一种防水材料与金属的复合板材及其制备方法与流程

本发明涉及建筑材料技术领域，尤其涉及一种防水材料与金属的复合板材及其制备方法。

背景技术：

我国城乡建筑发展迅速，全国每年建成的房屋建筑面积已达到16-19亿m²，而在全国城乡既有建筑面积已超过360亿m²，其中按建筑节能标准建造的只有1.4亿m²，建筑能耗已占全国能源消耗总量的27.8％，所以建筑节能对我国的建筑发展具有必要性。

传统的屋面瓦通常是陶土制成的屋面瓦，这种陶土制成的屋面瓦仅仅具有装饰作用，其不仅颜色单调，而且屋面瓦在屋面上的安装铺设施工比较繁琐，施工工期较长；水泥屋面瓦在防水方面的性能也不能满足建筑业的要求；沥青瓦安全性不强、老化严重；彩色钢板复合板风格单调；由于国内涂料品种和质量不能完全满足要求，进口涂料成本太高，目前缺少涂层厚、功能性好、强度高、花色丰富的复合板。因此，研制一种涂层厚、功能性好、强度高、花色丰富的用于建筑屋面的防水材料与金属的复合板材十分必要。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种防水材料与金属的复合板材。

本发明的一种防水材料与金属的复合板材，其技术方案为：

一种防水材料与金属的复合板材，其特征在于，包括防水基层和设置有表面涂层的金属层，所述防水基层与设置有表面涂层的金属层之间设置有用于粘结设置有表面涂层的金属层与防水基层的粘接层，所述防水基层的下部设置有保护膜。

本发明提供的一种防水材料与金属的复合板材，还包括如下附属技术方案：

其中，在防水材料与金属的复合板材的切口处，所述设置有表面涂层的金属层上设置有向下翻折的翻边；在防水材料与金属的复合板材的前端，所述设置有表面涂层的金属层上设置有先向下、再向内翻折的包边。

其中，所述粘接层采用低温柔度为-30℃的高分子粘接材料。

其中，所述高分子粘接材料包括高品质90#石油沥青45～48份、饱和型苯乙烯嵌段共聚物5～8份、胶粉2～4份、石粉45～48份、减三线油3～5份、防老化剂0.1～0.3份、硫化剂1～2份和光稳定剂0.1～0.2份。其中，所述防水基层包括10#氧化沥青20～32份，70#道路沥青6～18份，水泥粉末13～30份，粉煤灰35～40份，pp颗粒1～3份，橡胶粉1～1.5份，防老化剂0.1～0.5份，相容剂0.5～2份和氯化锌0.01～0.05份。其中，所述水泥粉末取自城市建筑垃圾中的水泥粉末，所述粉煤灰取自工业废弃物，所述pp颗粒取自回收塑料颗粒，所述橡胶粉取自回收轮胎粉末氯化锌。

