CN107828123B - 一种反粘式阻燃防水板、防排水板及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种反粘式阻燃防水板、排水板，由依次复合为一体的基材层、自粘胶层和隔离膜层构成，自粘胶层设置于所述基材层和所述隔离膜层之间，所述隔离膜层无需移除，与浇筑的混凝土反应后消失；所述基材层、自粘胶层和隔离膜层都各自独立地含有纳米氢氧化镁20～40重量份和磷氮系阻燃剂10～25重量份。本发明还提供了所述反粘式阻燃防水板、排水板的制备方法。本发明所述的反粘式阻燃防水板、排水板不仅具有良好的阻燃性能而且有突出的防窜水性，从而保证了隧道施工的安全和质量。
Description
技术领域
本发明属于防水材料和建筑防水技术领域，具体涉及一种新型反粘式阻燃防水板、一种新型反粘式阻燃防排水板及它们的制备方法。
背景技术
目前，我国已建成的铁路隧道数量和长度均居世界首位。铁路隧道施工中的防排水直接关系到隧道施工质量以及施工和使用中的人员安全。随着铁路电气化的升级改造和提速，对隧道的防排水提出了更高的要求。
铁路隧道防排水设计遵循“防、排、截、堵结合，因地制宜、综合治理”的原则。一般在隧道初衬与二衬之间铺设防水板；在地质状况复杂地区，为排出二次衬砌背后地下水，降低水压对衬砌结构的不利影响，则在隧道初衬与二衬之间铺设有排水结构的排水板。
现有技术中，防水板分为均质防水板和复合防水板。前者是一层厚度≥0.8mm的高分子聚合材料；后者是一般由基材层、自粘胶层和隔离层依次复合而成，其中基材层由高分子聚合材料制成。常用于防水板的高分子聚合物有EVA(乙烯-乙酸乙烯共聚物)、ECB(乙烯-乙酸乙烯与沥青共聚物)和PE(聚乙烯)等。公开号CN106700216A(公开日2017年5月24日)的中国发明专利申请“一种反粘式防水板及其制备方法”，就公开了一种由依次复合为一体的基材层、自粘胶层和隔离膜层构成的反粘式防水板，其中所述隔离膜层无需移除，与浇筑的混凝土反应后消失，但并未涉及自身的阻燃性能。
传统的排水板是由聚苯乙烯(HIPS)、聚乙烯(HDPE)或聚氯乙烯(PVC)等高分子聚合物为原料，经过冲压或者真空吸附制成两面具有相对应的凹凸结构的塑胶板，凸台一般为中空的圆锥突台或者加劲肋的凸点，突台或凸点之间的凹槽形成了排水通道。排水板的凸台面面向初衬被固定在隧道初期支护上，然后浇筑二衬混凝土；按照设计，二衬混凝土应该进入中空的突台或凸点内。但是实际施工时，混凝土常常因为流动性差，不能完全填充突台或凸点的中空空间。而隧道二衬混凝土施工后的带模注浆压力很大(一般达到1MPa)，排水板不足以抵抗施工压力，未被混凝土填实的突台或凸点易变形，排水通道减少或消失，导致排水效果大幅降低甚至失效。为此，公开号CN106046521A(公开日2016年10月26日)的中国发明专利申请“一种防水板、排水板或防排水板及其制备方法”，公开了一种的由若干凸壳和连接于凸壳间的塑料基板构成的排水板或防排水板，所述凸壳和基板为一体结构，且所述基板和凸壳的结合处为弧形或倒角。这样的结构一方面可以消除凸壳与基板结合处的应力集中问题，避免结合处断裂；另一方面还有利于二衬混凝土的流动，使填充在凸壳内的二衬混凝土更密实，一定程度上提高防排水板与二衬混凝土的连接强度。但是该排水板的抗压强度要求仅为大于或等于120KPa(0.12MPa)，远低于二衬混凝土带模注浆压力。因此，在实际施工中也发现该种结构的防排水板容易出现变形、突台受损等情况。同时，由于双面均凸凹不平，在实际铺设中搭接处不易焊接牢固，易造成缺陷。另外，公开号CN106168136A(公开日2016年11月30日)的中国发明专利申请“自粘式防水板、排水板、防排水板”，公开一种在凸台面复合自粘层的排水板，所述自粘层为尼龙粘扣带、涤纶粘扣带、不抓毛粘扣带中的一种，自粘层与隧道初期支护表面铺挂的缓冲层(土工布)粘合，实现排水板、防排水板本体的铺挂固定。但是由于土工布自身粘接持重能力差，排水板、防排水板采用扣带方式难以粘接牢靠稳定，易下坠或脱粘，尤其是在连续施工遇到前端爆破时，防水板更易脱粘坠落。
一般情况下，未经阻燃的PE、EVA、ECB、HIPS、HDPE、PVC的氧指数在17.3～17.6％之间，而空气中的氧含量为21％，所以只要遇到火源，很容易在空气中被点燃。隧道施工时，防水板和排水板都集中堆放，遇明火极易燃烧，其熔融滴落物还可以引燃其他可燃物。在我国前期隧道施工时已发生多起因防水板或排水板被不慎点燃而引发火灾，造成财产损失和人员伤害。
