CN117645752B - 一种耐磨型高分子防水卷材及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及防水卷材技术领域，具体公开了一种耐磨型高分子防水卷材及其制备方法，所述防水卷材包括以下重量份原料：低密度聚乙烯50‑55份、高密度聚乙烯10‑15份、丙烯酸树脂8‑12份、相调改进剂6‑10份、硅灰石调节的改性剂5‑9份、相容剂6‑8份、硬脂酸钙3‑5份、甘油2‑4份。本发明高分子防水卷材采用低密度聚乙烯、高密度聚乙烯、丙烯酸树脂作为基体料，通过加入相调改进剂、硅灰石调节的改性剂二者相互协配，共同增效，增强体系的性能效果，同时加入的相容剂、硬脂酸钙、甘油作为功能助剂进一步的调配体系，优化体系性能的耐磨、热老化伸长率性能，协调改进二者性能效果，以及优化产品的防水耐水性能。
Description
技术领域
本发明涉及防水卷材技术领域，具体涉及一种耐磨型高分子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。
现有的防水卷材耐磨性能差，为了改进产品的耐磨性，容易导致产品的热老化伸长率性能变差，很难实现产品的耐磨性和热老化伸长率性能协调改进，以及产品的防水稳定性差，进一步的限制了产品的使用效率。
发明内容
本发明的目的在于克服上述传统技术的不足之处，提供一种耐磨型高分子防水卷材及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
本发明的目的是通过以下技术措施来达到的：
本发明提供了一种耐磨型高分子防水卷材，所述防水卷材包括以下重量份原料：
低密度聚乙烯50-55份、高密度聚乙烯10-15份、丙烯酸树脂8-12份、相调改进剂6-10份、硅灰石调节的改性剂5-9份、相容剂6-8份、硬脂酸钙3-5份、甘油2-4份。
优选地，所述耐磨型高分子防水卷材包括以下重量份原料：
低密度聚乙烯52.5份、高密度聚乙烯12.5份、丙烯酸树脂10份、相调改进剂8份、硅灰石调节的改性剂7份、相容剂7份、硬脂酸钙4份、甘油3份。
优选地，所述相容剂为乙烯-甲基丙烯酸酯共聚物。
优选地，所述相调改进剂的制备方法为：
S01：将片状滑石粉先于足量的质量分数5%的盐酸溶液中搅拌混匀，然后水洗、干燥，再热调节处理，处理结束，得到调节的片状滑石粉剂；
S02：将2-5份木质素磺酸钠溶液、1-3份硅烷偶联剂KH560加入到5-10份硫酸镧溶液中搅拌混匀，最后加入0.35-0.45份纳米硅溶胶，搅拌充分，得到改性液；
S03：将纳米二氧化硅浸入到足量的质量分数10%的硅酸钠溶液中浸入搅拌处理，浸入结束，抽滤、干燥，得到包覆的纳米二氧化硅剂；
S04：将3-5份包覆的纳米二氧化硅剂、4-7份调节的片状滑石粉剂加入到S02的改性液中搅拌改性处理，搅拌结束，水洗、干燥，得到相调改进剂。
优选地，所述热调节处理的具体步骤为：
先以2-5℃/min的速率将温度升至210-220℃，保温5-10min，随后再以1-3℃/min的速率升温至350℃，继续保温2-5min，最后空冷至室温，即可。
优选地，所述木质素磺酸钠溶液的质量分数为10-15%；所述硫酸镧溶液的质量分数为2-5%。
优选地，所述浸入搅拌处理的搅拌转速为450-500r/min，搅拌时间为20-30min；搅拌改性处理的搅拌转速为550-600r/min，搅拌时间为45-50min。
优选地，所述硅灰石调节的改性剂的制备方法为：
