一种丙纶防水卷材及其制备方法与流程

1.本技术涉及防水建材领域，更具体地说，它涉及一种丙纶防水卷材及其制备方法。


背景技术：

2.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备成的防水材料产品，其具有良好的耐水性和温度稳定性，主要应用于建筑墙体、屋面、隧道以及公路等处，以抵御外界雨水、防止地下水渗漏。
3.目前，防水卷材主要可分为沥青类、改性沥青类和高分子合成类型，常见的高分子合成类型为聚乙烯丙纶复合防水卷材，丙纶又称为聚丙烯纤维，是指用石油精炼的副产物丙烯为原料制得的合成纤维等规聚丙烯纤维，具有较高的防水效果。
4.相关技术中，聚乙烯丙纶复合防水卷材通常是由中间聚乙烯的片材和两面的丙纶无纺布复合而成，所得到的防水卷材强度较小。


技术实现要素：

5.为了提高丙纶防水卷材的强度，本技术提供了一种丙纶防水卷材及其制备方法。
6.第一方面，本技术提供一种丙纶防水卷材，其采用如下技术方案：一种丙纶防水卷材，所述丙纶防水卷材由下至上依次包括第一隔离层、自粘聚合物改性沥青层、丙纶片材、压敏胶层和第二隔离层，所述丙纶片材包括如下重量份的原料：聚丙烯90-100份、纳米氮化硅2-3份、纳米膨润土4-5份、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷0.6-1份、亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯基)酯1-3份和双(2,2,6,6-四甲基哌啶基)葵二酸酯1-3份。
7.本技术丙纶片材原料在选用聚丙烯90-100份、纳米氮化硅2-3份、纳米膨润土4-5份、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷0.6-1份、亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯基)酯1-3份、硬脂酸钾1-3份和双(2,2,6,6-四甲基哌啶基)葵二酸酯1-3份时，丙纶防水卷材的各性能较好，且在聚丙烯95份、纳米氮化硅2.5份、纳米膨润土4.5份、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷0.8份、亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯基)酯2份、硬脂酸钾2份和双(2,2,6,6-四甲基哌啶基)葵二酸酯2份，效果最好。
8.通过采用上述技术方案，丙纶防水卷材由下至上依次包括第一隔离层、自粘聚合物改性沥青层、丙纶片材、压敏胶层和隔离层，相关技术中通常将丙纶作为加强层，本技术将丙纶作为片材使用，既保证了防水效果，又提高了防水卷材的强度。自粘聚合物改性沥青层具有较高的防水效果，其拉力和断裂延伸率均较高；压敏胶层与丙纶片层的结合能力较强，可提高防水卷材的耐候性，使防水卷材在低温条件下仍具有柔性，不会丧失防水功能。第一隔离层和第二隔离层可通过压敏胶层紧密的贴附于丙纶片材，保证整体复合结构的稳定性，并防止生产和成卷过程中防水卷材粘连，且第一隔离层和第二隔离层具有一定的防水作用，可增强丙纶防水卷材的防水效果。
9.丙纶片材选用聚丙烯作用主要原料，无味无毒，易加工，具有较强的抗冲击强度、
抗挠曲性、耐腐蚀性以及电绝缘性等特点。纳米氮化硅可进一步提高丙纶片材的强度和耐磨性。纳米膨润土加入具有一定的阻燃效果，加入纳米膨润土可使丙纶片材具有一定的阻燃性。γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷的加入可提高丙纶片材各原料的分散均匀性。亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯基)酯作为抗氧化剂加入，可防止丙纶片材高温变色，延长丙纶片材的使用寿命。双(2,2,6,6-四甲基哌啶基)葵二酸酯作为光稳定剂加入，可屏蔽或吸收紫外线的能量，能排除或减缓光化学反应可能性，阻止或延迟光老化的过程，从而延长丙纶片材的使用寿命。
