CN106827753A - 一种屋顶绿化用防水卷材及制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种屋顶绿化用防水卷材及制备方法，属于建筑用防水领域。所述防水卷材包括：基材层，基材层上表面的自粘改性沥青层，自粘改性沥青层上表面设有加强防水层，加强防水层上表面设有耐根穿刺层，基材层下表面的韧性防水层，韧性防水层下表面设有PE膜。所述防水卷材的制备步骤包括：（1）自粘改性沥青的制备；（2）石墨烯/天然橡胶纳米复合材料的制备：（3）环氧树脂/石墨烯纳米复合材料的制备；（4）聚N,N‑二甲基丙烯酰胺/氧化石墨烯纳米复合材料的制备；（5）防水卷材的制备。所述防水卷材不仅具有较好的防水效果，还具有较好的热稳定性、耐根穿刺性能，使用寿命较长，降低了使用成本，具有较好的应用价值。

Description

一种屋顶绿化用防水卷材及制备方法
技术领域
本发明涉及建筑用防水领域，具体涉及一种屋顶绿化用防水卷材及制备方法。
背景技术
防水材料广泛应用于各种工业与民用建筑的屋面、地下室的工程防水，以及地铁、隧道、公路桥梁等市政及水利设施的工程防水中，目前的防水卷材抗破坏力差，易出现刺破或撕裂现象，需耗费人力、物力进行修补，缩短了防水材料的使用寿命，造成资源和资金的浪费。
防水卷材是建筑施工中常用的一种建筑材料，在道路桥梁、屋顶或需要防水的建筑物的施工中，均需要预先铺制防水卷材。而目前常用的防水卷材为高分子聚合物改性沥青，根据防水卷材应用的场所的不同，需要给防水卷材一定的特殊性能，比如在沿海地区和高盐碱地区，因为受盐碱侵蚀，建筑物的防水工程要求比一般的建筑物防水标准更高，尤其要求防水材料要具有优异耐盐碱腐蚀性能和抗氯离子渗透性、能够长时间处于高盐碱环境中仍保持良好防水性能，能够抵抗高温和严寒。在防火等级要求高的应用场所，就要求所需防水卷材有一定的防火阻燃性能，而普通的高分子聚合物改性沥青的防火阻燃性能较差，不能达到使用要求。
为改善居住条件和生活环境，屋顶绿植越来越受人们重视，目前，西方发达国家，例如美国、日本、新加坡等国采用的建筑物屋顶绿化技术，对迅速改善城市环境质量、美化城市环境起到了巨大的作用。屋顶绿化具有保护建筑物顶部，延长建筑物使用寿命；减轻城市排水压力；节省能源，保温隔热效果良好；隔音降噪作用及改善空气质量、局部气候，并可起到美化环境作用。
但是，现有的屋顶绿化在建造过程中和建成后的日常使用中，均易破坏屋顶的防水和排水系统，从而造成屋顶漏水。现有技术中建筑物的屋顶绿化体系一般采用普通的粘结砂浆及抹面砂浆形成的外保温系统易产生开裂、渗水等，从而导致屋顶保温防水失败；且如果采用传统防水卷材作为防水层，具有很强穿透能力的植物根系会对建筑屋面形成穿透，造成防水层破坏并引起屋顶漏水，一旦屋面漏水，就将面临将整个屋面铲除、修复并且必将形成高昂的修复重整费用一系列灾难性的问题。
因此，研究、开发一种具有高效防水的同时，有能够防止制备穿刺的高强度防水卷材应用于屋顶绿化，可以为市民、为社会带来福利，具有重要社会意义与应用价值。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种屋顶绿化用防水卷材及制备方法，所述制备方法得到的防水卷材不仅功能够大大提高防水卷材的防水效果，还使得防水卷材具有较高的力学强度、化学稳定性，可以有效防止屋顶绿植对防水卷材的穿刺，延长了卷材使用寿命，避免了现有技术中由于防水卷材被根穿刺或者老化等造成的频繁更换防水卷材的状况，降低了劳动成本和使用成本，具有较好的应用价值。
