CN112026294A - 改性沥青防水卷材及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种改性沥青防水卷材及其制备方法，包括从上到下依次设置的防水膜层、改性沥青层、玻璃纤维层、改性沥青层和防水膜层，其中，防水膜层包含以下重量份的组分：PVC树脂200‑230份，光稳定剂7‑8份，热稳定剂10‑12份，植物根系抑制剂65‑80份；本发明的改性沥青防水卷材具有能够抑制植物根系生长，减小被植物根系穿透的可能性，使用寿命更长的优点。

Description

改性沥青防水卷材及其制备方法
技术领域
本发明涉及防水卷材的技术领域，更具体地说，它涉及一种改性沥青防水卷材及其制备方法。
背景技术
防水卷材是指将沥青类或高分子类防水材料浸渍在胎体上，制作成的防水材料产品，以卷材形式提供，称为防水卷材。防水卷材主要是用于建筑墙体、屋面、以及隧道、公路、垃圾填埋场等处，起到抵御外界雨水、地下水渗漏的一种可卷曲成卷状的柔性建材产品，作为工程基础与建筑物之间无渗漏连接，是整个工程防水的第一道屏障，对整个工程起着至关重要的作用。
申请公布号为CN108248128A的发明专利申请公开了一种改性沥青防水卷材，该防水卷材包括上表面层、下表面层以及位于上表面层和下表面层中间的沥青层，其中，所述上表面层包括增强膜，所述增强膜覆盖所述沥青层的中间区域而露出所述沥青层两侧的边缘部分；以及隔离边膜，所述隔离边膜覆盖所述沥青层两侧的边缘部分；所述沥青层包括：改性沥青层和自粘沥青层；所述下表面层为隔离膜。
针对上述中的相关技术，发明人认为存在空气的流动导致植物的种子飘落到上表面层生根，由于植物的根系发达且穿透力强，因此很容易穿透防水卷材，使得防水卷材失去对建筑的保护作用。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的第一个目的在于提供一种改性沥青防水卷材，其具有能够抑制植物根系生长，减小被植物根系穿透的可能性，使用寿命更长的优点。
为实现上述第一个目的，本发明提供了如下技术方案：一种改性沥青防水卷材，包括从上到下依次设置的防水膜层、改性沥青层、玻璃纤维层、改性沥青层和防水膜层，其中，防水膜层包含以下重量份的组分：PVC树脂200-230份，光稳定剂7-8份，热稳定剂10-12份，植物根系抑制剂65-80份。
通过采用上述技术方案，玻璃纤维耐热性强、抗腐蚀性好，机械强度高，抗拉强度大，因此用作基本支撑结构。改性沥青层包覆在玻璃纤维两侧，能够增强玻璃纤维的耐磨性，弥补玻璃纤维的脆性。当防水卷材在阳光暴晒小产开裂的趋势时，玻璃纤维的两端埋设在裂缝趋势的两端，将防水卷材拉紧，进而减小开裂的可能性。使得防水卷材既具有优良的耐热性、抗腐蚀性、机械强度和抗压强度，又具有优良的耐磨性和柔韧性，减小卷材卷曲时留下折痕和开裂的可能性，延长防水卷材的使用寿命。
防水膜层中的PVC树脂主要起到防水作用，光稳定剂和热稳定剂提高防水膜层的稳定性，减小防水膜层在日晒时分解的可能性。植物根系抑制剂能够抑制掉落在防水膜层表面的植物种子根系向防水膜层中穿刺，从而减小植物根系破坏防水卷材结构的可能性，延长防水卷材的使用寿命。
进一步地，所述植物根系抑制剂包括2-苯并萘20-30份，芘45-50份，溶剂100份，锰粉13-15份。
