本发明涉及防水材料领域，具体而言，涉及一种防水透气材料、制备方法及其应用。
背景技术：
：防水透气材料顾名思义就是能够阻挡水分子但允许气体通过的材料，现有技术中防水材料和透气材料较多，但兼具二者功能的材料少之又少，仅有的一些材料也是防水性足够而透气性不佳。现有的盆栽通常采用种植在陶瓷盆、瓦盆或塑料盆中，陶瓷盆和塑料盆的盆体结构致密，能够实现很好的蓄水作用，但透气性极差，植物根部由于附近水量大而且不透气极易引起烂根的现象，严重影响植物生长；瓦盆的透气性较好，但蓄水能力不强，浇灌到盆内的水容易透过而流失，植物不能充分吸收盆内的水分，人们通常需要多次浇水，费时费力，还浪费水资源。在景观湖底的防渗中，为了保持湖水水量，防止水渗到地下，通常在湖底采用混凝土加防水材料或者在湖底铺设防水膜的方式来实现防水的效果，以上两种方式的防水效果虽好，但不透气，破坏了湖底生物的生长，从而限制了推广应用。有鉴于此，特提出本发明。技术实现要素：本发明的第一目的在于提供一种防水透气材料，该材料不但具有良好的防水效果，其透气性也非常好。本发明的第二目的在于提供一种防水透气材料的制备方法，该方法工艺简单，制成的防水透气材料具有防水和透气效果佳的优点。本发明的第三目的在于提供一种防水透气材料的应用，将上述防水透气材料应用于防水透气的容器或水体防渗层中，不但能够实现防水效果，还具有很好的透气效果。为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：第一方面，本发明提供了一种防水透气材料，包括憎水性粘结剂和包覆有疏水性材料的骨料；所述骨料包括以下重量份的原料：石英砂30-60份、陶粒20-50份和矿渣10-30份；石英砂的粒径为0.05-0.1mm，陶粒的粒径为0.07-0.15mm，矿渣的粒径为0.2-0.4mm。作为进一步优选地技术方案，所述骨料包括以下重量份的原料：石英砂40-50份、陶粒30-40份和矿渣15-25份；石英砂的粒径为0.05-0.1mm，陶粒的粒径为0.07-0.15mm，矿渣的粒径为0.2-0.4mm。作为进一步优选地技术方案，骨料还包括多孔颗粒5-10重量份，多孔颗粒的粒径为0.15-0.25mm。作为进一步优选地技术方案，多孔颗粒为多孔陶瓷和/或多孔塑料。作为进一步优选地技术方案，多孔颗粒为多孔碳化硅、多孔氧化铝、多孔聚乙烯、多孔聚丙烯和多孔聚偏二氟乙烯中的一种或至少两种的组合。作为进一步优选地技术方案，多孔颗粒为多孔氧化铝和多孔聚乙烯的组合；优选地，多孔氧化铝和多孔聚乙烯的重量比为1：2。作为进一步优选地技术方案，疏水性材料包括有机硅乳液型防水剂、油性防水剂或纳米型防水剂中的任意一种或至少两种的组合。作为进一步优选地技术方案，疏水性材料还含有固化剂。第二方面，本发明提供了一种上述防水透气材料的制备方法，包括以下步骤：向混合均匀的骨料中加入疏水性材料，混合均匀，然后加入憎水性粘结剂再次混合均匀即可。第三方面，本发明提供了一种上述防水透气材料在防水透气的容器或水体防渗层中的应用。与现有技术相比，本发明的有益效果为：本发明提供的防水透气材料的骨料主要由石英砂、陶粒和矿渣组成，通过以上三种骨料颗粒之间合理的重量配比和粒径配比，使得骨料颗粒之间形成了许多大小不同、形态不一的空隙，由于大小骨料颗粒间形成了良好的级配，小颗粒填充到大颗粒之间，因此，数量众多的空隙能够实现允许气体通过而不允许水分子通过的效果；该空隙不同于同种骨料颗粒之间形成的大小均一的空隙，同种骨料颗粒间的空隙要么大要么小，且形态一致，当空隙大时，水分子容易通过，当空隙小时，透气性差，本发明中形态不一致的大小空隙不但能阻止水分子通过，而且透气性很好。另外，包覆在骨料表面的疏水性材料使得骨料本身具有了防水的性能，憎水性粘结剂能够把所有骨料粘接起来形成一个整体，使得该透气防水材料的形态不松散，以保证该材料整体具有防水性。