本发明属于建筑防水保温领域，更具体地，涉及一种防水保温一体化改性沥青卷材及其制备方法。
背景技术：
目前，建筑领域中防水和保温为两个独立的系统。根据施工部位的不同，分为防水层在外，保温层在内或保温层在外，防水层在内两种构造。这两种构造都需分阶段施工，费力耗时。若接缝处未处理好，易导致防水、保温效果不佳。同时对于防水层在内，保温层在外的构造，若存在防水漏点，不易采取补救措施。另外，以上防水层无阻燃效果，存在火灾安全隐患。
因此，亟需开发一种同时具有保温和阻燃效果的沥青防水卷材。
技术实现要素：
本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种防水保温一体化改性沥青卷材及其制备方法。
为了实现上述目的，本发明的一方面提供一种防水保温一体化改性沥青卷材，该卷材依次包括：第一隔离材料层、主体材料层、胎基层、主体材料层和第二隔离材料层；其中，所述胎基层为由疏水型纳米二氧化硅气凝胶与聚酯长丝纤维复合而成的柔性保温毡。
本发明的另一方面提供一种上述防水保温一体化改性沥青卷材的制备方法，其特征在于，该制备方法依次包括如下工序：
制备胎基层；
胎基层展开、胎基层烘干、胎基层预浸、涂覆主体材料层、覆第一隔离材料层、覆第二隔离材料层和冷却定型。
本发明的卷材具有优异的防水、保温性能，施工方便，且具有离火自熄阻燃功能。
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。
附图说明
通过结合附图对本发明示例性实施方式进行更详细的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本发明示例性实施方式中，相同的参考标号通常代表相同部件。
图1示出了本发明的防水保温一体化改性沥青卷材的结构示意图。
附图标记说明
1、第一隔离材料层2、主体材料层3、胎基层4、第二隔离材料层
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。
本发明的一方面提供一种防水保温一体化改性沥青卷材，该卷材依次包括：第一隔离材料层、主体材料层、胎基层、主体材料层和第二隔离材料层；其中，所述胎基层为由疏水型纳米二氧化硅气凝胶与聚酯长丝纤维复合而成的柔性保温毡。
根据本发明，优选地，所述第一隔离材料层为以网格布作增强体的疏水型纳米二氧化硅气凝胶层。
本发明的第一隔离材料层具有保温效果佳，能够在其上涂覆砂浆，方便后续工程施工。
根据本发明，优选地，所述第一隔离材料层的制备方法包括：将二氧化硅醇凝胶通过浸胶法涂覆于网格布两侧，然后经过老化、结构表面改性、溶剂置换、常压干燥，制得以网格布作增强体的疏水型纳米二氧化硅气凝胶层；其中，所述二氧化硅醇凝胶为采用溶胶-凝胶法，通过正硅酸乙酯、乙醇和水在草酸或氨水的催化下进行水解-缩聚反应制得，所述结构表面改性为用三甲基氯硅烷对二氧化硅气凝胶结构表面进行改性；即将二氧化硅气凝胶表面的亲水性羟基转变成憎水性的三甲基硅氧基；优选的，参与反应的各物质的质量比为：正硅酸乙酯：乙醇：水：草酸＝(8～10)：(50～200)：(20～50)：(2～5)或正硅酸乙酯：乙醇：水：氨水＝(8～10)：(50～200)：(1～20)：(5～15)。
作为优选方案，所述乙醇为99％的工业乙醇，所述草酸为99.6％的工业草酸，所述氨水为浓度为25％～28％的工业氨水。
根据本发明，优选地，所述胎基层的制备方法包括如下步骤：
(1)将聚酯切片依次进行结晶、干燥、熔融挤出、纺丝、冷却、牵伸管牵伸和成网，制得聚酯长丝纤维层；
(2)将所述聚酯长丝纤维层经过针刺加固，制得加固后的聚酯长丝纤维层；
(3)将二氧化硅醇凝胶通过浸胶法涂覆于所述加固后的聚酯长丝纤维层两侧，然后经过老化、结构表面改性、溶剂置换、常压干燥，制得疏水型纳米二氧化硅气凝胶与聚酯长丝纤维复合而成的柔性保温毡；