本发明解决技术问题采用如下技术方案：
本发明涉及一种屋顶绿化用防水卷材，包括基材层，所述基材层为玻纤毡层，所述防水卷材还包括设置在基材层上表面的自粘改性沥青层，设置在基材层下表面的韧性防水层，所述自粘改性沥青层上表面设有加强防水层，所述加强防水层上表面设有耐根穿刺层，所述韧性防水层下表面设有PE膜。
优选地，所述自粘改性沥青层包括如下重量份数的各组分：沥青基质80~100份、SBS 10~20份、丁基橡胶 5~10份、环氧树脂5~10份、改性剂5~10份、填充料20~30份、抗老化剂0.1~1.0份、抗剥落剂0.1~0.5份、软化剂1~3份、增韧剂1~1.5份、稳定剂0.5~1.5份、相容剂1~3份。
优选地，所述填充料为滑石粉、碳酸钙、云母粉、高岭土中的一种或者多种混合。
优选地，所述韧性防水层为石墨烯/天然橡胶纳米复合材料层。
优选地，所述加强防水层为环氧树脂/石墨烯纳米复合材料层。
优选地，所述耐根穿刺层为聚N,N-二甲基丙烯酰胺/氧化石墨烯纳米复合材料层。
优选地，所述韧性防水层与PE膜之间通过粘结层连接。
本发明还涉及一种屋顶绿化用防水卷材的制备方法，包括如下步骤：
（1）自粘改性沥青的制备：将沥青基质加热到180~190℃，加入软化剂搅拌0.5~1.5h；加入SBS、丁基橡胶、环氧树脂、改性剂，充分混合，并于180~185℃、转速为6500~7500rap/min的高剪切速率下剪切10~20min，再向混合物中加入相容剂，170~185℃条件下反应1~2h；向反应混合物中按照配比加入填充料，抗老化剂，增韧剂、抗剥落剂、稳定剂，搅拌反应0.5~1.5h，反应结束后，冷却，即制得改性沥青；
（2）石墨烯/天然橡胶纳米复合材料的制备：将石墨烯分散液加入到天然橡胶胶乳中，搅拌均匀后进行破乳、干燥、硫化，即得到石墨烯/天然橡胶复合材料；
（3）环氧树脂/石墨烯纳米复合材料的制备：将氧化石墨烯水溶液加入到环氧树脂中，混合搅拌反应2~3h，向混合物中加入维生素C水溶液进行原位还原反应2~3h，清洗、提纯、分离达到所述环氧树脂/石墨烯纳米复合材料；
（4）聚N,N-二甲基丙烯酰胺/氧化石墨烯纳米复合材料的制备：将氧化石墨烯水溶液加入到N,N-二甲基丙烯酰胺中，加入引发剂过硫酸铵溶液和交联剂，搅拌条件下聚合反应制得聚N,N-二甲基丙烯酰胺/氧化石墨烯纳米复合材料；
（5）防水卷材的制备：将无纺布层胎基层展开，在玻纤毡层上表面各涂覆一层自粘改性沥青层，涂覆厚度为0.8~2mm；在玻纤毡下表面涂覆石墨烯/天然橡胶纳米复合材料，涂覆厚度0.4~0.6mm；在改性沥青层上表面涂覆加强防水层环氧树脂/石墨烯纳米复合材料，涂覆厚度0.4~0.6mm，在加强防水层的上表面涂覆聚N,N-二甲基丙烯酰胺/氧化石墨烯纳米复合材料，涂覆厚度0.3~0.8mm。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
（1）本发明所述的屋顶绿化用防水卷材，采用多重加强韧性防水层，有效提高防水卷材的防水效果的同时大大提高了防水卷材的力学性能及环境稳定性能；