10.作为优选：所述压敏胶层为压敏胶涂覆于丙纶片材表面，所述压敏胶包括如下重量百分含量的原料：苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物65-80％、氢化松香树脂10-30％、丁苯橡胶5-10％和抗氧剂1010 0.5-1％。
11.通过采用上述技术方案，压敏胶选用苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物的气味较低，具有流动性好、乳度低并与其他原料相容性好的特点。氢化松香树脂的加入，可保持压敏胶的不干性及润湿丙纶片材和隔离膜表面的性能，提高丙纶防水卷材的稳定性和耐老化性能。丁苯橡胶就有较高的内聚强度和弹性，可提高压敏胶的粘度和润湿性。抗氧化剂1010具有较高的抗氧化性能，可防止压敏胶老化变色，进一步提高丙纶防水卷材的稳定性。
12.作为优选：所述第二隔离层为隔离膜压覆于压敏胶层表面，所述隔离膜包括如下重量百分含量原料：聚乙烯醇75-85％、石英砂3-5％、六偏磷酸钠1-2％、十二烷基苯磺酸钠2-4％和水10-20％。
13.通过采用上述技术方案，隔离膜选用聚乙烯醇作为主要原料，聚乙烯醇可生物降解，环保性良好，适用于防水卷材的隔离膜，具有较高的防水性能。石英砂的加入，提高了隔离膜的水溶性，提高隔离膜的耐磨性能。六偏磷酸钠作为分散剂加入，提高石英砂在隔离膜原料中的分散均匀性。十二烷基苯磺酸钠可起到实现成膜的作用。
14.作为优选：所述自粘聚合物改性沥青层为自粘聚合物改性沥青压覆于丙纶片材的另一面；所述第一隔离层为隔离膜压覆于自粘聚合物改性沥青层表面。
15.作为优选：所述丙纶防水卷材由下至上依次包括第一隔离层、自粘聚合物改性沥青层、丙纶片材、压敏胶层、高温烧结沙层、固沙剂层和第二隔离层；所述高温烧结沙层为高温烧结沙平铺于压敏胶层表面；所述高温烧结沙为石英石矿粒经煅烧而成。
16.通过采用上述技术方案，在压敏胶层和第二隔离层之间增加了高温烧结沙层和固沙剂层，可提高丙纶防水卷材的强度，另外进行了预铺可减少现场施工的工序。本技术中高温烧结沙制备的具体方法为：将石英石矿粒在800-1000℃煅烧30-50min，冷却，得到高温烧结沙层。
17.作为优选：所述固沙剂层为固沙剂涂覆在高温烧结沙层表面，所述固沙剂包括如下重量百分含量原料：水玻璃20-30％、羧甲基纤维素钠0.1-0.3％、聚丙烯酰胺0.1-0.3％和纳米碳酸钙1.5-1.7％，余量为去离子水。
18.通过采用上述技术方案，采用水玻璃溶液得到的固沙剂的固沙效果良好，具有优良的抗老化性、抗冻融性和抗风蚀性能。羧甲基纤维素钠具有一定的增稠和粘结效果，可改善固沙剂的固沙效果。聚丙烯纤维极易呈网状结构，采用阴离子聚丙烯酰胺易使分子结构紧密结合，使网状结构更加牢固、密集，提高了固沙剂的固沙效果。纳米碳酸钙与其他原料复合在一起，形成网状包覆膜包覆在沙粒上，使其形成沙结皮，不仅使沙结皮不易碎、有韧
性，还使其在遇水后不被破坏。
19.作为优选：所述丙纶片材还包括如下重量份的原料：乙烯-辛烯共聚物5-10份和聚乳酸3-5份。
20.通过采用上述技术方案，乙烯-辛烯共聚物性能更柔软、韧性好，粘结强度高，另外还具有优良的耐热氧老化和力学性能，可提高丙纶防水卷材的强度。聚乳酸具有优良的力学性能，。且其与乙烯-辛烯共聚物相容性较好，可进一步提高丙纶防水卷材的强度。
21.作为优选：所述聚乳酸与乙烯-辛烯共聚物的重量份配比为1：(1.5-2.5)。
22.通过采用上述技术方案，调节聚乳酸与乙烯-辛烯共聚物的重量份配比，可进一步提高丙纶片材的强度，从而提高丙纶防水卷材的强度。