其中，所述二氧化硅醇凝胶为采用溶胶-凝胶法，通过正硅酸乙酯、乙醇和水在草酸或氨水的催化下进行水解-缩聚反应制得，所述结构表面改性为用三甲基氯硅烷对二氧化硅气凝胶结构表面进行改性；优选的，参与反应的各物质的质量比为：正硅酸乙酯：乙醇：水：草酸＝(8～10)：(50～200)：(20～50)：(2～5)或正硅酸乙酯：乙醇：水：氨水＝(8～10)：(50～200)：(1～20)：(5～15)。
作为优选方案，所述乙醇为99％的工业乙醇，所述草酸为99.6％的工业草酸，所述氨水为浓度为25％～28％的工业氨水。
作为优选方案，所述胎基层的制备方法中，步骤(1)中的干燥温度为165-175℃；制得的聚酯长丝纤维层的单位面积质量为200-240g/m2；步骤(2)中，制得的加固后的聚酯长丝纤维层的厚度为1.2-1.7mm；步骤(3)中的老化为放置在35～45℃99％工业乙醇中12-36h，溶剂置换为采用超临界co2气体将胎基中的溶剂萃取。
结构表面改性是用三甲基氯硅烷对二氧化硅气凝胶结构表面进行改性，即将二氧化硅气凝胶表面的亲水性羟基转变成憎水性的三甲基硅氧基。
本发明的胎基层导热系数低，有一定的拉伸强度，便于保温施工应用，属于新型的保温材料；本发明的胎基层的主要性能指标如表1所示。
表1
根据本发明，优选地，所述主体材料层为掺有阻燃剂的聚合物改性沥青层；以所述主体材料层的重量计，制备所述主体材料层的原料包括：石油沥青50-57wt％，改性剂8-15wt％，阻燃剂15-25wt％和填充料15-25wt％，各原料之和为100wt％。
本发明的主体材料层的耐高、低温性能优越，方便施工，具有离火自熄阻燃功能。
根据本发明，优选地，所述石油沥青为90#石油沥青，所述改性剂为sbs、无规聚丙烯(app)、非晶态α-烯烃共聚物(apao)和粉末丁苯橡胶(sbr)中的至少一种，所述阻燃剂为氢氧化铝和/或氢氧化镁，所述填充料为滑石粉。
作为优选方案，所述石油沥青的针入度(0.1mm)为80-100，软化点为48-55℃，沥青质含量为16-18％，闪点在235℃以上。
根据本发明，优选地，所述sbs为星型结构；所述粉末丁苯橡胶中的胶含量为52-55％；所述滑石粉为400-800目，吸油值为25-33g/100g。
作为优选方案，制备掺有阻燃剂的聚合物改性沥青层所用的改性沥青基料可以参照任何满足本发明的制备方法制得，优选为，将石油沥青加热到170-180℃，然后加入改性剂，升温至180-190℃，均化1-3小时，再加入阻燃剂、填充料搅拌均匀，从而制得改性沥青基料。
根据本发明，优选地，所述第二隔离材料层为熔点为140-160℃的pe膜、涂硅pe膜或涂硅pet膜。所述熔点为140-160℃的pe膜为火烤易熔pe膜。
作为优选方案，所述pe膜为本领域熟知的在加热施工时易熔解的聚乙烯膜，其可商购获得，厚度优选为0.008-0.015mm；所述涂硅pe膜为本领域熟知的在自粘施工时易撕开的涂硅聚乙烯膜，其可商购获得，厚度优选为0.010-0.015mm；所述涂硅pet膜为本领域熟知的在自粘施工时易撕开的涂硅聚酯膜，其可商购获得，厚度优选为0.010-0.015mm。
根据本发明，优选地，所述胎基层的厚度为1.5-2.0mm，单位面积质量为250±10g/m2；所述胎基层两侧的主体材料层的厚度之和为2.0-2.5mm，且靠近所述第二隔离材料层的主体材料层的厚度≥1.0mm；所述第一隔离材料层的厚度为0.5-1.0mm，所述第二隔离材料层的厚度为0.008-0.015mm。
本发明的另一方面提供一种上述防水保温一体化改性沥青卷材的制备方法，该制备方法依次包括如下工序：
制备胎基层；
胎基层展开、胎基层烘干、胎基层预浸、涂覆主体材料层、覆第一隔离材料层、覆第二隔离材料层和冷却定型。
