CN112721339B - 一种环保的高分子复合防水卷材及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种环保的高分子复合防水卷材及其制备方法，该防水卷材由上无纺布层、中间防水层和下无纺布层复合而成；中间防水层含有以下重量份成分：线性低密度聚乙烯树脂50~65份，TPE热塑性弹性体15~20份，多孔氮化硅负载硬脂酸丁酯复合材料8~12份，阻燃剂10~15份，光屏蔽剂1~2份，抗氧剂0.5~1份，分散剂1~1.5份，助粘剂1~1.5份。本发明的一种环保的高分子复合防水卷材通过在防水卷材的中间防水层中添加多孔氮化硅负载硬脂酸丁酯复合材料使得防水卷材同时兼具防水和保温的功能。本发明的一种环保的高分子复合防水卷材通过一次成型挤出法制备，制备工艺简单，生产过程更加节能环保。

Description

一种环保的高分子复合防水卷材及其制备方法
技术领域
本发明属于建筑材料技术领域，具体涉及一种环保的高分子复合防水卷材及其制备方法。
背景技术
防水卷材主要是用于建筑墙体、屋面以及隧道、公路、垃圾填埋厂等处，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。根据主要组成材料不同，分为沥青防水卷材、高聚物改性防水卷材和合成高分子防水卷材；根据胎体的不同分为无胎体卷材、纸胎卷材、玻璃纤维胎卷材、玻璃布胎卷材和聚乙烯胎卷材。沥青基防水卷材在制备沥青时会产生大量废气，对环境造成严重污染，且容易发生烫伤、火灾等事故，因此，研究性能优异的高分子复合防水卷材，以取代沥青基防水卷材是目前一个主流研究方向。
随着人们生活水平的不断提高，人们对防水卷材的要求也越来越高，不仅要求其具有优异的防水性能，还要求其具有良好的保温性能，研制新型的集防水和保温于一体的防水卷材可克服传统防水和保温分开施工的缺陷，使得建筑物具有更好的防水和保温功能。如中国专利CN201220202227.0公开了一种高分子复合保温防水卷材，它涉及一种复合防水卷材。它包含第一PE单层流延膜、第二PE单层流延膜、第一单层非织造布、第二单层非织造布，第一单层非织造布设置在第一PE单层流延膜的外表面上，第二单层非织造布设置在第二PE单层流延膜的外表面上；它还包含保温片材；保温片材设置在第一PE单层流延膜和第二PE单层流延膜之间；保温片材为聚乙烯发泡保温片材；该新型防水保温效果是传统的保温材料效果的几倍到十几倍，结构牢固，且减少了传统的保温材料和防水材料繁琐的施工程序，大大节省了人力与物力使其成本大大降低。中国专利CN201520278308.2公开了一种新型变色保温高分子复合自粘防水卷材，该卷材为多层层状结构，多层层状结构复合为一体，其特征在于，所述的多层层状结构由上到下的排布顺序是：防护层、变色层、第一防水层、保温层、第二防水层、自粘层和隔离膜层构成，其中变色层是感温可逆变色塑料薄膜层，覆着在第一防水层上，该卷材解决了现有卷材不能调节温度、保温效果差等技术难题。能够根据温度变化调整颜色，吸收或反射太阳光，调节温度，使用气凝绝热材料，保温隔热效果好。同时具有高延伸、高强度，耐高低温，自粘层实现与基面满粘接。自粘层冷粘施工和防水层焊接施工结合方式，防水效果好，杜绝渗漏。
