最多，所制備基材的低溫性能最好。

2.1.4 剝離強度

3 種軟化油A、B、C 制備的自粘聚合物改性瀝青防水卷材自粘剝離強度分別為1.0、1.3、1.2 N/mm，卷材與鋁板的剝離強度分別為1.4、1.6、1.6 N/mm?？梢娷浕虰 制備的自粘聚合物改性瀝青基材之間及其與鋁板的剝離強度均最高，軟化油C 制備的基材也具有較高的剝離強度，而軟化油A 制備的基材剝離強度較差。這是因為軟化油B 中的膠質和瀝青質含量較高，提高了基材的極性，使其具有較高的粘附力；軟化油C 中芳香分含量很高，同樣對基材的極性有良好的改善作用；而軟化油A 中飽和分含量高、膠質和瀝青質含量低，影響了基材的粘附力。

2.2 軟化油對自粘聚合物改性瀝青基材老化性能的影響

2.2.1 軟化點增量

熱老化和紫外老化10 d 和20 d 后自粘聚合物改性瀝青基材的軟化點增量見表2。

表2 老化時間對自粘聚合物改性瀝青基材軟化點增量的影響

由表2 可見，經熱老化和紫外老化后，C-SPMB 的軟化點增量均最高，其次為B-SPMB，A-SPMB 的軟化點增量均最小。瀝青在老化過程中化學組分變化關系為：飽和分較為穩(wěn)定，其含量變化很小，芳香分會轉化為膠質，膠質轉化為瀝青質，導致芳香分含量明顯減少、瀝青質含量顯著增大，使瀝青的軟化點升高[9]。3 種軟化油中，軟化油A 的飽和分含量較多，芳香分含量相對較少，而軟化油C 中芳香分含量最多，故CSPMB 的軟化點增量最大。

2.2.2 針入度保留率

熱老化和紫外老化10 d 和20 d 后自粘聚合物改性瀝青基材的針入度保留率如表3 所示。

表3 老化時間對自粘聚合物改性瀝青基材針入度保留率的影響

由表3 可見，經熱老化和紫外老化后，C-SPMB 的針入度保留率均最低，A-SPMB 和B-SPMB 的針入度保留率相差不大。這同樣歸因于軟化油C 中的芳香分含量高，易轉化為瀝青質，使其硬化最嚴重。

2.2.3 低溫柔度降低值

熱老化和紫外老化10 d 和20 d 后自粘聚合物改性瀝青基材低溫柔度降低值如表4 所示。

表4 熱老化和紫外老化對自粘聚合物改性瀝青基材低溫柔度降低值的影響

由表4 可見，熱老化和紫外老化后C-SPMB 低溫柔度降低值最大，A-SPMB 和B-SPMB 的低溫柔度降低值相差不大，表明C-SPMB 的耐老化性能較差。這是因為軟化油C 中芳香分含量較高，轉化為膠質和瀝青質后使基材變脆，而軟化油A和B 的芳香分含量較少，對基材的脆性影響較小。

2.2.4 剝離強度降低值

熱老化和紫外老化10 d 和20 d 后自粘聚合物改性瀝青基材與基材的粘結剝離強度降低值如表5 所示。

表5 熱老化和紫外老化對自粘聚合物改性瀝青基材剝離強度的影響

由表5 可見，熱老化后，A-SPMB 的剝離強度降低值最小，其次為B-SPMB，C-SPMB 的剝離強度降低值最大；紫外老化后，A-SPMB 和B-SPMB 的剝離強度降低值相同，CSPMB 的剝離強度降低值最大。這也是因為芳香分含量高的軟化油C 易老化硬化，故對C-SPMB 的粘附性影響較大。

3 結 論

（1）飽和分高的軟化油A 對自粘聚合物改性瀝青基材低溫性能有良好的改善效果；飽和分、膠質和瀝青質含量適宜的軟化油B 對自粘聚合物改性瀝青基材的高低溫性能均具有良好的改善作用；而芳香分含量高的軟化油C 對自粘聚合物改性瀝青基材高低溫性能改善效果相對較差。

（2）芳香分、膠質和瀝青質含量較多的軟化油B 和C 所制備的自粘聚合物改性瀝青基材的剝離強度較大，而飽和分含量較多的軟化油A 制備的自粘聚合物改性瀝青基材的剝離強度較小。

（3）與高芳香分含量的軟化油C 相比，飽和分含量較高的軟化油A 和B 制備的自粘聚合物改性瀝青基材的軟化點增量、針入度保留率、低溫柔度和剝離強度降低值均明顯減小，表現(xiàn)出更好的抗老化性能。