随着人们对施工人员生命安全的重视，出现了具有阻燃功能的防水板。如中国实用新型专利“阻燃型隧道EVA/ECB/PE防水板”(授权公告号CN 203296782U，授权公告日2013年11月20日)，公开了一种EVA或ECB或PE防水板体内部添加若干抗静电、阻燃的双抗母料颗粒，使防水板的阻燃性能达到V-0级。但是该专利文献并未公开所述双抗母料的具体化学组成，也没有公开该防水板的力学性能，难以说明其是否符合当前隧道施工的要求。
另外，高分子材料燃烧时所放出的毒气、黑烟才是致命的因素。但现有技术中的阻燃防水板却缺少烟气指标，说明人们对此的重视程度不够。
随着综合国力的增强，我国铁路、公路、地铁以及市政工程建设大幅加快，施工难度也显著增加，对工程防渗漏水要求提出了更高的要求。因此，有必要研发出具有良好阻燃性能，且防窜水性能、抗压能力和耐久性更好、施工更方便的反粘式阻燃防水板和排水板。
发明内容
针对上述问题，本发明提供一种新型反粘式阻燃防水板或排水板。该防水板或排水板具有阻燃、低烟、低毒的优良阻燃性能，提高了施工安全性；而且力学性能好、强度高，完全能够耐受1MPa的压力；在浸水环境中与二衬混凝土的粘结性能好，防止窜水性能优良。
为了实现上述发明目的，本发明采用了如下的技术方案：
一种反粘式阻燃防水板或排水板，由依次复合为一体的基材层、自粘胶层和隔离膜层构成，自粘胶层设置于所述基材层和所述隔离膜层之间，所述隔离膜层无需移除，与浇筑的混凝土反应后消失；所述基材层、自粘胶层和隔离膜层都各自独立地含有纳米氢氧化镁20～40重量份和磷氮系阻燃剂10～25重量份。
所述基材层，原料包括如下重量份的组分：
乙烯-乙酸乙烯共聚物30～90份，线性低密度聚乙烯20～50份，高密度聚乙烯1～50份，纳米氢氧化镁20～40份、磷氮系阻燃剂10～25份，硅烷偶联剂0.5～10份，弹性体POE15～45份，紫外线吸收剂0.01～3份，抗氧剂0.5～1.5份。
优选的，所述基材层，原料包括如下重量份的组分：
乙烯-乙酸乙烯共聚物50～80份，线性低密度聚乙烯20～30份，高密度聚乙烯5～25份，纳米氢氧化镁20～40份、磷氮系阻燃剂10～25份，硅烷偶联剂3～5份，弹性体POE 20～35份，紫外线吸收剂0.01～2份，抗氧剂0.5～1份。
所述自粘胶层，原料包括如下重量份的组分：
氯丁基橡胶2～10份，粘均分子量40万～50万的高分子量丁基橡胶20～30份，粘均分子量5万～10万的中分子量聚异丁烯30～50份，粘均分子量1000～3000的低分子量聚异丁烯20～40份，纳米氢氧化镁20～40份，磷氮系阻燃剂10～25份，纳米二氧化硅1～7份，纳米氧化镁1～10份，硅烷偶联剂0.5～10份，抗氧剂1～5份。
优选的，所述自粘胶层，原料包括如下重量份的组分：
氯丁基橡胶4～8份，粘均分子量40万～50万的高分子量丁基橡胶20～30份，粘均分子量5万～10万的中分子量聚异丁烯35～45份，粘均分子量1000～3000的低分子量聚异丁烯25～35份，纳米氢氧化镁20～40份，磷氮系阻燃剂10～25份，纳米二氧化硅3～5份，纳米氧化镁5～7份，硅烷偶联剂4～10份，抗氧剂1～5份。
所述隔离膜层，原料包括如下重量份的组分：
丙烯酸树脂乳液40～80份，滑石粉5～15份，消光粉1～7份，纳米氢氧化镁20～40份，磷氮系阻燃剂10～25份，纳米二氧化硅15～50份，纳米氧化镁5～35份，紫外线吸收剂0.01～3份，抗氧剂0.5～1.5份。
优选的，所述隔离层的原料包括如下重量份的组分：
丙烯酸树脂乳液60～80份，滑石粉8～12份，消光粉3～6份，纳米氢氧化镁20～40份，磷氮系阻燃剂10～25份，纳米二氧化硅30～50份，纳米氧化镁20～35份，紫外线吸收剂0.1～1.5份，抗氧剂0.5～1.0份。
本发明提供的所述防水板，所述基材层为两面光滑的等厚平板。
本发明提供的所述排水板，所述基材层的一面光滑，另一面具有规则排列的实体凸台；所述基材层光滑的一面上复合所述自粘胶层。
作为一种优选的实施方式，本发明提供一种反粘式阻燃防水板，由依次复合为一体的基材层、自粘胶层和隔离膜层构成，所述基材层为两面光滑的等厚平板，所述自粘胶层设置于所述基材层和所述隔离膜层之间，所述隔离膜层无需移除，与浇筑的混凝土反应后消失；其中，