作为优选方案，本发明的制备方法还包括收卷工艺。
作为优选方案，以预浸液的重量计，胎基层预浸所用预浸液为：90#石油沥青94-98wt％和聚丙烯2-6wt％。
以下通过实施例进一步说明本发明：
按照gb23441-2009标准进行防水性能测试，按照gb8624-2012标准进行阻燃性能测试，按照gb/t10294-2008标准进行导热性测试。
实施例1
如图1所示，本实施例提供了一种防水保温一体化改性沥青卷材，该卷材依次包括：第一隔离材料层1、主体材料层2、胎基层3、主体材料层2和第二隔离材料层4；其中，所述胎基层3为由疏水型纳米二氧化硅气凝胶与聚酯长丝纤维复合而成的柔性保温毡；
具体制备方法如下：
制备胎基层3：(1)将聚酯切片依次进行结晶、干燥、熔融挤出、纺丝、冷却、牵伸管牵伸和成网，制得聚酯长丝纤维层，其中，干燥温度为170℃，聚酯长丝纤维层的单位面积质量为235g/m2；(2)将所述聚酯长丝纤维层经过针刺加固，制得加固后的聚酯长丝纤维层，所述固后的聚酯长丝纤维层的厚度为1.5mm；(3)将二氧化硅醇凝胶通过浸胶法涂覆于所述加固后的聚酯长丝纤维层两侧，然后经过老化、结构表面改性、溶剂置换、常压干燥，制得疏水型纳米二氧化硅气凝胶与聚酯长丝纤维复合而成的柔性保温毡；其中，所述二氧化硅醇凝胶为采用溶胶-凝胶法，通过正硅酸乙酯、99％的工业乙醇和水在99.6％的工业草酸的催化下进行水解-缩聚反应制得，参与反应的各物质的质量比为：正硅酸乙酯：99％的工业乙醇：水：99.6％的工业草酸＝9：150：35：4；所述结构表面改性为用三甲基氯硅烷对二氧化硅气凝胶结构表面进行改性；其中，老化为放置在35℃99％工业乙醇中24h，溶剂置换为采用超临界co2气体将胎基中的溶剂萃取；胎基层3的厚度为1.8mm，单位面积质量为255g/m2；
将制备的胎基层3依次经过胎基层展开、胎基层烘干和胎基层预浸，其中，胎基层预浸所用预浸液为：以预浸液的重量计，90#石油沥青96wt％和聚丙烯4wt％；
涂覆主体材料层2：在经过胎基层预浸处理后的胎基层3的上下表面均匀涂覆改性沥青基料，制备主体材料层2，胎基层3两侧的主体材料层的厚度均为1.0mm；其中，所述改性沥青基料的制备方法为：以改性沥青基料的重量计，将55wt％90#石油沥青升温至183℃，加入10wt％sbs803，升温至188℃，启动胶体磨，均化时间1.5h，再加入20wt％阻燃剂、15wt％滑石粉，温度保持在188℃搅拌50min，制得改性沥青基料(即sbsii型改性沥青基料)；所述滑石粉为500目，吸油值为28g/100g，所述阻燃剂为氢氧化铝；
覆第一隔离材料层1：通过降温至胎基层上表面的主体材料层2的温度为135℃后，在其上覆第一隔离材料层1，所述第一隔离材料层1为以网格布作增强体的疏水型纳米二氧化硅气凝胶层，厚度为0.8mm；所述第一隔离材料层1的制备方法包括：将二氧化硅醇凝胶通过浸胶法涂覆于网格布两侧，然后经过老化、结构表面改性、溶剂置换、常压干燥，制得以网格布作增强体的疏水型纳米二氧化硅气凝胶层；其中，所述二氧化硅醇凝胶为采用溶胶-凝胶法，通过正硅酸乙酯、99％的工业乙醇和水在99.6％的工业草酸的催化下进行水解-缩聚反应制得，参与反应的各物质的质量比为：正硅酸乙酯：99％的工业乙醇：水：99.6％的工业草酸＝9：150：35：4；所述结构表面改性为用三甲基氯硅烷对二氧化硅气凝胶结构表面进行改性；网格布厚度为0.26±0.05mm，老化为放置在35℃99％工业乙醇中24h，溶剂置换为采用超临界co2气体将胎基中的溶剂萃取；
覆第二隔离材料层4：在胎基层3下表面的主体材料层2上覆第二隔离材料层4，所述第二隔离材料层4为熔点为140-160℃的pe膜，厚度为0.010mm；
冷却定型：将卷材经辊压后，冷却定型制得防水保温一体化改性沥青卷材；
