一种自粘防水卷材胶结料及由其制备的防水卷材的制作方法

1.本发明属于建筑防水工程技术领域，具体地，涉及一种自粘防水卷材胶结料及由其制备的防水卷材。


背景技术：

2.随着经济的发展和时代的进步，对建筑材料的要求越来越高，原有的建筑材料已不能满足时代发展的需求。很多建筑物都是因为水的侵蚀而减少了使用年限，人们对防水材料质量的要求越来越重视。目前弹性体(sbs)改性沥青防水卷材仍是主流产品，尤其是在屋面外露使用时，由于其优越的耐高温性能是其他材料难以代替的，然而，弹性体(sbs)改性沥青防水卷材在施工时需要进行热熔施工，在喷灯烘烤时，明火存在极大的火灾隐患，而烘烤过程中表面pe膜的燃烧以及部分改性沥青胶结料由于加热分解也会产生一些二噁英、烃类物质等，对环境造成严重污染。
3.自粘卷材是一种可常温施工，不需要热熔施工的一种新型防水材料，目前受到市场的青睐。自粘卷材主要包括防水基材和自粘层，相当于在传统卷材的基础上增设了自粘层。但是，自粘卷材仍然存在阻燃性能差的问题，所以进行阻燃改性是很有必要的。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种自粘防水卷材胶结料及由其制备的防水卷材，通过在胶结料中添加改性壳聚糖，增加了自粘防水卷材胶结料的阻燃性能，添加的有机改性纳米坡缕石增加了自粘防水卷材胶结料的耐水性，热稳定性和耐老化性。
5.本发明要解决的技术问题：自粘卷材的阻燃性能差。
6.本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
7.一种自粘防水卷材胶结料，以质量份计，包括以下原料：i型防水卷材沥青40-45份、乙烯焦油2-5份、sbs 4-10份、有机改性纳米坡缕石8-15份、环烷油6-10份和改性壳聚糖4-7份；
8.所述改性壳聚糖包括以下步骤制得：
9.s1、将对羟基苯甲醛溶解在干燥的thf中，并引入配备恒压滴液漏斗、回流冷凝器和惰性气体的三颈圆底玻璃烧瓶中，之后，将三乙胺加入反应器中，溶液颜色变为深黄色，然后在30min内滴加苯膦酰二氯到上述反应容器中，然后在70℃下回流，磁力搅拌下继续反应24h，最后，通过抽滤除去沉淀固体，将所得混合物在真空中蒸发并倒入冰水中以获得白色结晶固体，将所得白色结晶固体在60℃下真空干燥24h，得到阻燃剂，其中，对羟基苯甲醛、thf、三乙胺和苯膦酰二氯的用量比为50-52g：200-300ml：40-45g：35-40g；
10.上述阻燃剂的合成过程发生的反应为：
[0011][0012]
阻燃剂接枝壳聚糖的过程为：
[0013]
合成的阻燃剂中的-cho与壳聚糖中的-nh2反应，生成-hc＝n-而连接，实现将合成的阻燃剂接枝到壳聚糖分子链上；
[0014]
s2、在配备有机械搅拌器和冷凝器的反应器中，将壳聚糖溶解在体积比为10:1的甲醇/乙酸混合液中，加热至50℃并保温2h，保温结束后，再加入阻燃剂，继续升温至65℃并回流12h，反应结束后，经冷却、过滤，过滤固体用乙醇和丙酮洗涤3次，在70℃下真空干燥6h，得到改性壳聚糖，其中，壳聚糖、甲醇/乙酸混合液和阻燃剂的用量比为16-17g:280-320ml：15-20g。
[0015]
进一步地，有机改性纳米坡缕石包括以下步骤制得：
[0016]
a1、将hcl溶液与坡缕石混合，在60℃水浴下剧烈搅拌，然后静置，抽滤得固体，将固体洗涤至洗涤液呈中性，110℃下真空干燥，得到预处理坡缕石，其中，hcl溶液与坡缕石的用量比为10-20ml：3-4g，此过程中，酸活化可以溶解粘附在棒状晶体之间的胶结杂质，酸中的氢离子与晶体通道中的na