通过采用上述技术方案，2-苯并萘和芘溶解在溶剂中后与锰粉混匀，三者协同对植物根系的生长抑制作用最佳，既能从根系长度方向进行抑制，又能从植物根系的粗细层面进行抑制，并且还提高对植物种类的作用范围，提高对植物根系向防水卷材延伸的抑制作用，减小植物根系穿刺防水卷材的可能性。
可见，不同的植物对不同的抑制剂组分敏感性不同，因此，三者协同作用，对植物根系的抑制效果最佳。植物根尖向下延伸接触到防水层时，由于锰的作用，植物主根和侧根都会变褐、根尖受损并且新根长出受到抑制，同时抑制植物对钼和铁的吸收，使得植物长势受限；植物根尖向下延伸接触到2-苯并萘或芘时，植物的水分和养分传输受到抑制，使得植物根茎变细，根呈线状生长，减小根的强度从而减小根的穿刺力。
进一步地，溶剂为乙醚和/或苯。
通过采用上述技术方案，2-苯并萘和芘在乙醚和/或苯中的溶解度好，乙醚和/或苯对2-苯并萘、芘以及锰粉对植物根系的生长无影响，并能在PVC树脂中分散均匀，从而使得防水卷材各部分对植物根系的抑制作用均衡，减小局部抑制作用较小，被植物根系穿刺的可能性。
进一步地，所述改性沥青层包括以下重量份的组合物：SBS改性沥青470-510份，氮化硼130-155份。
通过采用上述技术方案，氮化硼能够及时将防水卷材吸收的热量导出，减小温度在防水卷材上的停留时间，从而减小防水卷材受热老化的可能性，延长防水卷材使用寿命。此外，将防水卷材上的热量及时导出，有利于植物存活，在对植物的防御和应用之间达到平衡，有利于降低室内温度，提高舒适度。
进一步地，所述光稳定剂包括氧化锌80-90份和亚磷酸酯5-9份。
通过采用上述技术方案，空气中的氧气和阳光中的紫外光导致树脂材料发生热氧化和光氧化反应，使防水卷材的外观和物理力学性能变差。氧化锌与亚磷酸酯复配能够屏蔽光线、吸收并转移光能量、猝灭或捕获自由基，并在全部范围、不依赖厚度起效，特别是表面保护效果很好，与树脂体系的相容性、捕获自由基的效率与树脂中被氧化区域的亲和力提高，因此对防水卷材的光泽、颜色及力学性能有很好的保护作用，提升长期热稳定性。有效低抑制树脂分子的热氧化、光氧化，显著提高耐热、耐光性能，延缓降解、老化过程，延长使用寿命。
进一步地，所述热稳定剂为β-二酮。
通过采用上述技术方案，β-二酮化合物可以通过碳烷基化置换PVC中烯丙基氯,使共轭多烯烃中断变短，从而减小PVC受热变性的可能性。
本发明的第二个目的在于提供一种改性沥青防水卷材的制备方法，其具有结构稳固，不易剥落的优点。
为实现上述第二个目的，本发明提供了如下技术方案，包括以下步骤：
s1、将PVC树脂与光稳定剂、热稳定剂以及植物根系抑制剂混匀后，塑化，然后制成1.0mm厚的防水膜；
s2、制备改性沥青混合料备用；
s3、将改性沥青混合料平铺到防水膜层上，压合形成改性沥青层，改性沥青层厚度为1.1mm；
s4、在改性沥青层凝固前，将玻璃纤维均匀铺设到改性沥青层上，压合粘固，形成0.8mm厚的玻璃纤维层；
s5、在玻璃纤维层上铺设第二层改性沥青混合料，压合形成第二层改性沥青层，厚度为1.1mm；
s6、在第二层改性沥青层凝固前将防水膜压合到第二层改性沥青层上，形成第二层厚度为1.0mm厚的防水膜层。
通过采用上述技术方案，通过将玻璃纤维层粘接固定在两层改性沥青层中，在改性沥青层凝固前，进行压合使得玻璃纤维部分嵌入改性沥青层中，在起到横向拉紧作用，从而减小改性沥青层横向断裂可能性的同时，也起到竖向拉紧作用，减小竖向两层改性沥青层与玻璃纤维层剥离的可能性。
