CN114774014B - 一种无胎自粘防水卷材及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种无胎自粘防水卷材及其制备方法，该防水卷材依次包括：防核辐射膜层、防核辐射自粘改性沥青层和隔离膜层。本发明提供的无胎自粘防水卷材核辐射屏蔽率高，可大大减轻核泄漏辐射对人体伤害。
Description
技术领域
本发明属于防水技术领域，更具体地，涉及一种无胎自粘防水卷材及其制备方法。
背景技术
随着日本福田核电站核泄漏的发生，核安全越来越受到人们重视。国家大型工程如核电站等核防护工作会越来越受到政府重视，同时将核防护应用到民用工程特别是民用建筑工程上将是未来建筑行业的一个发展趋势，而防水材料作为建筑工程防护中的重要组成部分，是不可或缺的部分，在未来也应当具有防核辐射功能。
目前自粘防水卷材由于施工便捷性及环保性而发展迅速，而具有核辐射防护功能的无胎自粘防水卷材，在国内未出现，如果能开发成功必将率先在国家大型核工程及人防工程中得到大规模应用，如核电站、防空洞等，之后将逐步扩展到民用建筑等。
同时，现有防核辐射防水卷材都是有胎卷材，其是通过添加防核辐射剂得到防核辐射效果，但没有针对辐射混合场及中子与物质发生反应引起的次级γ射线进行二次屏蔽。
发明内容
本发明的目的是提供一种无胎自粘防水卷材及其制备方法，该卷材包括防核辐射膜层，防核辐射自粘改性沥青层和隔离膜层，本发明的卷材对核辐射具有良好的屏蔽效果，同时增加防核辐射膜层能够对辐射混合场及中子与物质发生反应引起的次级γ射线进行二次屏蔽，大大增强了对核辐射屏蔽效果。
为了实现上述目的，本发明的一方面提供一种无胎自粘防水卷材，该防水卷材依次包括：防核辐射膜层、防核辐射自粘改性沥青层和隔离膜层。
本发明中，所述隔离膜层的材质优选为PE或PET涂硅隔离膜。
根据本发明，优选地，所述防核辐射膜层依次包括：上表面防核辐射交叉膜层、金属防核辐射层和下表面防核辐射交叉膜层。
本发明中，所述防核辐射膜层可以采用本领域常规的制备工艺，例如将上表面防核辐射交叉膜层、金属防核辐射层和下表面防核辐射交叉膜层采用多层涂胶共挤的方式叠压复合而成。
根据本发明，优选地，所述上表面防核辐射交叉膜层和所述下表面防核辐射交叉膜层的材质各自独立的为防核辐射交叉膜；
所述防核辐射交叉膜由如下方法制得：将高密度聚乙烯和第一抗核辐射剂通过混融共挤吹塑和拉伸定型，得到所述防核辐射交叉膜；
以所述防核辐射交叉膜的总重量计，所述高密度聚乙烯的用量优选为90-95wt％和所述第一抗核辐射剂的用量优选为5-10wt％。
具体的，将高密度聚乙烯和第一抗核辐射剂通过混融共挤吹塑，旋切成45°角的拉伸定型，得到所述防核辐射交叉膜。
本发明中，所述上表面防核辐射交叉膜层和所述下表面防核辐射交叉膜层的厚度各自独立的优选为0.09-0.13mm。
根据本发明，优选地，所述第一抗核辐射剂为氧化铋和铅硼聚乙烯的混合物，所述氧化铋和铅硼聚乙烯的重量比为1-3:1。
根据本发明，优选地，所述金属防核辐射层的材质为铅箔或铅-锑箔；
所述金属防核辐射层的厚度优选为0.02-0.05mm。
本发明中，金属防核辐射层既能屏蔽核辐射且不会与辐射混合场及中子发生反应产生次级γ射线，能够起到屏蔽次级γ射线效果。
根据本发明，优选地，所述防核辐射膜层的厚度为0.2-0.3mm。
本发明中，防核辐射膜层的最大拉力≥800N/50mm，最大拉力时延伸率≥400％。
根据本发明，优选地，防核辐射自粘改性沥青层的材质为防核辐射自粘改性沥青；