上述两个专利都是通过在多层防水卷材中设置一层保温材料来使得防水卷材同时具有保温的效果，然而，这种结构的防水卷材具有以下缺陷：防水卷材由多层（超过三层）薄膜材料复合而成，不同层间通过粘接剂粘接并压合成一体，层界面较多，在环境温度较高时，如夏季气温达到27℃以上，不同层界面处容易发生局部温室现象，导致多层结构的防水卷材更容易发生起鼓现象，从而降低防水卷材的防水性能；另一方面，多层结构的防水卷材制备工艺比较复杂，生产过程不够节能环保。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足之处，提供一种环保的高分子复合防水卷材及其制备方法。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种环保的高分子复合防水卷材，所述防水卷材由上无纺布层、中间防水层和下无纺布层复合而成；所述中间防水层含有以下重量份成分：线性低密度聚乙烯树脂50~65份，TPE热塑性弹性体15~20份，多孔氮化硅负载硬脂酸丁酯复合材料8~12份，阻燃剂10~15份，光屏蔽剂1~2份，抗氧剂0.5~1份，分散剂1~1.5份，助粘剂1~1.5份。
优选地， 所述多孔氮化硅负载硬脂酸丁酯复合材料的强度大于150MPa。
优选地， 所述多孔氮化硅负载硬脂酸丁酯复合材料采用以下方法制备：将多孔氮化硅浸入到硬脂酸丁酯液体中，浸泡3~6h后固液分离，将所述多孔氮化硅在40~50℃下干燥2~3h。
优选地，所述多孔氮化硅的强度大于150MPa，气孔率在50%以上。
优选地，所述多孔氮化硅负载硬脂酸丁酯复合材料中硬脂酸丁酯的负载量为35~40%。
优选地，所述上无纺布层或所述下无纺布层为PET聚酯无纺布。
优选地，所述阻燃剂为十溴二苯乙烷和氧化锑中的至少一种。
优选地，所述阻燃剂为十溴二苯乙烷和氧化锑，十溴二苯乙烷和氧化锑的质量比为（1~1.5）：1。
本发明还提供一种环保的高分子复合防水卷材的制备方法，包括以下步骤：
将线性低密度聚乙烯树脂、TPE热塑性弹性体、多孔氮化硅负载硬脂酸丁酯复合材料、阻燃剂、光屏蔽剂、抗氧剂、分散剂和助粘剂加入混料机中混合均匀得到混合物料；
将所述混合物料送入螺杆挤出机熔融挤出成中间防水层；
在所述中间防水层挤出的同时，将上无纺布层和下无纺布层从两侧同时引进一对牵伸轧辊中，通过轧辊挤压将所述中间防水层、所述上无纺布层和所述下无纺布层热压复合成一体，即得到所述防水卷材。
优选地，所述熔融挤出温度为155~165℃。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明的一种环保的高分子复合防水卷材通过在防水卷材的中间防水层中添加多孔氮化硅负载硬脂酸丁酯复合材料使得防水卷材同时兼具防水和保温的功能。利用多孔氮化硅的多孔性使得中间防水层材料的导热率降低，进而使得防水层具有保温功能；另一方面，硬脂酸丁酯作为一种低熔点的相变材料，其相变温度在22~30℃之间，在夏季环境温度较高时，硬脂酸丁酯通过相变来吸收环境热量，可以避免或减弱防水卷材不同界面层间的起鼓现象，进而提升防水卷材的防水性能。此外，将硬脂酸丁酯负载在多孔氮化硅上后，既可以利用氮化硅的多孔性起到保温的功能，又可以防止硬脂酸丁酯在防水层中由于相变而发生外泄的现象，提高防水卷材的耐用性。
本发明的一种环保的高分子复合防水卷材通过一次成型挤出法制备，制备工艺简单，生产过程更加节能环保。
