CN104626670A - 一种耐高温抗紫外防水透气板 - Google Patents

Abstract

本案公开了一种耐高温抗紫外防水透气板，它从上至下依次设置有抗紫外涂层、第一颗粒板层、活性炭层、第二颗粒板层和耐高温涂层；其中，抗紫外涂层中含有三(1，2，2，6，6-五甲哌啶基)亚磷酸酯、2，2’-硫代双(4-叔辛基酚氧基)镍、4-苯甲酰氧基-2，2，6，6-四甲基哌啶、环氧树脂和多孔微球。本案在最外层增设抗紫外层，使得产品不易老化；通过在内层增设耐高温层，提高了产品耐高温性能和使用寿命；在涂层中均匀混有多孔微球，保证了涂层的固有功能，可允许气流穿过，并能阻断水滴的渗透；采用生物质能源作基材，不仅保证了产品防尘防潮透气的能力，还降低了生产成本，改善了生产环境。

Description

一种耐高温抗紫外防水透气板

技术领域

本发明涉及一种防水透气材料，特别涉及一种户外用的天然环保型耐高温抗紫外防水透气板。

背景技术

防水透气材料一般包括防水透气膜和防水透气板，它们均属于新型的高分子防水材料，从制作工艺上讲，防水透气膜的技术要求比一般的防水材料要高的多，当然，从品质上讲，防水透气膜也具备许多其他防水材料所不具备的功能性特点。防水透气材料主要用于户外，多用于建筑、交通设施、户外照明、户外通信设备、太阳能设备等。

防水透气材料的生产工艺多被国外公司所垄断，近年来，国内也出现了一些厂家开始生产这类材料，但各家产品质量参差不齐，无法形成一个统一的质量标准。目前，防水透气材料多采用无纺布+透气高分子材料+无纺布这一结构模式，但纵观国内外所生产出的防水透气材料，均存在以下问题：1)无纺布多由聚丙烯酸酯(PP)制成，虽然该种材质的无纺布也有其自身的优点，但该类无纺布强度低，耐久性差，不耐高温，在长期紫外照射下十分容易老化；2)透气高分子材料多采用聚四氟乙烯(EPTFE)，而有关EPTFE的关键工艺技术被国外企业所垄断，且目前EPTFE的发展也遇到了技术瓶颈，但尽管EPTFE在行业内享有众多美誉，其生产过程中必须使用全氟辛酸铵(PFOA)作原料，PFOA是一种强致癌物质，易对处在生产一线的操作人员带来极大危害，因此有必要开发一款既能够打破EPTFE的技术垄断，又能具有极大环保优势的新型防水透气材料。

发明内容

针对现有技术中存在的不足之处，本发明通过改进此类材料的组合结构，并改变构成这些结构的材质组成，来实现以下目的：1)使产品耐用耐高温，抗紫外不老化；2)生产过程全部不含致癌物质及环境污染型物质；3)降低企业的生产成本。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种耐高温抗紫外防水透气板，从上至下依次设置有抗紫外涂层、第一颗粒板层、活性炭层、第二颗粒板层和耐高温涂层；

其中，所述抗紫外涂层中含有20wt％的三(1，2，2，6，6-五甲哌啶基)亚磷酸酯、10wt％的2，2’-硫代双(4-叔辛基酚氧基)镍、10wt％的4-苯甲酰氧基-2，2，6，6-四甲基哌啶、30wt％的环氧树脂和30wt％的多孔微球；

所述耐高温涂层中含有25wt％的碳化钛、10wt％的碳化硼、10wt％的氮化硅、30wt％的环氧树脂和25wt％的多孔微球；

所述第一颗粒板层和第二颗粒板层由含有65wt％的生物质颗粒、5wt％的阻燃剂、5wt％的碳化钙、5wt％的磺酸盐和20wt％的丙烯酸酯经混合、压制成型、烘干获得。