以重量份数计，所述防核辐射自粘改性沥青包括：调和沥青80-130份，SSBR 20-25份，SIS 14-20份，增粘剂5-8份，抗老化剂1-3份、第二抗核辐射剂11-18份和无机填料15-20份。
根据本发明，优选地，所述调和沥青的制备方法为：以90#沥青和减二线油以重量比2-5:1配制而成；
所述增粘剂为C5加氢石油树脂和/或聚异丁烯；
所述抗老化剂为受阻酚类氢给予体、叔胺类电子给予体和醌类自由基捕获剂中的至少一种；
所述第二抗核辐射剂为氧化铋和铅硼聚乙烯的混合物，所述氧化铋和铅硼聚乙烯的重量比为1-3:1；
所述无机填料为滑石粉和/或轻质碳酸钙。
本发明中，SSBR优选为巴陵石化SSBR1901；SIS优选为巴陵石化SIS1124。
根据本发明，优选地，所述防核辐射自粘改性沥青由如下方法制得：加入调和沥青，升温至140-160℃，加入SSBR和SIS，升温至170～180℃，搅拌研磨，控制温度在170～180℃，加入增粘树脂、抗老化剂、第二抗核辐射剂和无机填料，搅拌混合，得到所述防核辐射自粘改性沥青。
本发明中，优选地，搅拌研磨的时间为5-6h；搅拌混合的时间为1～2h。
本发明的另一方面提供上述无胎自粘防水卷材的制备方法，该制备方法包括：
(1)在所述隔离膜层上涂覆防核辐射自粘改性沥青，形成防核辐射自粘改性沥青层；
(2)在所述防核辐射自粘改性沥青层上设置所述防核辐射膜层，形成所述无胎自粘防水卷材。
本发明中，具体的，所述无胎自粘防水卷材的制备方法为：隔离膜层经过定厚辊或钢带时，在隔离膜层上使用涂油箱涂覆防核辐射自粘改性沥青，然后经过水床或钢带进行初步冷却，之后将防核辐射膜层覆于卷材上表面，覆膜后经过冷却定型，收卷，包装，即得到无胎自粘防水卷材。
本发明中，所述隔离膜层的材质优选为PE和/或PET，所述隔离膜层的厚度优选为0.03-0.04mm。
本发明中，本发明所提供的的无胎自粘防水卷材及其制备方法通过向强力交叉膜中增加第一抗核辐射剂、增加金属防核辐射层，通过向自粘改性沥青中添加抗老化剂、第二抗核辐射剂提高卷材的防水性能以及防核辐射性能。
本发明的技术方案具有如下有益效果：
(1)本发明提供的无胎自粘防水卷材核辐射屏蔽率高，可大大减轻核泄漏辐射对人体伤害。
(2)本发明的防水卷材产品为自粘冷施工，施工环保、便捷。
(3)本发明的防水卷材产品拉伸性能优异，可适应建筑变形开裂等情况。
(4)本发明为国家大型核工程、人防工程和民用建筑提供一款性能优异，核辐射屏蔽率高、施工便捷、安全可靠的防水材料，具有广阔市场前景。
本发明的其它特征和优点将在随后具体实施方式部分予以详细说明。
具体实施方式
下面将更详细地描述本发明的优选实施方式。虽然以下描述了本发明的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本发明更加透彻和完整，并且能够将本发明的范围完整地传达给本领域的技术人员。
以下通过实施例进一步说明本发明：
以下各实施例中所用的高密度聚乙烯购自美国陶氏，牌号为410E；氧化铋购自长沙昆雍公司；铅硼聚乙烯购自河南双辐公司；SSBR为巴陵石化SSBR1901；SIS为巴陵石化SIS1124；C5加氢石油树脂购自宁波甬华公司，牌号为YH-1288；聚异丁烯购自山东鸿瑞新材料公司，牌号为HRD13；抗老化剂购自德国朗盛公司，牌号为BHT；减二线油购自佛山高富公司。
以下各实施例中，制备防核辐射自粘改性沥青中，高速搅拌研磨的速度均为1480r/min，高速搅拌的速度均为320r/min。