所述基材层，原料包括如下重量份的组分：
乙烯-乙酸乙烯共聚物30～90份，线性低密度聚乙烯20～50份，高密度聚乙烯1～50份，纳米氢氧化镁20～40份、磷氮系阻燃剂10～25份，硅烷偶联剂0.5～10份，弹性体POE15～45份，紫外线吸收剂0.01～3份，抗氧剂0.5～1.5份；
所述自粘胶层，原料包括如下重量份的组分：
氯丁基橡胶2～10份，粘均分子量40万～50万的高分子量丁基橡胶20～30份，粘均分子量5万～10万的中分子量聚异丁烯30～50份，粘均分子量1000～3000的低分子量聚异丁烯20～40份，纳米氢氧化镁20～40份、磷氮系阻燃剂10～25份，纳米二氧化硅1～7份，纳米氧化镁1～10份，硅烷偶联剂0.5～10份，抗氧剂1～5份；
所述隔离膜层，原料包括如下重量份的组分：
丙烯酸树脂乳液40～80份，滑石粉5～15份，消光粉1～7份，纳米氢氧化镁20～40份，磷氮系阻燃剂10～25份，纳米二氧化硅15～50份，纳米氧化镁5～35份，紫外线吸收剂0.01～3份，抗氧剂0.5～1.5份。
作为一个更优选的实施方式，本发明提供一种反粘式阻燃防水板，由依次复合为一体的基材层、自粘胶层和隔离膜层构成，所述基材层为两面光滑的等厚平板，所述自粘胶层设置于所述基材层和所述隔离膜层之间，所述隔离膜层无需移除，与浇筑的混凝土反应后消失；其中，
所述基材层，原料包括如下重量份的组分：
乙烯-乙酸乙烯共聚物50～80份，线性低密度聚乙烯20～30份，高密度聚乙烯5～25份，纳米氢氧化镁20～40份，磷氮系阻燃剂10～25份，硅烷偶联剂3～5份，POE 20～35份，紫外线吸收剂0.01～2份，抗氧剂0.5～1份；
所述自粘胶层，原料包括如下重量份的组分：
氯丁基橡胶4～8份，粘均分子量40万～50万的高分子量丁基橡胶20～30份，粘均分子量5万～10万的中分子量聚异丁烯35～45份，粘均分子量1000～3000的低分子量聚异丁烯25～35份，纳米氢氧化镁20～40份，磷氮系阻燃剂10～25份，纳米二氧化硅3～5份，纳米氧化镁5～7份，硅烷偶联剂4～10份，抗氧剂1～5份；
所述隔离膜层，原料包括如下重量份的组分：
丙烯酸树脂乳液60～80份，滑石粉8～12份，消光粉3～6份，纳米氢氧化镁20-40份，磷氮系阻燃剂10～25份，纳米二氧化硅30～50份，纳米氧化镁20～35份，紫外线吸收剂0.1～1.5份，抗氧剂0.5～1.0份。
作为另一种优选的实施方式，本发明提供一种反粘式阻燃排水板，由依次复合为一体的基材层、自粘胶层和隔离膜层构成，所述自粘胶层设置于所述基材层和所述隔离膜层之间；所述基材层的一面光滑，另一面具有规则排列的实体凸台；所述自粘胶层复合所述基材层光滑的一面；所述隔离膜层无需移除，与浇筑的混凝土反应后消失；其中，
所述基材层，原料包括如下重量份的组分：
乙烯-乙酸乙烯共聚物30～90份，线性低密度聚乙烯20～50份，高密度聚乙烯1～50份，纳米氢氧化镁20～40份、磷氮系阻燃剂10～25份，硅烷偶联剂0.5～10份，弹性体POE15～45份，紫外线吸收剂0.01～3份，抗氧剂0.5～1.5份；
所述自粘胶层，原料包括如下重量份的组分：
氯丁基橡胶2～10份，粘均分子量40万～50万的高分子量丁基橡胶20～30份，粘均分子量5万～10万的中分子量聚异丁烯30～50份，粘均分子量1000～3000的低分子量聚异丁烯20～40份，纳米氢氧化镁20～40份、磷氮系阻燃剂10～25份，纳米二氧化硅1～7份，纳米氧化镁1～10份，硅烷偶联剂0.5～10份，抗氧剂1～5份；
所述隔离膜层，原料包括如下重量份的组分：
丙烯酸树脂乳液40～80份，滑石粉5～15份，消光粉1～7份，纳米氢氧化镁20～40份、磷氮系阻燃剂10～25份，纳米二氧化硅15～50份，纳米氧化镁5～35份，紫外线吸收剂0.01～3份，抗氧剂0.5～1.5份。
作为一个更优选的实施方式，本发明提供一种反粘式阻燃排水板，由依次复合为一体的基材层、自粘胶层和隔离膜层构成，所述自粘胶层设置于所述基材层和所述隔离膜层之间；所述基材层的一面光滑，另一面具有规则排列的实体凸台；所述自粘胶层复合所述基材层光滑的一面；所述隔离膜层无需移除，与浇筑的混凝土反应后消失；其中，
所述基材层，原料包括如下重量份的组分：