（2）本发明采用环氧树脂/石墨烯纳米复合材料作为加强防水层，由于石墨烯具有片层共轭结构，层层叠加形成致密的防腐层，能够有效抑制水对涂膜的浸润与渗透，起到防水防腐作用；此外，由于石墨烯优异的力学性能，使得防卷材有较好的韧性及耐摩擦、耐刮擦性能；
（3）石墨烯与天然橡胶进行交联复合，大大提高橡胶的力学性能，具有优异的抗撕裂、耐摩擦性能，能够大大增强防水卷材的韧性，使得防水卷材具有较好的抗撕裂性能和耐摩擦性能，有效提高了防水卷材的耐根穿刺性能；
（4）采用聚N,N-二甲基丙烯酰胺/氧化石墨烯纳米复合材料层作为耐根穿刺层，由于石墨烯具有片层共轭结构，层层叠加形成致密的隔绝层，形成致密的物理隔绝层，氧化石墨烯与聚N,N-二甲基丙烯酰胺的复合使得聚合物具有优异的力学性能、热稳定性，将复合材料涂覆在防水卷材中形成一层致密的保护膜，不仅提高了防水效果，还使得防水卷材具有较好的力学性能和环境稳定性；
（5）所述防水卷材，各层之间粘合性好，制备工艺简单，反应条件温和，符合目前建筑行业的需求，具有较高的应用价值。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明所述屋顶绿化用防水卷材的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例，进一步阐述本发明。这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。
实施例1：
如图1所示，本发明涉及一种屋顶绿化用防水卷材，包括基材层1，所述基材层1为玻纤毡层，基材层1上表面的自粘改性沥青层2，设置在基材层1下表面的韧性防水层3，所述自粘改性沥青层2上表面设有加强防水层4，所述加强防水层4上表面设有耐根穿刺层5，所述韧性防水层3下表面设有PE膜6。其中，所述韧性防水3层为石墨烯/天然橡胶纳米复合材料层，所述加强防水层4为环氧树脂/石墨烯纳米复合材料层，所述耐根穿刺层5为聚N,N-二甲基丙烯酰胺/氧化石墨烯纳米复合材料层，所述韧性防水层3与PE膜6之间通过粘结层7连接。
所述自粘改性沥青层包括如下重量份数的各组分：沥青基质90份、SBS 15份、丁基橡胶 8份、环氧树脂8份、改性剂7份、填充料25份、抗老化剂0.5份、抗剥落剂0.3份、软化剂2份、增韧剂1.2份、稳定剂1.0份、相容剂2份。其中，所述填充料为滑石粉和碳酸钙，两者比例1:1，所述改性剂为丁苯橡胶，抗老化剂采用油性紫外线吸收剂，抗剥落剂为含磷羟基抗剥落剂，软化剂为松焦油，增韧剂为聚乙烯醇，稳定剂为三盐基硫酸铅，相容剂为环氧树脂-SBS接枝共聚物。
所述屋顶绿化用防水卷材的制备方法，包括如下步骤：
（1）自粘改性沥青的制备：将沥青基质加热到185℃，加入软化剂搅拌1h；加入SBS、丁基橡胶、环氧树脂、改性剂，充分混合，并于180℃、转速为7000rap/min的高剪切速率下剪切15min，再向混合物中加入相容剂，180℃条件下反应2h；向反应混合物中按照配比加入填充料，抗老化剂，增韧剂、抗剥落剂、稳定剂，搅拌反应1h，反应结束后，冷却，即制得改性沥青；
（2）石墨烯/天然橡胶纳米复合材料的制备：将石墨烯分散液加入到天然橡胶胶乳中，搅拌均匀后进行破乳、干燥、硫化，即得到石墨烯/天然橡胶复合材料；
（3）环氧树脂/石墨烯纳米复合材料的制备：将氧化石墨烯水溶液加入到环氧树脂中，混合搅拌反应2h，向混合物中加入维生素C水溶液进行原位还原反应2h，清洗、提纯、分离达到所述环氧树脂/石墨烯纳米复合材料；
