一种建筑用防水透气材料及其制备方法

本发明涉及建筑技术领域，尤其涉及一种建筑用防水透气材料及其制备方法。

背景技术：

国内幕墙、钢结构等建筑围护体系中保温材料大部分为岩棉和玻璃棉等材料，为解决其防水透气问题，传统技术是将岩棉等保温材料两面粘贴铝箔或防水卷材等材料。这些防水材料由于密闭性的特点，致使建筑围护内水汽无法排出，容易在保温层间结露，使保温材料滋生细菌等，更使保温材料导热系数大幅上升，严重影响保温效果，增加建筑能耗。近几年，我国政府对建筑节能越来越重视，防水透气材料方案在我国逐渐推广。

基于防水透气材料本身带有微孔的结构特点，采用防水透气材料代替传统防水材料，铺设于保温层之上，不仅有效保护保温层免受雨水等侵袭，同时膜内部的微孔允许保温层内水汽通过，可以使水汽及时排出，解决了建筑围护体系内保温材料防水透气的问题。

目前，防水透气材料一般分为两种，一种是来自杜邦公司的名为“特卫强tyvek”的防水透气材料，主要是由无数的细小高密度聚乙烯纤维纺粘而成；另一种是采用聚乙烯透气膜与无纺布复合而成的复合材料，其中作为多孔透气芯层的聚乙烯透气膜制备工艺主要是在低密度聚乙烯树脂中混入一定等级的碳酸钙(caco3)粉末，之后在薄膜拉伸取向时树脂基材被拉伸而在碳酸钙周围形成孔隙，使薄膜具有透气性。该方法制备得到的聚乙烯多孔膜孔径可控性较差，孔隙较大(几百纳米到微米级)，造成防水性能有限；并且由于采用原材料是低密度聚乙烯，所得透气膜力学性能较差，导致复合膜利用率低、施工效率低。因此，提供一种透气性能优异且力学性能较好的防水透气材料具有重要意义。

技术实现要素：

本发明解决的技术问题在于提供一种建筑用防水透气材料，本申请提供的建筑用防水透气材料具有防水透气的同时，还具有较好的力学性能。

有鉴于此，本申请提供了一种建筑用防水透气材料，由聚烯烃微孔膜和无纺布层复合而成，所述聚烯烃微孔膜具有纳米级微孔结构。

优选的，所述纳米级微孔结构的孔径为20～70nm。

优选的，所述复合的方式为ab型或aba型，所述a为无纺布层，所述b为聚烯烃微孔膜。

本申请还提供了所述的建筑用防水透气材料的制备方法，包括以下步骤：

将聚烯烃与成孔剂混合，预热后挤出，流延冷却，得到铸片；

将所述铸片进行双向拉伸，将得到的流延油膜拉伸后热定型，冷却得到含油膜；

将所述含油膜进行超声萃取，烘干后得到聚烯烃微孔膜；

将所述聚烯烃微孔膜与无纺布层复合，得到建筑用防水透气材料，所述聚烯烃微孔膜具有纳米级微孔结构。

优选的，所述聚烯烃为所述聚烯烃和所述成孔剂总和的20～40wt％。

优选的，所述成孔剂选自石蜡油和植物油中的一种或多种，所述超声萃取的萃取剂选自正己烷、二氯甲烷、三氯乙烷或乙醇，所述聚丙烯的数均分子量为60～150万，所述无纺布为聚乙烯无纺布或聚丙烯无纺布。

优选的，所述预热的温度为50～150℃，所述挤出的温度为150～250℃。

优选的，所述流延的流延辊工作温度为10～100℃。

优选的，所述双向拉伸为同步双向拉伸或异步双向拉伸，总拉伸比为10～100。

本申请提供了一种建筑用防水透气材料，其由聚烯烃微孔膜和无纺布层复合而成，所述聚烯烃微孔膜具有纳米级微孔结构。本发明提供的防水透气材料中的聚烯烃微孔膜含纳米级微孔结构，且孔径均一性较好，在不影响透气性情况下，能够提供较大的耐静水压，具有较高的不透水性；并且本发明提供防水透气材料力学性能优异，施工效率高，材料利用率高。

