CN107415394A - 一种高韧性防水卷材及制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高韧性防水卷材及制备方法，属于防水卷材领域。所述防水卷材包括：基材层，所述基材层上、下表面分别设有自粘防水层，所述自粘防水层表面分别设有隔离保护层。其中，所述基材层为碱性玻纤毡层，所述自粘防水层为聚合物改性沥青，所述隔离保护层为PE膜。所述制备步骤包括：(1)石墨烯/天然橡胶纳米复合材料的制备：(2)聚合物改性沥青的制备；(3)防水卷材的制备。本发明所述防水卷材不仅具有较好的防水、防腐效果，还大大提高了防水卷材的韧性，且石墨烯的存在使得防水卷材具有较好的环境稳定性，大大延长了防水卷材的使用寿命，具有较好的应用前景。

Description

一种高韧性防水卷材及制备方法
技术领域
本发明涉及防水卷材领域，具体涉及一种高韧性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。
现有的沥青防水卷材拉伸强度、延伸率低、温度稳定性差，易受天气的影响；因而其防水性能较差、耐候性较差、使用年限较短。目前国内外防水卷材中质量较好的一类是高分子类防水卷材—CPE(即氯化聚乙烯)，是一种应用较广泛的饱和高分子材料；该CPE防水卷材具有优良的耐侯性、耐臭氧、耐化学药品、耐老化性能、耐油性、阻燃性及着色性能，但是该CPE防水卷材通体用CPE制成，卷材抗变形能力差，温度变化易引起卷材的收缩膨胀，容易造成卷材破碎形成微孔，影响了防水卷材的防水性能和强度。
研究开发具有高强度、高韧性的聚合物改性沥青防水卷材产品，可以大大提高我们建设质量，创造无法估量的社会效益，随着聚合物改性沥青防水卷材门槛的提高，随着未来建筑建设发展需要，高强度、高韧性的聚合物改性沥青防水卷材的研发具有重要意义和实用价值。
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高韧性防水卷材及制备方法，所述制备方法得到的防水卷材不仅具有较好的防水、防腐效果，还大大提高了防水卷材的韧性，且石墨烯的存在使得防水卷材具有较好的环境稳定性，大大延长了防水卷材的使用寿命，具有较好的应用前景。
本发明解决技术问题采用如下技术方案：
本发明涉及一种高韧性防水卷材，所述防水卷材包括基材层，所述基材层上、下表面分别设有自粘防水层，所述自粘防水层表面分别设有隔离保护层。
优选地，所述基材层为碱性玻纤毡层。
优选地，所述自粘防水层为聚合物改性沥青。
优选地，所述聚合物改性沥青层包括如下重量分数的各组分：沥青基质30～50份、SBS 1～5份、石墨烯/天然橡胶纳米复合材料5～10份、天然橡胶1～10份、增塑剂2～5份、改性剂5～10份、填充料10～20份、抗老化剂1～5份、抗剥落剂1～3份、软化剂2～6份、增韧剂1～5份、稳定剂1～3份、相容剂0.5～3份。
优选地，所述隔离保护层为PE膜。
本发明还涉及一种高韧性防水卷材的制备方法，包括如下步骤：
(1)石墨烯/天然橡胶纳米复合材料的制备：将石墨烯分散在水相中，再与橡胶胶乳混合，经过絮凝、烘干、混炼配合制备得到复合材料；
(2)聚合物改性沥青的制备：将沥青基质加入到反应釜中，再按照配比加入软化剂，于160～180℃，搅拌0.5～1h；加入SBS、石墨烯/天然橡胶纳米复合材料、天然橡胶充分搅拌混合，并加入增塑剂、改性剂，并于170～185℃高剪切速率下剪切10～30min，撤去剪切转头，再向混合物中加入相容剂，170～185℃条件下反应1～3h；向反应混合物中按照配比加入填充料搅拌均匀，再加入抗老化剂，增韧剂、抗剥落剂、稳定剂，搅拌反应1～2h，即制得改性沥青；
(3)防水卷材的制备：将无纺布层胎基层展开，在玻纤毡层上、下表面各涂覆一层自粘改性沥青层，涂覆厚度为0.4～1mm；然后在自粘沥青层表面各粘结PE膜，PE膜厚度0.2～0.4mm，即制得所述防水卷材。
优选地，所述步骤(2)中的剪切速率为6800～7200rap/min。
优选地，所述步骤(2)中加入抗老化剂，增韧剂、抗剥落剂、稳定剂后的反应温度为170～180℃。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
(1)本发明所述的高韧性防水卷材，防水卷材不仅具有较好的防水、防腐效果，还大大提高了防水卷材的韧性，且石墨烯的存在使得防水卷材具有较好的环境稳定性，大大延长了防水卷材的使用寿命，避免了因防水卷材韧性及环境稳定性差导致的防水卷材的频繁更换的现象，具有较好的应用前景；