本实施例制备的防水保温一体化改性沥青卷材的防水性能和保温性能如表2。
表2
实施例2
如图1所示，本实施例提供了一种防水保温一体化改性沥青卷材，该卷材依次包括：第一隔离材料层1、主体材料层2、胎基层3、主体材料层2和第二隔离材料层4；其中，所述胎基层3为由疏水型纳米二氧化硅气凝胶与聚酯长丝纤维复合而成的柔性保温毡；
具体制备方法如下：
制备胎基层3：(1)将聚酯切片依次进行结晶、干燥、熔融挤出、纺丝、冷却、牵伸管牵伸和成网，制得聚酯长丝纤维层，其中，干燥温度为180℃，聚酯长丝纤维层的单位面积质量为200g/m2；(2)将所述聚酯长丝纤维层经过针刺加固，制得加固后的聚酯长丝纤维层，所述固后的聚酯长丝纤维层的厚度为1.2mm；(3)将二氧化硅醇凝胶通过浸胶法涂覆于所述加固后的聚酯长丝纤维层两侧，然后经过老化、结构表面改性、溶剂置换、常压干燥，制得疏水型纳米二氧化硅气凝胶与聚酯长丝纤维复合而成的柔性保温毡；其中，所述二氧化硅醇凝胶为采用溶胶-凝胶法，通过正硅酸乙酯、99％的工业乙醇和水在99.6％的工业草酸的催化下进行水解-缩聚反应制得，参与反应的各物质的质量比为：正硅酸乙酯：99％的工业乙醇：水：99.6％的工业草酸＝8：50：20：2；所述结构表面改性为用三甲基氯硅烷对二氧化硅气凝胶结构表面进行改性；其中，老化为放置在35℃99％工业乙醇中24h，溶剂置换为采用超临界co2气体将胎基中的溶剂萃取，胎基层3的厚度为1.5mm，单位面积质量为242g/m2；
将制备的胎基层3依次经过胎基层展开、胎基层烘干和胎基层预浸，其中，胎基层预浸所用预浸液为：以预浸液的重量计，90#石油沥青96wt％和聚丙烯4wt％；
涂覆主体材料层2：在经过胎基层预浸处理后的胎基层3的上下表面均匀涂覆改性沥青基料，制备主体材料层2，靠近第一隔离材料层1的主体材料层2的厚度为1.2mm，靠近第二隔离材料层4的主体材料层2的厚度为1.3mm；其中，所述改性沥青基料的制备方法为：以改性沥青基料的重量计，将52wt％90#石油沥青升温至183℃，加入8wt％apao，升温至188℃，启动胶体磨，均化时间1.0h，再加入25wt％阻燃剂、15wt％滑石粉，温度保持在188℃搅拌50min，制得改性沥青基料(即appi型改性沥青基料)；所述滑石粉为500目，吸油值为28g/100g，所述阻燃剂为氢氧化镁；
覆第一隔离材料层1：通过降温至胎基层3上表面的主体材料层2的温度为135℃后，在其上覆第一隔离材料层1，所述第一隔离材料层1为以网格布作增强体的疏水型纳米二氧化硅气凝胶层，厚度为0.6mm；所述第一隔离材料层1的制备方法包括：将二氧化硅醇凝胶通过浸胶法涂覆于网格布两侧，然后经过老化、结构表面改性、溶剂置换、常压干燥，制得以网格布作增强体的疏水型纳米二氧化硅气凝胶层；其中，所述二氧化硅醇凝胶为采用溶胶-凝胶法，通过正硅酸乙酯、99％的工业乙醇和水在99.6％的工业草酸的催化下进行水解-缩聚反应制得，参与反应的各物质的质量比为：正硅酸乙酯：99％的工业乙醇：水：99.6％的工业草酸＝8：50：20：2；所述结构表面改性为用三甲基氯硅烷对二氧化硅气凝胶结构表面进行改性；网格布的厚度为0.26±0.05mm，老化为放置在35℃99％工业乙醇中24h，溶剂置换为采用超临界co2气体将胎基中的溶剂萃取；
覆第二隔离材料层4：在胎基层3下表面的主体材料层2上覆第二隔离材料层4，所述第二隔离材料层4为熔点为140-160℃的pe膜，厚度为0.010mm；
冷却定型：将卷材经辊压后，冷却定型制得防水保温一体化改性沥青卷材；
本实施例制备的防水保温一体化改性沥青卷材的防水性能和保温性能如表3。
表3
实施例3