（4）聚N,N-二甲基丙烯酰胺/氧化石墨烯纳米复合材料的制备：将氧化石墨烯水溶液加入到N,N-二甲基丙烯酰胺中，加入引发剂过硫酸铵溶液和交联剂，搅拌条件下聚合反应制得聚N,N-二甲基丙烯酰胺/氧化石墨烯纳米复合材料；
（5）防水卷材的制备：将无纺布层胎基层展开，在玻纤毡层上表面各涂覆一层自粘改性沥青层，涂覆厚度为1.2mm；在玻纤毡下表面涂覆石墨烯/天然橡胶纳米复合材料，涂覆厚度0.4mm；在改性沥青层上表面涂覆加强防水层聚环氧树脂/石墨烯纳米复合材料，涂覆厚度0.4mm，在加强防水层的上表面涂覆聚N,N-二甲基丙烯酰胺/氧化石墨烯纳米复合材料，涂覆厚度0.6mm。
实施例2：
本发明涉及一种屋顶绿化用防水卷材，包括基材层，所述基材层为玻纤毡层，基材层上表面的自粘改性沥青层，设置在基材层下表面的韧性防水层，所述自粘改性沥青层上表面设有加强防水层，所述加强防水层上表面设有耐根穿刺层，所述韧性防水层下表面设有PE膜。其中，所述韧性防水层为石墨烯/天然橡胶纳米复合材料层，所述加强防水层为环氧树脂/石墨烯纳米复合材料层，所述耐根穿刺层为聚N,N-二甲基丙烯酰胺/氧化石墨烯纳米复合材料层，所述韧性防水层与PE膜之间通过粘结层连接。
所述自粘改性沥青层包括如下重量份数的各组分：沥青基质80份、SBS 10份、丁基橡胶 5份、环氧树脂5份、改性剂5份、填充料20份、抗老化剂0.1份、抗剥落剂0.1份、软化剂1份、增韧剂1份、稳定剂0.5份、相容剂1份。其中，所述填充料为碳酸钙，所述改性剂为丁苯橡胶，抗老化剂采用油性紫外线吸收剂，抗剥落剂为含磷羟基抗剥落剂，软化剂为松焦油，增韧剂为丁腈橡胶，稳定剂为三盐基硫酸铅，相容剂为环氧树脂-聚丁二烯接枝共聚物。
所述屋顶绿化用防水卷材的制备方法，包括如下步骤：
（1）自粘改性沥青的制备：将沥青基质加热到180℃，加入软化剂搅拌1.5h；加入SBS、丁基橡胶、环氧树脂、改性剂，充分混合，并于185℃、转速为7500rap/min的高剪切速率下剪切10min，再向混合物中加入相容剂， 185℃条件下反应1h；向反应混合物中按照配比加入填充料，抗老化剂，增韧剂、抗剥落剂、稳定剂，搅拌反应0.5h，反应结束后，冷却，即制得改性沥青；
（2）石墨烯/天然橡胶纳米复合材料的制备：将石墨烯分散液加入到天然橡胶胶乳中，搅拌均匀后进行破乳、干燥、硫化，即得到石墨烯/天然橡胶复合材料；
（3）环氧树脂/石墨烯纳米复合材料的制备：将氧化石墨烯水溶液加入到环氧树脂中，混合搅拌反应2h，向混合物中加入维生素C水溶液进行原位还原反应2h，清洗、提纯、分离达到所述环氧树脂/石墨烯纳米复合材料；
（4）聚N,N-二甲基丙烯酰胺/氧化石墨烯纳米复合材料的制备：将氧化石墨烯水溶液加入到N,N-二甲基丙烯酰胺中，加入引发剂过硫酸铵溶液和交联剂，搅拌条件下聚合反应制得聚N,N-二甲基丙烯酰胺/氧化石墨烯纳米复合材料；
（5）防水卷材的制备：将无纺布层胎基层展开，在玻纤毡层上表面各涂覆一层自粘改性沥青层，涂覆厚度为0.8mm；在玻纤毡下表面涂覆石墨烯/天然橡胶纳米复合材料，涂覆厚度0.6mm；在改性沥青层上表面涂覆加强防水层聚环氧树脂/石墨烯纳米复合材料，涂覆厚度0.4mm，在加强防水层的上表面涂覆聚N,N-二甲基丙烯酰胺/氧化石墨烯纳米复合材料，涂覆厚度0.3mm。