附图说明

图1为防水透气材料整体结构及其中聚烯烃微孔膜的表观形貌。

具体实施方式

为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。

鉴于现有技术防水透气材料防水性能有限且力学性能较差的技术问题，本申请中由于具有含纳米微孔结构的聚烯烃微孔膜，从而使得建筑用防水透气材料既能透气透湿又具有优异防水性，具体的，本发明实施例公开了一种建筑用防水透气材料，由聚烯烃微孔膜和无纺布层复合而成，所述聚烯烃微孔膜具有纳米级微孔结构。

本申请所述聚烯烃微孔膜作为透气芯层，其纳米级微孔结构的孔径为20～70nm。

在本申请中，所述聚烯烃微孔膜和无纺布层复合的方式为ab型或aba型，其中，所述a为无纺布层，所述b为聚烯烃微孔膜。所述无纺布具体为聚乙烯无纺布或聚丙烯无纺布。

本申请还提供了建筑用防水透气材料的制备方法，包括以下步骤：

将聚烯烃与成孔剂混合，预热后挤出，流延冷却，得到铸片；

将所述铸片进行双向拉伸，将得到的流延油膜拉伸后热定型，冷却得到含油膜；

将所述含油膜进行超声萃取，烘干后得到聚烯烃微孔膜；

将所述聚烯烃微孔膜与无纺布层复合，得到建筑用防水透气材料，所述聚烯烃微孔膜具有纳米级微孔结构。

在制备建筑用防水透气材料的过程中，本申请首先将聚烯烃和成孔剂混合，预热后挤出，流延冷却，得到铸片；在此过程中，所述聚烯烃具体选自超高分子量聚乙烯或超高分子量聚丙烯，其数均分子量为60～150万。所处成孔剂具体选自石蜡油和植物油中的一种或多种，所述聚烯烃为所述聚烯烃和所述成孔剂总量的20～40％。所述预热的温度为50～150℃，更具体的，所述预热的温度为90～110℃。然后将预热后的聚烯烃经挤出机混炼挤出，挤出机和模头工作温度为150～250℃，最后经流延辊冷却，流延辊工作温度为10～100℃，制备出聚烯烃铸片；更具体的，所述挤出机和所述模头工作温度为180～240℃，所述流延辊工作温度为10～90℃。

按照本发明，然后将上述铸片进行双向拉伸，拉伸后热定型，冷却得到含油膜；更具体的：将所述铸片固定在双向拉伸装置上加热至铸片熔点tm以下10～30℃，然后进行双向拉伸，将聚烯烃流延油膜拉伸至一定的纵拉比和横拉比，得到含油膜。所述双向拉伸为同步双向拉伸或异步双向拉伸，总拉伸比为10～100；更具体的，所述双向拉伸为纵向拉伸和横向拉伸；所述纵拉比和所述横拉比分别为5～10，各自的拉伸速率分别为5～15mm/s，所述拉伸的温度为50～150℃，更具体的，所述拉伸的温度为80～120℃；更具体的，所述纵拉比和所述横拉比分别为6～8，各自的拉伸速率为8～12mm/s。所述拉伸温度过低，不利于孔径的扩大及孔隙率偏低；拉伸温度过高会导致内部晶体结构熔融，致使孔塌陷，使膜无孔，降低透气性能；大的拉伸速率和拉伸倍率有利于提高膜的力学强度。

本申请然后将含油膜进行超声萃取，烘干后即得到聚烯烃微孔膜；上述过程具体为：将所述含油膜固定在萃取装置上放入萃取剂中进行超声萃取，然后放入50℃以下的烘箱中烘干至恒重，得到聚烯烃微孔膜。上述过程中，所述超声萃取的萃取剂选自正己烷、二氯甲烷、三氯乙烷或乙醇。本申请所述聚烯烃微孔膜的成孔机制为热致相分离，具体为聚烯烃和成孔剂发生相分离形成两相体系，后经双向拉伸，相畴进一步扩大，最后将成孔剂萃取去除掉，在原来成孔剂的位置形成纳米级微孔。

