本发明属于新型功能材料技术领域，具体涉及一种纳米填料改性的氯化聚乙烯防水卷材。
背景技术：
防水卷材，由沥青、橡胶或其他有机材料制成的成卷防水材料，俗称油毡或油毛毡。它具有良好的防水性和较好的柔韧性。将沥青类或高分子类防水材料浸渍在胎体上，制作成的防水材料产品，以卷材形式提供，称为防水卷材。根据主要组成材料不同，分为沥青防水卷材、高聚物改性沥青防水卷材和合成高分子防水卷材，根据胎体的不同分为无胎体卷材、纸胎卷材、玻璃纤维胎卷材、玻璃布胎卷材和聚乙烯胎卷材。防水卷材要求有良好的耐水性，对温度变化的稳定性(高温下不流淌、不起泡、不淆动，低温下不脆裂)，一定的机械强度、延伸性和抗断裂性，要有一定的柔韧性和抗老化性等。防水卷材是一种可卷曲的片状防水材料。是建筑工程防水材料中的重要品种之一。
氯化聚乙烯防水卷材，是以氯化聚乙烯树脂为主要原料，加入多种化学助剂，经混炼、挤出成型和硫化等工序加工制成的防水卷材。氯化聚乙烯防水卷材在制备中需要使用填料进行补强，增强其力学性能，炭黑是最为常见的补强填料，而炭黑由于表面性能很难与高分子聚合物相容，分散极为困难，大量使用还会造成物料流动性变差，严重影响材料的加工性能。同时炭黑和其余种类的填料的散热性能差，经过日晒等环境吸收热量会造成防水卷材提前老化，降低使用寿命，防水性能受到极大影响。
技术实现要素：
本发明的目的是针对现有的问题，提供了一种纳米填料改性的氯化聚乙烯防水卷材，显著延长了氯化聚乙烯防水卷材的使用寿命，卷材的拉伸强度、抗撕裂强度、抗弯强度等力学性能得到提升。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种纳米填料改性的氯化聚乙烯防水卷材，按照重量份计由以下成分制成：氯化聚乙烯170-175份、对邻苯二甲酸二辛酯13-15份、沸石粉1.2-1.4份、乙烯基三氯硅烷1.8-2.0份、硬脂酸2.0-2.4份、纳米填料0.8-0.9份、碳酸钙1.0-1.2份、氧化镁0.2-0.3份、石蜡1.0-1.5份，所述纳米填料的制备方法包括以下步骤：
（1）用量筒量取2.5-2.8毫升氨丙基三乙氧基硅烷和20-24毫升乙酸乙酯，置于通风橱下，共同加入到烧杯中，在20-25℃下，将烧杯放置在磁力搅拌装置中搅拌，转速为300-350转/分钟，搅拌10-15分钟后，称取1.23-1.25克氧化钇，边搅拌边加入到烧杯中，继续持续搅拌30-35分钟，使用保鲜膜覆盖烧杯口，在40-45℃下静置10-12小时，进行过滤，将得到的过滤物在60-70℃下烘干后置于马弗炉中煅烧，煅烧温度为700-720℃，煅烧时间为2.5-3.0小时，煅烧后随炉自然冷却至室温，研磨过280-300目筛得到改性氧化钇；
（2）称取7.0-7.4克纳米氧化铝粉末，加入到三口烧瓶中，向烧瓶中加入35-40毫升去离子水，在搅拌下滴加8-10毫升磷酸水溶液，搅拌混合均匀，升温加热至55-60℃，然后将步骤（1）得到的改性氧化钇粉末加入到烧瓶中，同时加入1.5-2.0克乙二醇丁醚，在氮气保护下，将烧瓶置于油浴锅中加热搅拌反应，反应温度为85-90℃，反应时间为45-55分钟，反应结束后自然冷却至室温，静置陈化3-4小时，使用去离子水过滤洗涤至中性，得到固体产物在95-100℃烘箱中烘10-12小时，研磨过筛得到所述纳米填料。
作为对上述方案的进一步描述，制备得到的纳米填料粒径大小在1-20纳米之间。
作为对上述方案的进一步描述，防水卷材制备中，开炼机炼片前将除乙烯基三氯硅烷和对邻苯二甲酸二辛酯以外的物料混合后在80-85℃下干燥3-4小时。
作为对上述方案的进一步描述，防水卷材制备中，所述乙烯基三氯硅烷和对邻苯二甲酸二辛酯混合后均分3-4次等量逐步添加。
作为对上述方案的进一步描述，步骤（2）所述纳米氧化铝粉末粒径大小在1-10纳米之间。
作为对上述方案的进一步描述，步骤（2）所述磷酸水溶液ph值在4.1-4.3之间。