和k

以及mg
2
和al
3
进行置换，使得坡缕石内部及表面孔隙增加，从而增大了坡缕石的表面积；
[0017]
a2、将预处理坡缕石加入到二甲苯中，超声分散0.5h，加入γ-氨基丙基三乙氧基硅烷，升温至80℃，在恒温下搅拌10h，再经过滤、洗涤和60℃真空干燥后，得到有机改性纳米坡缕石，其中，预处理坡缕石、二甲苯和γ-氨基丙基三乙氧基硅烷的用量比为3-5g：280-320ml：3-5ml，上述过程中，实现将有机基团接枝到坡缕石表面。
[0018]
进一步地，一种自粘防水卷材胶结料，包括以下步骤制得：
[0019]
将i型防水卷材沥青和乙烯焦油升温至190-200℃，然后加入环烷油和阻燃剂，搅拌均匀后降温至180-190℃，再加入sbs，升温至190-200℃，搅拌1.5h，再加入有机改性纳米坡缕石和聚磷酸铵继续搅拌1h，即得自粘防水卷材胶结料。
[0020]
一种防水卷材，包括自上而下依次复合在一起的上保护膜、上胶结料层、胎基层、下胶结料层和下保护膜，其中，上胶结料层和下胶结料层以自粘防水卷材胶结料为原料。
[0021]
进一步地，上保护膜和下保护膜均为pet膜。
[0022]
进一步地，胎基层为聚酯无纺布。
[0023]
本发明的有益效果：
[0024]
(1)本发明技术方案中，将壳聚糖进行改性，阻燃剂通过-cho官能团与壳聚糖上的-nh2进行亲核加成反应，从而实现将阻燃剂接枝到壳聚糖链上，生成的-hc＝n-为席夫碱结构，提高了防水卷材的热稳定性；其中，阻燃剂的阻燃机理为：在防水卷材遇到明火时，改性壳聚糖中的含磷部分以及聚磷酸铵将分解形成磷酸、焦磷酸或多磷酸物质，而这些酸能够促进壳聚糖通过脱水反应生成碳质物质，从而能够产生集成炭层，阻碍了防水卷材的进一步燃烧，达到阻燃的效果；通过将改性壳聚糖和i型防水卷材沥青、sbs等原料进行共混，改善了防水卷材的耐火性能。
[0025]
(2)本发明技术方案中，使用硅烷偶联剂表面接枝改性坡缕石后，增加了坡缕石与
沥青的相容性，坡缕石内部存在着大量的孔道结构，同时坡缕石表面又具有很强的表面电荷使其相互排斥而分散，使得坡缕石具有巨大的比表面积；坡缕石由于其晶体化学特性，其表面存在着4种负电性的吸附中心，对其他带正电性的极性分子和阳离子产生吸附作用，坡缕石加入沥青后，可大量吸附沥青中轻质组分，并与沥青质中的极性大分子链连接，从而使沥青的粘度上升，温感性下降，减少易挥发成分的热挥发，提高其高温稳定性和抗老化能力，从而赋予防水卷材热稳定性刚和抗老化性能。
[0026]
(3)本发明技术方案中，坡缕石是一种天然的矿物微纤维，加入沥青后形成的错落的三维空间网络结构，起到了限制沥青分子的运动的作用,从而使沥青的粘度进一步增加，提高其劲度模量；此外，大量微纤维组成的加筋网络可提升沥青的整体性，减少沥青表面微裂缝的产生，有助于提高沥青的粘聚功，抵抗水对防水卷材的侵蚀。
具体实施方式
[0027]
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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
[0028]
实施例1
[0029]
有机改性纳米坡缕石包括以下步骤制得：
[0030]
a1、将10ml浓度为0.1mol/l的hcl溶液与3g坡缕石混合，在60℃水浴下剧烈搅拌，然后静置，抽滤得固体，将固体洗涤至中性，110℃下真空干燥，得到预处理坡缕石；
[0031]
a2、将3g预处理坡缕石加入到280ml二甲苯中，超声分散0.5h，加入3mlγ-氨基丙基三乙氧基硅烷，升温至80℃，在恒温下搅拌10h，再经过滤、洗涤和60℃真空干燥后，得到有机改性纳米坡缕石。
[0032]
实施例2
[0033]
有机改性纳米坡缕石包括以下步骤制得：
[0034]
a1、将15ml浓度为0.1mol/l的hcl溶液与3.5g坡缕石混合，在60℃水浴下剧烈搅拌，然后静置，抽滤得固体，将固体洗涤至中性，110℃下真空干燥，得到预处理坡缕石；
[0035]
a2、将4g预处理坡缕石加入到300ml二甲苯中，超声分散0.5h，加入4mlγ-氨基丙基三乙氧基硅烷，升温至80℃，在恒温下搅拌10h，再经过滤、洗涤和60℃真空干燥后，得到有机改性纳米坡缕石。
[0036]
实施例3
[0037]
有机改性纳米坡缕石包括以下步骤制得：
[0038]
a1、将20ml浓度为0.1mol/l的hcl溶液与4g坡缕石混合，在60℃水浴下剧烈搅拌，然后静置，抽滤得固体，将固体洗涤至中性，110℃下真空干燥，得到预处理坡缕石；
[0039]
a2、将5g预处理坡缕石加入到320ml二甲苯中，超声分散0.5h，加入5mlγ-氨基丙基三乙氧基硅烷，升温至80℃，在恒温下搅拌10h，再经过滤、洗涤和60℃真空干燥后，得到有机改性纳米坡缕石。
[0040]
实施例4
[0041]
改性壳聚糖包括以下步骤制得：
[0042]
