CN114539972B - 一种金钢甲高分子预铺防水卷材的胶料配方制备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种金钢甲高分子预铺防水卷材的胶料配方制备，包括下列原料：沥青、树脂、过渡金属氧化物、碳纳米管、分散剂，按照质量份数如下配制：沥青50‑55份、树脂35‑40份、过渡金属氧化物25‑30份、碳纳米管15‑20份、分散剂37‑42份。对于沥青进行改性制备，采用层状的过渡金属氧化物添加改性，使胶料具有优异的机械性能，同时在二维层状的过渡金属氧化物的基础上制备三维复合的过渡金属氧化物，进一步提高胶料抗冲击性能。
Description
技术领域
本发明属于防水卷材胶料制备提高领域，具体涉及一种金钢甲高分子预铺防水卷材的胶料配方制备。
背景技术
在建筑墙体、屋面、以及隧道、公路、垃圾填埋场等处，为起到抵御外界雨水、地下水的渗漏，往往使用防水卷材。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。
现有的防水卷材，传统的防水卷材具有如下的不足之处：（1）、粘结力不强，耐久性差；（2）、隔热效果差，容易老化；（3）、防渗漏效果不佳，串水漏水严重。其次，现有的防水卷材铺设复杂，防水卷材抗冲击能力弱，容易产生缝隙，容易发生渗水现象；（4）现有的防水卷材表层容易在风吹、日晒等恶劣的自然环境下发生氧化等化学反应，增加了防水卷材的老化速度和使用寿命。
所以，对于技术人员来说，针对上述防水卷材的缺点，对防水卷材进行研究的结果上，制备了金钢甲高分子预铺防水卷材，金刚甲技术通过一种独特的方式来排列铝原子和氧原子,形成一种持久耐用的镀层,从而提供更高的韧性和抗磨损性，金钢甲高分子预铺防水卷材各项主要性能均超过标准《GB/T23457-2017》的P类PY类的主版要指标，特别是权在抗窜水性达到1.2MPa，抗穿刺性拉伸性能钉杆撕烈强度均超过标准要求2倍以上，与后浇混凝十的剥离强度性能中无处理，抗紫外线外理超越标准要求2-3倍以上，并目卷材的搭接边粘接强度是标准的5倍以上，此材料完全超过《GB/T23457-2017》标准，在施工应用耐磨损防刮防划防戳防烧耐水杭破坏等方面具有极高性能，施工简捷，免做附加层，免设保拍屋适应复杂环培各主要指标均超过国内外同类产品一级防水工程单展使用时也可达到防水要求。
但是在现有的金刚甲防水卷材中，一般的对于金刚甲防水卷材采用二维层状材料进行改性来进一步提高其力学性能，相对于二维材料，在其基础上制备三维材料，由于三维材料的空间性以及各向异性，具有更加优良的力学性能及抗老化性能，因此现有的金刚甲材料在机械性能与抗拉性能和老化性能上还具有上升空间，因此致力于开发一种防水效果更加优良，且具有良好的抗拉性能和老化，粘结力强，耐老化性优良，成为一个亟待解决的问题。
发明内容
本发明提供一种金钢甲高分子预铺防水卷材的胶料配方制备，对于沥青进行改性制备，采用层状的过渡金属氧化物添加改性，使胶料具有优异的机械性能，同时在二维层状的过渡金属氧化物的基础上制备三维复合的过渡金属氧化物，进一步提高胶料抗冲击性能。
本发明首先提供了一种金钢甲高分子预铺防水卷材的胶料配方制备，包括下列原料：沥青、树脂、过渡金属氧化物、碳纳米管、分散剂，按照质量份数如下配制：沥青50-55份、树脂35-40份、过渡金属氧化物25-30份、碳纳米管15-20份、分散剂37-42份。
采用上述方案：本申请利用二维层状的金属过渡氧化物进行复合，制备具有三维结构的复合过渡金属氧化物，在本身优良机械性能的基础上，进一步提升抗冲击性能，同时具有三维结构的复合过渡金属氧化物于沥青进行混合，制备改性的防水卷材的胶料，从而本申请在提高胶料的机械性能的同时，进一步提升胶料的抗冲击性能。
