一种高分子防水卷材及其生产工艺
技术领域
本发明涉及防水材料技术领域,具体涉及一种高分子防水卷材及其生产工艺。
背景技术
当前,随着高分子防水材料研发技术及配套设施的研究和完善,高分子防水材料的开发和应用越来越得到重视。高分子防水卷材是公认的性能优异的防水材料,广泛应用于工业和民用建筑领域的防水防潮。
目前市场上的高分子防水卷材包括有以下三类:1、聚氯乙烯(PVC)防水卷材:具有强度高、拉伸性能优异、耐高低温性能好的优点,但因添加剂中含有增塑剂,长期暴露,增塑剂会发生迁移,导致卷材失去柔性、延展性甚至出现断裂;而且添加剂成分中含有氯化物,施工和使用时会产生有毒挥发气体,危害人体健康;2、热塑性聚烯烃(TPO)防水卷材:具有优异的耐老化和耐候性,可长期暴露在特定的苛刻环境条件下;成分中不含氯化聚合物或氯气,在特定环境下使用比PVC更健康环保,但是其拉伸性能和抗撕裂强度没有PVC好,对于不同地质环境的适应性不强;3、高密度聚乙烯(HDPE)防水卷材:具有良好的耐热性和耐寒性,化学稳定性好,还具有较高的刚性和韧性,机械强度好,但耐老化、耐环境开裂性较差,特别是热氧化作用会使其性能下降。
授权公告号CN103738027B的专利公开了高强度高分子自粘防水卷材及其制备方法,该防水卷材包括高分子片材层、浸油料层和覆膜层,高分子片材层由第一聚酯长纤热轧纺粘无纺布层、第二聚酯长纤热轧纺粘无纺布层和设置在两者之间的聚乙烯层复合而成。该防水卷材具有良好的自愈性和耐刺破性能,粘结密封性能好,耐酸碱及其它化学介质性能优良,在各种环境中具有优良的耐老化性能。
综上,目前需要一种综合性能高的防水卷材,具备优良的防水防潮性、耐候性、抗老化性、耐磨性能、防腐蚀性能、施工性能,以满足建筑领域的防水防潮需求。
发明内容
为了解决上述的技术问题,本发明的目的在于提供一种高分子防水卷材及其生产工艺,通过由外到内依次压合的外防水层、基料层、隔离膜层、高分子聚酯层组成,生产工艺由配料密炼、挤出、三辊压光、冷却定型、切割收卷五道工序组成,该防水卷材具有良好的防水防潮性、耐候性、抗老化性、耐磨性能、拉伸性能,可以满足大部分建筑领域的防水防潮需求。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现:
本发明提供了一种高分子防水卷材,该防水卷材包括由外到内压合的外防水层、基料层、隔离膜层、高分子聚酯内层,外防水层与基料层之间通过压敏胶复合,隔离膜层与高分子聚酯内层之间通过压敏胶复合;
所述外防水层包括以下重量份的原料:热塑性聚酯弹性体80-120份、丙烯酸丁酯40-60份、丙烯酸辛酯20-32份、白英砂10-16份、白炭黑6-12份、纳米氧化镁4-8份、十溴二苯醚0.8-2.5份;
所述基料层为聚酯无纺布、玻纤布或涤纶织布中的一种;
所述隔离膜层包括以下重量份的原料:双酚S型环氧树脂50-65份、热塑性丁苯橡胶15-22份、滑石粉12-22份、硅藻土6-11份、无机填料4-7份;
所述高分子聚酯内层包括以下重量份的原料:乙烯-醋酸乙烯共聚物110-135份、热塑性聚酯弹性体23-36份、稳定剂5-10份、重质钙粉6-14份、抗静电剂0.5-2.6份、抗氧化石墨烯0.4-0.8份。
作为本发明进一步的方案,所述压敏胶层包括以下重量份的原料:丙烯酸甲酯8-10份、丙烯酸丁酯6-8份、丙烯腈5-8份、丙烯酰胺3-6份、双酚A型环氧树脂6-8份。
作为本发明进一步的方案,所述无机填料的制备方法如下:
(1)配料:按照重量份计,称取12-16份的碳化钨、4-8份玻璃纤维、2-4份凹凸棒土、2-4份硅灰石、15-30份乙腈,混合搅拌均匀;