实施例3：
本发明涉及一种屋顶绿化用防水卷材，包括基材层，所述基材层为玻纤毡层，基材层上表面的自粘改性沥青层，设置在基材层下表面的韧性防水层，所述自粘改性沥青层上表面设有加强防水层，所述加强防水层上表面设有耐根穿刺层，所述韧性防水层下表面设有PE膜。其中，所述韧性防水层为石墨烯/天然橡胶纳米复合材料层，所述加强防水层为环氧树脂/石墨烯纳米复合材料层，所述耐根穿刺层为聚N,N-二甲基丙烯酰胺/氧化石墨烯纳米复合材料层，所述韧性防水层与PE膜之间通过粘结层连接。
所述自粘改性沥青层包括如下重量份数的各组分：沥青基质100份、SBS 20份、丁基橡胶 10份、环氧树脂10份、改性剂10份、填充料30份、抗老化剂1.0份、抗剥落剂0.5份、软化剂3份、增韧剂1.5份、稳定剂1.5份、相容剂3份。其中，所述填充料为云母粉，所述改性剂为天然橡胶，抗老化剂采用油性紫外线吸收剂，抗剥落剂为含磷羟基抗剥落剂，软化剂为松焦油，增韧剂为丁苯橡胶，稳定剂为三盐基硫酸铅，相容剂为环氧树脂-SBS接枝共聚物。
所述屋顶绿化用防水卷材的制备方法，包括如下步骤：
（1）自粘改性沥青的制备：将沥青基质加热到190℃，加入软化剂搅拌0.5h；加入SBS、丁基橡胶、环氧树脂、改性剂，充分混合，并于180℃、转速为6500rap/min的高剪切速率下剪切20min，再向混合物中加入相容剂，170℃条件下反应2h；向反应混合物中按照配比加入填充料，抗老化剂，增韧剂、抗剥落剂、稳定剂，搅拌反应1.5h，反应结束后，冷却，即制得改性沥青；
（2）石墨烯/天然橡胶纳米复合材料的制备：将石墨烯分散液加入到天然橡胶胶乳中，搅拌均匀后进行破乳、干燥、硫化，即得到石墨烯/天然橡胶复合材料；
（3）环氧树脂/石墨烯纳米复合材料的制备：将氧化石墨烯水溶液加入到环氧树脂中，混合搅拌反应3h，向混合物中加入维生素C水溶液进行原位还原反应3h，清洗、提纯、分离达到所述环氧树脂/石墨烯纳米复合材料；
（4）聚N,N-二甲基丙烯酰胺/氧化石墨烯纳米复合材料的制备：将氧化石墨烯水溶液加入到N,N-二甲基丙烯酰胺中，加入引发剂过硫酸铵溶液和交联剂，搅拌条件下聚合反应制得聚N,N-二甲基丙烯酰胺/氧化石墨烯纳米复合材料；
（5）防水卷材的制备：将无纺布层胎基层展开，在玻纤毡层上表面各涂覆一层自粘改性沥青层，涂覆厚度为2mm；在玻纤毡下表面涂覆石墨烯/天然橡胶纳米复合材料，涂覆厚度0.4mm；在改性沥青层上表面涂覆加强防水层聚环氧树脂/石墨烯纳米复合材料，涂覆厚度0.6mm，在加强防水层的上表面涂覆聚N,N-二甲基丙烯酰胺/氧化石墨烯纳米复合材料，涂覆厚度0.8mm。
本发明所述的屋顶绿化用防水卷材，采用多重加强韧性防水层，有效提高防水卷材的防水效果的同时大大提高了防水卷材的力学性能及环境稳定性能；采用石墨烯、氧化石墨烯与聚合物复合的纳米复合材料应用于防水卷材组成中，由于石墨烯具有片层共轭结构，层层叠加形成致密的防腐层，能够有效抑制水对涂膜的浸润与渗透，起到防水防腐作用；此外，由于石墨烯优异的力学性能，使得防卷材有较好的韧性及耐摩擦、耐刮擦性能，有效提高了防水卷材的耐根穿刺性能；且卷材各层之间粘合性好，制备工艺简单，反应条件温和，符合目前建筑行业的需求，具有较高的应用价值。。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (8)