本发明提供的防水透气材料的制备方法，该方法工艺简单，制成的防水透气材料具有防水和透气效果佳的优点。将本发明提供的上述防水透气材料应用于防水透气的容器或水体防渗层中，不但能够实现防水效果，还具有很好的透气效果。如应用于盆栽的花盆或景观湖底防渗层中，既能够蓄水，又由于有良好的透气性能保证盆栽植物或湖底生物的良好生长，节约了水资源，适合推广应用。具体实施方式下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。第一方面，本发明提供了一种防水透气材料，包括憎水性粘结剂和包覆有疏水性材料的骨料；所述骨料包括以下重量份的原料：石英砂30-60份、陶粒20-50份和矿渣10-30份；石英砂的粒径为0.05-0.1mm，陶粒的粒径为0.07-0.15mm，矿渣的粒径为0.2-0.4mm。石英砂是石英石经破碎加工而成的石英颗粒。石英石是一种非金属矿物质，是一种坚硬、耐磨、化学性能稳定的硅酸盐矿物。本发明中，按重量份数计，石英砂典型但非限制性的含量为：30份、32份、34份、36份、38份、40份、42份、44份、46份、48份、50份、52份、54份、56份、58份或60份。石英砂的粒径典型但非限制性的为：0.05mm、0.06mm、0.07mm、0.08mm、0.09mm或0.1mm。陶粒，即陶制的颗粒，其表面是一层坚硬的外壳，这层外壳呈陶质或釉质，具有隔水保气作用，并且赋予陶粒较高的强度。本发明中，按重量份数计，陶粒典型但非限制性的含量为：20份、22份、24份、26份、28份、30份、32份、34份、36份、38份、40份、42份、44份、46份、48份或50份。陶粒的粒径典型但非限制性的为：0.07mm、0.08mm、0.09mm、0.1mm、0.11mm、0.12mm、0.13mm、0.14mm或0.15mm。矿渣是矿石经过选矿或冶炼后的残余物，矿渣不仅能够与其余骨料配合使用，还能充分利用废弃资源，节约成本。本发明中，按重量份数计，矿渣典型但非限制性的含量为：10份、11份、12份、13份、14份、15份、16份、17份、18份、19份、20份、21份、22份、23份、24份、25份、26份、27份、28份、29份或30份。矿渣的粒径典型但非限制性的为：0.2mm、0.21mm、0.22mm、0.23mm、0.24mm、0.25mm、0.26mm、0.27mm、0.28mm、0.29mm、0.3mm、0.31mm、0.32mm、0.33mm、0.34mm、0.35mm、0.36mm、0.37mm、0.38mm、0.39mm或0.4mm。上述防水透气材料的骨料主要由石英砂、陶粒和矿渣组成，通过以上三种骨料颗粒之间合理的重量配比和粒径配比，使得骨料颗粒之间形成了许多大小不同、形态不一的空隙，由于大小骨料颗粒间形成了良好的级配，小颗粒填充到大颗粒之间，因此，数量众多的空隙能够实现允许气体通过而不允许水分子通过的效果；该空隙不同于同种骨料颗粒之间形成的大小均一的空隙，同种骨料颗粒间的空隙要么大要么小，且形态一致，当空隙大时，水分子容易通过，当空隙小时，透气性差，本发明中形态不一致的大小空隙不但能阻止水分子通过，而且透气性很好。另外，包覆在骨料表面的疏水性材料使得骨料本身具有了防水的性能，憎水性粘结剂能够把所有骨料粘接起来形成一个整体，使得该透气防水材料的形态不松散，以保证该材料整体具有防水性。在一种优选地实施方式中，所述骨料包括以下重量份的原料：石英砂40-50份、陶粒30-40份和矿渣15-25份；石英砂的粒径为0.05-0.1mm，陶粒的粒径为0.07-0.15mm，矿渣的粒径为0.2-0.4mm。在一种优选地实施方式中，骨料还包括多孔颗粒5-10重量份，多孔颗粒的粒径为0.15-0.25mm。