如图1所示，本实施例提供了一种防水保温一体化改性沥青卷材，该卷材依次包括：第一隔离材料层1、主体材料层2、胎基层3、主体材料层2和第二隔离材料层4；其中，所述胎基层3为由疏水型纳米二氧化硅气凝胶与聚酯长丝纤维复合而成的柔性保温毡；
具体制备方法如下：
制备胎基层3：(1)将聚酯切片依次进行结晶、干燥、熔融挤出、纺丝、冷却、牵伸管牵伸和成网，制得聚酯长丝纤维层，其中，干燥温度为170℃，聚酯长丝纤维层的单位面积质量为200g/m2；(2)将所述聚酯长丝纤维层经过针刺加固，制得加固后的聚酯长丝纤维层，所述固后的聚酯长丝纤维层的厚度为1.7mm；(3)将二氧化硅醇凝胶通过浸胶法涂覆于所述加固后的聚酯长丝纤维层两侧，然后经过老化、结构表面改性、溶剂置换、常压干燥，制得疏水型纳米二氧化硅气凝胶与聚酯长丝纤维复合而成的柔性保温毡；其中，所述二氧化硅醇凝胶为采用溶胶-凝胶法，通过正硅酸乙酯、99％的工业乙醇和水在99.6％的工业草酸的催化下进行水解-缩聚反应制得，参与反应的各物质的质量比为：正硅酸乙酯：99％的工业乙醇：水：99.6％的工业草酸＝10：200：50：5；所述结构表面改性为用三甲基氯硅烷对二氧化硅气凝胶结构表面进行改性；其中，老化为放置在35℃99％工业乙醇中24h，溶剂置换为采用超临界co2气体将胎基中的溶剂萃取，胎基层3的厚度为2.0mm，单位面积质量为260g/m2；
将制备的胎基层3依次经过胎基层展开、胎基层烘干和胎基层预浸，其中，胎基层预浸所用预浸液为：以预浸液的重量计，90#石油沥青96wt％和聚丙烯4wt％；
涂覆主体材料层2：在经过胎基层预浸处理后的胎基层3的上下表面均匀涂覆改性沥青基料，制备主体材料层2，靠近第一隔离材料层1的主体材料层2的厚度为1.0mm，靠近第二隔离材料层4的主体材料层2的厚度为1.3mm；其中，所述改性沥青基料的制备方法为：以改性沥青基料的重量计，将57wt％90#石油沥青升温至183℃，加入5wt％sbr、5wt％sbs803，升温至188℃，启动胶体磨，均化时间1.5h，再加入16wt％阻燃剂、17wt％滑石粉，温度保持在188℃搅拌50min，制得改性沥青基料(即自粘聚合物i型改性沥青基料)；所述滑石粉为500目，吸油值为28g/100g，所述阻燃剂为氢氧化镁和氢氧化铝，所述氢氧化镁和氢氧化铝的质量比为1：1；
覆第一隔离材料层1：通过降温至胎基层上表面的主体材料层的温度为135℃后，在其上覆第一隔离材料层1，所述第一隔离材料层1为以网格布作增强体的疏水型纳米二氧化硅气凝胶层，厚度为1.0mm；所述第一隔离材料层1的制备方法包括：将二氧化硅醇凝胶通过浸胶法涂覆于网格布两侧，然后经过老化、结构表面改性、溶剂置换、常压干燥，制得以网格布作增强体的疏水型纳米二氧化硅气凝胶层；其中，所述二氧化硅醇凝胶为采用溶胶-凝胶法，通过正硅酸乙酯、99％的工业乙醇和水在99.6％的工业草酸的催化下进行水解-缩聚反应制得，参与反应的各物质的质量比为：正硅酸乙酯：99％的工业乙醇：水：99.6％的工业草酸＝10：200：50：5；所述结构表面改性为用三甲基氯硅烷对二氧化硅气凝胶结构表面进行改性；网格布的厚度为0.26±0.05mm，老化为放置在35℃99％工业乙醇中24h，溶剂置换为采用超临界co2气体将胎基中的溶剂萃取；
覆第二隔离材料层4：在胎基层3下表面的主体材料层2上覆第二隔离材料层4，所述第二隔离材料层4为涂硅pet膜，厚度为0.015mm；
冷却定型：将卷材经辊压后，冷却定型制得防水保温一体化改性沥青卷材；
本实施例制备的防水保温一体化改性沥青卷材的防水性能和保温性能如表4。
表4
综上，本发明的制备的防水保温一体化改性沥青卷材的防水性能满足gb23441-2009要求，燃烧等级高于或等于gb8624-2012中b1c级，导热系数≤0.02。
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。