将50g对羟基苯甲醛溶解在200ml干燥的thf中，加入40g三乙胺，搅拌混合均匀，再加入35g苯膦酰二氯，然后在70℃下回流，搅拌反应24h，反应结束后，通过抽滤除去沉淀固体，将滤液在真空中蒸发并倒入冰水中以获得白色结晶固体，白色结晶固体经干燥后，得到阻燃剂；
[0043]
将16g壳聚糖溶解在280ml体积比为10:1的甲醇/乙酸混合液中，加热至50℃并保温2h，加入15g阻燃剂，然后，升温至65℃并回流反应12h，反应结束后，经冷却过滤、洗涤和70℃下真空干燥，得到改性壳聚糖。
[0044]
实施例5
[0045]
改性壳聚糖包括以下步骤制得：
[0046]
将51g对羟基苯甲醛溶解在250ml干燥的thf中，加入42g三乙胺，搅拌混合均匀，再加入37g苯膦酰二氯，然后在70℃下回流，搅拌反应24h，反应结束后，通过抽滤除去沉淀固体，将滤液在真空中蒸发并倒入冰水中以获得白色结晶固体，白色结晶固体经干燥后，得到阻燃剂；
[0047]
将16.5g壳聚糖溶解在300ml体积比为10:1的甲醇/乙酸混合液中，加热至50℃并保温2h，加入17g阻燃剂，然后，升温至65℃并回流反应12h，反应结束后，经冷却过滤、洗涤和70℃下真空干燥，得到改性壳聚糖。
[0048]
实施例6
[0049]
改性壳聚糖包括以下步骤制得：
[0050]
将52g对羟基苯甲醛溶解在300ml干燥的thf中，加入45g三乙胺，搅拌混合均匀，再加入40g苯膦酰二氯，然后在70℃下回流，搅拌反应24h，反应结束后，通过抽滤除去沉淀固体，将滤液在真空中蒸发并倒入冰水中以获得白色结晶固体，白色结晶固体经干燥后，得到阻燃剂；
[0051]
将17g壳聚糖溶解在320ml体积比为10:1的甲醇/乙酸混合液中，加热至50℃并保温2h，加入20g阻燃剂，然后，升温至65℃并回流反应12h，反应结束后，经冷却过滤、洗涤和70℃下真空干燥，得到改性壳聚糖。
[0052]
实施例7
[0053]
一种自粘防水卷材胶结料，以质量份计，包括以下原料：i型防水卷材沥青40份、乙烯焦油2份、sbs 4份、实施例1制备的有机改性纳米坡缕石8份、聚磷酸铵1份、环烷油6份和实施例4制备的改性壳聚糖4份；
[0054]
自粘防水卷材胶结料的制备方法为：
[0055]
将i型防水卷材沥青和乙烯焦油升温至190℃，然后加入环烷油和阻燃剂，搅拌均匀后降温至180℃，再加入sbs，升温至190℃，搅拌1.5h，再加入有机改性纳米坡缕石和聚磷酸铵继续搅拌1h，即得自粘防水卷材胶结料。
[0056]
实施例8
[0057]
一种自粘防水卷材胶结料，以质量份计，包括以下原料：i型防水卷材沥青42份、乙烯焦油4份、sbs 7份、实施例2制备的有机改性纳米坡缕石12份、聚磷酸铵1.5份、环烷油8份和实施例5制备的改性壳聚糖6份；
[0058]
自粘防水卷材胶结料的制备方法为：
[0059]
将i型防水卷材沥青和乙烯焦油升温至195℃，然后加入环烷油和阻燃剂，搅拌均
匀后降温至185℃，再加入sbs，升温至195℃，搅拌1.5h，再加入有机改性纳米坡缕石和聚磷酸铵继续搅拌1h，即得自粘防水卷材胶结料。
[0060]
实施例9
[0061]
一种自粘防水卷材胶结料，以质量份计，包括以下原料：i型防水卷材沥青45份、乙烯焦油5份、sbs 10份、实施例3制备的有机改性纳米坡缕石15份、聚磷酸铵2份、环烷油10份和实施例6制备的改性壳聚糖6份；
[0062]
自粘防水卷材胶结料的制备方法为：
[0063]
将i型防水卷材沥青和乙烯焦油升温至200℃，然后加入环烷油和阻燃剂，搅拌均匀后降温至190℃，再加入sbs，升温至200℃，搅拌1.5h，再加入有机改性纳米坡缕石和聚磷酸铵继续搅拌1h，即得自粘防水卷材胶结料。
[0064]
对比例1
[0065]
本对比例与实施例7的区别在于将实施例1制备的有机改性纳米坡缕石替换为坡缕石，其余步骤及原料相同。
[0066]
对比例2
[0067]
本对比例与实施例8的区别在于将实施例4制备的改性壳聚糖替换为壳聚糖，其余步骤及原料相同。
[0068]
对比例3
[0069]
本对比例与实施例9的区别在于将实施例3制备的有机改性纳米坡缕石替换为坡缕石，将实施例6制备的改性壳聚糖替换为壳聚糖，其余步骤及原料相同。
[0070]
现对实施例7-9及对比例1-3制备的自粘防水卷材胶结料制备的防水卷材进行性能测试，按照gb23441-2009测试标准进行性能测试，测试结果如下表1所示：
[0071]
表1
[0072][0073][0074]
由上表1可知，通过本发明实施例制备的自粘防水卷材胶结料制备的防水卷材相较于对比例具有更好的阻燃性、耐水性和粘合性。
[0075]
在说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
[0076]
以上内容仅仅是对本发明所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。