S101：将硅灰石先于质子辐照箱内辐照20-25min，辐照功率为300-350W，辐照结束，得到硅灰石辐照剂；
S102：3-5份硅灰石辐照剂、1-2份羟基乙酸、4-7份壳聚糖溶液和1-2份γ-巯丙基三甲氧基硅烷于超声条件下处理5-10min，超声功率为300W，超声结束，水洗、干燥，得到硅灰石调节的改性剂。
优选地，所述壳聚糖溶液的质量分数为3-5%。
本发明还提供了耐磨型高分子防水卷材的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、称取原料；
步骤二、将混合均匀的物料加入至密炼机中，密炼温度为168-170℃，密炼15-25min；
步骤三、再送入到挤出机中挤出、造粒，得到母粒，然后再挤出成型；挤出机为双螺杆挤出机，挤出熔融温度为195-200℃，螺杆转速为400-500r/min，即可得到耐磨型高分子防水卷材。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
本发明的高分子防水卷材采用低密度聚乙烯、高密度聚乙烯、丙烯酸树脂作为基体料，通过加入相调改进剂、硅灰石调节的改性剂二者相互协配，共同增效，增强体系的性能效果，同时加入的相容剂、硬脂酸钙、甘油作为功能助剂进一步的调配体系，优化体系性能的耐磨、热老化伸长率性能，协调改进二者性能效果，以及优化产品的防水耐水性能；相调改进剂采用片状滑石粉经过盐酸处理，再通过热调节优化滑石粉的活性效能和分散度，再通过纳米二氧化硅浸入到硅酸钠溶液中浸入处理，优化纳米二氧化硅的包覆稳定性，从而通过与片状滑石粉协配，填充体系中，增强体系的界面性效果，优化产品的整体性能，采用木质素磺酸钠溶液、硅烷偶联剂KH560、硫酸镧溶液和纳米硅溶胶之间调配协调得到的改性液对体系改性，进而得到的相调改进剂在产品中进一步的增强产品的耐磨、热老化伸长率性能，以及优化产品的防水耐水性能，而硅灰石调节的改性剂采用硅灰石经过质子辐照，优化其活性效能，再通过羟基乙酸、壳聚糖溶液和γ-巯丙基三甲氧基硅烷之间的调配互助，从而通过原料之间的相互调和，进而硅灰石以针状结构分布体系，一方面通过改性的硅灰石与相调改进剂协效，起到补强效果，增强体系的性能效果，另一方面利于针状结构使水渍不易停留产品表面，从而增强完善产品的耐水防水性能。
具体实施方式
本实施例的一种耐磨型高分子防水卷材，所述防水卷材包括以下重量份原料：
低密度聚乙烯50-55份、高密度聚乙烯10-15份、丙烯酸树脂8-12份、相调改进剂6-10份、硅灰石调节的改性剂5-9份、相容剂6-8份、硬脂酸钙3-5份、甘油2-4份。
本实施例的耐磨型高分子防水卷材包括以下重量份原料：
低密度聚乙烯52.5份、高密度聚乙烯12.5份、丙烯酸树脂10份、相调改进剂8份、硅灰石调节的改性剂7份、相容剂7份、硬脂酸钙4份、甘油3份。
本实施例的相容剂为乙烯-甲基丙烯酸酯共聚物。
本实施例的相调改进剂的制备方法为：
S01：将片状滑石粉先于足量的质量分数5%的盐酸溶液中搅拌混匀，然后水洗、干燥，再热调节处理，处理结束，得到调节的片状滑石粉剂；
S02：将2-5份木质素磺酸钠溶液、1-3份硅烷偶联剂KH560加入到5-10份硫酸镧溶液中搅拌混匀，最后加入0.35-0.45份纳米硅溶胶，搅拌充分，得到改性液；
S03：将纳米二氧化硅浸入到足量的质量分数10%的硅酸钠溶液中浸入搅拌处理，浸入结束，抽滤、干燥，得到包覆的纳米二氧化硅剂；
S04：将3-5份包覆的纳米二氧化硅剂、4-7份调节的片状滑石粉剂加入到S02的改性液中搅拌改性处理，搅拌结束，水洗、干燥，得到相调改进剂。