(2)本发明采用石墨烯/天然橡胶纳米复合材料作为沥青的改性聚合物之一，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，与天然橡胶改性应用于防水卷材，大大提高了防水卷材的防水、防腐效果；此外，由于石墨烯优异的力学性能及化学稳定性，使得改性后的沥青防水卷材具有较好的韧性及环境稳定性；
(3)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为本发明所述高韧性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，本发明涉及一种高韧性防水卷材，所述防水卷材包括基材层1，所述基材层上、下表面分别设有自粘防水层2，所述自粘防水层2表面分别设有隔离保护层3。其中，所述基材层1为碱性玻纤毡层，所述自粘防水层2为聚合物改性沥青，所述隔离保护层3为PE膜。
所述聚合物改性沥青层包括如下重量分数的各组分：沥青基质40份、SBS 3份、石墨烯/天然橡胶纳米复合材料8份、天然橡胶5份、增塑剂3份、改性剂8份、填充料15份、抗老化剂3份、抗剥落剂2份、软化剂5份、增韧剂3份、稳定剂2份、相容剂2份。
其中，所述增塑剂为邻苯二甲酸二丁酯，所述改性剂为丁基橡胶，填充料为滑石粉，抗老化剂为油性紫外线吸收剂，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。
所述高韧性防水卷材的制备方法，包括如下步骤：
(1)石墨烯/天然橡胶纳米复合材料的制备：将石墨烯分散在水相中，再与橡胶胶乳混合，经过絮凝、烘干、混炼配合制备得到复合材料；
(2)聚合物改性沥青的制备：将沥青基质加入到反应釜中，再按照配比加入软化剂，于170℃，搅拌0.5h；加入SBS、石墨烯/天然橡胶纳米复合材料、天然橡胶充分搅拌混合，并加入增塑剂、改性剂，并于180℃剪切速率为7000rap/min高剪切速率下剪切20min，撤去剪切转头，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搅拌均匀，再加入抗老化剂，增韧剂、抗剥落剂、稳定剂，180℃搅拌反应1.5h，即制得改性沥青；
(3)防水卷材的制备：将无纺布层胎基层展开，在玻纤毡层上、下表面各涂覆一层自粘改性沥青层，涂覆厚度为0.6mm；然后在自粘沥青层表面各粘结PE膜，PE膜厚度0.3mm，即制得所述防水卷材。
实施例2：
本发明涉及一种高韧性防水卷材，所述防水卷材包括基材层，所述基材层上、下表面分别设有自粘防水层，所述自粘防水层表面分别设有隔离保护层。其中，所述基材层为碱性玻纤毡层，所述自粘防水层为聚合物改性沥青，所述隔离保护层为PE膜。
所述聚合物改性沥青层包括如下重量分数的各组分：沥青基质30份、SBS 1份、石墨烯/天然橡胶纳米复合材料5份、天然橡胶1份、增塑剂2份、改性剂5份、填充料10份、抗老化剂1份、抗剥落剂1份、软化剂2份、增韧剂1份、稳定剂1份、相容剂0.5份。
其中，所述增塑剂为邻苯二甲酸二丁酯，所述改性剂为丁基橡胶，填充料为滑石粉，抗老化剂为油性紫外线吸收剂，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。
所述高韧性防水卷材的制备方法，包括如下步骤：
(1)石墨烯/天然橡胶纳米复合材料的制备：将石墨烯分散在水相中，再与橡胶胶乳混合，经过絮凝、烘干、混炼配合制备得到复合材料；
(2)聚合物改性沥青的制备：将沥青基质加入到反应釜中，再按照配比加入软化剂，于160℃，搅拌1h；加入SBS、石墨烯/天然橡胶纳米复合材料、天然橡胶充分搅拌混合，并加入增塑剂、改性剂，并于170℃剪切速率为6800rap/min条件下剪切30min，撤去剪切转头，再向混合物中加入相容剂，170℃条件下反应3h；向反应混合物中按照配比加入填充料搅拌均匀，再加入抗老化剂，增韧剂、抗剥落剂、稳定剂，170℃搅拌反应1h，即制得改性沥青；
(3)防水卷材的制备：将无纺布层胎基层展开，在玻纤毡层上、下表面各涂覆一层自粘改性沥青层，涂覆厚度为0.4mm；然后在自粘沥青层表面各粘结PE膜，PE膜厚度0.4mm，即制得所述防水卷材。
实施例3：
本发明涉及一种高韧性防水卷材，所述防水卷材包括基材层，所述基材层上、下表面分别设有自粘防水层，所述自粘防水层表面分别设有隔离保护层。其中，所述基材层为碱性玻纤毡层，所述自粘防水层为聚合物改性沥青，所述隔离保护层为PE膜。
所述聚合物改性沥青层包括如下重量分数的各组分：沥青基质50份、SBS 5份、石墨烯/天然橡胶纳米复合材料10份、天然橡胶10份、增塑剂5份、改性剂10份、填充料20份、抗老化剂5份、抗剥落剂3份、软化剂6份、增韧剂5份、稳定剂3份、相容剂3份。