将PVC树脂与光稳定剂、热稳定剂以及植物根系抑制剂混匀后，塑化，制成防水膜，使得各组分在防水膜中分散均匀并且粘连稳固，挤压防水膜层部分嵌入改性沥青层中，使得防水膜与改性沥青层连接更加牢固，并且在挤压过程中改性沥青向四周扩张变形，对防水膜层和玻纤纤维层形成包边，减小防水卷材在使用过程中从四周开裂的可能性。
进一步地，所述s1步骤中，先将2-苯并萘、芘依次添加到溶剂中溶解，混合均匀后，加入锰粉混匀，得到植物根系抑制剂。
通过采用上述技术方案，2-苯并萘和芘完全溶解在溶剂中后加入锰粉，有利于各组分混合均匀。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
1.玻璃纤维层和改性沥青层互相协同作用，使得防水卷材既具有优良的耐热性、抗腐蚀性、机械强度和抗压强度，又具有优良的耐磨性和柔韧性，减小卷材卷曲时留下折痕和开裂的可能性，延长防水卷材的使用寿命，植物根系抑制剂能够抑制掉落在防水膜层表面的植物种子根系向防水膜层中穿刺，从而减小植物根系破坏防水卷材结构的可能性，进一步延长防水卷材的使用寿命；
2. 2-苯并萘和芘溶解在溶剂中后与锰粉混匀，三者协同对植物根系的生长抑制作用最佳，既能从根系长度方向进行抑制，又能从植物根系的粗细层面进行抑制，并且还提高对植物种类的作用范围，提高对植物根系向防水卷材延伸的抑制作用，减小植物根系穿刺防水卷材的可能性；
3.通过将玻璃纤维层粘接固定在两层改性沥青层中，在改性沥青层凝固前，进行压合使得玻璃纤维部分嵌入改性沥青层中，在起到横向拉紧作用，从而减小改性沥青层横向断裂可能性的同时，也起到竖向拉紧作用，减小竖向两层改性沥青层与玻璃纤维层剥离的可能性。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步详细说明。
本发明所涉及的原料和组分的规格和来源信息如表1所示。
表1原料和组分的规格和来源信息
名称 型号 厂家
菲 AR 广州伟伯科技有限公司
芘 AR 广州伟伯科技有限公司
苯 AR 广州伟伯科技有限公司
乙醚 AR 广州伟伯科技有限公司
PVC树脂 AR 上海北陆化工科技有限公司
锰粉 AR 北京泰欣隆金属材料加工厂
SBS改性沥青 AR 茂名市维龙石化有限公司
氮化硼 AR 上海肴弋合金材料有限公司
氧化锌 AR 上海宜永新材料科技有限公司
亚磷酸酯 AR 攀花化学(上海)有限公司
β-二酮 AR 天津津衡蓝海科技有限公司
制备例：
制备例1
一种植物根系抑制剂，包括以下重量份的组分：2-苯并萘20份，芘45份，锰粉13份，乙醚100份作为溶剂。
制备例2
一种植物根系抑制剂，与制备例1的区别之处在于：包括2-苯并萘30份，芘50份，锰粉15份。
制备例3
一种植物根系抑制剂，与制备例1的区别之处在于：溶剂为苯。
制备例4
一种植物根系抑制剂，与制备例1的区别之处在于：溶剂为苯和乙醚1:1混合物。
制备例5
一种植物根系抑制剂，与制备例1的区别之处在于：2-苯并萘为0份。
制备例6
一种植物根系抑制剂，与制备例1的区别之处在于：芘含量为0。
制备例7
一种植物根系抑制剂，与制备例1的区别之处在于：锰粉含量为0。
制备例8
一种植物根系抑制剂，与制备例1的区别之处在于：芘和锰粉含量都为0。
制备例9
一种植物根系抑制剂，与制备例1的区别之处在于：2-苯并萘和锰粉含量都为0。
制备例10
一种植物根系抑制剂，与制备例1的区别之处在于：2-苯并萘和芘含量都为0。
制备例1-2以及6-10的制备方法如下：
按照配比，依次将2-苯并萘和芘加入乙醚溶剂中，通过搅拌器搅拌均匀后，加入锰粉，搅拌均匀，得到植物根系抑制剂。