本发明中的多孔颗粒是指内部具有较多与外界相互连通的孔隙的固体颗粒。多孔颗粒能够进一步增加骨料的组成成分，增加骨料颗粒之间的空隙，同时使得不同骨料颗粒间的空隙更加多样化，另外，多孔颗粒使得该防水透气材料内空气流通的通道更多，进一步增强了其透气性。本发明中，按重量份数计，多孔颗粒典型但非限制性的含量为：5份、5.5份、6份、6.5份、7份、7.5份、8份、8.5份、9份、9.5份或10份。多孔颗粒的粒径典型但非限制性的为：0.15mm、0.16mm、0.17mm、0.18mm、0.19mm、0.2mm、0.21mm、0.22mm、0.23mm、0.24mm或0.25mm。在一种优选地实施方式中，多孔颗粒为多孔陶瓷和/或多孔塑料。多孔陶瓷多孔陶瓷材料是以刚玉砂、碳化硅、堇青石等优质原料为主料、经过成型和特殊高温烧结工艺制备的一种具有开孔孔径、高开口气孔率的一种多孔性陶瓷材料、具有耐高温，高压、抗酸、碱和有机介质腐蚀，良好的生物惰性、可控的孔结构及高的开口孔隙率、使用寿命长、产品再生性能好等优点。多孔塑料是以树脂为主要原料制成的内部具有无数微孔的塑料，质轻、绝热、吸音、防震、耐腐蚀。在一种优选地实施方式中，多孔颗粒为多孔碳化硅、多孔氧化铝、多孔聚乙烯、多孔聚丙烯和多孔聚偏二氟乙烯中的一种或至少两种的组合。例如可以但不限于以下组合：多孔碳化硅和多孔氧化铝的组合，多孔碳化硅和多孔聚乙烯的组合，多孔碳化硅和多孔聚丙烯的组合，多孔碳化硅和多孔聚偏二氟乙烯的组合，多孔氧化铝和多孔聚乙烯的组合，多孔氧化铝和多孔聚丙烯的组合，多孔氧化铝和多孔聚偏二氟乙烯的组合，多孔聚乙烯和多孔聚丙烯的组合，多孔聚乙烯和多孔聚乙烯和的组合，多孔聚丙烯和多孔聚偏二氟乙烯的组合，多孔碳化硅、多孔氧化铝和多孔聚乙烯的组合，多孔氧化铝、多孔聚乙烯和多孔聚丙烯的组合，多孔聚乙烯、多孔聚丙烯和多孔聚偏二氟乙烯的组合。上述多孔颗粒的硬度和强度均较高，耐磨性好，化学性能稳定。在一种优选地实施方式中，多孔颗粒为多孔氧化铝和多孔聚乙烯的组合。多孔氧化铝具有高强度和耐高温的特点，孔隙率在较宽范围内可调；多孔聚乙烯具有质硬、量轻的特点。将多孔氧化铝、多孔聚乙烯与其余各骨料颗粒配合使用，所得防水透气材料的透气性能更好，结构也更稳固。优选地，多孔氧化铝和多孔聚乙烯的重量比为1：2。经反复试验证明，当多孔氧化铝和多孔聚乙烯的重量比例为1：2时，该防水透气材料的透气性能更好。在一种优选地实施方式中，疏水性材料包括有机硅乳液型防水剂、油性防水剂或纳米型防水剂中的任意一种或至少两种的组合。有机硅乳液型防水剂具有优良的防水性能，易于使用，可稀释，稀释后状态稳定，可以在放水透气材料制造过程中加入，提高材料的憎水性。油性防水剂是以油类为载体，更容易渗透到物体深层，防水效果非常好。纳米型防水剂有纳米乳液型防水剂和纳米溶剂型防水剂两种，主要成分为纳米粒子，渗透性好，防水效果好。本发明中，疏水性材料为有机硅乳液型防水剂、油性防水剂、纳米型防水剂、有机硅乳液型防水剂和油性防水剂的组合、有机硅乳液型防水剂和纳米型防水剂的组合、油性防水剂和纳米型防水剂的组合或有机硅乳液型防水剂、油性防水剂和纳米型防水剂的组合。在一种优选地实施方式中，疏水性材料还含有固化剂。固化剂能够加快疏水性材料的固化，使疏水性材料稳定地附着在骨料颗粒表面，减少因疏水性材料流动导致的骨料颗粒表面的疏水层中断，提高防水效果。所述固化剂优选为脂肪族胺类固化剂，更优选为三甲基六亚甲基二胺，三甲基六亚甲基二胺固化后强度高、中温固化、低温性能好。第二方面，本发明提供了一种防水透气材料的制备方法，包括以下步骤：向混合均匀的骨料中加入疏水性材料，混合均匀，然后加入憎水性粘结剂再次混合均匀即可。上述制备方法工艺简单，制成的防水透气材料具有防水和透气效果佳的优点。第三方面，本发明提供了一种防水透气材料的应用，将本发明提供的上述防水透气材料应用于防水透气的容器或水体防渗层中，不但能够实现防水效果，还具有很好的透气效果。