(2)粉碎球磨:将搅拌均匀的物料粉碎成粒径10-15mm的湿料,放入行星式球磨机中,球磨30-50min,得到粒径300-500目的干料;
(3)干燥烧制:将干料送入真空干燥机中,70-80℃干燥1-2h,180-190℃烧制4-6h,自然冷却至室温即可。
作为本发明进一步的方案,所述稳定剂的制备方法如下:将碳纳米管与钙锌热稳定剂按照质量比3-5:1混合后,100-120℃下,以20-60rpm搅拌40-60min,形成稳定剂前体;冷却至-5℃,缓慢添加硅藻土并搅拌,直至稳定剂前体凝固,室温静置即可。
作为本发明进一步的方案,所述抗静电剂为聚环氧乙烷、聚醚酰胺酰亚胺、PEG-甲基丙烯酸甲酯共聚物中的一种或多种。
作为本发明进一步的方案,所述热塑性聚酯弹性体的密度为1.25g/cm3,抗拉强度为35KPa,断裂伸长率为450%;所述双酚S型环氧树脂为低分子量双酚S型环氧树脂,环氧当量为185-195g/eq,软化点为150-150℃;所述双酚A型环氧树脂选自低粘度环氧树脂E-54,粘度为8000-10000mPa·s。
本发明还提供了一种高分子防水卷材的生产工艺,包括以下步骤:
S1、配料密炼:将热塑性聚酯弹性体、丙烯酸丁酯、丙烯酸辛酯、白英砂、白炭黑、纳米氧化镁、十溴二苯醚按照重量份配料后,投入密炼机中,在150-160℃下密炼40-60min,得到外防水层料;
将双酚S型环氧树脂、热塑性丁苯橡胶、滑石粉、硅藻土、无机填料按照重量份配料后,投入密炼机中,在190-200℃下密炼40-60min,得到隔离膜层料;
将乙烯-醋酸乙烯共聚物、热塑性聚酯弹性体、稳定剂、重质钙粉、抗静电剂、抗氧化石墨烯按照重量份配料后,投入密炼机中,在130-150℃下密炼30-40min,得到高分子聚酯内层料;
将丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯腈、丙烯酰胺、双酚A型环氧树脂投入密炼机中,在80-90℃密炼30-40min,得到压敏胶;
S2、挤出:将外防水层料、隔离膜层料、高分子聚酯内层料分别投入挤出机的混料壶中,85-89℃挤出成型,得到外防水层、隔离膜层、高分子聚酯内层;
S3、三辊压光:先使用压敏胶将外防水层与基料层热压复合,将隔离膜层与高分子聚酯内层热压复合,再按照外防水层、基料层、隔离膜层、高分子聚酯内层的顺序热压复合,通入三辊压光机,将复合材料的表面进行修整压光;
S4、冷却定型;
S5、切割收卷。
作为本发明进一步的方案,步骤S3所述三辊压光机的辊筒直径为320-330mm,牵引速度为2.5-2.8m/min。
本发明的有益效果:
1、本发明的高分子防水卷材及其生产工艺,通过由外到内依次压合的外防水层、基料层、隔离膜层、高分子聚酯层组成,生产工艺由配料密炼、挤出、三辊压光、冷却定型、切割收卷五道工序组成,该防水卷材具有良好的防水防潮性、耐候性、抗老化性、耐磨性能、拉伸性能,可以满足大部分建筑领域的防水防潮需求。
2、外防水层中,以热塑性聚酯弹性体为基料,依托其良好的弹性、耐温性、耐化学性、易加工性,高分子聚合物单体丙烯酸丁酯与丙烯酸辛酯,在密炼时与聚酯弹性体发生聚合交联,融合耐腐蚀阻燃的填料白英砂、白炭黑、纳米氧化镁,环保阻燃剂十溴苯醚,使得外防水层呈现良好的弹性、耐腐蚀性和阻燃性能。
3、隔离膜层,以良好耐热性、稳定性的双酚S型环氧树脂与作为基料兼粘合剂,与热塑性丁苯橡胶在高温下发生网状交联,形成稳定的网状交联结构,同时配合疏松多孔的滑石粉、硅藻土、无机填料,可以对网状交联结构起到增韧增硬的作用,密炼后的隔离膜层能够紧密地与基料层和高分子聚酯内层粘合,使得整体复合结构的稳定性提高。