制备例3的制备方法与制备例1的区别之处在于：溶剂为苯。
制备例4的制备方法与制备例1的区别之处在于：溶剂为苯和乙醚1:1的混合物。
实施例：
实施例1
一种改性沥青防水卷材，包括从上到下依次设置的防水膜层、改性沥青层、玻璃纤维层、改性沥青层和防水膜层，其中，防水膜层包含以下重量份的组分：PVC树脂200份，光稳定剂7份，热稳定剂10份，植物根系抑制剂65份；热稳定剂为β-二酮，光稳定剂包括80重量份的氧化锌，5重量份的亚磷酸酯，植物根系抑制剂由制备例1制得；改性沥青层包括470重量份的SBS改性沥青和148重量份的氮化硼。
实施例2
一种改性沥青防水卷材，与实施例1的区别之处在于：PVC树脂为220重量份，热稳定剂β-二酮为11重量份，光稳定剂为8重量份，植物根系抑制剂为80重量份。
实施例3
一种改性沥青防水卷材，与实施例1的区别之处在于：植物根系抑制剂由制备例2的配比和方法制得。
实施例4
一种改性沥青防水卷材，与实施例1的区别之处在于：植物根系抑制剂中由制备例3的配比和方法制得。
实施例5
一种改性沥青防水卷材，与实施例1的区别之处在于：植物根系抑制剂由制备例4配比和方法制得。
实施例6
一种改性沥青防水卷材，与实施例1的区别之处在于：光稳定剂中亚磷酸酯含量为0。
实施例1-2以及实施例6的制备方法如下：
s1、首先按配比将PVC树脂、氧化锌、亚磷酸酯以及β-二酮混炼均匀，加入制备例1制得的植物根系抑制剂继续混炼5min，然后通过三辊压延机制成1.0mm厚的防水膜备用；
s2、按配比将SBS改性沥青和氮化硼混炼均匀，制备成改性沥青混合料备用；
s3、将改性沥青混合料平铺到防水膜层上，然后通过压辊趁热压合形成厚度为1.1mm的改性沥青层；
s4、在改性沥青层凝固前，将玻璃纤维均匀铺设到改性沥青层上，趁热压合粘固，形成0.8mm厚的玻璃纤维层；
s5、在玻璃纤维层上铺设第二层改性沥青混合料，压合形成第二层改性沥青层，厚度为1.1mm；
s6、在第二层改性沥青层凝固前将防水膜压合到第二层改性沥青层上，形成第二层厚度为1.0mm厚的防水膜层。
实施例3与实施例1的制备方法区别之处在于，s1步骤中，植物根系抑制剂由制备例2制得。
实施例4与实施例1的制备方法区别之处在于，s1步骤中，植物根系抑制剂由制备例3制得。
实施例5与实施例1的制备方法区别之处在于，s1步骤中，植物根系抑制剂由制备例4制得。
对比例
对比例1
一种改性沥青防水卷材，与实施例1的区别之处在于：s1步骤中，植物根系抑制剂由制备例5制得。
对比例2
一种改性沥青防水卷材，与实施例1的区别之处在于：s1步骤中，植物根系抑制剂由制备例6制得。
对比例3
一种改性沥青防水卷材，与实施例1的区别之处在于：s1步骤中，植物根系抑制剂由制备例7制得。
对比例4
一种改性沥青防水卷材，与实施例1的区别之处在于：s1步骤中，植物根系抑制剂由制备例8制得。
对比例5
一种改性沥青防水卷材，与实施例1的区别之处在于：s1步骤中，植物根系抑制剂由制备例9制得。
对比例6
一种改性沥青防水卷材，与实施例1的区别之处在于：s1步骤中，植物根系抑制剂由制备例10制得。
对比例7
一种改性沥青防水卷材，与实施例1的区别之处在于：s2步骤中，改性沥青层中氮化硼含量为0。
对比例8
一种改性沥青防水卷材，与实施例1的区别之处在于：s1步骤中，光稳定剂中氧化锌含量为0。
对比例9
一种改性沥青防水卷材，与实施例1的区别之处在于：s1步骤中，热稳定剂含量为0。