本发明的附加优点、目的以及特征将在下面的描述中将部分地加以阐述，且将对于本领域普通技术人员在研究下文后部分地变得明显，或者可以根据本发明的实践而获知。本领域技术人员将会理解的是，能够用本发明实现的目的和优点不限于以上具体所述，并且根据以下详细说明将更清楚地理解本发明能够实现的上述和其他目的。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
须知，下列实施例中未具体注明的工艺设备或装置均采用本领域内的常规设备或装置。
此外应理解，本发明中提到的一个或多个方法步骤并不排斥在所述组合步骤前后还可以存在其他方法步骤或在这些明确提到的步骤之间还可以插入其他方法步骤，除非另有说明；而且，除非另有说明，各方法步骤的编号仅为鉴别各方法步骤的便利工具，而非为限制各方法步骤的排列次序或限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容的情况下，当亦视为本发明可实施的范畴。
本发明实施例提供一种环保的高分子复合防水卷材，该防水卷材由上无纺布层、中间防水层和下无纺布层复合而成；中间防水层含有以下重量份成分：线性低密度聚乙烯树脂50~65份，TPE热塑性弹性体15~20份，多孔氮化硅负载硬脂酸丁酯复合材料8~12份，阻燃剂10~15份，光屏蔽剂1~2份，抗氧剂0.5~1份，分散剂1~1.5份，助粘剂1~1.5份。
本发明实施例中的光屏蔽剂、抗氧剂、分散剂和助粘剂均为防水卷材中常用添加助剂。在具体实施例中，光屏蔽剂选用二氧化钛，抗氧剂为2，6-三级丁基-4-甲基苯酚，分散剂为十二烷基硫酸钠。
本发明的一种环保的高分子复合防水卷材通过在防水卷材的中间防水层中添加多孔氮化硅负载硬脂酸丁酯复合材料使得防水卷材同时兼具防水和保温的功能。利用多孔氮化硅的多孔性使得中间防水层材料的导热率降低，进而使得防水层具有保温功能；另一方面，硬脂酸丁酯作为一种低熔点的相变材料，其相变温度在22~30℃之间，在夏季环境温度较高时，硬脂酸丁酯通过相变来吸收环境热量，可以避免或减弱防水卷材不同界面层间的起鼓现象，进而提升防水卷材的防水性能。此外，将硬脂酸丁酯负载在多孔氮化硅上后，既可以利用氮化硅的多孔性起到保温的功能，又可以防止硬脂酸丁酯在防水层中由于相变而发生外泄的现象，提高防水卷材的耐用性。
优选地，多孔氮化硅负载硬脂酸丁酯复合材料的强度大于150MPa。因为本发明的防水卷材采用螺杆挤出机热压挤压成型，因此，为了保证多孔氮化硅负载硬脂酸丁酯复合材料在热压过程中能较好地保持原有形貌，防止多孔材料结构受挤压发生坍塌而导致材料性能下降，多孔氮化硅负载硬脂酸丁酯复合材料需要具有足够的结构强度。多孔氮化硅材料可在具有较高气孔率的基础上仍然保持高的结构强度。
优选地，多孔氮化硅负载硬脂酸丁酯复合材料采用以下方法制备：将多孔氮化硅浸入到硬脂酸丁酯液体中，浸泡3~6h后固液分离，将浸渍后的多孔氮化硅在40~50℃下干燥2~3h即可。
优选地，多孔氮化硅的强度大于150MPa，气孔率在50%以上。高强度的多孔氮化硅能够使得负载硬脂酸丁酯后的复合材料仍然保持高的结构强度，高的气孔率不仅可使得制备的复合材料具有良好的保温性能，还能使得多孔氮化硅上负载上足够多的硬脂酸丁酯。多孔氮化硅可通过市售购买获得，也可通过现有技术制备获得。本发明实施例的多孔氮化硅通过以下方法制备获得：