23.第二方面，本技术提供一种丙纶防水卷材的制备方法，具体通过以下技术方案得以实现：一种丙纶防水卷材的制备方法，其包括以下操作步骤：制备丙纶片材：将丙纶层各原料混合，在160-230℃条件下加热搅拌熔融，挤压，喷丝，牵伸拉长，扩散铺网，轧压缔结，冷却定型，得到丙纶片材；制备压敏胶：将苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物和丁苯橡胶加热至145-155℃熔融，加入抗氧化剂1010和氢化松香树脂，熔融搅拌40-60min，得到压敏胶；制备隔离膜：将隔离膜各原料与水混合，在70-80℃条件下搅拌均匀，过滤，收集固体，挤出，贴附冷鼓表面形成铸片，剥离形成片材，拉伸，热定型处理，冷却，展平薄膜，切除废边，得到隔离膜；将自粘聚合物改性沥青压覆于丙纶片材表面，形成自粘聚合物改性沥青层，在自粘聚合物改性沥青层表面压覆隔离膜，形成第一隔离层，将压敏胶涂覆于丙纶片材另一面上，形成压敏胶层，随后将隔离膜压覆在压敏胶层上，得到丙纶防水卷材。
24.第三方面，本技术提供一种丙纶防水卷材的制备方法，具体通过以下技术方案得以实现：一种丙纶防水卷材的制备方法，其包括以下操作步骤：制备丙纶片材；制备压敏胶；制备固沙剂：将纳米碳酸钙与去离子水混合，搅拌溶解，加入水玻璃溶液反应3-4h，加入聚丙烯酰胺反应1-2h，加入羧甲基纤维素钠搅拌均匀，得到固沙剂；制备隔离膜；将自粘聚合物改性沥青压覆于丙纶片材表面，形成自粘聚合物改性沥青层，在自粘聚合物改性沥青层表面压覆隔离膜，形成第一隔离层，将将压敏胶涂覆于丙纶片材表面，形成压敏胶层，将高温烧结沙平铺于压敏胶层表面形成高温烧结沙层，继续在高温烧结沙层涂覆固沙剂形成固沙剂层，随后将隔离膜压覆在压敏胶层，得到丙纶防水卷材。
25.综上所述，本技术包括以下至少一种有益技术效果：(1)本技术通过确定丙纶防水卷材由下至上依次包括第一隔离层、自粘聚合物改性沥青层、丙纶片材、压敏胶层和隔离层的复合结构，并调节丙纶防水卷材的各原料种类和掺量，使丙纶防水卷材的纵向拉力、横向拉力、纵向撕裂强力、横向撕裂强力和顶破强力分别为2013n、2251n、170n、240n和1556n，提高了丙纶防水卷材的强度。
26.(2)本技术通过在压敏胶层和第二隔离层之间增加了高温烧结沙层和固沙剂层，并调节固沙剂的各原料种类和掺量，使丙纶防水卷材的纵向拉力、横向拉力、纵向撕裂强力、横向撕裂强力和顶破强力分别为2056n、2356n、183n、253n和1603n，纵向自由收缩率和横向自由收缩分别为-0.42％和-0.53％，在具有较高稳定的性能下，提高了丙纶防水卷材的强度。
27.(3)本技术通过在丙纶片材中加入聚乳酸与乙烯-辛烯共聚物，并调节二者用量配比，使丙纶防水卷材的纵向拉力、横向拉力、纵向撕裂强力、横向撕裂强力和顶破强力分别为2105n、2545n、188n、278n和1731n，进一步提高了丙纶防水卷材的强度。
具体实施方式
28.以下结合具体实施例对本技术作进一步详细说明。
29.本技术中的如下各原料均为市售产品，均为使本技术的各原料得以公开充分，不应当理解为对原料的来源产生限制作用。具体为：聚丙烯，品牌韩国晓星，牌号r701；纳米氮化硅，粒径为20nm；纳米膨润土，粒径为200目；苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物，品牌中石化巴陵，牌号1105；氢化松香树脂，型号la-5g；丁苯橡胶，品牌巴陵石化，邵氏硬度89，25℃溶液粘度为1050；聚乙烯醇，有效物质含量98％；石英砂，粒径为40目；石英石矿粒，粒径为325目；水玻璃，有效物质含量99％；纳米碳酸钙，粒径为800目；乙烯-辛烯共聚物，邵氏硬度16，型号8180；聚乳酸，品牌为美国natureworks，牌号为3100hp。