乙烯-乙酸乙烯共聚物50～80份，线性低密度聚乙烯20～30份，高密度聚乙烯5～25份，纳米氢氧化镁20～40份、磷氮系阻燃剂10～25份，硅烷偶联剂3～5份，弹性体POE 20～35份，紫外线吸收剂0.01～2份，抗氧剂0.5～1份；
所述自粘胶层，原料包括如下重量份的组分：
氯丁基橡胶4～8份，粘均分子量40万～50万的高分子量丁基橡胶20～30份，粘均分子量5万～10万的中分子量聚异丁烯35～45份，粘均分子量1000～3000的低分子量聚异丁烯25～35份，纳米氢氧化镁20～40份，磷氮系阻燃剂10～25份，纳米二氧化硅3～5份，纳米氧化镁5～7份，硅烷偶联剂4～10份，抗氧剂1～5份；
所述隔离膜层，原料包括如下重量份的组分：
丙烯酸树脂乳液60～80份，滑石粉8～12份，消光粉3～6份，纳米氢氧化镁20～40份、磷氮系阻燃剂10～25份，纳米二氧化硅30～50份，纳米氧化镁20～35份，紫外线吸收剂0.1～1.5份，抗氧剂0.5～1.0份。
本发明的另一个目的，在于提供上述反粘式阻燃防水板或排水板的制备方法，包括如下步骤：
I.基材层挤出压延成型
按照重量份准备基材层的各原料，经共混、粉碎、挤出、压延成型，得到所述基材层；
II.涂覆自粘胶层
按照重量份准备自粘胶层的各原料，经热熔搅拌混合得到热熔胶液，然后将所述热熔胶液涂覆到所述基材层的表面；
III.涂覆隔离膜层
按照重量份准备隔离膜层的各原料，将滑石粉、消光粉、纳米氢氧化镁、磷氮系阻燃剂、纳米二氧化硅、纳米氧化镁、紫外线吸收剂和抗氧剂分批加入丙酸酸树脂乳液，分散研磨混合均匀，得到隔离膜涂料，然后将所述隔离膜涂料涂在自粘胶层的表面，干燥，即得。
优选的，所述步骤I中，原料混合在高速混料机中混合。
优选的，所述步骤I中，混合料经挤出机挤出压延成型。
还优选的，所述步骤II中，所述热熔胶液通过如下步骤得到：
先将高分子量丁基橡胶切割成小块投入到密炼机中，然后将氯丁基橡胶加入到密炼机中，密炼混合15～30分钟，出料后将混合物切割成小块，然后投入双行星搅拌机中，再加入中分子量聚异丁烯和低分子量聚异丁烯以及纳米氢氧化镁、磷氮系阻燃剂、纳米二氧化硅、氧化镁微颗粒、硅烷偶联剂、抗氧剂，开启搅拌桨和高速分散桨进行搅拌，保持体系真空度为-0.02MPa，物料温度加热至160～180℃，搅拌分散2～5h后出料。
本发明所述磷氮系阻燃剂可以选自已经商品化的产品，如上海懋通科技有限公司牌号RF201、RF201A的磷氮系阻燃剂。所述紫外线吸收剂和抗氧剂选自本领域常用的试剂。如所述紫外线吸收剂可以选自酚基取代的苯并三唑类紫外吸收剂，如美国埃克森美孚1018HA，宜兴天使合成化学有限公司生产的紫外线吸收剂UV-326/UV-328、UV-9/BP-3、UV-531等；所述抗氧化剂可以选自四季戊四醇酯、受阻酚类抗氧剂或受阻胺类抗氧剂中的一种或多种。
本发明排水板的凸台与基层一体压延成型，材质为乙烯-乙酸乙酯共聚物(EVA)和POE改性塑料，具有良好的延展性和抗压性能，能有效抵抗二衬混凝土浇筑过程中压力变形，最大限度保留凸台形成的排水通道，使得服役过程排水通畅。
本发明提供的反粘式防水板和排水板具有三层复合结构，每一层的厚度均为本领域常规厚度，且符合行业规定。与现有技术比较，本发明的复合式反粘式防水板和排水板每一层都含有纳米氢氧化镁、磷氮系阻燃剂等阻燃材料。正如后面的实施例所要示出的那样，阻燃材料的添加降低了烟气生成速率指数和600s总烟气生成量，提高了防水板和排水板的氧指数。在降低产烟量的同时，烟气毒性等级安全性提高至t1或t0，消除传统卤素阻燃剂的毒性，提高了施工的安全性和对人员的保护。
但添加的阻燃剂与基材层、自粘胶层的有机成分难以化学结合，只能通过物理作用分散在高分子聚合物中，导致基材层板力学性能降低，以及自粘胶层的粘合力的下降。由于隧道壁的岩层含水量大、水压大，喷锚二衬混凝土时压力可达1MPa，对防水板和排水板本身的力学性能，以及压力下长时间浸水的防窜水能力都提出了很高的要求。本发明通过在基材层和自粘胶层中加入硅烷偶联剂，优化了不同种类的组分材料之间的薄弱界面，改善了基材层的力学性能和自粘胶层的粘性；同时引入的硅元素可协同增加阻燃材料在燃烧过程中的自熄灭性能。另外，在基材层中还加入弹塑性良好的POE组分，提高了本发明所述反粘式阻燃防水板和排水板的强度、韧性和抗刺破性能。
本发明的反粘式阻燃防水板和排水板，首次在自粘胶层和隔离膜层中引入可与混凝土反应的活性纳米二氧化硅、纳米氧化镁作为填料，增加其与混凝土衬砌的界面粘接力，使防水板在遇水浸泡和水压下仍然能够保持与二衬混凝土结构的粘结性能，防止长期水浸泡后粘结失效，提高防水效果。