其中，所述增塑剂为邻苯二甲酸二丁酯，所述改性剂为丁基橡胶，填充料为滑石粉，抗老化剂为油性紫外线吸收剂，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。
所述高韧性防水卷材的制备方法，包括如下步骤：
(1)石墨烯/天然橡胶纳米复合材料的制备：将石墨烯分散在水相中，再与橡胶胶乳混合，经过絮凝、烘干、混炼配合制备得到复合材料；
(2)聚合物改性沥青的制备：将沥青基质加入到反应釜中，再按照配比加入软化剂，于180℃，搅拌0.5h；加入SBS、石墨烯/天然橡胶纳米复合材料、天然橡胶充分搅拌混合，并加入增塑剂、改性剂，并于185℃剪切速率为7200rap/min条件下剪切10min，撤去剪切转头，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搅拌均匀，再加入抗老化剂，增韧剂、抗剥落剂、稳定剂，180℃搅拌反应2h，即制得改性沥青；
(3)防水卷材的制备：将无纺布层胎基层展开，在玻纤毡层上、下表面各涂覆一层自粘改性沥青层，涂覆厚度为1mm；然后在自粘沥青层表面各粘结PE膜，PE膜厚度0.2mm，即制得所述防水卷材。
将上述实施例制备得到的防水卷材按照标准GB18242-2008《塑性体和弹性体沥青防水卷材》进行性能检测，结果如下：
不透水性 拉力N/50mm 人工气候加速老化拉力保持率
实施例1 0.3MPa条件下，120min 1200 92％
实施例2 0.3MPa条件下，70min 950 88％
实施例3 0.3MPa条件下，95min 1060 90％
综上所述，本发明所述的高韧性防水卷材，不仅具有较好的防水、防腐效果，还大大提高了防水卷材的韧性，且石墨烯的存在使得防水卷材具有较好的环境稳定性，大大延长了防水卷材的使用寿命，避免了因防水卷材韧性及环境稳定性差导致的防水卷材的频繁更换的现象，具有较好的应用前景；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。
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)

1.一种高韧性防水卷材，其特征在于：所述防水卷材包括基材层，所述基材层上、下表面分别设有自粘防水层，所述自粘防水层表面分别设有隔离保护层。
2.根据权利要求1所述的高韧性防水卷材，其特征在于：所述基材层为碱性玻纤毡层。
3.根据权利要求1所述的高韧性防水卷材，其特征在于：所述自粘防水层为聚合物改性沥青。
4.根据权利要求3所述的高韧性防水卷材，其特征在于：所述聚合物改性沥青层包括如下重量分数的各组分：沥青基质30～50份、SBS 1～5份、石墨烯/天然橡胶纳米复合材料5～10份、天然橡胶1～10份、增塑剂2～5份、改性剂5～10份、填充料10～20份、抗老化剂1～5份、抗剥落剂1～3份、软化剂2～6份、增韧剂1～5份、稳定剂1～3份、相容剂0.5～3份。
5.根据权利要求1所述的高韧性防水卷材，其特征在于：所述隔离保护层为PE膜。
6.一种根据权利要求1～5所述的高韧性防水卷材的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
(1)石墨烯/天然橡胶纳米复合材料的制备：将石墨烯分散在水相中，再与橡胶胶乳混合，经过絮凝、烘干、混炼配合制备得到复合材料；
(2)聚合物改性沥青的制备：将沥青基质加入到反应釜中，再按照配比加入软化剂，于160～180℃，搅拌0.5～1h；加入SBS、石墨烯/天然橡胶纳米复合材料、天然橡胶充分搅拌混合，并加入增塑剂、改性剂，并于170～185℃高剪切速率下剪切10～30min，撤去剪切转头，再向混合物中加入相容剂，170～185℃条件下反应1～3h；向反应混合物中按照配比加入填充料搅拌均匀，再加入抗老化剂，增韧剂、抗剥落剂、稳定剂，搅拌反应1～2h，即制得改性沥青；
(3)防水卷材的制备：将无纺布层胎基层展开，在玻纤毡层上、下表面各涂覆一层自粘改性沥青层，涂覆厚度为0.4～1mm；然后在自粘沥青层表面各粘结PE膜，PE膜厚度0.2～0.4mm，即制得所述防水卷材。
7.根据权利要求6所述的防水卷材基材的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中的剪切速率为6800～7200rap/min。
8.根据权利要求6所述的防水卷材基材的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中加入抗老化剂，增韧剂、抗剥落剂、稳定剂后的反应温度为170～180℃。
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