优选的是，所述的耐高温抗紫外防水透气板，所述多孔微球由氧化硅或氧化锆制成，所述多孔微球的孔隙度为40～50％，孔径为10～15μm。

优选的是，所述的耐高温抗紫外防水透气板，所述第一颗粒板层和第二颗粒板层的厚度均为0.4～0.6mm。

优选的是，所述的耐高温抗紫外防水透气板，所述生物质颗粒由木质下脚料、木质废弃物和农作物秸秆经干燥、粉碎、混合、干燥后获得；所述生物质颗粒的粒径为40～50μm。

优选的是，所述的耐高温抗紫外防水透气板，所述抗紫外涂层的厚度为15～20μm。

优选的是，所述的耐高温抗紫外防水透气板，所述耐高温涂层的厚度为10～15μm。

优选的是，所述的耐高温抗紫外防水透气板，所述活性炭层的厚度为150～200μm，活性炭的粒径为15～20μm。

优选的是，所述的耐高温抗紫外防水透气板，所述阻燃剂选自磷系阻燃剂、氮系阻燃剂或其组合。

本发明的有益效果是：1)在最外层增设抗紫外层，使得产品不易老化，经久耐用；2)通过在内层增设耐高温层，提高了产品耐高温性能和使用寿命；3)在所有涂层中均匀混有多孔微球，不仅保证了涂层的固有功能，还可允许气流穿过，并能阻断水滴的渗透；4)采用环保的生物质能源作基材，不仅保证了产品防尘防潮透气的能力，还降低了生产成本，并改善了生产环境；5)采用活性炭作夹心层，不仅可吸湿、防潮透气，而且还可循环利用，节能环保，具有极长的使用寿命。

附图说明

图1为本案所述的耐高温抗紫外防水透气板的结构示意图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

如图1所示，本发明提出的一种耐高温抗紫外防水透气板，从上至下依次设置有抗紫外涂层1、第一颗粒板层2、活性炭层3、第二颗粒板层4和耐高温涂层5。

其中，抗紫外涂层1中含有20wt％的三(1，2，2，6，6-五甲哌啶基)亚磷酸酯、10wt％的2，2’-硫代双(4-叔辛基酚氧基)镍、10wt％的4-苯甲酰氧基-2，2，6，6-四甲基哌啶、30wt％的环氧树脂和30wt％的多孔微球；三(1，2，2，6，6-五甲哌啶基)亚磷酸酯、2，2’-硫代双(4-叔辛基酚氧基)镍和4-苯甲酰氧基-2，2，6，6-四甲基哌啶这一组合是紫外线吸收剂和光稳定剂的复配型配方，它们作为一个整体协同发挥抗紫外功能，因此这三种物质的配比应被限制，通过实验对比发现，在上述配比下，涂层所能达到的抗紫外效果最优，其紫外吸收率高达99.7％，若改变这一配比，其紫外吸收率将下降，若改变范围较小，其紫外吸收率还可维持在91％～95％之间；若改变范围较大，则其紫外吸收率将小于90％。抗紫外涂层1的厚度也应受到限制，厚度优选为15～20μm，若其厚度＜15μm，则会降低其紫外吸收率及使用寿命；若其厚度＞20μm，则易导致产品透气不畅，透气率下降5％，且增加了生产成本。

耐高温涂层5中含有25wt％的碳化钛、10wt％的碳化硼、10wt％的氮化硅、30wt％的环氧树脂和25wt％的多孔微球；碳化钛、碳化硼和氮化硅这一组合属于复合型无机金属化合物，这三种物质分别具有出色的耐腐蚀、耐高温、耐候特性，三者作为一个有机整体协同发挥作用，因此，这三者的配比应被限制，根据实验对比发现，在上述配比下，涂层的耐高温性能最出色，耐受高温极限值达到1550℃，酸雾实验24小时涂层不起泡不脱落；当改变这一配比时，其综合耐高温性能将下降，若改变值较小，则耐高温极限值只能在1000～1300℃之间，酸雾实验只能维持5小时；若改变值较大，则耐高温极限值将小于800℃，酸雾实验仅能维持半小时。耐高温涂层5的厚度也应被限制，该厚度优选为10～15μm，若厚度＜10μm，则影响其耐高温性能、防腐性能和耐候性能；若厚度＞15μm，则影响产品的透气效率，透气率下降7％，同时增加了生产成本。

在抗紫外涂层1和耐高温涂层5中均添加了多孔微球，它的作用是保证这些涂层均具有透气功能，若没有这些多孔微球，涂层是密实的，它可以防水，但不能透气，而当涂层中混入这么细小的纳米级的多孔微球后，它具备了透气功能，同时由于微球的孔径小于水滴所能达到的最小直径(约为20～25μm)，所以水滴无法穿透涂层，但气态的“水汽”和其他气体可以穿过。多孔微球优选由氧化硅或氧化锆制成，这种陶瓷类的材质化学性质稳定，耐腐蚀耐高温，使用寿命极长，多孔微球的孔隙度应被限制，孔隙度优选为40～50％，若低于40％，则影响其透气效率；若孔隙度高于50％，则此类多孔微球的加工工艺复杂，售价昂贵，从而增加了生产成本。多孔微球的孔径也应被限制，其优选为10～15μm，若多孔微球的孔径＜10μm，则降低透气效率，若孔径＞15μm，则易导致水滴的穿透。