经测试，本发明的反粘式阻燃防水板和排水板与后浇筑混凝土粘结后浸水90d剥离强度高；室内0.6MPa水压试验不窜水，实尺寸模拟现场，0.6MPa水压下，拱顶部不窜水保持时间至少9h以上。因此，本发明的反粘式阻燃防水板和排水板可长时间有效防止二衬混凝土窜漏水，解决现有隧道、市政地下工程渗漏水问题。
附图说明
下面结合附图，对本发明做进一步说明。
图1是实施例1的反粘式阻燃防水板的结构示意图，图中：
1.隔离膜层，2.自粘胶层，3.基材层。
图2是实施例2的反粘式阻燃防排水板的结构示意图，图中：
1.隔离膜层，2.自粘胶层，3.基材层，4.实体凸台。
具体实施方式
以下参照具体的实施例来说明本发明。本领域技术人员能够理解，这些实施例仅用于说明本发明，其不以任何方式限制本发明的范围。
下述实施例中的实验方法，如无特殊说明，均为常规方法。下述实施例中所用的药材原料、试剂材料等，如无特殊说明，均为市售购买产品。
主要关键原料及其牌号与生产厂家信息：
乙烯-乙酸乙烯共聚物(EVA)：扬子石化V5110、江苏和进HJ18、韩国韩华1828；
线性低密度聚乙烯(LLDPE)：宁夏宝丰DFDA7042、上海赛科0209AA；
高密度聚乙烯(HDPE)：上海赛科HD5502FA、扬子石化5000S；
纳米氢氧化镁：上海懋通科技有限公司06B；
磷氮系阻燃剂：上海懋通科技有限公司RF201、RF201A；
紫外线吸收剂(MPE)：美国埃克森美孚1018HA；
抗氧剂：宜兴天使合成化学有限公司抗氧剂1010；
高分子量丁基橡胶(粘均分子量40万～50万)，燕山石化丁基橡胶IIR-1751或IIR-1953；
中分子量聚异丁烯(粘均分子量5万～10万)：吉化集团精细化学品有限公司；
低分子量聚异丁烯(粘均分子量1000～3000)：潍坊滨海石油化工有限公司，BH-1300或BH-2300；
氯丁基橡胶：美国埃克森EXXON氯化丁基橡胶CIIR 1066或CIIR 1068；
弹性体POE：美国杜邦POE8150、POE8200，日本三井DF710、DF810。
硅烷偶联剂：南京曙光化工集团有限公司，硅烷偶联剂SG-Si172(化学名为乙烯基三(2-甲氧基乙氧基)硅烷)，硅烷偶联剂SG-Si171(化学名为乙烯基三甲氧基硅烷)。
丙烯酸树脂乳液：浙江新力化工科力森牌丙烯酸乳液。
纳米二氧化硅：德固赛气相二氧化硅、瓦克气相二氧化硅、纳米二氧化硅：深圳晶材化工有限公司纳米二氧化硅(型号JC-SP15)；
纳米氧化镁：河北镁神科技有限公司纳米氧化镁、无锡市泽辉化工有限公司纳米氧化镁。
实施例1一种反粘式阻燃防水板
一种反粘式阻燃防水板，结构如图1所示，由依次复合为一体的基材层(3)、自粘胶层(2)和隔离膜层(1)构成，所述基材层为两面光滑的等厚平板，所述自粘胶层(2)设置于所述基材层(1)和所述隔离膜层(3)之间。基材层、自粘胶层和隔离层的原料组成见表1。
上述反粘式阻燃防排水板通过如下方法制备：
I.基材层挤出压延成型
按照表1所示配比准备各原料，投入高速混料机内混合均匀，混合料转移至单螺杆挤出机内，挤出、牵引，再经过三辊压延机压延成型，得到所述基材层；
II.涂覆自粘胶层
按照表1所示配比准备各原料，先将高分子量丁基橡胶切割成小块投入到密炼机中，然后将氯丁基橡胶加入到密炼机中，密炼混合15～20分钟，出料后将混合物切割成小块，然后投入双行星搅拌机中，再加入中分子量聚异丁烯和低分子量聚异丁烯以及纳米氢氧化镁、磷氮系阻燃剂、纳米二氧化硅、纳米氧化镁、硅烷偶联剂、抗氧剂，开启搅拌桨和高速分散桨进行搅拌，保持体系真空度为-0.02MPa，物料温度加热至160～180℃，搅拌分散2～5h后出料，得到热熔胶液，然后用热熔胶涂布机涂覆至步骤I得到的基材层的一个表面；
III.涂覆隔离膜层
按照重量份准备隔离膜层的各原料，将滑石粉、消光粉、纳米氢氧化镁、磷氮系阻燃剂、纳米二氧化硅、纳米氧化镁、紫外线吸收剂和抗氧剂分批加入丙酸酸树脂乳液，分散研磨混合均匀，得到隔离膜涂料，然后将所述隔离膜涂料涂在步骤II得到的自粘胶层的表面上，干燥，即得。
按照实施例2的制备工艺也可以将该实施例的原料制备成反粘式阻燃排水板，在此不再赘述。
实施例2一种反粘式阻燃排水板