本实施例的热调节处理的具体步骤为：
先以2-5℃/min的速率将温度升至210-220℃，保温5-10min，随后再以1-3℃/min的速率升温至350℃，继续保温2-5min，最后空冷至室温，即可。
本实施例的木质素磺酸钠溶液的质量分数为10-15%；所述硫酸镧溶液的质量分数为2-5%。
本实施例的浸入搅拌处理的搅拌转速为450-500r/min，搅拌时间为20-30min；搅拌改性处理的搅拌转速为550-600r/min，搅拌时间为45-50min。
本实施例的硅灰石调节的改性剂的制备方法为：
S101：将硅灰石先于质子辐照箱内辐照20-25min，辐照功率为300-350W，辐照结束，得到硅灰石辐照剂；
S102：3-5份硅灰石辐照剂、1-2份羟基乙酸、4-7份壳聚糖溶液和1-2份γ-巯丙基三甲氧基硅烷于超声条件下处理5-10min，超声功率为300W，超声结束，水洗、干燥，得到硅灰石调节的改性剂。
本实施例的壳聚糖溶液的质量分数为3-5%。
本实施例的耐磨型高分子防水卷材的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、称取原料；
步骤二、将混合均匀的物料加入至密炼机中，密炼温度为168-170℃，密炼15-25min；
步骤三、再送入到挤出机中挤出、造粒，得到母粒，然后再挤出成型；挤出机为双螺杆挤出机，挤出熔融温度为195-200℃，螺杆转速为400-500r/min，即可得到耐磨型高分子防水卷材。
实施例1：
本实施例的一种耐磨型高分子防水卷材，所述防水卷材包括以下重量份原料：
低密度聚乙烯50份、高密度聚乙烯10份、丙烯酸树脂8份、相调改进剂6份、硅灰石调节的改性剂5份、相容剂6份、硬脂酸钙3份、甘油2份。
本实施例的相容剂为乙烯-甲基丙烯酸酯共聚物。
本实施例的相调改进剂的制备方法为：
S01：将片状滑石粉先于足量的质量分数5%的盐酸溶液中搅拌混匀，然后水洗、干燥，再热调节处理，处理结束，得到调节的片状滑石粉剂；
S02：将2份木质素磺酸钠溶液、1份硅烷偶联剂KH560加入到5份硫酸镧溶液中搅拌混匀，最后加入0.35份纳米硅溶胶，搅拌充分，得到改性液；
S03：将纳米二氧化硅浸入到足量的质量分数10%的硅酸钠溶液中浸入搅拌处理，浸入结束，抽滤、干燥，得到包覆的纳米二氧化硅剂；
S04：将3份包覆的纳米二氧化硅剂、4份调节的片状滑石粉剂加入到S02的改性液中搅拌改性处理，搅拌结束，水洗、干燥，得到相调改进剂。
本实施例的热调节处理的具体步骤为：
先以2℃/min的速率将温度升至210℃，保温5min，随后再以1℃/min的速率升温至350℃，继续保温2min，最后空冷至室温，即可。
本实施例的木质素磺酸钠溶液的质量分数为10%；所述硫酸镧溶液的质量分数为2%。
本实施例的浸入搅拌处理的搅拌转速为450r/min，搅拌时间为20min；搅拌改性处理的搅拌转速为550r/min，搅拌时间为45min。
本实施例的硅灰石调节的改性剂的制备方法为：
S101：将硅灰石先于质子辐照箱内辐照20min，辐照功率为300W，辐照结束，得到硅灰石辐照剂；
S102：3份硅灰石辐照剂、1份羟基乙酸、4份壳聚糖溶液和1份γ-巯丙基三甲氧基硅烷于超声条件下处理5min，超声功率为300W，超声结束，水洗、干燥，得到硅灰石调节的改性剂。
本实施例的壳聚糖溶液的质量分数为3%。