4、高分子聚酯内层,以乙烯-醋酸乙烯共聚物作为基料,其具有良好的耐环境应力开裂性,对填料的受容性增大;作为防水卷材的内层与建筑物表面接触,需要良好的耐磨性和隔热性,与稳定剂、重质钙粉、抗静电剂、抗氧化石墨烯相容后,展现出良好的耐磨性、隔热性、抗静电性。
5、本发明的防水卷材,通过配料密炼、挤出、三辊压光、冷却定型、切割收卷得到,层与层之间相互配合,粘合紧密,方便了卷材在墙体、屋顶等处直接使用,使用方便,不会产生挥发性有机物,绿色环保。
6、稳定剂的制备方法,采用碳纳米管对钙锌稳定剂进行负载包裹,形成稳定剂前体后再与硅藻土混合凝固静置得到,该钙锌稳定剂的稳定性和缓释能力大大提高,可以长期保持卷材的热稳定性。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1是本发明高分子防水卷材的的结构示意图。
图中:1、外防水层;2、基料层;3、隔离膜层;4、高分子聚酯内层;5、压敏胶。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例,都属于本发明保护的范围。
实施例1
参阅图1所示,本实施例的一种高分子防水卷材,包括由外到内压合的外防水层1、基料层2、隔离膜层3、高分子聚酯内层4,外防水层1与基料层2之间通过压敏胶5复合,隔离膜层3与高分子聚酯内层4之间通过压敏胶5复合。
其中,外防水层包括以下重量份的原料:热塑性聚酯弹性体106份、丙烯酸丁酯48份、丙烯酸辛酯25份、白英砂12份、白炭黑9份、纳米氧化镁6份、十溴二苯醚1.6份;基料层为聚酯无纺布、玻纤布或涤纶织布中的一种;所述隔离膜层包括以下重量份的原料:双酚S型环氧树脂58份、热塑性丁苯橡胶17份、滑石粉18份、硅藻土9份、无机填料6份。高分子聚酯内层包括以下重量份的原料:乙烯-醋酸乙烯共聚物126份、热塑性聚酯弹性体28份、稳定剂7份、重质钙粉11份、抗静电剂1.6份、抗氧化石墨烯0.6份。压敏胶层包括以下重量份的原料:丙烯酸甲酯9份、丙烯酸丁酯7份、丙烯腈8份、丙烯酰胺5份、双酚A型环氧树脂7份。
无机填料的制备方法如下:
(1)配料:按照重量份计,称取12-16份的碳化钨、4-8份玻璃纤维、2-4份凹凸棒土、2-4份硅灰石、15-30份乙腈,混合搅拌均匀;
(2)粉碎球磨:将搅拌均匀的物料粉碎成粒径10-15mm的湿料,放入行星式球磨机中,球磨30-50min,得到粒径300-500目的干料;
(3)干燥烧制:将干料送入真空干燥机中,70-80℃干燥1-2h,180-190℃烧制4-6h,自然冷却至室温即可。
稳定剂的制备方法如下:将碳纳米管与钙锌热稳定剂按照质量比3-5:1混合后,100-120℃下,以20-60rpm搅拌40-60min,形成稳定剂前体;冷却至-5℃,缓慢添加硅藻土并搅拌,直至稳定剂前体凝固,室温静置即可。
抗静电剂为聚环氧乙烷。
热塑性聚酯弹性体的密度为1.25g/cm3,抗拉强度为35KPa,断裂伸长率为450%;所述双酚S型环氧树脂为低分子量双酚S型环氧树脂,环氧当量为185-195g/eq,软化点为150-150℃;所述双酚A型环氧树脂选自低粘度环氧树脂E-54,粘度为8000-10000mPa·s。
本实施例高分子防水卷材的生产工艺,包括以下步骤:
S1、配料密炼:将热塑性聚酯弹性体、丙烯酸丁酯、丙烯酸辛酯、白英砂、白炭黑、纳米氧化镁、十溴二苯醚按照重量份配料后,投入密炼机中,在155℃下密炼52min,得到外防水层料;
将双酚S型环氧树脂、热塑性丁苯橡胶、滑石粉、硅藻土、无机填料按照重量份配料后,投入密炼机中,在193℃下密炼53min,得到隔离膜层料;
将乙烯-醋酸乙烯共聚物、热塑性聚酯弹性体、稳定剂、重质钙粉、抗静电剂、抗氧化石墨烯按照重量份配料后,投入密炼机中,在142℃下密炼35min,得到高分子聚酯内层料;
将丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯腈、丙烯酰胺、双酚A型环氧树脂投入密炼机中,在88℃密炼36min,得到压敏胶;
S2、挤出:将外防水层料、隔离膜层料、高分子聚酯内层料分别投入挤出机的混料壶中,86℃挤出成型,得到外防水层、隔离膜层、高分子聚酯内层;
S3、三辊压光:先使用压敏胶将外防水层与基料层热压复合,将隔离膜层与高分子聚酯内层热压复合,再按照外防水层、基料层、隔离膜层、高分子聚酯内层的顺序热压复合,通入三辊压光机,将复合材料的表面进行修整压光;三辊压光机的辊筒直径为320-330mm,牵引速度为2.5-2.8m/min。
S4、冷却定型;
S5、切割收卷。
实施例2
本实施例的一种高分子防水卷材,包括由外到内压合的外防水层、基料层、隔离膜层、高分子聚酯内层,外防水层与基料层之间通过压敏胶复合,隔离膜层与高分子聚酯内层之间通过压敏胶复合。
其中,外防水层包括以下重量份的原料:热塑性聚酯弹性体114份、丙烯酸丁酯47份、丙烯酸辛酯28份、白英砂15份、白炭黑11份、纳米氧化镁7份、十溴二苯醚1.7份;基料层为聚酯无纺布、玻纤布或涤纶织布中的一种;隔离膜层包括以下重量份的原料:双酚S型环氧树脂62份、热塑性丁苯橡胶21份、滑石粉20份、硅藻土10份、无机填料6份;高分子聚酯内层包括以下重量份的原料:乙烯-醋酸乙烯共聚物133份、热塑性聚酯弹性体35份、稳定剂9份、重质钙粉12份、抗静电剂2.3份、抗氧化石墨烯0.8份。压敏胶层包括以下重量份的原料:丙烯酸甲酯10份、丙烯酸丁酯8份、丙烯腈8份、丙烯酰胺6份、双酚A型环氧树脂8份。
无机填料的制备方法与实施例1相同。
稳定剂的制备方法与实施例1相同。
抗静电剂为聚醚酰胺酰亚胺。
热塑性聚酯弹性体的密度为1.25g/cm3,抗拉强度为35KPa,断裂伸长率为450%;所述双酚S型环氧树脂为低分子量双酚S型环氧树脂,环氧当量为185-195g/eq,软化点为150-150℃;所述双酚A型环氧树脂选自低粘度环氧树脂E-54,粘度为8000-10000mPa·s。
本实施例高分子防水卷材的生产工艺,包括以下步骤:
S1、配料密炼:将热塑性聚酯弹性体、丙烯酸丁酯、丙烯酸辛酯、白英砂、白炭黑、纳米氧化镁、十溴二苯醚按照重量份配料后,投入密炼机中,在160℃下密炼53min,得到外防水层料;
将双酚S型环氧树脂、热塑性丁苯橡胶、滑石粉、硅藻土、无机填料按照重量份配料后,投入密炼机中,在196℃下密炼55min,得到隔离膜层料;
将乙烯-醋酸乙烯共聚物、热塑性聚酯弹性体、稳定剂、重质钙粉、抗静电剂、抗氧化石墨烯按照重量份配料后,投入密炼机中,在145℃下密炼37min,得到高分子聚酯内层料;
将丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯腈、丙烯酰胺、双酚A型环氧树脂投入密炼机中,在88℃密炼40min,得到压敏胶;
S2、挤出:将外防水层料、隔离膜层料、高分子聚酯内层料分别投入挤出机的混料壶中,88℃挤出成型,得到外防水层、隔离膜层、高分子聚酯内层;
S3、三辊压光:先使用压敏胶将外防水层与基料层热压复合,将隔离膜层与高分子聚酯内层热压复合,再按照外防水层、基料层、隔离膜层、高分子聚酯内层的顺序热压复合,通入三辊压光机,将复合材料的表面进行修整压光;三辊压光机的辊筒直径为320-330mm,牵引速度为2.5-2.8m/min。
S4、冷却定型;
S5、切割收卷。
实施例3
本实施例的一种高分子防水卷材,包括由外到内压合的外防水层、基料层、隔离膜层、高分子聚酯内层,外防水层与基料层之间通过压敏胶复合,隔离膜层与高分子聚酯内层之间通过压敏胶复合。