一种反粘式阻燃排水板，结构如图2所示，由依次复合为一体的基材层(3)、自粘胶层(2)和隔离膜层(1)构成，所述自粘胶层(2)设置于所述基材层(1)和所述隔离膜层(3)之间；所述基材层的一面光滑，另一面具有规则排列的圆柱形的实体凸台(4)；所述自粘胶层(2)复合所述基材层(1)光滑的一面。基材层、自粘胶层和隔离层的原料组成见表1。
上述反粘式阻燃防排水板通过与实施例1相同的方法和步骤制备得到，不同的是基材层压延时，一个压辊表面有规则排列的圆柱形凹槽，其它压辊表面光滑；根据隧道设计排水量，选择凹槽深度与排布间距，一般凹槽深度为0.5～5mm，制备出的排水板均能同时满足力学性能与排水量要求(当前隧道最大设计排水量)；且热熔自粘胶涂覆在基材层光滑的一面。
按照实施例1的制备工艺也可以将该实施例的原料制备成反粘式阻燃防水板，在此不再赘述。
实施例3一种反粘式阻燃排水板
本实施例的反粘式阻燃排水板具有与实施例2的反粘式阻燃排水板相同的结构，通过与实施例2相似的方法和步骤制备得到，不同之处在于：
(1)基材层的实体凸台为长方体；
(2)基材层、自粘胶层和隔离膜层的各组分的重量份不同，具体见表1。
按照实施例1的制备工艺也可以将该实施例的原料制备成反粘式阻燃防水板，在此不再赘述。
实施例4一种反粘式阻燃排水板
本实施例的反粘式阻燃排水板具有与实施例2的反粘式阻燃排水板相同的结构，通过与实施例2相似的方法和步骤制备得到，不同之处在于：
(1)基材层的实体凸台为正方体；
(2)基材层、自粘胶层和隔离膜层的各组分的重量份不同，具体见表1。
按照实施例1的制备工艺也可以将该实施例的原料制备成反粘式阻燃防水板，在此不再赘述。
实施例5一种反粘式阻燃排水板
本实施例的反粘式阻燃防排水板具有与实施例2的反粘式阻燃排水板相同的结构，通过与实施例2相似的方法和步骤制备得到，不同之处在于：
(1)基材层的实体凸台为圆锥台体；
(2)基材层、自粘胶层和隔离膜层的各组分的重量份不同，具体见表1。
按照实施例1的制备工艺也可以将该实施例的原料制备成反粘式阻燃防水板，在此不再赘述。
实施例6一种反粘式阻燃排水板
本实施例的反粘式阻燃排水板具有与实施例2的反粘式阻燃排水板相同的结构，通过与实施例2相似的方法和步骤制备得到，不同之处在于：
(1)基材层、自粘胶层和隔离膜层的各组分的重量份不同，具体见表1。
按照实施例1的制备工艺也可以将该实施例的原料制备成反粘式阻燃防水板，在此不再赘述。
对比例1～7一种反粘式阻燃排水板
对比例1～7的反粘式阻燃排水板，都具有与实施例2所述的反粘式阻燃排水板相同的结构，通过与实施例2相同的方法和步骤制备得到；不同之处在于基材层、自粘胶层和隔离层的原料组成及各组分的重量份不同，具体见表2。
表1实施例1-6防水板、排水板各层原料配比(1重量份＝1kg)
表2对比例1-7排水板各层原料配比(1重量份＝1kg)
测试例1实施例1-6和对比例1-7的防排水板性能测定
1.1剥离强度：按照GB/T23457-2009中试验方法“5.21与后浇水泥砂浆剥离强度”进行，主要测试防水板与后浇混凝土热老化(80℃,168h)的剥离强度、与后浇筑混凝土粘结后浸水90d剥离强度两种工况条件下的剥离强度。
测定结果见表3。
1.2防窜水性：分为室内防窜水试验评价和实尺寸防窜水评价。(1)室内防窜水试验按GB/T23457-2009中“5.16防窜水性”进行；具体的，在防水板试件中心开一直径10mm的孔，将水泥混凝土浇注在防水板粘结面上，养护28d后，装入混凝土抗渗仪，防水不能面迎水，按步骤加压到1MPa，观察并记录窜水情况。(2)在实尺寸防窜水评价采用实尺寸隧道直径14m模拟测试，圆弧型模型试验测试；具体的，用一板铁模来模拟现场拱顶情况，将防水板铺设在顶部，胶面朝下，预埋水管出口，然后浇筑与二衬混凝土同标号的混凝土，七天后进行拆模，然后进行注水试验，考察自粘胶与混凝土的粘结情况。
测定结果见表3。
表3剥离强度和防窜水性能测定结果
结论：表3的数据示出，与对比例1-6比较，本发明实施例1-6的反粘式阻燃防水板、排水板具有优良的与混凝土的粘结力和防窜水性，尤其是浸水条件下与混凝土的长期粘结性能(浸水90d)和1MPa下实尺寸防窜水性相较对比例有显著的优势。其中，实施例1的防水板和实施例2排水板的性能最为突出。除阻燃剂不同外，对比例7的反粘式排水板各层的原料组成和配比与实施例1都相同，因此也表现出良好的剥离强度和防窜水性能。说明本发明特定配比的纳米二氧化硅和纳米氧化镁能够增强自粘胶层和隔离膜层与混凝土的粘接力。