优选的，所述树脂采用丙烯酸树脂、萜烯增粘树脂、水性固体丙烯酸树脂其中一种或两种。
采用上述方案：丙烯酸树脂、萜烯增粘树脂、水性固体丙烯酸树脂均具有良好的粘性，可更好的将过渡金属氧化物与沥青粘接。
优选的，所述分散剂采用乙二醇、甲醇、丙二醇其中一种或两种。
采用上述方案：乙二醇、甲醇、丙二醇均具有良好的分散性能，使过渡金属氧化物更好的分散，提高与碳纳米管复合后的性能。
优选的，所述碳纳米管为多壁纳米管，其直径为10-30nm，长度为5-30μm。
采用上述方案：对碳纳米管的结构进行优化，从而提高碳纳米管的吸附性，使得过渡金属氧化物更好地负载在碳纳米管上，同时优化碳纳米管自身的性能，进一步提高过渡金属氧化物的性能。
优选的，所述过渡金属氧化物采用氧化钙、氧化钠、氧化镁、氧化钡、氧化铁其中一种。
采用上述方案：氧化钙、氧化钠、氧化镁、氧化钡、氧化铁均具有层状结构，且机械性能优越。
本发明的胶料制备包括下列制备步骤：
①、将沥青升温至165-180℃；
②、将碳纳米管分散至分散剂中，在完全分散后添加过渡金属氧化物，均匀搅拌10-30h；
③、恒温过程中逐渐加入树脂，每间隔1个小时添加一次直至添加完毕；
④、经胶体磨研磨后，加入步骤②中的混合物，出料温度控制在180℃-185℃；
⑤、预浸油温度控制在210-220℃；
⑥、出料后冷却至室温，进行球磨，球磨球径70mm的装球量为 1-5t，装球比为 3-12％，球磨后得到固定粉末状胶料。
采用上述方案，优化制备工艺，使工艺流程简便快速，且优化球磨条件，优化胶料粒径，更好的进行金刚甲防水胶料制备。
优选的，所述碳纳米管分散时的搅拌速度为35-38转/min，时间为30-45min。
采用上述方案：优化碳纳米管分散时的物理条件，进一步提升复合性能。
优选的，所述原料还包括硬脂酸，硬脂酸的质量为10-15份。
采用上述方案：由于多壁碳纳米管表面存在大量如羧基的基团，因此添加硬脂酸后，硬脂酸作为阴离子表面活性剂，可提高过渡金属氧化物与碳纳米管的结合稳定性，进一步提高胶料抗冲击性能。
本发明的胶料制备还包括下列制备步骤：
①、将沥青升温至165-180℃；
②、将碳纳米管分散至分散剂中，后添加硬脂酸，加热搅拌至60-70℃，时间为30-45min，冷却至室温后，添加过渡金属氧化物，均匀搅拌10-30h；
③、恒温过程中逐渐加入树脂，每间隔1个小时添加一次直至添加完毕；
④、经胶体磨研磨后，加入步骤②中的混合物，出料温度控制在180℃-185℃；
⑤、预浸油温度控制在210-220℃；
⑥、出料后冷却至室温，进行球磨，球磨球径70mm的装球量为 1-5t，装球比为 3-12％，球磨后得到固定粉末状胶料。
有益效果
本发明提供了一种金钢甲高分子预铺防水卷材的胶料配方制备。具备以下有益效果：
本发明对于沥青进行改性制备，采用层状的过渡金属氧化物添加改性，使胶料具有优异的机械性能，同时在二维层状的过渡金属氧化物的基础上制备三维复合的过渡金属氧化物，进一步提高胶料抗冲击性能；同时胶料表面为碳纳米管与过渡金属氧化物的复合材料，与氧元素的结合几率大大降低，在防水卷材安装过程中，其抗氧化性高，耐久性强。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例
在本实施例中添加的材料如下：
丙烯酸树脂 CAS号为9003-01-4；
萜烯增粘树脂 CAS号为9003-74-1；
水性固体丙烯酸树脂 CAS号为24938-16-7；