本实施例的耐磨型高分子防水卷材的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、称取原料；
步骤二、将混合均匀的物料加入至密炼机中，密炼温度为168℃，密炼15min；
步骤三、再送入到挤出机中挤出、造粒，得到母粒，然后再挤出成型；挤出机为双螺杆挤出机，挤出熔融温度为195℃，螺杆转速为400r/min，即可得到耐磨型高分子防水卷材。
实施例2：
本实施例的一种耐磨型高分子防水卷材，所述防水卷材包括以下重量份原料：
低密度聚乙烯55份、高密度聚乙烯15份、丙烯酸树脂12份、相调改进剂10份、硅灰石调节的改性剂9份、相容剂8份、硬脂酸钙5份、甘油4份。
本实施例的相容剂为乙烯-甲基丙烯酸酯共聚物。
本实施例的相调改进剂的制备方法为：
S01：将片状滑石粉先于足量的质量分数5%的盐酸溶液中搅拌混匀，然后水洗、干燥，再热调节处理，处理结束，得到调节的片状滑石粉剂；
S02：将5份木质素磺酸钠溶液、3份硅烷偶联剂KH560加入到10份硫酸镧溶液中搅拌混匀，最后加入0.45份纳米硅溶胶，搅拌充分，得到改性液；
S03：将纳米二氧化硅浸入到足量的质量分数10%的硅酸钠溶液中浸入搅拌处理，浸入结束，抽滤、干燥，得到包覆的纳米二氧化硅剂；
S04：将5份包覆的纳米二氧化硅剂、7份调节的片状滑石粉剂加入到S02的改性液中搅拌改性处理，搅拌结束，水洗、干燥，得到相调改进剂。
本实施例的热调节处理的具体步骤为：
先以5℃/min的速率将温度升至220℃，保温10min，随后再以3℃/min的速率升温至350℃，继续保温5min，最后空冷至室温，即可。
本实施例的木质素磺酸钠溶液的质量分数为15%；所述硫酸镧溶液的质量分数为5%。
本实施例的浸入搅拌处理的搅拌转速为500r/min，搅拌时间为30min；搅拌改性处理的搅拌转速为600r/min，搅拌时间为50min。
本实施例的硅灰石调节的改性剂的制备方法为：
S101：将硅灰石先于质子辐照箱内辐照25min，辐照功率为350W，辐照结束，得到硅灰石辐照剂；
S102：5份硅灰石辐照剂、2份羟基乙酸、7份壳聚糖溶液和2份γ-巯丙基三甲氧基硅烷于超声条件下处理10min，超声功率为300W，超声结束，水洗、干燥，得到硅灰石调节的改性剂。
本实施例的壳聚糖溶液的质量分数为5%。
本实施例的耐磨型高分子防水卷材的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、称取原料；
步骤二、将混合均匀的物料加入至密炼机中，密炼温度为170℃，密炼25min；
步骤三、再送入到挤出机中挤出、造粒，得到母粒，然后再挤出成型；挤出机为双螺杆挤出机，挤出熔融温度为200℃，螺杆转速为500r/min，即可得到耐磨型高分子防水卷材。
实施例3：
本实施例的一种耐磨型高分子防水卷材，所述防水卷材包括以下重量份原料：
低密度聚乙烯52.5份、高密度聚乙烯12.5份、丙烯酸树脂10份、相调改进剂8份、硅灰石调节的改性剂7份、相容剂7份、硬脂酸钙4份、甘油3份。
本实施例的相容剂为乙烯-甲基丙烯酸酯共聚物。
本实施例的相调改进剂的制备方法为：
S01：将片状滑石粉先于足量的质量分数5%的盐酸溶液中搅拌混匀，然后水洗、干燥，再热调节处理，处理结束，得到调节的片状滑石粉剂；
S02：将3.5份木质素磺酸钠溶液、2份硅烷偶联剂KH560加入到7.5份硫酸镧溶液中搅拌混匀，最后加入0.40份纳米硅溶胶，搅拌充分，得到改性液；
S03：将纳米二氧化硅浸入到足量的质量分数10%的硅酸钠溶液中浸入搅拌处理，浸入结束，抽滤、干燥，得到包覆的纳米二氧化硅剂；