第一颗粒板层2和第二颗粒板层4由含有65wt％的生物质颗粒、5wt％的阻燃剂、5wt％的碳化钙、5wt％的磺酸盐和20wt％的丙烯酸酯经混合、压制成型、烘干获得。生物质颗粒由木质下脚料、木质废弃物和农作物秸秆经干燥、粉碎、混合、干燥后获得。生物质颗粒由于具备木质的特性，具有相对疏松的孔隙，可允许气体的穿过。阻燃剂可选自磷系阻燃剂、氮系阻燃剂或其组合。磺酸盐的作用是提供亲水基团，用于传递气态水分子，保证颗粒板的透“汽”性。碳化钙是一种增韧剂，它混入颗粒板后可增加板材的韧性和坚固度，用于提高颗粒板的结构稳定性。生物质颗粒、阻燃剂、碳化钙、磺酸盐和丙烯酸酯作为一个整体彼此协同发挥作用，根据不同配比的实验对比发现，在上述配比下，颗粒板的综合测试结果最优，透气量达到最高的1700g/平方/24小时，翘曲度小于0.1mm，抗压强度为3.0Mpa。若改变上述配比，则透气量和抗压强度将下降，翘曲度将升高；若改变值较小，透气量可维持在1000～1500g/平方/24小时，翘曲度为0.2～0.4mm，抗压强度为2.0～2.5Mpa；若改变值较大，则透气量小于1000g/平方/24小时，翘曲度大于0.5mm，抗压强度小于1.5Mpa。第一颗粒板层2和第二颗粒板层4的厚度应被限制，其厚度优选均为0.4～0.6mm；若厚度小于0.4mm，则影响颗粒板的结构牢固性，使板材在使用和运输时易断裂；若厚度大于0.6mm，则易影响板材的透气速度和透气效率。生物质颗粒的粒径也应被限制，其粒径优选为40～50μm。若粒径过小，则降低透气量；若粒径过大，则易板材结构过于疏松，从而影响产品的使用寿命。

活性炭层3既能防水防潮，碳的疏松性又能使其具有优异的透气性能，且最关键的是活性炭在使用一段时间后可通过烘干、活化再生，该特性使得它更加环保节能，且具有理论无限长的使用寿命，结合活性炭的出色耐候性和低廉的造价，它十分适合作为户外耗材使用。活性炭层3的厚度应被限制，该厚度优选为150～200μm，若厚度过小，则影响其防潮能力，若厚度过大，则影响板材整体的透气效率；同时，活性炭的粒径也应被限制，其值优选为15～20μm，若小于15μm，其饱和后的活化效率太慢，且透气量降低；若大于20μm，则单位体积里的活性炭数量减少，造成相对吸附面积减小，吸附效率降低，使得活性炭易饱和，从而影响了产品的防潮功能。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (8)

1.一种耐高温抗紫外防水透气板，其特征在于，从上至下依次设置有抗紫外涂层、第一颗粒板层、活性炭层、第二颗粒板层和耐高温涂层；

其中，所述抗紫外涂层中含有20wt％的三(1，2，2，6，6-五甲哌啶基)亚磷酸酯、10wt％的2，2’-硫代双(4-叔辛基酚氧基)镍、10wt％的4-苯甲酰氧基-2，2，6，6-四甲基哌啶、30wt％的环氧树脂和30wt％的多孔微球；

所述耐高温涂层中含有25wt％的碳化钛、10wt％的碳化硼、10wt％的氮化硅、30wt％的环氧树脂和25wt％的多孔微球；

所述第一颗粒板层和第二颗粒板层由含有65wt％的生物质颗粒、5wt％的阻燃剂、5wt％的碳化钙、5wt％的磺酸盐和20wt％的丙烯酸酯经混合、压制成型、烘干获得。

2.根据权利要求1所述的耐高温抗紫外防水透气板，其特征在于，所述多孔微球由氧化硅或氧化锆制成，所述多孔微球的孔隙度为40～50％，孔径为10～15μm。

3.根据权利要求1所述的耐高温抗紫外防水透气板，其特征在于，所述第一颗粒板层和第二颗粒板层的厚度均为0.4～0.6mm。

4.根据权利要求1所述的耐高温抗紫外防水透气板，其特征在于，所述生物质颗粒由木质下脚料、木质废弃物和农作物秸秆经干燥、粉碎、混合、干燥后获得；所述生物质颗粒的粒径为40～50μm。

5.根据权利要求1所述的耐高温抗紫外防水透气板，其特征在于，所述抗紫外涂层的厚度为15～20μm。

6.根据权利要求1所述的耐高温抗紫外防水透气板，其特征在于，所述耐高温涂层的厚度为10～15μm。

7.根据权利要求1所述的耐高温抗紫外防水透气板，其特征在于，所述活性炭层的厚度为150～200μm，活性炭的粒径为15～20μm。

8.根据权利要求1所述的耐高温抗紫外防水透气板，其特征在于，所述阻燃剂选自磷系阻燃剂、氮系阻燃剂或其组合。