以下各实施例所用的隔离膜层的材质为PE，厚度为0.03mm。
以下表1-表3的测试项目中，力学性能方面项目按照GB 23441-2009标准进行测试，各屏蔽率方面项目均是按照GB/T25471-2010《电磁屏蔽涂料的屏蔽效能测量方法》标准进行测试。
实施例1
本实施例提供一种无胎自粘防水卷材，该防水卷材依次包括：防核辐射膜层、防核辐射自粘改性沥青层和隔离膜层。其中，所述隔离膜层的材质为PE涂硅隔离膜。
其中，所述防核辐射膜层依次包括：上表面防核辐射交叉膜层、金属防核辐射层和下表面防核辐射交叉膜层。所述上表面防核辐射交叉膜层和所述下表面防核辐射交叉膜层的材质均为防核辐射交叉膜；所述防核辐射交叉膜由如下方法制得：将高密度聚乙烯和第一抗核辐射剂通过混融共挤吹塑和旋切成45°角的拉伸定型，得到所述防核辐射交叉膜；以所述防核辐射交叉膜的总重量计，所述高密度聚乙烯的用量为95wt％和所述第一抗核辐射剂的用量优选为5wt％；所述第一抗核辐射剂为氧化铋和铅硼聚乙烯的混合物，所述氧化铋和铅硼聚乙烯的重量比为1:1。所述上表面防核辐射交叉膜层和所述下表面防核辐射交叉膜层的厚度均为0.1mm。其中，所述金属防核辐射层的材质为铅-锑箔；所述金属防核辐射层的厚度为0.02mm。所述防核辐射膜层通过多层涂胶共挤叠压复合而成，所述防核辐射膜层的厚度为0.22mm。
其中，防核辐射自粘改性沥青层的材质为防核辐射自粘改性沥青；
按照如下重量份数的组分制备防核辐射自粘改性沥青：称量110份调和沥青加入配料缸中，升温至140℃，加入21份SSBR1901，15份SIS1124，升温至180℃，高速搅拌研磨5h，控制温度180℃，加入5份C5加氢石油树脂，1份抗老化剂、12份第二抗核辐射剂，20份无机填料，高速搅拌2h，制得防核辐射自粘改性沥青。其中，所述调和沥青的制备方法为：以90#沥青和减二线油以重量比5:2配制而成；所述抗老化剂为2,6二叔丁基对甲酚；所述第二抗核辐射剂为氧化铋和铅硼聚乙烯的混合物，所述氧化铋和铅硼聚乙烯的重量比为1:1；所述无机填料为滑石粉。
本实施例的无胎自粘防水卷材的制备方法如下：
隔离膜层经过钢带时，在隔离膜层上使用涂油箱涂覆防核辐射自粘改性沥青，然后经过钢带进行初步冷却，形成防核辐射自粘改性沥青层；之后将防核辐射膜层覆于防核辐射自粘改性沥青层上，覆膜温度45℃，覆膜后经过冷却定型，收卷，包装，制成1.5mm无胎自粘防水卷材。
本实施例的无胎自粘防水卷材防水等级满足GB 23441-2009中II型PE类标准，且拉伸性能和放核辐射性能中α、β、γ和中子射线的屏蔽率如下表1所示：
表1
实施例2
本实施例提供一种无胎自粘防水卷材，该防水卷材依次包括：防核辐射膜层、防核辐射自粘改性沥青层和隔离膜层。其中，所述隔离膜层的材质为PE涂硅隔离膜。
其中，所述防核辐射膜层依次包括：上表面防核辐射交叉膜层、金属防核辐射层和下表面防核辐射交叉膜层。所述上表面防核辐射交叉膜层和所述下表面防核辐射交叉膜层的材质均为防核辐射交叉膜；所述防核辐射交叉膜由如下方法制得：将高密度聚乙烯和第一抗核辐射剂通过混融共挤吹塑和旋切成45°角的拉伸定型，得到所述防核辐射交叉膜；以所述防核辐射交叉膜的总重量计，所述高密度聚乙烯的用量为93wt％和所述第一抗核辐射剂的用量优选为7wt％；所述第一抗核辐射剂为氧化铋和铅硼聚乙烯的混合物，所述氧化铋和铅硼聚乙烯的重量比为2:1。所述上表面防核辐射交叉膜层和所述下表面防核辐射交叉膜层的厚度均为0.11mm。其中，所述金属防核辐射层的材质为铅箔；所述金属防核辐射层的厚度为0.03mm。所述防核辐射膜层通过多层涂胶共挤叠压复合而成，所述防核辐射膜层的厚度为0.25mm。