其中，所述相容剂为减三线油，所述防老化剂为防老剂mbz，所述光稳定剂为水杨酸脂类紫外线吸收剂。

其中，所述表面涂层为氟碳涂层或聚酯树脂涂层，所述设置有表面涂层的金属层采用铝锰复合材质。

其中，所述设置有表面涂层的金属层的上部设置有透明罩面漆，所述设置有表面涂层的金属层的下部设置有底面涂层。

本发明还提供了一种防水材料与金属的复合板材的制备方法，其特征在于，包括涂盖料的制备和防水材料与金属的复合板材的制备：

(1)、涂盖料的制备，包括如下步骤：

(1.1)、将10#氧化沥青和70#道路沥青混合后，加热至240-260℃；

(1.2)、将步骤(1.1)处理后的混合物除水、除杂质后移至搅拌罐中；

(1.3)、将搅拌罐中的混合物加热至190-240℃时，加入相容剂；

(1.4)、将步骤(1.3)处理后的混合物搅拌20min后，加入抗老化剂、pp颗粒和橡胶粉；

(1.5)、将步骤(1.4)处理后的混合物搅拌20min后，加入水泥粉末和粉煤灰，加入时间持续1h；

(1.6)、向步骤(1.5)处理后的混合物中加入氯化锌，接着搅拌2h，作为涂盖料备用；

(2)、防水材料与金属的复合板材的制备，包括如下步骤：

(2.1)、将下层玻纤胎放卷、干燥、经200#沥青预浸后，涂盖步骤(1)制备的涂盖料，然后在下层玻纤胎的下表面覆保护膜，并冷却；

(2.2)、将上层玻纤胎放卷、干燥后，浸涂粘接胶料；

(2.3)、将步骤(2.2)处理后的上层玻纤胎与步骤(2.1)处理的下层玻纤胎复合，形成防水基层；

(2.4)在压力大于20mpa、温度为140～180℃的条件下时，在步骤(2.3)处理后的防水基层上覆设置有表面涂层的金属和隔离膜；

(2.5)将步骤(2.4)处理后的产品挤压成型并切断，并在压力为10mpa的条件下，保压4-8h，形成防水材料与金属的复合板材。

本发明的实施包括以下技术效果：

本发明提供的一种防水材料与金属的复合板材是双胎基结构，其通过在防水基层与设置有表面涂层的金属层之间设置粘接层，以使设置有表面涂层的金属层与防水基层之间牢固地结合；通过设置表面涂层，以起到保护设置有表面涂层的金属层和装饰的作用；通过在设置有表面涂层的金属层上设置有用于包裹防水基层的翻边，以避免防水材料直接暴露在阳光下和雨水中而加速其老化。因此，本发明提供的防水材料与金属的复合板材能解决陶瓦、水泥瓦的安装困难及屋顶荷重大的问题；也能解决沥青瓦安全性不强、易老化问题；同时能解决陶瓦、水泥瓦、沥青瓦颜色单一的问题；并且，本发明提供的一种防水材料与金属的复合板材可以作为屋面瓦或墙体装饰使用，既能防水，又能给用户提供众多的颜色选择，而且抗风性强，能适用于高层、以及超高层建筑；通过在表面涂层的上部设置透明罩面漆抵抗紫外线，以对表面涂层进行保护，从而使复合板材有着较长的使用寿命；通过在表面涂层的下部设置底面涂层，以起到保护设置有表面涂层的金属层和防止表面涂层剥落的作用；通过采用建筑石油沥青添加填充料及改性材料而生产出的沥青材料具备较强的挺度和较高的耐高温性能——110℃不流淌，以起到防水和骨架的作用，从而使屋面瓦具有挺拔的特征。

附图说明

图1为本发明的一种防水材料与金属的复合板材中的一个实施例中的结构示意图。

图2为本发明的一种防水材料与金属的复合板材中的另一个实施例中的结构示意图。

图3为本发明的一种防水材料与金属的复合板材的制备方法的生产线示意图。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明加以详细说明，需要指出的是，所描述的实施例仅旨在便于对本发明的理解，而对其不起任何限定作用。

如图1所示，本发明提供的一种防水材料与金属的复合板材，包括防水基层1和设置有表面涂层的金属层2，所述防水基层1与设置有表面涂层的金属层2之间设置有用于粘结设置有表面涂层的金属层2与防水基层1的粘接层3，所述防水基层1的下部设置有保护膜4；所述防水基层采用硬质材料制作。本发明提供的一种防水材料与金属的复合板材是双胎基结构，其通过在防水基层与设置有表面涂层的金属层之间设置粘接层，以使设置有表面涂层的金属层与防水基层之间牢固地结合；通过设置表面涂层，以起到保护设置有表面涂层的金属层和装饰的作用。因此，本发明提供的防水材料与金属的复合板材能解决陶瓦、水泥瓦的安装困难及屋顶荷重大的问题；也能解决沥青瓦安全性不强、易老化问题；同时能解决陶瓦、水泥瓦、沥青瓦颜色单一的问题；并且，本发明提供的一种防水材料与金属的复合板材可以作为屋面瓦或墙体装饰使用，既能防水，又能给用户提供众多的颜色选择；而且抗风性强——在风速为147km/h时，持续2h，本申请中的防水材料与金属的复合板材并未被风吹起，因此，能适用于高层、以及超高层建筑。