1.一种屋顶绿化用防水卷材，包括基材层，所述基材层为玻纤毡层，其特征在于：所述防水卷材还包括设置在基材层上表面的自粘改性沥青层，设置在基材层下表面的韧性防水层，所述自粘改性沥青层上表面设有加强防水层，所述加强防水层上表面设有耐根穿刺层，所述韧性防水层下表面设有PE膜。
2.根据权利要求1所述的屋顶绿化用防水卷材，其特征在于：所述自粘改性沥青层包括如下重量份数的各组分：沥青基质80~100份、SBS 10~20份、丁基橡胶 5~10份、环氧树脂5~10份、改性剂5~10份、填充料20~30份、抗老化剂0.1~1.0份、抗剥落剂0.1~0.5份、软化剂1~3份、增韧剂1~1.5份、稳定剂0.5~1.5份、相容剂1~3份。
3.根据权利要求2所述的屋顶绿化用防水卷材，其特征在于：所述填充料为滑石粉、碳酸钙、云母粉、高岭土中的一种或者多种混合。
4.根据权利要求1所述的屋顶绿化用防水卷材，其特征在于：所述韧性防水层为石墨烯/天然橡胶纳米复合材料层。
5.根据权利要求1所述的屋顶绿化用防水卷材，其特征在于：所述加强防水层为环氧树脂/石墨烯纳米复合材料层。
6.根据权利要求1所述的屋顶绿化用防水卷材，其特征在于：所述耐根穿刺层为聚N,N-二甲基丙烯酰胺/氧化石墨烯纳米复合材料层。
7.根据权利要求1所述的屋顶绿化用防水卷材，其特征在于：所述韧性防水层与PE膜之间通过粘结层连接。
8.一种根据权利要求1~7任一项所述的屋顶绿化用防水卷材的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
（1）自粘改性沥青的制备：将沥青基质加热到180~190℃，加入软化剂搅拌0.5~1.5h；加入SBS、丁基橡胶、环氧树脂、改性剂，充分混合，并于180~185℃、转速为6500~7500rap/min的高剪切速率下剪切10~20min，再向混合物中加入相容剂，170~185℃条件下反应1~2h；向反应混合物中按照配比加入填充料，抗老化剂，增韧剂、抗剥落剂、稳定剂，搅拌反应0.5~1.5h，反应结束后，冷却，即制得改性沥青；
（2）石墨烯/天然橡胶纳米复合材料的制备：将石墨烯分散液加入到天然橡胶胶乳中，搅拌均匀后进行破乳、干燥、硫化，即得到石墨烯/天然橡胶复合材料；
（3）环氧树脂/石墨烯纳米复合材料的制备：将氧化石墨烯水溶液加入到环氧树脂中，混合搅拌反应2~3h，向混合物中加入维生素C水溶液进行原位还原反应2~3h，清洗、提纯、分离达到所述环氧树脂/石墨烯纳米复合材料；
（4）聚N,N-二甲基丙烯酰胺/氧化石墨烯纳米复合材料的制备：将氧化石墨烯水溶液加入到N,N-二甲基丙烯酰胺中，加入引发剂过硫酸铵溶液和交联剂，搅拌条件下聚合反应制得聚N,N-二甲基丙烯酰胺/氧化石墨烯纳米复合材料；
（5）防水卷材的制备：将无纺布层胎基层展开，在玻纤毡层上表面各涂覆一层自粘改性沥青层，涂覆厚度为0.8~2mm；在玻纤毡下表面涂覆石墨烯/天然橡胶纳米复合材料，涂覆厚度0.4~0.6mm；在改性沥青层上表面涂覆加强防水层环氧树脂/石墨烯纳米复合材料，涂覆厚度0.4~0.6mm，在加强防水层的上表面涂覆聚N,N-二甲基丙烯酰胺/氧化石墨烯纳米复合材料，涂覆厚度0.3~0.8mm。
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