乙二醇 CAS号为2219-51-4；
甲醇 CAS号为67-56-1；
丙二醇 CAS号为57-55-6；
沥青采用30号沥青。
本申请中采用的过渡金属氧化物为：氧化钙、氧化钠、氧化镁、氧化钡、氧化铁其中一种。
树脂采用丙烯酸树脂、萜烯增粘树脂、水性固体丙烯酸树脂其中一种或两种。
分散剂采用乙二醇、甲醇、丙二醇其中一种或两种分散剂采用乙二醇、甲醇、丙二醇其中一种或两种。
碳纳米管为多壁纳米管，其直径为10-30nm，长度为5-30μm。
本发明采用包括下列原料：沥青、树脂、氧化钙、碳纳米管、分散剂，按照质量份数如下配制：沥青50-55份、树脂35-40份、过渡金属氧化物25-30份、碳纳米管15-20份、分散剂37-42份。
采用下列制备步骤胶料：
①、将沥青升温至165-180℃；
②、将碳纳米管分散至分散剂中，在完全分散后添加氧化钙，均匀搅拌10-30h；
③、恒温过程中逐渐加入树脂，每间隔1个小时添加一次直至添加完毕；
④、经胶体磨研磨后，加入步骤②中的混合物，出料温度控制在180℃-185℃；
⑤、预浸油温度控制在210-220℃；
⑥、出料后冷却至室温，进行球磨，球磨球径70mm的装球量为 2t，装球比为 8％，球磨后得到固定粉末状胶料。
其中的，碳纳米管分散时的搅拌速度为35-38转/min，时间为30-45min。
本实施例在原料上还添加有硬脂酸，硬脂酸的质量为10-15份。
在添加硬脂酸后按照下列制备步骤进行制备：
①、将沥青升温至165-180℃；
②、将碳纳米管分散至分散剂中，后添加硬脂酸，加热搅拌至60-70℃，时间为30-45min，冷却至室温后，添加过渡金属氧化物，均匀搅拌10-30h；
③、恒温过程中逐渐加入树脂，每间隔1个小时添加一次直至添加完毕；
④、经胶体磨研磨后，加入步骤②中的混合物，出料温度控制在180℃-185℃；
⑤、预浸油温度控制在210-220℃；
⑥、出料后冷却至室温，进行球磨，球磨球径70mm的装球量为2t，装球比为 8％，球磨后得到固定粉末状胶料。
实施例1-6
采用下列制备步骤胶料：
①、将沥青升温至165℃；
②、将碳纳米管分散至乙二醇中，搅拌速度为36转/min，时间为38min，在完全分散后添加氧化钙，均匀搅拌10h；
③、恒温过程中逐渐加入丙烯酸树脂，每间隔1个小时添加一次直至添加完毕；
④、经胶体磨研磨后，加入步骤②中的混合物，出料温度控制在180℃；
⑤、预浸油温度控制在210℃；
⑥、出料后冷却至室温，进行球磨，球磨球径70mm的装球量为 2t，装球比为 8％，球磨后得到固定粉末状胶料。
各个原料百分比添加如表1：
表1
对比例1
采用下列制备步骤胶料：
①、将沥青升温至165℃；
②、恒温过程中逐渐加入丙烯酸树脂，每间隔1个小时添加一次直至添加完毕；
③、经胶体磨研磨后，出料温度控制在180℃；
④、预浸油温度控制在210℃；
⑥、出料后冷却至室温，进行球磨，球磨球径70mm的装球量为 2t，装球比为 8％，球磨后得到固定粉末状胶料。
对比例2
采用下列制备步骤胶料：
①、将沥青升温至165℃；
②、恒温过程中逐渐加入丙烯酸树脂，每间隔1个小时添加一次直至添加完毕；
③、经胶体磨研磨后，加入云母片，出料温度控制在180℃；
④、预浸油温度控制在210℃。
对比例3
采用下列制备步骤胶料：
①、将沥青升温至165℃；
②、恒温过程中逐渐加入丙烯酸树脂，每间隔1个小时添加一次直至添加完毕；
③、经胶体磨研磨后，加入氧化钙，出料温度控制在180℃；
④、预浸油温度控制在210℃；