其中,外防水层包括以下重量份的原料:热塑性聚酯弹性体115份、丙烯酸丁酯57份、丙烯酸辛酯30份、白英砂14份、白炭黑11份、纳米氧化镁8份、十溴二苯醚2.3份;基料层为聚酯无纺布、玻纤布或涤纶织布中的一种;所述隔离膜层包括以下重量份的原料:双酚S型环氧树脂63份、热塑性丁苯橡胶20份、滑石粉21份、硅藻土10份、无机填料7份;高分子聚酯内层包括以下重量份的原料:乙烯-醋酸乙烯共聚物132份、热塑性聚酯弹性体35份、稳定剂10份、重质钙粉12份、抗静电剂2.5份、抗氧化石墨烯0.8份。压敏胶层包括以下重量份的原料:丙烯酸甲酯10份、丙烯酸丁酯8份、丙烯腈8份、丙烯酰胺5份、双酚A型环氧树脂7份。
无机填料的制备方法与实施例1相同。
稳定剂的制备方法与实施例1相同。
抗静电剂为PEG-甲基丙烯酸甲酯共聚物。
热塑性聚酯弹性体的密度为1.25g/cm3,抗拉强度为35KPa,断裂伸长率为450%;所述双酚S型环氧树脂为低分子量双酚S型环氧树脂,环氧当量为185-195g/eq,软化点为150-150℃;所述双酚A型环氧树脂选自低粘度环氧树脂E-54,粘度为8000-10000mPa·s。
本实施例高分子防水卷材的生产工艺,包括以下步骤:
S1、配料密炼:将热塑性聚酯弹性体、丙烯酸丁酯、丙烯酸辛酯、白英砂、白炭黑、纳米氧化镁、十溴二苯醚按照重量份配料后,投入密炼机中,在160℃下密炼50min,得到外防水层料;
将双酚S型环氧树脂、热塑性丁苯橡胶、滑石粉、硅藻土、无机填料按照重量份配料后,投入密炼机中,在196℃下密炼56min,得到隔离膜层料;
将乙烯-醋酸乙烯共聚物、热塑性聚酯弹性体、稳定剂、重质钙粉、抗静电剂、抗氧化石墨烯按照重量份配料后,投入密炼机中,在145℃下密炼36min,得到高分子聚酯内层料;
将丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯腈、丙烯酰胺、双酚A型环氧树脂投入密炼机中,在90℃密炼30min,得到压敏胶;
S2、挤出:将外防水层料、隔离膜层料、高分子聚酯内层料分别投入挤出机的混料壶中,85-89℃挤出成型,得到外防水层、隔离膜层、高分子聚酯内层;
S3、三辊压光:先使用压敏胶将外防水层与基料层热压复合,将隔离膜层与高分子聚酯内层热压复合,再按照外防水层、基料层、隔离膜层、高分子聚酯内层的顺序热压复合,通入三辊压光机,将复合材料的表面进行修整压光;三辊压光机的辊筒直径为320-330mm,牵引速度为2.5-2.8m/min。
S4、冷却定型;
S5、切割收卷。
对比例1
本对比例与实施例1的区别在于,缺少外防水层。
对比例2
本对比例与实施例1的区别在于,缺少高分子聚酯层。
对比例3
本对比例与实施例1的区别在于,缺少隔离膜层。
对比例4
本对比例与实施例1的区别在于,高分子聚酯层内未添加稳定剂。
性能测试
参照标准GB/T23457-2009进行拉伸性能、耐热低温柔性、剥离强度的测试,具体检测结果见表1:
表1.性能测试结果
从上表可以看出,本发明实施例的防水卷材与对比例相比,具有良好的拉伸性能、耐热性、低温柔性、剥离强度,还具有良好的防水防潮性、抗老化性、耐磨性能、防腐蚀性能、施工性能,可以满足大部分建筑领域的防水防潮需求。
在本说明书的描述中,参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上内容仅仅是对本发明所作的举例和说明,所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代,只要不偏离发明或者超越本权利要求书所定义的范围,均应属于本发明的保护范围。