本发明相比现有技术具有以下优点：为了解决现有氯化聚乙烯防水卷材使用的补强填料存在的问题，本发明提供了一种纳米填料改性的氯化聚乙烯防水卷材，通过纳米填料改性与氯化聚乙烯搭建化学键，形成牢固的粘附和内锁结构，使用量少，与高分子聚合物的相容性增强，分散性能好，充分发挥补强作用，克服了由于填料粒子分散性差阻碍氯化聚乙烯分子链运动，造成卷材变形能力、回弹能力变差的问题，并且散热性能好，耐高温老化性提高，显著延长了氯化聚乙烯防水卷材的使用寿命，卷材的拉伸强度、抗撕裂强度、抗弯强度等力学性能得到提升，并且防水卷材制品的外观和物理机械性能得到长时间保障，本发明改性处理制备得到的氯化聚乙烯防水卷材解决了现有氯化聚乙烯防水卷材使用的补强填料存在的问题，保持较高的防水稳定性，兼顾了氯化聚乙烯防水卷材在耐老化性和力学性能的提升，提高了氯化聚乙烯防水卷材的开发利用，能够实现延长氯化聚乙烯防水卷材使用寿命以及扩展其适用领域的现实意义，是一种极为值得推广使用的技术方案。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明所提供的技术方案。
实施例1
一种纳米填料改性的氯化聚乙烯防水卷材，按照重量份计由以下成分制成：氯化聚乙烯170份、对邻苯二甲酸二辛酯13份、沸石粉1.2份、乙烯基三氯硅烷1.8份、硬脂酸2.0份、纳米填料0.8份、碳酸钙1.0份、氧化镁0.2份、石蜡1.0份，所述纳米填料的制备方法包括以下步骤：
（1）用量筒量取2.5毫升氨丙基三乙氧基硅烷和20毫升乙酸乙酯，置于通风橱下，共同加入到烧杯中，在20℃下，将烧杯放置在磁力搅拌装置中搅拌，转速为300转/分钟，搅拌10分钟后，称取1.23克氧化钇，边搅拌边加入到烧杯中，继续持续搅拌30分钟，使用保鲜膜覆盖烧杯口，在40℃下静置10小时，进行过滤，将得到的过滤物在60℃下烘干后置于马弗炉中煅烧，煅烧温度为700℃，煅烧时间为2.5小时，煅烧后随炉自然冷却至室温，研磨过280目筛得到改性氧化钇；
（2）称取7.0克纳米氧化铝粉末，加入到三口烧瓶中，向烧瓶中加入35毫升去离子水，在搅拌下滴加8毫升磷酸水溶液，搅拌混合均匀，升温加热至55℃，然后将步骤（1）得到的改性氧化钇粉末加入到烧瓶中，同时加入1.5-2.0克乙二醇丁醚，在氮气保护下，将烧瓶置于油浴锅中加热搅拌反应，反应温度为85℃，反应时间为45分钟，反应结束后自然冷却至室温，静置陈化3小时，使用去离子水过滤洗涤至中性，得到固体产物在95℃烘箱中烘10小时，研磨过筛得到所述纳米填料。
作为对上述方案的进一步描述，制备得到的纳米填料粒径大小在1-20纳米之间。
作为对上述方案的进一步描述，防水卷材制备中，开炼机炼片前将除乙烯基三氯硅烷和对邻苯二甲酸二辛酯以外的物料混合后在80℃下干燥3小时。
作为对上述方案的进一步描述，防水卷材制备中，所述乙烯基三氯硅烷和对邻苯二甲酸二辛酯混合后均分3次等量逐步添加。
作为对上述方案的进一步描述，步骤（2）所述纳米氧化铝粉末粒径大小在1-10纳米之间。
作为对上述方案的进一步描述，步骤（2）所述磷酸水溶液ph值在4.1-4.3之间。
实施例2
一种纳米填料改性的氯化聚乙烯防水卷材，按照重量份计由以下成分制成：氯化聚乙烯172份、对邻苯二甲酸二辛酯14份、沸石粉1.3份、乙烯基三氯硅烷1.9份、硬脂酸2.2份、纳米填料0.85份、碳酸钙1.1份、氧化镁0.25份、石蜡1.2份，所述纳米填料的制备方法包括以下步骤：
（1）用量筒量取2.6毫升氨丙基三乙氧基硅烷和22毫升乙酸乙酯，置于通风橱下，共同加入到烧杯中，在22℃下，将烧杯放置在磁力搅拌装置中搅拌，转速为330转/分钟，搅拌12分钟后，称取1.24克氧化钇，边搅拌边加入到烧杯中，继续持续搅拌32分钟，使用保鲜膜覆盖烧杯口，在42℃下静置11小时，进行过滤，将得到的过滤物在65℃下烘干后置于马弗炉中煅烧，煅烧温度为710℃，煅烧时间为2.8小时，煅烧后随炉自然冷却至室温，研磨过290目筛得到改性氧化钇；
（2）称取7.2克纳米氧化铝粉末，加入到三口烧瓶中，向烧瓶中加入38毫升去离子水，在搅拌下滴加9毫升磷酸水溶液，搅拌混合均匀，升温加热至58℃，然后将步骤（1）得到的改性氧化钇粉末加入到烧瓶中，同时加入1.8克乙二醇丁醚，在氮气保护下，将烧瓶置于油浴锅中加热搅拌反应，反应温度为88℃，反应时间为50分钟，反应结束后自然冷却至室温，静置陈化3.5小时，使用去离子水过滤洗涤至中性，得到固体产物在98℃烘箱中烘11小时，研磨过筛得到所述纳米填料。