如应用于盆栽的花盆或景观湖底防渗层中，既能够蓄水，又由于有良好的透气性能保证盆栽植物或湖底生物的良好生长，节约了水资源，适合推广应用。下面结合实施例和具体实施方式对本发明提供的防水透气材料做进一步详细的说明。实施例1一种防水透气材料，包括憎水性粘结剂和包覆有油性防水剂的骨料；所述骨料包括以下重量份的原料：石英砂30份、陶粒20份和矿渣10份；石英砂的粒径为0.05mm，陶粒的粒径为0.07mm，矿渣的粒径为0.2mm。实施例2一种防水透气材料，包括憎水性粘结剂和包覆有油性防水剂的骨料；所述骨料包括以下重量份的原料：石英砂60份、陶粒50份和矿渣30份；石英砂的粒径为0.1mm，陶粒的粒径为0.15mm，矿渣的粒径为0.4mm。实施例3一种防水透气材料，包括憎水性粘结剂和包覆有油性防水剂的骨料；所述骨料包括以下重量份的原料：石英砂45份、陶粒30份和矿渣20份；石英砂的粒径为0.07mm，陶粒的粒径为0.1mm，矿渣的粒径为0.3mm。实施例4一种防水透气材料，包括憎水性粘结剂和包覆有油性防水剂的骨料；所述骨料包括以下重量份的原料：石英砂45份、陶粒30份、矿渣20份和多孔氮化硅8份；石英砂的粒径为0.07mm，陶粒的粒径为0.1mm，矿渣的粒径为0.3mm，多孔氮化硅的粒径为0.2mm。实施例5一种防水透气材料，包括憎水性粘结剂和包覆有油性防水剂的骨料；所述骨料包括以下重量份的原料：石英砂45份、陶粒30份、矿渣20份和多孔氧化铝8份；石英砂的粒径为0.07mm，陶粒的粒径为0.1mm，矿渣的粒径为0.3mm，多孔氧化铝的粒径为0.2mm。实施例6一种防水透气材料，包括憎水性粘结剂和包覆有油性防水剂的骨料；所述骨料包括以下重量份的原料：石英砂45份、陶粒30份、矿渣20份、以及多孔氧化铝和多孔聚乙烯共8份；石英砂的粒径为0.07mm，陶粒的粒径为0.1mm，矿渣的粒径为0.3mm，多孔氧化铝和多孔聚乙烯的粒径均为0.2mm；多孔氧化铝和多孔聚乙烯的重量比为1：3。实施例7一种防水透气材料，包括憎水性粘结剂和包覆有油性防水剂的骨料；所述骨料包括以下重量份的原料：石英砂45份、陶粒30份、矿渣20份、以及多孔氧化铝和多孔聚乙烯共8份；石英砂的粒径为0.07mm，陶粒的粒径为0.1mm，矿渣的粒径为0.3mm，多孔氧化铝和多孔聚乙烯的粒径均为0.2mm；多孔氧化铝和多孔聚乙烯的重量比为1：2。实施例8一种防水透气材料，包括憎水性粘结剂和包覆有油性防水剂的骨料；所述骨料包括以下重量份的原料：石英砂45份、陶粒30份、矿渣20份、以及多孔氧化铝和多孔聚乙烯共8份；石英砂的粒径为0.07mm，陶粒的粒径为0.1mm，矿渣的粒径为0.3mm，多孔氧化铝和多孔聚乙烯的粒径均为0.2mm；多孔氧化铝和多孔聚乙烯的重量比为1：2；油性防水剂中含有乙烯基三胺固化剂。实施例9一种防水透气材料，包括憎水性粘结剂和包覆有油性防水剂的骨料；所述骨料包括以下重量份的原料：石英砂45份、陶粒30份、矿渣20份、以及多孔氧化铝和多孔聚乙烯共8份；石英砂的粒径为0.07mm，陶粒的粒径为0.1mm，矿渣的粒径为0.3mm，多孔氧化铝和多孔聚乙烯的粒径均为0.2mm；多孔氧化铝和多孔聚乙烯的重量比为1：2；油性防水剂中含有三甲基六亚甲基二胺固化剂。对比例1一种防水透气材料，包括憎水性粘结剂和包覆有油性防水剂的骨料；所述骨料包括以下重量份的原料：石英砂20份、陶粒10份和矿渣40份；石英砂的粒径为0.07mm，陶粒的粒径为0.1mm，矿渣的粒径为0.3mm。与实施例3不同的是，对比例1的骨料的各原料的含量均不在本发明所提供的范围内。对比例2一种防水透气材料，包括憎水性粘结剂和包覆有油性防水剂的骨料；所述骨料包括以下重量份的原料：石英砂45份、陶粒30份和矿渣20份；石英砂的粒径为0.2mm，陶粒的粒径为0.2mm，矿渣的粒径为0.05mm。