30.实施例1实施例1的丙纶防水卷材通过如下操作步骤而得：制备丙纶片材：按照表1的掺量，将聚丙烯、纳米氮化硅、纳米膨润土、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯基)酯和双(2,2,6,6-四甲基哌啶基)葵二酸酯混合，在200℃条件下加热搅拌熔融，挤压，喷丝，牵伸拉长，扩散铺网，轧压缔结，冷却定型，得到丙纶片材；制备压敏胶：将72kg苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物和7kg丁苯橡胶加热至150℃熔融，加入0.6kg抗氧化剂1010和20.4kg氢化松香树脂，熔融搅拌40min，得到压敏胶；制备隔离膜：将80kg聚乙烯醇、4kg石英砂、1kg六偏磷酸钠、3kg十二烷基苯磺酸钠与12l水混合，在75℃条件下搅拌均匀，熔融，过滤，收集固体，挤出，贴附冷鼓表面形成铸片，剥离形成片材，拉伸，热定型处理，冷却，展平薄膜，切除废边，得到隔离膜；将自粘聚合物改性沥青压覆于丙纶片材表面，形成自粘聚合物改性沥青层，在自粘聚合物改性沥青层表面压覆隔离膜，形成第一隔离层，将压敏胶涂覆于丙纶片材另一面上，形成压敏胶层，随后将隔离膜压覆在压敏胶层上，得到丙纶防水卷材。
31.实施例2-3实施例2-3的丙纶防水卷材与实施例1的制备方法及原料种类完全相同，区别在于丙纶片材的各原料掺量不同，具体详见表1所示。
32.表1实施例1-3丙纶片材的各原料掺量(单位：kg)
实施例4实施例4的丙纶防水卷材通过如下操作步骤而得：制备丙纶片材：将95kg聚丙烯、2.5kg纳米氮化硅、4.5kg纳米膨润土、0.8kgγ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、2kg亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯基)酯和2kg双(2,2,6,6-四甲基哌啶基)葵二酸酯混合，搅拌熔融，挤压，喷丝，牵伸拉长，扩散铺网，轧压缔结，冷却定型，得到丙纶片材；制备压敏胶：将72kg苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物和7kg丁苯橡胶加热至150℃熔融，加入0.6kg抗氧化剂1010和20.4kg氢化松香树脂，熔融搅拌40min，得到压敏胶；制备固沙剂：按照表2的掺量，将纳米碳酸钙与去离子水混合，搅拌溶解，加入水玻璃反应3-4h，加入聚丙烯酰胺反应1-2h，加入羧甲基纤维素钠搅拌均匀，得到固沙剂；制备隔离膜：将80kg聚乙烯醇、4kg石英砂、1kg六偏磷酸钠、3kg十二烷基苯磺酸钠与12l水混合，搅拌均匀，熔融，过滤，收集固体，挤出，贴附冷鼓表面形成铸片，剥离形成片材，拉伸，热定型处理，冷却，展平薄膜，切除废边，得到隔离膜；将自粘聚合物改性沥青压覆于丙纶片材表面，形成自粘聚合物改性沥青层，在自粘聚合物改性沥青层表面压覆隔离膜，形成第一隔离层，将将压敏胶涂覆于丙纶片材表面，形成压敏胶层，将高温烧结沙平铺于压敏胶层表面形成高温烧结沙层，继续在高温烧结沙层涂覆固沙剂形成固沙剂层，随后将隔离膜压覆在压敏胶层，得到丙纶防水卷材。
33.实施例5-6实施例5-6的丙纶防水卷材与实施例4的制备方法及原料种类完全相同，区别在于固沙剂的各原料掺量不同，具体详见表2所示。
34.表2实施例4-6固沙剂的各原料掺量(单位：kg)6固沙剂的各原料掺量(单位：kg)
实施例7-10实施例7-10的丙纶防水卷材与实施例4的制备方法及原料种类完全相同，区别在于固沙剂的各原料掺量不同，具体详见表3所示。
35.表3实施例7-10丙纶片材的各原料掺量(单位：kg)
原料实施例7实施例8实施例9实施例10聚丙烯95959595纳米氮化硅2.52.52.52.5纳米膨润土4.54.54.54.5γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷0.80.80.80.8亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯基)酯2222双(2,2,6,6-四甲基哌啶基)葵二酸酯2222乙烯-辛烯共聚物4.510105聚乳酸3545