作为对上述方案的进一步描述，制备得到的纳米填料粒径大小在1-20纳米之间。
作为对上述方案的进一步描述，防水卷材制备中，开炼机炼片前将除乙烯基三氯硅烷和对邻苯二甲酸二辛酯以外的物料混合后在82℃下干燥3.5小时。
作为对上述方案的进一步描述，防水卷材制备中，所述乙烯基三氯硅烷和对邻苯二甲酸二辛酯混合后均分3次等量逐步添加。
作为对上述方案的进一步描述，步骤（2）所述纳米氧化铝粉末粒径大小在1-10纳米之间。
作为对上述方案的进一步描述，步骤（2）所述磷酸水溶液ph值在4.1-4.3之间。
实施例3
一种纳米填料改性的氯化聚乙烯防水卷材，按照重量份计由以下成分制成：氯化聚乙烯175份、对邻苯二甲酸二辛酯15份、沸石粉1.4份、乙烯基三氯硅烷2.0份、硬脂酸2.4份、纳米填料0.9份、碳酸钙1.2份、氧化镁0.3份、石蜡1.5份，所述纳米填料的制备方法包括以下步骤：
（1）用量筒量取2.8毫升氨丙基三乙氧基硅烷和24毫升乙酸乙酯，置于通风橱下，共同加入到烧杯中，在25℃下，将烧杯放置在磁力搅拌装置中搅拌，转速为350转/分钟，搅拌15分钟后，称取1.25克氧化钇，边搅拌边加入到烧杯中，继续持续搅拌35分钟，使用保鲜膜覆盖烧杯口，在45℃下静置12小时，进行过滤，将得到的过滤物在70℃下烘干后置于马弗炉中煅烧，煅烧温度为720℃，煅烧时间为3.0小时，煅烧后随炉自然冷却至室温，研磨过300目筛得到改性氧化钇；
（2）称取7.4克纳米氧化铝粉末，加入到三口烧瓶中，向烧瓶中加入40毫升去离子水，在搅拌下滴加10毫升磷酸水溶液，搅拌混合均匀，升温加热至60℃，然后将步骤（1）得到的改性氧化钇粉末加入到烧瓶中，同时加入2.0克乙二醇丁醚，在氮气保护下，将烧瓶置于油浴锅中加热搅拌反应，反应温度为90℃，反应时间为55分钟，反应结束后自然冷却至室温，静置陈化4小时，使用去离子水过滤洗涤至中性，得到固体产物在100℃烘箱中烘12小时，研磨过筛得到所述纳米填料。
作为对上述方案的进一步描述，制备得到的纳米填料粒径大小在1-20纳米之间。
作为对上述方案的进一步描述，防水卷材制备中，开炼机炼片前将除乙烯基三氯硅烷和对邻苯二甲酸二辛酯以外的物料混合后在85℃下干燥4小时。
作为对上述方案的进一步描述，防水卷材制备中，所述乙烯基三氯硅烷和对邻苯二甲酸二辛酯混合后均分4次等量逐步添加。
作为对上述方案的进一步描述，步骤（2）所述纳米氧化铝粉末粒径大小在1-10纳米之间。
作为对上述方案的进一步描述，步骤（2）所述磷酸水溶液ph值在4.1-4.3之间。
对比例1
与实施例1的区别仅在于，氯化聚乙烯防水卷材制备原料中，省略所述乙烯基三氯硅烷的添加，对邻苯二甲酸二辛酯一次性加入到混合物料中，其余保持一致。
对比例2
与实施例2的区别仅在于，氯化聚乙烯防水卷材制备原料中，省略所述纳米填料的添加，使用2倍重量的白炭黑代替，其余保持一致。
对比例3
与实施例3的区别仅在于，所述纳米填料的制备中，省略步骤（1）中改性氧化钇的制备，直接使用氧化钇粉末代替，其余保持一致。
对比例4
与实施例3的区别仅在于，所述纳米填料的制备中，步骤（1）中马弗炉中煅烧温度为650℃，煅烧时间为4.0小时，其余保持一致。
对比例5
与实施例3的区别仅在于，所述纳米填料的制备中，步骤（2）所述油浴锅中加热搅拌反应，反应温度为80℃，反应时间为60分钟，其余保持一致。
对比实验
分别使用实施例1-3和对比例1-5的方法制备纳米填料改性的氯化聚乙烯防水卷材，以专利公开号为cn102604240b公开的一种复合型氯化聚乙烯防水卷材及制备方法制备得到的氯化聚乙烯防水卷材作为对照组，按照各组方法加工制备氯化聚乙烯防水卷材，模拟人工气候加速老化，进行性能检测，对制备得到的氯化聚乙烯防水卷材进行耐老化性能以及力学性能比较，人工老化试验参照标准gb/t18244；采用氙弧灯法，累计辐照能量1500mj/m2（光照时间为720小时），老化试验取得的试样均需在标准实验室平衡48小时，然后进行力学性能测试，保持试验中无关变量一致，统计有效平均值，结果如下表所示：