与实施例3不同的是，对比例2的骨料的各原料的粒径均不在本发明所提供的范围内。对比例3一种防水透气材料，包括憎水性粘结剂和包覆有油性防水剂的骨料；所述骨料包括以下重量份的原料：石英砂20份、陶粒10份和矿渣40份；石英砂的粒径为0.2mm，陶粒的粒径为0.2mm，矿渣的粒径为0.05mm。与实施例3不同的是，对比例3的骨料的各原料的含量和粒径均不在本发明所提供的范围内。对比例4一种防水透气材料，包括憎水性粘结剂和包覆有油性防水剂的骨料；所述骨料包括以下重量份的原料：石英砂50份和矿渣10份；石英砂的粒径为0.2mm，矿渣的粒径为0.2mm。与实施例3不同的是，对比例4的骨料的各原料的组成、含量和粒径均与本发明不同。透气率是指每单位面积每单位压力降每小时所通过的气体流量，单位为m3/m2·kPa·h。垂直渗透系数是指水流垂直通过材料的速度，单位为cm/s，能够用来表征材料的防水性，垂直渗透系数越低，防水性越好。表1不同防水透气材料的性能测试结果组别透气率(m3/m2·kPa·h)垂直渗透系数(cm/s)实施例1831.54×10-3实施例2851.53×10-3实施例3861.12×10-3实施例4941.33×10-3实施例51011.21×10-3实施例61121.54×10-3实施例71271.57×10-3实施例81258.69×10-4实施例91262.36×10-4对比例1562.98×10-3对比例2541.79×10-3对比例3501.67×10-3对比例4418.46×10-3实施例1-9为采用本发明的原料以及配比得到的防水透气颗粒，对比例1的骨料的各原料的含量均不在本发明所提供的范围内，对比例2的骨料的各原料的粒径均不在本发明所提供的范围内，对比例3的骨料的各原料的含量和粒径均不在本发明所提供的范围内，对比例4的骨料的各原料的组成、含量和粒径均与本发明不同。由上表的性能测试结果可知，实施例1-9的透气率比对比例1-4的透气率至少高一倍，实施例1-9的垂直渗透系数与对比例1-4的垂直渗透系数相当或更低。由此说明，本发明提供的防水透气材料经三种骨料颗粒之间合理的重量配比和粒径配比，加之其特殊的结构，使得其不但具有良好的防水性，还具有非常优异的透气性能。进一步分析发现，实施例4-7的骨料中还包括了多孔颗粒，因此实施例4-7的透气率比实施例3高；实施例5中的防水透气材料由于选用了优选地多孔氧化铝，其透气率比实施例4高；实施例6中的防水透气材料由于选用了多孔氧化铝和多孔聚乙烯的配合，其透气率比实施例5高；实施例7的防水透气材料由于选用了多孔氧化铝和多孔聚乙烯的优选重量配比，其透气率比实施例6高。实施例8和9中防水透气材料的垂直渗透系数要比其余各实施例和对比例的垂直渗透系数低一个数量级，说明其防水效果更好。这可能是因为实施例8和9中防水透气材料中的疏水性材料包括了固化剂，固化剂能够加快疏水性材料的固化，使疏水性材料稳定地附着在骨料颗粒表面，减少因疏水性材料流动导致的骨料颗粒表面的疏水层中断，提高防水效果。同时经过比较可以看出，实施例8和9的透气率与实施例7相当，并没有因为固化剂的加入而产生明显降低。因此，疏水性材料中包含固化剂不但能够提高防水透气材料的防水性，还不影响透气性。而实施例9的防水效果比实施例8的防水效果更好，说明选用三甲基六亚甲基二胺作为固化剂添加到疏水性材料中能够使该防水透气材料的防水性更好。尽管已用具体实施例来说明和描述了本发明，然而应意识到，在不背离本发明的精神和范围的情况下可以作出许多其它的更改和修改。因此，这意味着在所附权利要求中包括属于本发明范围内的所有这些变化和修改。当前第1页1 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