在得到聚烯烃微孔膜之后，将其与无纺布层复合，即得到建筑用防水透气材料。

本申请提供的防水透气材料可以用于建筑围护体系中保温材料两侧的防水透气垫层，也可以作为木屋结构外侧防水透气层。

本发明提供的新型建筑用防水透气材料不仅具有突出的透气性，并且由于纳米级、均一微孔结构而具有优异的防水性，同时力学性能优异，施工效率高，材料利用率高。

为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明提供的建筑用防水透气材料及其制备方法进行详细说明，本发明的保护范围不受以下实施例的限制。

实施例1

(1)将超高分子量聚乙烯原料(分子量为60万)与石蜡油混合均匀，其中聚乙烯质量占比30％，然后将聚乙烯混合物放入温度为100℃预热釜中进行预热，经220℃双螺杆挤出机混炼挤出，再经过20℃的流延辊进行冷却，得到聚烯烃铸片；

(2)将以上得到的聚烯烃铸片利用双向拉伸装置在100℃进行拉伸，纵拉方向拉伸比为6.5，拉伸速率为10mm/s，横拉方向拉伸比为6.5，拉伸速率为10mm/s，制得双向拉伸油膜；

(3)将步骤(2)得到的双向拉伸油膜固定在自制的萃取装置上，然后放入萃取剂正己烷中进行超声萃取，萃取时间为30min/次，萃取次数为3次，然后将萃取后的双向拉伸油膜放入温度为40℃的烘箱中烘干至恒重，得到多孔透气芯层；

(4)在多孔透气芯层(a层)上、下侧复合上聚乙烯无纺布层(b层)，组成a/b/a型防水透气膜；结构示意图和微观形貌照片如图1所示。

本实施例所制备的防水透气材料的水蒸气透过性能、防水性能(不透水性)、纵向抗拉及横向抗拉性能等指标按照国家标准测试：水蒸气透过量用《gb/t17146建筑材料水蒸气透过性能试验方法》；不透水性用《gb/t328.10-2007建筑防水卷材试验方法第10部分：沥青和高分子防水卷材不透水性方法b》；纵向抗拉强度及横向抗拉强度按照《gb/t328.9-2007建筑防水卷材试验方法第9部分：高分子防水卷材拉伸性能》测定；钉杆撕裂性能按照《gb/t328.18建筑防水卷材试验方法第18部分：沥青防水卷材撕裂性能(钉杆法)》测定；低温弯折性按照《gb/t328.15-2007建筑防水卷材试验方法第15部分高分子防水卷材低温弯折性》。测定结果见表1。

实施例2

(1)将超高分子量聚乙烯原料(分子量为60万)与石蜡油混合均匀，其中聚乙烯质量占比30％，然后将聚乙烯混合物放入温度为100℃预热釜中进行预热，经220℃双螺杆挤出机混炼挤出，再经过20℃的流延辊进行冷却，得到聚烯烃铸片；

(2)将以上得到的聚烯烃铸片利用双向拉伸装置在100℃进行拉伸，纵拉方向拉伸比为7，拉伸速率为10mm/s，横拉方向拉伸比为7，拉伸速率为10mm/s，制得双向拉伸油膜；

(3)将步骤(2)得到的双向拉伸油膜固定在自制的萃取装置上，然后放入萃取剂正己烷中进行超声萃取，萃取时间为30min/次，萃取次数为3次，然后将萃取后的双向拉伸油膜放入温度为40℃的烘箱中烘干至恒重，得到多孔透气芯层；

(4)在多孔透气芯层(b层)一侧复合上聚乙烯无纺布层(a层)，组成a/b型防水透气膜。

表1实施例1和实施例2制备的防水透气膜的性能数据表

由表1可以看出，本发明的建筑用防水透湿材料具有优异的防水性能，在0.2mpa的压力下保持24h仍然不会有水透过，远高于商业中三层复合材料和标准要求。

以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。