⑥、出料后冷却至室温，进行球磨，球磨球径70mm的装球量为 1-5t，装球比为 3-12％，球磨后得到固定粉末状胶料。
对比例4
①、将沥青升温至165℃；
②、将碳纳米管分散至乙二醇中，后添加硬脂酸10份，加热搅拌至60℃，时间为30min，冷却至室温后，添加氧化钙，均匀搅拌10h；
③、恒温过程中逐渐加入树脂，每间隔1个小时添加一次直至添加完毕；
④、经胶体磨研磨后，加入步骤②中的混合物，出料温度控制在180℃；
⑤、预浸油温度控制在210℃；
⑥、出料后冷却至室温，进行球磨，球磨球径70mm的装球量为 1-5t，装球比为 3-12％，球磨后得到固定粉末状胶料。
对比例5
①、将沥青升温至165℃；
②、将碳纳米管分散至乙二醇中，后添加硬脂酸15份，加热搅拌至60℃，时间为30min，冷却至室温后，添加氧化钙，均匀搅拌10h；
③、恒温过程中逐渐加入树脂，每间隔1个小时添加一次直至添加完毕；
④、经胶体磨研磨后，加入步骤②中的混合物，出料温度控制在180℃；
⑤、预浸油温度控制在210℃；
⑥、出料后冷却至室温，进行球磨，球磨球径70mm的装球量为 1-5t，装球比为 3-12％，球磨后得到固定粉末状胶料。
采用上述的实施例与对比例进行试验，将实施例与对比例制备的胶料均匀的涂覆在防水卷材的两侧，首先进行拉伸试验，测量拉伸和拉伸断裂后的长度差，记录为S，其次采用冲头对涂覆有胶料的防水卷材进行冲击，在断裂时，记录冲头冲击力P。
记录如下表2：
表2
由上表可知，在添加过渡金属氧化物或者云母片的胶料，其蠕变性能较强，且由于过渡金属氧化物结合了陶瓷和金属的特性，单独添加过渡金属氧化物或者云母片，添加过渡金属氧化物的胶料较添加云母片的胶料，其蠕变性能进一步提高，同时抗冲击性也有提供，在添加复合碳纳米管后的过渡金属氧化物后，胶料的机械性能与抗冲击力性能大幅度提高，且以实施例4的配方配比最优，进一步在过渡金属氧化物后添加阴离子表面活性剂硬脂酸后，其性能进一步提高。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (4)
1.一种金钢甲高分子预铺防水卷材的胶料，其特征在于，包括下列原料：沥青、树脂、氧化钙、碳纳米管、溶剂、硬脂酸，按照质量份数如下配制：沥青50-55份、树脂35-40份、氧化钙25-30份、碳纳米管15-20份、溶剂37-42份、硬脂酸 10-15份；
所述的树脂采用丙烯酸树脂；
所述的溶剂采用乙二醇、甲醇、丙二醇其中一种或两种。
2.根据权利要求1所述的一种金钢甲高分子预铺防水卷材的胶料，其特征在于，所述碳纳米管为多壁纳米管，其直径为10-30nm，长度为5-30μm。
3.根据权利要求1所述的一种金钢甲高分子预铺防水卷材的胶料的制备方法，其特征在于，包括下列制备步骤：
①、将沥青升温至165-180℃；
②、将碳纳米管分散至溶剂中，后添加硬脂酸，加热搅拌至60-70℃，时间为30-45min，冷却至室温后，添加氧化钙，均匀搅拌10-30h；
③、恒温过程中逐渐加入树脂，每间隔1个小时添加一次直至添加完毕；
④、经胶体磨研磨后，加入步骤②中的混合物，出料温度控制在180℃-185℃；
⑤、预浸油温度控制在210-220℃；
⑥、出料后冷却至室温，进行球磨，球磨球径70mm的装球量为 1-5t，装球比为 3-12％，球磨后得到固定粉末状胶料。
4.根据权利要求3所述的一种金钢甲高分子预铺防水卷材的胶料的制备方法，其特征在于，所述碳纳米管分散时的搅拌速度为35-38转/min，时间为30-45min。
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