1.3阻燃性能：按照GB 8624-2012《建筑材料及制品燃烧性能分级》中要求的试验方法“GB/T 20284-2006《建筑材料或制品的单体燃烧试验》”进行，主要测试烟气生成速率指数SMOGRA、试验600s总烟气生成量TSP600s两种烟气指标；并按GBT 20285-2006《材料产烟毒性危险分级》中的试验方法测试并评价其烟气毒性等级。
测定结果见表4。
表4阻燃性能测定结果
实际火灾中，烟雾及其毒性是造成人员伤亡的主要原因，烟气生成速率指数、试验600s总烟气生成量和烟气毒性等级可以良好地反映材料阻燃性能，表4的数据显示本发明的反粘式阻燃防水板、排水板的烟气生成速率指数SMOGRA、试验600s总烟气生成量TSP600s和烟气毒性等级等几方面相较对比例有非常明显的优势。对比例7，虽然采用了卤素类阻燃剂，其氧指数具有阻燃性，但其烟气生成速率指数、试验600s总烟气生成量和烟气毒性等级三项性能均不如实施例，说明采用十溴二苯醚作为阻燃剂起到的阻燃作用和安全性不及本发明。
1.4力学性能：抗压强度按照(ISO法)GB/T17671-1999《水泥胶砂强度检验方法》中的测试步骤和加载速度进行，将排水板裁剪为40mm×40mm面积的试样，放置在压力机上测试，应力陡然增大或凸台中间不能透光时即为排水板的抗压强度；断裂拉伸强度、拉断伸长率按照GB/T23457-2009《预铺/湿铺防水卷材》试验。
测定结果见表5。
表5力学性能测定结果
| 抗压强度(MPa) | 断裂拉伸强度(MPa) | 拉断伸长率(％) | |
| 实施例1 | 24 | 25 | 740 |
| 实施例2 | 23 | 21 | 720 |
| 实施例3 | 21 | 22 | 700 |
| 实施例4 | 19 | 20 | 715 |
| 实施例5 | 19 | 20 | 700 |
| 实施例6 | 20 | 21 | 710 |
| 对比例1 | 15 | 12 | 500 |
| 对比例2 | 17 | 18 | 650 |
| 对比例3 | 16 | 12 | 600 |
| 对比例4 | 22 | 20 | 700 |
| 对比例5 | 20 | 17 | 650 |
| 对比例6 | 17 | 15 | 650 |
| 对比例7 | 16 | 15 | 580 |
表5的结果示出：
(1)本发明各实施例的力学性能相较对比例都有所提高。分析原因，可能是实施例中添加的偶联剂能较好地改善无机阻燃剂和无卤阻燃剂在EVA防水板基材中的界面，使得低烟无卤阻燃剂分散均匀，并与基材良好融合，从而提升了防水板、排水板的力学性能。同时基材层采用乙烯-乙酸乙酯共聚物(EVA)和弹性体POE改性，也改善了板材的抗压性能和延展性。
(2)虽然对比例5阻燃性好，但其力学性能不满足现行铁道行业标准TB/T3360.1-2014第一部分防水板的技术指标要求。
(3)对比例7除了阻燃剂不同外，其它原料和用量配比均与实施例1相同，但是该对比例的抗压强度、断裂拉伸强度和拉断伸长率均不及实施例1。原因可能是对比例7的阻燃剂十溴二苯醚不能与其它原料很好融合，从而影响整体的力学性能。
结论：相较对比例1-7可知，本发明提供的特定原料组成和配比是保证反粘式阻燃防水板、排水板具有优越性能的基础。
以上对本发明具体实施方式的描述并不限制本发明，按本发明技术方案制备的反粘式阻燃防水板、排水板性能均达到或超过现行铁道行业标准TB/T3360.1-2014第一部分防水板的技术指标要求，并能明显改善其浸水粘结性能和防窜水性。本领域技术人员可以根据本发明做出各种改变或变形，只要不脱离本发明的精神，均应属于本发明所附权利要求的范围。
Claims (10)
1.一种反粘式阻燃防水板或排水板，由依次复合为一体的基材层、自粘胶层和隔离膜层构成，自粘胶层设置于所述基材层和所述隔离膜层之间，所述隔离膜层无需移除，与浇筑的混凝土反应后消失；所述基材层、自粘胶层和隔离膜层都各自独立地含有纳米氢氧化镁20～40重量份和磷氮系阻燃剂10～25重量份；
所述基材层，原料由如下重量份的组分组成：
乙烯-乙酸乙烯共聚物30～90份，线性低密度聚乙烯20～50份，高密度聚乙烯1～50份，纳米氢氧化镁20～40份、磷氮系阻燃剂10～25份，硅烷偶联剂0.5～10份，弹性体POE 15～45份，紫外线吸收剂0.01～3份，抗氧剂0.5～1.5份；