以多孔氮化硅的重量为基准，加入1%的氧化铝、2%的氧化钇、0.1%的聚丙烯酸铵，9%的单体丙烯酰胺，1%的N,N’-亚甲基双丙烯酰胺，加去离子水调节pH为10后球磨24h后制成浆料，浆料真空除泡后加入0.5%过硫酸铵，80℃下交联固化成型。将成型后的胚体放入真空炉中烧结，800℃通入0.8MPa氮气，以15℃/min升到300℃后再以10℃/min升温至600℃，再以15℃/min升到1400℃，保温30min，之后以10℃/min升温至1700℃，保温60min，自然冷却即可得到多孔氮化硅。测得制备的多孔氮化硅的强度大于150MPa，气孔率为51~55%。
优选地，多孔氮化硅负载硬脂酸丁酯复合材料中硬脂酸丁酯的负载量为35~40%。足够高的硬脂酸丁酯的负载量可以使得防水卷材具有良好的保温隔热性能。
优选地，上无纺布层或下无纺布层为PET聚酯无纺布。PET聚酯无纺布具有良好的反光性，可将照射到防水卷材表面的太阳光反射出去，以降低防水卷材的表面温度，使得防水卷材更不容易发生热变形。且PET聚酯无纺布机械性能好，韧性高，耐穿刺性强，耐摩擦，且耐高温、低温性能好，耐腐蚀。
优选地，阻燃剂为十溴二苯乙烷和氧化锑中的至少一种。十溴二苯乙烷的热稳定性好，抗紫外线性能强，且十溴二苯乙烷裂解或燃烧时不产生有毒的多溴代二苯并二噁烷及多溴代二苯并呋喃，对环境不造成危害，无任何毒性，符合环保材料的要求。氧化锑也是常用的阻热剂，但单独使用氧化锑做阻燃剂时，用量较大，且阻热效果没有复合阻燃剂阻燃效果好，因此，更优选地，本发明实施例阻燃剂为十溴二苯乙烷和氧化锑的复合物，复合物中十溴二苯乙烷和氧化锑的质量比为（1~1.5）：1。复合物中两种阻燃剂发生协同作用，阻燃效果更好，阻燃氧指数达到28~30%。
本发明实施例还提供一种环保的高分子复合防水卷材的制备方法，包括以下步骤：
（1）将配方量的线性低密度聚乙烯树脂、TPE热塑性弹性体（苯乙烯类热塑性弹性体）、多孔氮化硅负载硬脂酸丁酯复合材料、阻燃剂、光屏蔽剂、抗氧剂、分散剂和助粘剂加入混料机中混合均匀得到混合物料；
（2）将混合物料送入螺杆挤出机熔融挤出成中间防水层；优选地，熔融挤出温度为155~165℃。
（3）在中间防水层挤出的同时，将上无纺布层和下无纺布层从两侧同时引进一对牵伸轧辊中，通过轧辊挤压将中间防水层、上无纺布层和下无纺布层热压复合成一体，即得到所述防水卷材。
本发明的一种环保的高分子复合防水卷材通过一次成型挤出法制备，制备工艺简单，生产过程更加节能环保。
以下结合具体实施例做进一步说明。
实施例1
本发明实施例1提供一种环保的高分子复合防水卷材及其制备方法，该防水卷材由上无纺布层、中间防水层和下无纺布层复合而成；中间防水层含有以下重量份成分：线性低密度聚乙烯树脂50份，TPE热塑性弹性体20份，多孔氮化硅负载硬脂酸丁酯复合材料8份，阻燃剂1份，光屏蔽剂1份，抗氧剂0.5份，分散剂1份，助粘剂1份。其中，上无纺布层和下无纺布层均为PET聚酯无纺布。阻燃剂为十溴二苯乙烷和氧化锑的复合物，复合物中十溴二苯乙烷和氧化锑的质量比为1.1：1。
多孔氮化硅负载硬脂酸丁酯复合材料采用以下方法制备：将多孔氮化硅浸入到硬脂酸丁酯液体中，浸泡3h后固液分离，将多孔氮化硅在50℃下干燥2h。浸渍后硬脂酸丁酯的负载量为35%且多孔氮化硅负载硬脂酸丁酯复合材料的强度大于150MPa。