其中，防核辐射自粘改性沥青层的材质为防核辐射自粘改性沥青；
按照如下重量份数的组分制备防核辐射自粘改性沥青：称量100份调和沥青加入胶体磨中，升温至140℃，加入23份SSBR1901，18份SIS1124，升温至180℃，高速搅拌研磨5h，控制温度180℃，加入7份聚异丁烯，2份抗老化剂、15份第二抗核辐射剂，17份无机填料，高速搅拌2h，制得防核辐射自粘改性沥青。其中，所述调和沥青的制备方法为：以90#沥青和减二线油以重量比5:2配制而成；所述抗老化剂为2,6二叔丁基对甲酚；所述第二抗核辐射剂为氧化铋和铅硼聚乙烯的混合物，所述氧化铋和铅硼聚乙烯的重量比为2:1；所述无机填料为滑石粉。
本实施例的无胎自粘防水卷材的制备方法如下：
隔离膜层经过钢带时，在隔离膜层上使用涂油箱涂覆防核辐射自粘改性沥青，然后经过钢带进行初步冷却，形成防核辐射自粘改性沥青层；之后将防核辐射膜层覆于防核辐射自粘改性沥青层上，覆膜温度40℃，覆膜后经过冷却定型，收卷，包装，制成2.0mm无胎自粘防水卷材。
本实施例的无胎自粘防水卷材防水等级满足GB 23441-2009中II型PE类标准，且拉伸性能和放核辐射性能中α、β、γ和中子射线的屏蔽率如下表2所示：
表2
| 项目 | 测试结果 |
| 最大拉力/N/50mm | 833 |
| 最大拉力时延伸率/％ | 448 |
| α射线屏蔽率/％ | 100 |
| β射线屏蔽率/％ | 100 |
| γ射线屏蔽率/％ | 29 |
| 中子射线屏蔽率/％ | 21 |
实施例3
本实施例提供一种无胎自粘防水卷材，该防水卷材依次包括：防核辐射膜层、防核辐射自粘改性沥青层和隔离膜层。其中，所述隔离膜层的材质为PE涂硅隔离膜。
其中，所述防核辐射膜层依次包括：上表面防核辐射交叉膜层、金属防核辐射层和下表面防核辐射交叉膜层。所述上表面防核辐射交叉膜层和所述下表面防核辐射交叉膜层的材质均为防核辐射交叉膜；所述防核辐射交叉膜由如下方法制得：将高密度聚乙烯和第一抗核辐射剂通过混融共挤吹塑和旋切成45°角的拉伸定型，得到所述防核辐射交叉膜；以所述防核辐射交叉膜的总重量计，所述高密度聚乙烯的用量为90wt％和所述第一抗核辐射剂的用量优选为10wt％；所述第一抗核辐射剂为氧化铋和铅硼聚乙烯的混合物，所述氧化铋和铅硼聚乙烯的重量比为3:1。所述上表面防核辐射交叉膜层和所述下表面防核辐射交叉膜层的厚度均为0.13mm。其中，所述金属防核辐射层的材质为铅箔；所述金属防核辐射层的厚度为0.05mm。所述防核辐射膜层通过多层涂胶共挤叠压复合而成，所述防核辐射膜层的厚度为0.3mm。
其中，防核辐射自粘改性沥青层的材质为防核辐射自粘改性沥青；
按照如下重量份数的组分制备防核辐射自粘改性沥青：称量80份调和沥青加入胶体磨中，升温至140℃，加入25份SSBR1901，20份SIS1124，升温至180℃，高速搅拌研磨5h，控制温度180℃，加入8份C5加氢石油树脂，3份抗老化剂、17份第二抗核辐射剂，16份无机填料，高速搅拌2h，制得防核辐射自粘改性沥青。其中，所述调和沥青的制备方法为：以90#沥青和减二线油以重量比5:2配制而成；所述抗老化剂为2,6二叔丁基对甲酚；所述第二抗核辐射剂为氧化铋和铅硼聚乙烯的混合物，所述氧化铋和铅硼聚乙烯的重量比为3:1；所述无机填料为滑石粉。
本实施例的无胎自粘防水卷材的制备方法如下：