优选地，在防水材料与金属的复合板材的切口处，所述设置有表面涂层的金属层上设置有向下翻折的翻边——即将设置有表面涂层的金属层竖直向下翻折90°；在防水材料与金属的复合板材的前端，所述设置有表面涂层的金属层上设置有先向下、再向内翻折的包边——即将设置有表面涂层的金属层先竖直向下翻折90°，再水平向内翻折90°。本实施例通过设置向下翻折的翻边和设置有先向下、再向内翻折的包边，以避免防水材料直接暴露在阳光下和雨水中而加速其老化。

优选地，所述粘接层3采用低温柔度为-30℃的高分子粘接材料。本实施例通过采用低温柔度为-30℃的高分子粘接材料制作粘接层，以将设置有表面涂层的金属层和防水基层牢固地粘接在一起，从而保证了防水基层与设置有表面涂层的金属层复合后得到较大的高、低温剥离强度的复合板材。

优选地，所述粘接层3包括高品质90#石油沥青45～48份、饱和型苯乙烯嵌段共聚物5～8份、胶粉2～4份、石粉45～48份、减三线油3～5份、防老化剂0.1～0.3份、硫化剂1～2份和光稳定剂0.1～0.2份。本实施例提供的设置有表面涂层的金属层与防水层之间的剥离强度≥1n/mm，从而使得设置有表面涂层的金属层与防水基层牢固地结合在一起。

现有技术中，粘接剂大都使用sbs热塑性弹性体，sbs热塑性弹性体是苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物，它既具有聚苯乙烯的溶解性和热塑性，又具有顺丁橡胶的柔软性和回弹性，同时还兼有热塑性塑料和硫化橡胶的双重特性，上述特性是基于sbs分子链中，末段和中段的热力学不相容性所导致的，分散相末段在室温下为玻璃态，起刚性网状交联点的作用，使其具有橡胶弹性，当高于粘流温度时，sbs呈粘流态，交联被破坏，从而使成为能塑化成型的合成材料。因此，sbs被用于胶粘剂。

尽管sbs胶粘剂有很多优良特性，但sbs胶粘剂也有一些缺点，如：极性小，用于粘接极性材料(如金属及水泥等)时强度不高，耐热性和耐候性差，初粘强度不高，干燥速度慢等，因此需对胶粘剂的组成进行改性。

本实施例使用饱和型苯乙烯嵌段共聚物(sebs)，其苯乙烯含量达到28％，马来官能团含量2％，其极大地改善了与极性材料的相容性，因此，使用饱和型苯乙烯嵌段共聚物制得的热熔胶能粘接铝、钢、玻璃等。

优选地，所述防水基层包括10#氧化沥青20～32份，70#道路沥青6～18份，水泥粉末13～30份，粉煤灰35～40份，pp颗粒1～3份，橡胶粉1～1.5份，防老化剂0.1～0.5份，相容剂0.5～2份和氯化锌0.01～0.05份。本实施例通过采用优质低蜡含量的氧化沥青加入55％以上石粉(水泥和粉煤灰)，并加入相容剂、防老化剂等材料经定制生产设备加工而成，从而本实施例的复合板材不仅具有正常的防水功能外，还具备较强的挺度和较高的耐高温性能——110℃不流淌、滑动、低落和产生气泡，以起到防水和骨架的作用，从而使屋面瓦具有挺拔的特征。

沥青的选择和添加量的确定过程：

10#沥青软化点在117℃，70#沥青软化点在45℃，本申请的目标是沥青软化点不低于90℃，垂度要求≤50mm。

由于考虑到10#沥青含蜡量较高，而在实际生产过程中，如果10#沥青的添加量过大会造成混合料粘度过大而增加搅拌难度，且低温脆性大，因此，本实施例提供的沥青基材中加入了70#沥青以调整混合料粘度。