该防水卷材按以下方法制备：
（1）将上述配方量的线性低密度聚乙烯树脂、TPE热塑性弹性体、多孔氮化硅负载硬脂酸丁酯复合材料、阻燃剂、光屏蔽剂、抗氧剂、分散剂和助粘剂加入混料机中混合均匀得到混合物料。
（2）将混合物料送入螺杆挤出机熔融挤出成中间防水层；熔融挤出温度为155~165℃。
（3）在中间防水层挤出的同时，将上无纺布层和下无纺布层从两侧同时引进一对牵伸轧辊中，通过轧辊挤压将中间防水层、上无纺布层和下无纺布层热压复合成一体，热压温度为155~165℃，即得到所述防水卷材。
实施例1
本发明实施例1提供一种环保的高分子复合防水卷材及其制备方法，该防水卷材由上无纺布层、中间防水层和下无纺布层复合而成；中间防水层含有以下重量份成分：线性低密度聚乙烯树脂50份，TPE热塑性弹性体20份，多孔氮化硅负载硬脂酸丁酯复合材料8份，阻燃剂10份，光屏蔽剂1份，抗氧剂0.5份，分散剂1份，助粘剂1份。其中，上无纺布层和下无纺布层均为PET聚酯无纺布。阻燃剂为十溴二苯乙烷和氧化锑的复合物，复合物中十溴二苯乙烷和氧化锑的质量比为1.1：1。
多孔氮化硅负载硬脂酸丁酯复合材料采用以下方法制备：将多孔氮化硅（多孔氮化硅的强度大于150MPa，气孔率为52.6%）浸入到硬脂酸丁酯液体中，浸泡3h后固液分离，将多孔氮化硅在50℃下干燥2h。浸渍后硬脂酸丁酯的负载量为36%且多孔氮化硅负载硬脂酸丁酯复合材料的强度大于150MPa。
该防水卷材按以下方法制备：
（1）将上述配方量的线性低密度聚乙烯树脂、TPE热塑性弹性体、多孔氮化硅负载硬脂酸丁酯复合材料、阻燃剂、光屏蔽剂、抗氧剂、分散剂和助粘剂加入混料机中混合均匀得到混合物料。
（2）将混合物料送入螺杆挤出机熔融挤出成中间防水层；熔融挤出温度为155~165℃。
（3）在中间防水层挤出的同时，将上无纺布层和下无纺布层从两侧同时引进一对牵伸轧辊中，通过轧辊挤压将中间防水层、上无纺布层和下无纺布层热压复合成一体，热压温度为155~165℃，即得到所述防水卷材。
实施例2
本发明实施例2提供一种环保的高分子复合防水卷材及其制备方法，该防水卷材由上无纺布层、中间防水层和下无纺布层复合而成；中间防水层含有以下重量份成分：线性低密度聚乙烯树脂55份，TPE热塑性弹性体18份，多孔氮化硅负载硬脂酸丁酯复合材料10份，阻燃剂12份，光屏蔽剂2份，抗氧剂0.8份，分散剂1.2份，助粘剂1.2份。其中，上无纺布层和下无纺布层均为PET聚酯无纺布。阻燃剂为十溴二苯乙烷和氧化锑的复合物，复合物中十溴二苯乙烷和氧化锑的质量比为1.3：1。
多孔氮化硅负载硬脂酸丁酯复合材料采用以下方法制备：将多孔氮化硅（多孔氮化硅的强度大于150MPa，气孔率为53.4%）浸入到硬脂酸丁酯液体中，浸泡3h后固液分离，将多孔氮化硅在45℃下干燥3h。浸渍后硬脂酸丁酯的负载量为37%且多孔氮化硅负载硬脂酸丁酯复合材料的强度大于150MPa。
该防水卷材的制备方法同实施例1。
实施例3
本发明实施例3提供一种环保的高分子复合防水卷材及其制备方法，该防水卷材由上无纺布层、中间防水层和下无纺布层复合而成；中间防水层含有以下重量份成分：线性低密度聚乙烯树脂65份，TPE热塑性弹性体15份，多孔氮化硅负载硬脂酸丁酯复合材料12份，阻燃剂15份，光屏蔽剂1.5份，抗氧剂1份，分散剂1.5份，助粘剂1.5份。其中，上无纺布层和下无纺布层均为PET聚酯无纺布。阻燃剂为十溴二苯乙烷和氧化锑的复合物，复合物中十溴二苯乙烷和氧化锑的质量比为1.5：1。