隔离膜层经过钢带时，在隔离膜层上使用涂油箱涂覆防核辐射自粘改性沥青，然后经过钢带进行初步冷却，形成防核辐射自粘改性沥青层；之后将防核辐射膜层覆于防核辐射自粘改性沥青层上，覆膜温度35℃，覆膜后经过冷却定型，收卷，包装，制成2.0mm无胎自粘防水卷材。
本实施例的无胎自粘防水卷材防水等级满足GB 23441-2009中II型PE类标准，且拉伸性能和放核辐射性能中α、β、γ和中子射线的屏蔽率如下表3所示：
表3
| 项目 | 典型结果 |
| 最大拉力/N/50mm | 873 |
| 最大拉力时延伸率/％ | 461 |
| α射线屏蔽率/％ | 100 |
| β射线屏蔽率/％ | 100 |
| γ射线屏蔽率/％ | 33 |
| 中子射线屏蔽率/％ | 26 |
以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。
Claims (6)
1.一种无胎自粘防水卷材，其特征在于，该防水卷材依次包括：防核辐射膜层、防核辐射自粘改性沥青层和隔离膜层；
其中，所述防核辐射膜层依次包括：上表面防核辐射交叉膜层、金属防核辐射层和下表面防核辐射交叉膜层；
所述上表面防核辐射交叉膜层和所述下表面防核辐射交叉膜层的材质各自独立的为防核辐射交叉膜；
所述防核辐射交叉膜由如下方法制得：将高密度聚乙烯和第一抗核辐射剂通过混融共挤吹塑和拉伸定型，得到所述防核辐射交叉膜；
以所述防核辐射交叉膜的总重量计，所述高密度聚乙烯的用量为90-95wt％和所述第一抗核辐射剂的用量为5-10wt％；
所述第一抗核辐射剂为氧化铋和铅硼聚乙烯的混合物，所述氧化铋和铅硼聚乙烯的重量比为1-3:1；
防核辐射自粘改性沥青层的材质为防核辐射自粘改性沥青；
以重量份数计，所述防核辐射自粘改性沥青包括：调和沥青80-130份，SSBR 20-25份，SIS14-20份，增粘剂5-8份，抗老化剂1-3份、第二抗核辐射剂11-18份和无机填料15-20份；所述第二抗核辐射剂为氧化铋和铅硼聚乙烯的混合物，所述氧化铋和铅硼聚乙烯的重量比为1-3:1。
2.根据权利要求1所述的无胎自粘防水卷材，其中，所述金属防核辐射层的材质为铅箔或铅-锑箔；
所述金属防核辐射层的厚度优选为0.02-0.05mm。
3.根据权利要求1所述的无胎自粘防水卷材，其中，所述防核辐射膜层的厚度为0.2-0.3mm。
4.根据权利要求1所述的无胎自粘防水卷材，其中，所述调和沥青的制备方法为：以90#沥青和减二线油以重量比2-5:1配制而成；
所述增粘剂为C5加氢石油树脂和/或聚异丁烯；
所述抗老化剂为受阻酚类氢给予体、叔胺类电子给予体和醌类自由基捕获剂中的至少一种；
所述无机填料为滑石粉和/或轻质碳酸钙。
5.根据权利要求1或4所述的无胎自粘防水卷材，其中，所述防核辐射自粘改性沥青由如下方法制得：加入调和沥青，升温至140-160℃，加入SSBR和SIS，升温至170～180℃，搅拌研磨，控制温度在170～180℃，加入增粘树脂、抗老化剂、第二抗核辐射剂和无机填料，搅拌混合，得到所述防核辐射自粘改性沥青。
6.权利要求1-5中任意一项所述的无胎自粘防水卷材的制备方法，其特征在于，该制备方法包括：
(1)在所述隔离膜层上涂覆防核辐射自粘改性沥青，形成防核辐射自粘改性沥青层；
(2)在所述防核辐射自粘改性沥青层上设置所述防核辐射膜层，形成所述无胎自粘防水卷材。
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