沥青混合料计算：70#沥青用量q1＝(t2-t)/(t2-t1)＝(117℃-90℃)/(117℃-45℃)＝37.5％，10#沥青用量q2＝1-37.5％＝62.5％；其中，t2为10#沥青软化点温度，t1为70#沥青软化点温度，t为本申请目标沥青软化点温度，q1为70#沥青占比，q2为10#沥青占比。

实验一：当70#沥青用量为37.5％，10#沥青用量为62.5％，按此比例调制混合料(在其它填料不变的情况下)得出的垂度为120mm，超过垂度标准；

实验二：将10#沥青添加量增加，相应减少70#沥青含量，当10#沥青增加到75％，70#沥青减少到25％时，其混合料软化点达到99℃满足目标＞90℃，其垂度提高到85mm，但仍然未达到垂度≥50mm要求；

实验三：由于加大10#沥青添加量对软化点和垂度有向好的倾向，因此继续加大10#添加量至79％，70#沥青减少到21％，此时混合料软化点达到102℃(远大于目标90℃)，垂度53mm(接近垂度目标50mm)。

由以上的实验数据，可以确定配方中沥青配比为：10#沥青75～80％，70#沥青18～22％。

水泥粉末的添加量的确定过程：

由于考虑到大颗粒(140目)粉料主要作用是起到基材的骨架作用，提高垂度指标，因此，在添加时必须保证颗粒周围被沥青包裹，只有这样颗粒才能通过沥青相互粘连在一起，不会散；当添加量过大时，会造成水泥粉末不能完全被沥青包裹的现象；当添加量过低时，则起不到骨架作用，因此，需要对水泥粉末的添加量需要进行严格的控制。

实验一：取140目左右的水泥粉末30份左右，得到的基材成散料状，说明不是所有水泥粉末都被沥青包裹，致使水泥粉末分散不成整体；

实验二：将140目左右的水泥粉末的添加量减少到18份左右，基材有所好转，但仍有20％左右水泥粉末分散溢出；

实验三：将140目左右的水泥粉末的添加量减少到17份以下，只有10％左右水泥粉末分散，经增加搅拌时间后，水泥粉末基本完全分散。

由以上的实验数据，可以确定水泥粉末的添加量为15-17份。

粉煤灰的添加量的确定过程：

粉煤灰在混合物中主要起提高混合物的软化点的作用。

当加入20份左右的粉煤灰时，粉煤灰对沥青基材的软化点的贡献为+2℃；

当加入30份左右的粉煤灰时，粉煤灰对沥青基材的软化点的贡献为+5℃；

当加入40份左右的粉煤灰时，粉煤灰对沥青基材的软化点的贡献为+7℃；

当加入50份左右的粉煤灰时，粉煤灰对沥青基材的软化点的贡献为+10℃；

当继续增加粉煤灰的添加量时，部分粉煤灰分散溢出，且基材变脆。

由以上的实验数据，可以确定粉煤灰的添加量为40-50份。

其他添加剂的添加量的确定过程：

pp颗粒：为提高沥青混合料的粘性，增加对粉料的包裹力以及提高基材的高温柔性，添加一定量的pp颗粒是必要的：

在实验过程中，pp颗粒添加量超过1.5份时，混合料粘度增加50％，造成下料困难；pp添加低于1份时基材韧性没有变化；因此，最终确定pp颗粒添加量为1～1.5份。

橡胶粉：为提高基材的低温性能添加一定量回收橡胶粉以提高低温韧性，因此，添加一定量的橡胶粉是必要的；

在实验过程中，橡胶粉的添加量超过1.5份时，基材的垂度开始下降；因此，最终确定橡胶粉的添加量为1～1.3份。

由以上的实验数据可知：

优选地，10#氧化沥青22～30份，70#道路沥青6～12份，水泥粉末15～18份，粉煤灰37～40份，pp颗粒1～1.5份，橡胶粉1～1.3份，防老化剂0.1～0.5份，相容剂0.5～1.5份和氯化锌0.01～0.05份。