S04：将4份包覆的纳米二氧化硅剂、5.5份调节的片状滑石粉剂加入到S02的改性液中搅拌改性处理，搅拌结束，水洗、干燥，得到相调改进剂。
本实施例的热调节处理的具体步骤为：
先以3.5℃/min的速率将温度升至215℃，保温7.5min，随后再以2℃/min的速率升温至350℃，继续保温3.5min，最后空冷至室温，即可。
本实施例的木质素磺酸钠溶液的质量分数为12.5%；所述硫酸镧溶液的质量分数为3.5%。
本实施例的浸入搅拌处理的搅拌转速为470r/min，搅拌时间为25min；搅拌改性处理的搅拌转速为570r/min，搅拌时间为47min。
本实施例的硅灰石调节的改性剂的制备方法为：
S101：将硅灰石先于质子辐照箱内辐照22min，辐照功率为320W，辐照结束，得到硅灰石辐照剂；
S102：4份硅灰石辐照剂、1.5份羟基乙酸、5.5份壳聚糖溶液和1.5份γ-巯丙基三甲氧基硅烷于超声条件下处理7.5min，超声功率为300W，超声结束，水洗、干燥，得到硅灰石调节的改性剂。
本实施例的壳聚糖溶液的质量分数为4%。
本实施例的耐磨型高分子防水卷材的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、称取原料；
步骤二、将混合均匀的物料加入至密炼机中，密炼温度为168℃，密炼20min；
步骤三、再送入到挤出机中挤出、造粒，得到母粒，然后再挤出成型；挤出机为双螺杆挤出机，挤出熔融温度为198℃，螺杆转速为450r/min，即可得到耐磨型高分子防水卷材。
对比例1：
与实施例3不同是未添加相调改进剂。
对比例2：
与实施例3不同是相调改进剂制备中未加入包覆的纳米二氧化硅剂。
对比例3：
与实施例3不同是将包覆的纳米二氧化硅剂用未包覆的纳米二氧化硅代替。
对比例4：
与实施例3不同是相调改进剂制备中未加入调节的片状滑石粉剂。
对比例5：
与实施例3不同是相调改进剂制备中未采用改性液处理。
对比例6：
与实施例3不同是改性液中未加入木质素磺酸钠溶液、硅烷偶联剂KH560。
对比例7：
与实施例3不同是未添加硅灰石调节的改性剂。
对比例8：
与实施例3不同是硅灰石调节的改性剂制备中未采用S102处理。
对比例9：
与实施例3不同是S102处理中未加入羟基乙酸和γ-巯丙基三甲氧基硅烷。
实施例1-3及对比例1-9性能测试，以及将产品浸水中浸泡12h，测试防水稳定性，测量结果如下：
从实施例1-3及对比例1-9中得出，本发明的耐磨性、80℃的热老化后伸长率保持率可实现协调式改进，同时产品的耐水防水稳定性效果显著。
从对比例1、对比例7和实施例3中看出，本发明未添加相调改进剂、未添加硅灰石调节的改性剂中的一种，产品性能变差显著，采用二者协配，共同协效，产品的性能效果显著。
从对比例1-6和实施例3中看出，相调改进剂制备中未加入包覆的纳米二氧化硅剂、将包覆的纳米二氧化硅剂用未包覆的纳米二氧化硅代替、相调改进剂制备中未加入调节的片状滑石粉剂、相调改进剂制备中未采用改性液处理、改性液中未加入木质素磺酸钠溶液、硅烷偶联剂KH560，产品的性能均有变差趋势。
采用本发明的方法制备的包覆的纳米二氧化硅剂配合本发明调节的片状滑石粉剂、改性液，得到的相调改进剂产品的性能效果最为明显，采用其他方法代替均不如本发明的效果明显。