所述自粘胶层，原料由如下重量份的组分组成：
氯丁基橡胶2～10份，粘均分子量40万～50万的高分子量丁基橡胶20～30份，粘均分子量5万～10万的中分子量聚异丁烯30～50份，粘均分子量1000～3000的低分子量聚异丁烯20～40份，纳米氢氧化镁20～40份，磷氮系阻燃剂10～25份，纳米二氧化硅1～7份，纳米氧化镁1～10份，硅烷偶联剂0.5～10份，抗氧剂1～5份；
所述隔离膜层，原料由如下重量份的组分组成：
丙烯酸树脂乳液40～80份，滑石粉5～15份，消光粉1～7份，纳米氢氧化镁20～40份，磷氮系阻燃剂10～25份，纳米二氧化硅15～50份，纳米氧化镁5～35份，紫外线吸收剂0.01～3份，抗氧剂0.5～1.5份。
2.根据权利要求1所述的反粘式阻燃防水板或排水板，其特征在于，所述基材层，原料由如下重量份的组分组成：
乙烯-乙酸乙烯共聚物50～80份，线性低密度聚乙烯20～30份，高密度聚乙烯5～25份，纳米氢氧化镁20～40份、磷氮系阻燃剂10～25份，硅烷偶联剂3～5份，弹性体POE 20～35份，紫外线吸收剂0.01～2份，抗氧剂0.5～1份。
3.根据权利要求1所述的反粘式阻燃防水板或排水板，其特征在于，
所述自粘胶层，原料由如下重量份的组分组成：
氯丁基橡胶4～8份，粘均分子量40万～50万的高分子量丁基橡胶20～30份，粘均分子量5万～10万的中分子量聚异丁烯35～45份，粘均分子量1000～3000的低分子量聚异丁烯25～35份，纳米氢氧化镁20～40份，磷氮系阻燃剂10～25份，纳米二氧化硅3～5份，纳米氧化镁5～7份，硅烷偶联剂4～10份，抗氧剂1～5份。
4.根据权利要求1所述的反粘式阻燃防水板或排水板，其特征在于，所述隔离层的原料由如下重量份的组分组成：
丙烯酸树脂乳液60～80份，滑石粉8～12份，消光粉3～6份，纳米氢氧化镁20～40份，磷氮系阻燃剂10～25份，纳米二氧化硅30～50份，纳米氧化镁20～35份，紫外线吸收剂0.1～1.5份，抗氧剂0.5～1.0份。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的反粘式阻燃防水板或排水板，其特征在于，所述防水板的基材层为两面光滑的等厚平板。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的反粘式阻燃防水板或排水板，其特征在于，所述排水板的基材层的一面光滑，另一面具有规则排列的实体凸台；所述基材层光滑的一面上复合所述自粘胶层。
7.权利要求1至6中任一项所述的反粘式阻燃防水板或排水板的制备方法，包括如下步骤：
I.基材层挤出压延成型
按照重量份准备基材层的各原料，经共混、粉碎、挤出、压延成型，得到所述基材层；
II.涂覆自粘胶层
按照重量份准备自粘胶层的各原料，经热熔搅拌混合得到热熔胶液，然后将所述热熔胶液涂覆到所述基材层的表面；
III.涂覆隔离膜层
按照重量份准备隔离膜层的各原料，将滑石粉、消光粉、纳米氢氧化镁、磷氮系阻燃剂、纳米二氧化硅、纳米氧化镁、紫外线吸收剂和抗氧剂分批加入丙酸酸树脂乳液，分散研磨混合均匀，得到隔离膜涂料，然后将所述隔离膜涂料涂在自粘胶层的表面，干燥，即得。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述步骤I中，原料混合在高速混料机中混合。
9.根据权利要求7或8所述的制备方法，其特征在于，所述步骤I中，混合料经挤出机挤出压延成型。
10.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述步骤II中，所述热熔胶液通过如下步骤得到：
先将高分子量丁基橡胶切割成小块投入到密炼机中，然后将氯丁基橡胶加入到密炼机中，密炼混合15～30分钟，出料后将混合物切割成小块，然后投入双行星搅拌机中，再加入中分子量聚异丁烯和低分子量聚异丁烯以及纳米氢氧化镁、磷氮系阻燃剂、纳米二氧化硅、纳米氧化镁、硅烷偶联剂、抗氧剂，开启搅拌桨和高速分散桨进行搅拌，保持体系真空度为-0.02MPa，物料温度加热至160～180℃，搅拌分散2～5h后出料。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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