更优选地，10#氧化沥青28～30份，70#道路沥青6～8份，水泥粉末16～17份，粉煤灰38～40份，pp颗粒1.2～1.5份，橡胶粉1～1.1份，防老化剂0.1～0.3份，相容剂0.5～1.2份和氯化锌0.01～0.03份。

优选地，所述水泥粉末取自城市建筑垃圾中的水泥粉末，所述粉煤灰取自工业废弃物，所述pp颗粒取自回收塑料颗粒，所述橡胶粉取自回收轮胎粉末。本实施通过利用城市建筑垃圾中的水泥粉末中的水泥、工业废弃物中的粉煤灰，回收塑料颗粒中的pp颗粒和回收轮胎粉末中的橡胶粉颗粒制备防水基层，从而降低了成本，提高了废品利用率，符合可持续发展战略。

其中，所述相容剂为减三线油，所述抗剥落剂为环保非胺类，所述防老化剂为防老剂mbz，所述光稳定剂为水杨酸脂类紫外线吸收剂，所述的保护膜为pe膜；所述涂层为氟碳涂层或聚酯树脂涂层，所述设置有表面涂层的金属层采用铝锰复合材质，所述铝锰复合材质的设置有表面涂层的金属层的厚度为0.2～0.4mm。

如图2所示，所述设置有表面涂层的金属层2的上部设置透明罩面漆5，所述设置有表面涂层的金属层的下部设置有底面涂层6。本实施例通过在设置有表面涂层的金属层的上部设置透明罩面漆抵抗紫外线，以对表面涂层进行保护，从而使复合板材有着较长的使用寿命；通过在设置有表面涂层的金属层的下部设置底面涂层，以起到保护设置有表面涂层的金属层和防止表面涂层剥落的作用。

如图3所示，本发明提供的一种防水材料与金属的复合板材的制备方法，包括涂盖料的制备和防水材料与金属的复合板材的制备：

(1)、涂盖料的制备，包括如下步骤：

(1.1)、将10#氧化沥青和70#道路沥青混合后，加热至240-260℃；

(1.2)、将步骤(1.1)处理后的混合物除水、除杂质后移至搅拌罐中；

(1.3)、将搅拌罐中的混合物加热至190-240℃时，加入相容剂；

(1.4)、将步骤(1.3)处理后的混合物搅拌20min后，加入抗老化剂、pp颗粒和橡胶粉；

(1.5)、将步骤(1.4)处理后的混合物搅拌20min后，加入水泥粉末和粉煤灰，加入时间持续1h；

(1.6)、向步骤(1.5)处理后的混合物中加入氯化锌，接着搅拌2h，作为涂盖料备用；

(2)、防水材料与金属的复合板材的制备，包括如下步骤：

(2.1)、将下层玻纤胎放卷、干燥、经200#沥青预浸后，涂盖步骤(1)制备的涂盖料，然后在下层玻纤胎的下表面覆保护膜，并冷却；

(2.2)、将上层玻纤胎放卷、干燥后，浸涂粘接胶料；

(2.3)、将步骤(2.2)处理后的上层玻纤胎与步骤(2.1)处理的下层玻纤胎复合，形成防水基层；

(2.4)在压力大于20mpa、温度为140～180℃的条件下时，在步骤(2.3)处理后的防水基层上覆设置有表面涂层的金属和隔离膜；

(2.5)将步骤(2.4)处理后的产品挤压成型并切断，并在压力为10mpa的条件下，保压4-8h，形成防水材料与金属的复合板材。

本实施例在通过粘接层复合带有保护膜的防水层与含有涂层的设置有表面涂层的金属层时，通过施加高压——大于20mpa，以挤出设置有表面涂层的金属层与防水层之间的空气，从而不仅使设置有表面涂层的金属层和防水层达到98％以上的接触，而且能使防水材料质地更紧密、强度更高，还能使设置有表面涂层的金属层在高压压力下更平整；通过施加高温——140～180℃，以使粘接层完全融化，从而能更好的发挥粘接效果；通过在10mpa压力下，保压4～8h，以完全消除设置有表面涂层的金属层和防水层之间的内部应力，从而完全实现了防水材料与金属的复合板材的平整、一致。

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。