抑制植物生根性能检测试验
1、实验组：每一组实验，在10种不同的杂草种子中分别随机选取30粒混匀，然后加入500±0.2g地表土壤中混匀，然后铺撒到1平方米的改性沥青防水卷材上，在32℃下培养一个月。
2、对照组：在10种不同的杂草种子中分别随机选取30粒混匀，然后铺撒到1平方米的地表土壤上，在与实验组相同的环境下培养两个月。
每一个实施例、对比例以及对照组都设置三个平行实验。
抑制植物生根性能检测方法
以上实施例和制备例制备的改性沥青防水卷材的性能测试方法如下：
1、生根率：按照实验组的方法操作，观察并分别记下同一张改性沥青防水卷材上生根的种子数量，并通过计算生根的种子数量与该张改性沥青防水卷材上种子总数之比，得到同一实验组的三个生根率，计算平行实验的平均值，得到最终的生根率。
2、平均根长：按照实验组的方法操作，测量同一张改性沥青防水卷材上的所有种子生出的根茎长度，得到同一实验组的三个平均根长，计算平行实验的平均值，得到最终的计算得到平均根长。
3、平均根径：按照实验组的方法操作，测量同一张改性沥青防水卷材上的所有种子生出的根茎二分之一长度处的直径，得到同一实验组的三个平均根径，计算平行实验的平均值，计算得到最终的平均根径。
4、穿刺根数：观察并记载同一张改性沥青防水卷材上的所有种子的根茎穿刺到防水卷材中的数量，得到同一实验组的三个穿刺根数，计算平行实验的平均值，计算得到最终的平均穿刺根数。
5、抑制种类数量：观察并计算对照组的生根率、平均根长和平均根径，将生根率、平均根长和平均根径都小于对照组的种类记为受到抑制种子，统计得到抑制种类数量。
其他性能检测方法
1、耐热性：根据GB/T328.11 2007《建筑防水卷材试验方法第11部分沥青和防水卷材》检测制得的改性沥青防水卷材的最开始流淌和滴落的时的温度。
2、耐紫外线辐射性能保持率：设置紫外线耐候试验机参数：温度：RT+10℃-70℃，温度均匀度：±2℃，温度波动度±1℃，灯管中心距离70mm，紫外波长313nm，测定制得的改性沥青防水卷材的耐紫外线辐射性能保持率。
以上各实施例的性能测试结果如表2所示：
表2各实施例的性能测试结果
Figure BDA0002652090780000091
以上各对比例的测试结果如表3所示：
表3各对比例的性能测试结果
Figure BDA0002652090780000092
Figure BDA0002652090780000101
从上述检测结果可以看出：
1、由实施例1与实施例2相比可以看出，植物根系抑制剂重量比增加时，对于植物的生根率、跟长和根径都起到抑制作用。
2、由实施例3与实施例1相比可以看出，植物根系抑制剂中2-苯并萘、芘和锰粉的重量比变化对植物的生根率、跟长和根径大小存在不同的影响。
3、由实施例4-5与实施例1相比可以看出，植物根系抑制剂中以苯或苯和乙醚的混合物作为溶剂时，对植物根系生根率、跟长和根径的影响不大。
4、由实施例6和实施例1相比可以看出，当光稳定剂中不含亚磷酸酯时，制得的改性沥青防水卷材耐紫外线辐射性能保持率降低，也就是光稳定性降低，表明亚磷酸酯与氧化锌协同作用时，能够更好的屏蔽光线、吸收并转移光能量、猝灭或捕获自由基，并不依赖厚度、在全部范围起效，促进卷材的耐光性。