多孔氮化硅负载硬脂酸丁酯复合材料采用以下方法制备：将多孔氮化硅（多孔氮化硅的强度大于150MPa，气孔率为54.5%）浸入到硬脂酸丁酯液体中，浸泡3h后固液分离，将多孔氮化硅在50℃下干燥3h。浸渍后硬脂酸丁酯的负载量为39%且多孔氮化硅负载硬脂酸丁酯复合材料的强度大于150MPa。
该防水卷材的制备方法同实施例1。
本发明的保护范围不限于上述的实施例，显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变形而不脱离本发明的范围和精神。倘若这些改动和变形属于本发明权利要求及其等同技术的范围，则本发明的意图也包含这些改动和变形在内。

Claims (7)

1.一种环保的高分子复合防水卷材，其特征在于，所述防水卷材由上无纺布层、中间防水层和下无纺布层复合而成；所述中间防水层含有以下重量份成分：线性低密度聚乙烯树脂50~65份，TPE热塑性弹性体15~20份，多孔氮化硅负载硬脂酸丁酯复合材料8~12份，阻燃剂10~15份，光屏蔽剂1~2份，抗氧剂0.5~1份，分散剂1~1.5份，助粘剂1~1.5份；所述多孔氮化硅负载硬脂酸丁酯复合材料中，硬脂酸丁酯的相变温度在22~30℃之间；
所述多孔氮化硅负载硬脂酸丁酯复合材料的强度大于150MPa；
所述多孔氮化硅负载硬脂酸丁酯复合材料采用以下方法制备：将多孔氮化硅浸入到硬脂酸丁酯液体中，浸泡3~6h后固液分离，将所述多孔氮化硅在40~50℃下干燥2~3h；
所述多孔氮化硅的强度大于150MPa，气孔率在50%以上。
2.根据权利要求1所述的一种环保的高分子复合防水卷材，其特征在于，所述多孔氮化硅负载硬脂酸丁酯复合材料中硬脂酸丁酯的负载量为35~40%。
3.根据权利要求1~2任一项所述的一种环保的高分子复合防水卷材，其特征在于，所述上无纺布层或所述下无纺布层为PET聚酯无纺布。
4.根据权利要求3所述的一种环保的高分子复合防水卷材，其特征在于，所述阻燃剂为十溴二苯乙烷和氧化锑中的至少一种。
5.根据权利要求4所述的一种环保的高分子复合防水卷材，其特征在于，所述阻燃剂为十溴二苯乙烷和氧化锑，十溴二苯乙烷和氧化锑的质量比为（1~1.5）：1。
6.权利要求1~5任一项所述的一种环保的高分子复合防水卷材的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将线性低密度聚乙烯树脂、TPE热塑性弹性体、多孔氮化硅负载硬脂酸丁酯复合材料、阻燃剂、光屏蔽剂、抗氧剂、分散剂和助粘剂加入混料机中混合均匀得到混合物料；
将所述混合物料送入螺杆挤出机熔融挤出成中间防水层；
在所述中间防水层挤出的同时，将上无纺布层和下无纺布层从两侧同时引进一对牵伸轧辊中，通过轧辊挤压将所述中间防水层、所述上无纺布层和所述下无纺布层热压复合成一体，即得到所述防水卷材。
7.根据权利要求6所述的一种环保的高分子复合防水卷材的制备方法，其特征在于，所述熔融挤出温度为155~165℃。
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