从对比例8-9中看出，硅灰石调节的改性剂制备中未采用S102处理、S102处理中未加入羟基乙酸和γ-巯丙基三甲氧基硅烷，产品的性能均有变差趋势，采用本发明特定方法制备的S102步骤配合本发明的S101处理步骤，产品性能效果最为显著，采用其他方法代替均不如本发明的效果明显。
Claims (8)
1.一种耐磨型高分子防水卷材，其特征在于：所述防水卷材包括以下重量份原料：低密度聚乙烯50-55份、高密度聚乙烯10-15份、丙烯酸树脂8-12份、相调改进剂6-10份、硅灰石调节的改性剂5-9份、相容剂6-8份、硬脂酸钙3-5份和甘油2-4份；
所述相调改进剂的制备方法为：
S01：将片状滑石粉先于足量的质量分数5%的盐酸溶液中搅拌混匀，然后水洗、干燥，再热调节处理，处理结束，得到调节的片状滑石粉剂；
S02：将2-5份木质素磺酸钠溶液、1-3份硅烷偶联剂KH560加入到5-10份硫酸镧溶液中搅拌混匀，最后加入0.35-0.45份纳米硅溶胶，搅拌充分，得到改性液；
S03：将纳米二氧化硅浸入到足量的质量分数10%的硅酸钠溶液中浸入搅拌处理，浸入结束，抽滤、干燥，得到包覆的纳米二氧化硅剂；
S04：将3-5份包覆的纳米二氧化硅剂、4-7份调节的片状滑石粉剂加入到S02的改性液中搅拌改性处理，搅拌结束，水洗、干燥，得到相调改进剂；
所述硅灰石调节的改性剂的制备方法为：
S101：将硅灰石先于质子辐照箱内辐照20-25min，辐照功率为300-350W，辐照结束，得到硅灰石辐照剂；
S102：3-5份硅灰石辐照剂、1-2份羟基乙酸、4-7份壳聚糖溶液和1-2份γ-巯丙基三甲氧基硅烷于超声条件下处理5-10min，超声功率为300W，超声结束，水洗、干燥，得到硅灰石调节的改性剂。
2.根据权利要求1所述的一种耐磨型高分子防水卷材，其特征在于：所述耐磨型高分子防水卷材包括以下重量份原料：低密度聚乙烯52.5份、高密度聚乙烯12.5份、丙烯酸树脂10份、相调改进剂8份、硅灰石调节的改性剂7份、相容剂7份、硬脂酸钙4份和甘油3份。
3.根据权利要求1所述的一种耐磨型高分子防水卷材，其特征在于：所述相容剂为乙烯-甲基丙烯酸酯共聚物。
4.根据权利要求1所述的一种耐磨型高分子防水卷材，其特征在于：所述热调节处理的具体步骤为：先以2-5℃/min的速率将温度升至210-220℃，保温5-10min，随后再以1-3℃/min的速率升温至350℃，继续保温2-5min，最后空冷至室温，即可。
5.根据权利要求1所述的一种耐磨型高分子防水卷材，其特征在于：所述木质素磺酸钠溶液的质量分数为10-15%，所述硫酸镧溶液的质量分数为2-5%。
6.根据权利要求1所述的一种耐磨型高分子防水卷材，其特征在于：所述浸入搅拌处理的搅拌转速为450-500r/min，搅拌时间为20-30min，搅拌改性处理的搅拌转速为550-600r/min，搅拌时间为45-50min。
7.根据权利要求1所述的一种耐磨型高分子防水卷材，其特征在于：所述壳聚糖溶液的质量分数为3-5%。
8.一种如权利要求1-7任一项所述耐磨型高分子防水卷材的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一、称取原料；
步骤二、将混合均匀的物料加入至密炼机中，密炼温度为168-170℃，密炼15-25min；
步骤三、再送入到挤出机中挤出、造粒，得到母粒，然后再挤出成型；挤出机为双螺杆挤出机，挤出熔融温度为195-200℃，螺杆转速为400-500r/min，即可得到耐磨型高分子防水卷材。
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