5、由对比例1-6与实施例1相比可以看出，当2-苯并萘、芘和锰粉三者中缺少其中任意一种或两种时，对植物根系的抑制作用都存在不同程度的降低。由于植物根尖向下延伸接触到防水层时，由于锰的作用，植物主根和侧根都会变褐、根尖受损并且新根长出受到抑制，同时抑制植物对钼和铁的吸收，使得植物长势受限；植物根尖向下延伸接触到2-苯并萘或芘时，植物的水分和养分传输受到抑制，使得植物根茎变细，根呈线状生长，减小根的强度从而减小根的穿刺力。可见，不同的植物对不同的抑制剂组分敏感性不同，三者协同作用，对植物根系的抑制效果最佳，既能从根系长度方向进行抑制，又能从植物根系的粗细层面进行抑制，并且还提高对植物种类的作用范围。
6、由对比例7与实施例1相比可以看出，当改性沥青层中缺少氮化硼时，制得的防水卷材滴落温度降低，也就是耐热性变差，可见，氮化硼能够促进防水卷材吸收的热量及时导出，减小温度在防水卷材上的停留时间，从而减小防水卷材受热老化的可能性。
7、由对比例8与实施例1相比可以看出，当光稳定剂中缺少氧化锌时，耐紫外线辐射性能保持率大幅度降低，可见，光稳定剂中氧化锌对卷材耐光性的贡献较大，亚磷酸酯单独作用较小。
8、由对比例9与实施例1相比可以看出，缺少热稳定剂时，由于缺乏β-二酮化合物通过碳烷基化置换PVC中烯丙基氯，使共轭多烯烃中断变短，因此卷材的滴落温度降低较多，也就是热稳定性降低较多，可见热稳定剂对卷材的耐高温性起到主要作用。
本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (8)

1.一种改性沥青防水卷材，其特征在于，包括从上到下依次设置的防水膜层、改性沥青层、玻璃纤维层、改性沥青层和防水膜层，其中，防水膜层包含以下重量份的组分：PVC树脂200-230份，光稳定剂7-8份，热稳定剂10-12份，植物根系抑制剂65-80份。
2.根据权利要求1所述的改性沥青防水卷材，其特征在于，所述植物根系抑制剂包括2-苯并萘20-30份，芘45-50份，溶剂100份，锰粉13-15份。
3.根据权利要求2所述的改性沥青防水卷材，其特征在于，所述溶剂为乙醚和/或苯。
4.根据权利要求1所述的改性沥青防水卷材，其特征在于，所述改性沥青层包括以下重量份的组合物：SBS改性沥青470-510份，氮化硼148-165份。
5.根据权利要求1所述的改性沥青防水卷材，其特征在于，所述光稳定剂包括氧化锌80-90份和亚磷酸酯5-9份。
6.根据权利要求1所述的改性沥青防水卷材，其特征在于，所述热稳定剂为β-二酮。
7.一种如权利要求1所述的改性沥青防水卷材的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
s1、将PVC树脂与光稳定剂、热稳定剂以及植物根系抑制剂混匀后，塑化，然后制成1.0mm厚的防水膜；
s2、制备改性沥青混合料备用；
s3、将改性沥青混合料平铺到防水膜层上，压合形成改性沥青层，改性沥青层厚度为1.1mm；
s4、在改性沥青层凝固前，将玻璃纤维均匀铺设到改性沥青层上，压合粘固，形成0.8mm厚的玻璃纤维层；
s5、在玻璃纤维层上铺设第二层改性沥青混合料，压合形成第二层改性沥青层，厚度为1.1mm；
s6、在第二层改性沥青层凝固前将防水膜压合到第二层改性沥青层上，形成第二层厚度为1.0mm厚的防水膜层。
8.根据权利要求7所述的改性沥青防水卷材的制备方法，其特征在于，所述s1步骤中，先在常温下，将2-苯并萘、芘依次添加到溶剂中溶解、混匀，然后加入锰粉，混匀，得到植物根系抑制剂。
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