对比例1对比例1的丙纶防水卷材与实施例1的制备方法完全相同，区别在于：丙纶片材原料中未添加纳米氮化硅；为其余原料及掺量与实施例1相同。
36.对比例2对比例2的防水卷材为市售聚乙烯丙纶防水卷材，品牌宏牛。
37.性能检测采用如下检测标准或方法分别对不同的实施例1-10和对比例1-2得到的丙纶防水卷材进行性能检测，检测结果详见表4。
38.纵向、横向拉力：采用gb/t 328.9-2007《建筑防水卷材试验方法》检测丙纶防水卷材的纵向、横向拉力。
39.纵向、横向撕裂强度：采用gb/t 328.19-2007《建筑防水卷材试验方法》检测丙纶防水卷材的撕裂强度。
40.顶破强力：采用gb/t 328.9-2007《建筑防水卷材试验方法》检测丙纶防水卷材的顶破强力。
41.抗渗透性：采用gb/t328.10-2007《建筑防水卷材试验方法》检测丙纶防水卷材的抗渗透性。
42.自由热收缩率：裁取20cm
×
20cm的布样，放入到180℃的烘箱中，静置15分钟，然后测量其纵横向长度，变形率＝处理后纵横向长度/处理前纵横向长度
×
100％。
43.表4不同丙纶防水卷材的性能检测结果
由表4的检测结果表明，本技术中得到的丙纶防水卷材厚度为0.75mm，纵向拉力、横向拉力、纵向撕裂强度、横向撕裂强度和顶破强力最高分别为2105n、2545n、188n、278n和1731n，提高了丙纶防水卷材的强度；且纵向自由收缩率和横向自由收缩率最低分别为-0.49％和-0.58％，具有较高的稳定性。
44.实施例1-3中，实施例2得到的丙纶防水卷材的纵向拉力、横向拉力、纵向撕裂强度、横向撕裂强度和顶破强力分别为2013n、2251n、170n、240n和1556n，均高于实施例1和实施例3，提高了丙纶防水卷材的强度；且纵向自由收缩率和横向自由收缩分别为-0.35％和-0.48％，均低于实施例1和实施例3，具有较高的稳定性。表明实施例2丙纶片材原料中的纳米氮化硅的掺量较为合适，提高了丙纶防水卷材的强度，可能与纳米氮化硅的热稳定较好，且具有较高的机械强度，硬度接近于刚玉有关。
45.实施例4-6中，实施例5得到的丙纶防水卷材的纵向拉力、横向拉力、纵向撕裂强度、横向撕裂强度和顶破强力分别为2056n、2356n、183n、253n和1603n，均高于实施例4和实施例6，提高了丙纶防水卷材的强度；且纵向自由收缩率和横向自由收缩分别为-0.42％和-0.53％，均低于实施例4和实施例6，具有较高的稳定性。表明实施例5固沙剂原料中的纳米碳酸钙的掺量较为合适，提高了丙纶防水卷材的强度，可能与纳米碳酸钙与其他原料复合在一起，形成网状包覆膜包覆在沙粒上，使其形成沙结皮，不仅使沙结皮不易碎、有韧性，还使其在遇水后不被破坏有关。
46.实施例7-10中，实施例8得到的丙纶防水卷材的纵向拉力、横向拉力、纵向撕裂强
度、横向撕裂强度和顶破强力分别为2105n、2545n、188n、278n和1731n，均高于实施例7和实施例9-10，提高了丙纶防水卷材的强度；且纵向自由收缩率和横向自由收缩分别为-0.49％和-0.58％，均低于实施例7和实施例9-10，具有较高的稳定性。表明聚乳酸与乙烯-辛烯共聚物的重量份配比为1:2较为合适，提高了丙纶防水卷材的强度，可能与节聚乳酸与乙烯-辛烯共聚物的重量份配比，可进一步提高丙纶片材的强度有关。
47.结合对比例1-2和实施例1的丙纶防水卷材性能检测数据发现，在丙纶片材原料中加入纳米氮化硅以及丙纶防水卷材由下至上依次包括丙纶片材、压敏胶层和隔离层的复合结构，均不同程度的提高了丙纶防水卷材的强度。
48.本具体实施例仅仅是对本技术的解释，其并不是对本技术的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本技术的权利要求范围内都受到专利法的保护。