一种可降温、自清洁PVC防水卷材及其制备方法与流程

本发明涉及建筑用pvc防水卷材，具体涉及一种可降温、超疏水pvc防水卷材及其制备方法，属于建筑防水材料领域。
背景技术：
：pvc防水卷材，即聚酯纤维内增强型聚氯乙烯（pvc）防水卷材，是一种热塑性的pvc卷材，以聚氯乙烯树脂为主要原料，加入各类专用助剂和抗老化成分，通过特殊的挤出涂布方法，将聚氯乙烯树脂等材料挤压成型在聚酯纤维织物加强筋表面而形成。由于pvc树脂具有良好的透光性，因此，普通的pvc防水卷材对于太阳光线的透过率高，将其施加在建筑物屋顶只能起到最基本的防水作用。然而，在炎热的夏天，强烈的阳光照射建筑物屋顶会使得顶层房屋内的温度大幅升高，使得建筑物顶层房屋不适于工作、住宿使用，即便可以使用空调来降温，也会大大增加空调的能耗。因此，有必要设计一种能够有效反射太阳光以降低建筑物屋顶的温度的pvc防水卷材。此外，建筑师在设计建筑物时，为了美观，通常会使用一些具有特别的形状、结构的屋顶。随着时间的积累，会有大量的灰尘、有机物、树叶等杂物沉积在建筑物屋顶。由于建筑物屋顶不便于进行清洁作业，这使得原有的美观涉及不能长久保持。因此，有必要设计一种具有自清洁功能的防水卷材，可以长时间保持建筑物屋顶的清洁、美观。技术实现要素：本发明为解决现有技术中所存在的上述问题，提供一种可降温、自清洁pvc防水卷材及其制备方法。一种可降温、自清洁pvc防水卷材，按重量百分计，包括以下组分：pvc树脂50%-75%、经疏水改性的纳米二氧化钛20%-40%，辅助添加剂5%-10%。其中，经疏水改性的纳米二氧化钛的制备方法包括以下步骤：（1）纳米二氧化钛颗粒的制备：将5-20g钛酸四丁酯溶解于100ml乙醇和100ml去离子水的混合溶液中，用酸将混合溶液的ph值调至1-5，然后将混合溶液加热至75-90℃，得到白色二氧化钛悬浮液，静置一段时间后，进行离心分离、洗涤、干燥，得到具有晶体结构的二氧化钛纳米颗粒；（2）多晶结构的二氧化硅/具有晶体结构的二氧化钛壳核结构：先将1-3g表面活性剂十二烷基硫酸钠溶解在100ml去离子水中，然后将5-20g步骤（1）制备得到的具有晶体结构的二氧化钛纳米颗粒通过超声搅拌分散在其中，得到悬浮液a；配制10-50g/l的硅酸钠水溶液b；将a液与b液按照体积比为20:1-5:1混合，然后通入二氧化碳气体，直至溶液ph为7-10，边通气边搅拌；最后离心分离、洗涤、干燥，得到多晶结构的二氧化硅/具有晶体结构的二氧化钛壳核结构；（3）经疏水改性的纳米二氧化钛的制备：将100g步骤（2）得到的多晶结构的二氧化硅/具有晶体结构的二氧化钛壳核结构与5-20g乙烯基三乙氧基硅烷均匀混合，加热至100-120℃，反应90-150min，经洗涤、干燥后，得到疏水改性的纳米二氧化钛。其中，辅助添加剂包括抗氧剂、紫外线吸收剂、填充剂、增塑剂、增韧剂、稳定剂、润滑剂的一种或多种。通过挤出涂布方法，制备得到具有上述组成的可降温、自清洁pvc防水卷材。其中，所述抗氧剂为抗氧剂1010；紫外线吸收剂为紫外线吸收剂uv-531；填充剂为碳酸钙；增塑剂为邻苯二甲酸二辛脂或2,2-二甲氧基丙烷中的一种或两种；增韧剂为氯化聚乙烯；稳定剂为三盐；润滑剂为石蜡或硬脂酸中的一种或两种。其中，步骤（1）中，通过将ph值调至1-5，确保钛酸四丁酯在酸性环境下水解，从而可以确保所得到的二氧化钛纳米颗粒具有类似锐钛矿结构的晶体结构。具有晶体结构的二氧化钛纳米颗粒对太阳光具有一定的反射效果，可以降低pvc防水卷材对太阳光能量的吸收，从而减少建筑物屋顶因太阳光照射而导致的温度上升。同时，具有晶体结构的二氧化钛纳米颗粒在步骤（2）的壳核结构的制备中，作为二氧化硅的形核基底，可以在二氧化钛纳米颗粒表面诱导生长二氧化硅多晶，同时，严格控制a液与b液的体积比为20-5:1，使得a液的用量远大于b液的用量，确保在具有晶体结构的二氧化钛表面形成少量的多晶结构的二氧化硅，得到乳突状的二氧化硅多晶。乳突状的二氧化硅多晶构成了壳核结构表面的微纳结构，使得步骤（2）制得的壳核结构具有一定的超疏水效果；而且，乳突状的二氧化硅有利于后续与乙烯基三乙氧基硅烷的改性反应，确保最终制得的改性纳米二氧化钛的疏水性。同时，二氧化硅多晶对太阳光也具有一定的反射效果。步骤（3）中，通过在壳核结构表面采用乙烯基三乙氧基硅烷进行超疏水改性，大幅提高壳核结构的超疏水性能，使得最终的疏水改性的纳米二氧化钛应用到pvc防水卷材后可以获得具有超疏水效果的pvc防水卷材，使得pvc防水卷材具有一定的自清洁效果。此外，由于纳米二氧化钛具有光催化效果，具有疏水改性的纳米二氧化钛的pvc防水卷材的在经光照射时，可以对沉积在防水卷材的部分有机物进行光催化降解，改善建筑物屋顶的清洁、美观。本发明的可降温、自清洁pvc防水卷材中，通过添加特定比例的经疏水改性的纳米二氧化钛，可以使得pvc防水卷材具有降温和自清洁的作用。附图说明图1是本发明实施例1的步骤（1）中制得的二氧化钛纳米颗粒的xrd衍射结果图。图2是本发明实施例1的步骤（2）中制得的壳核结构的形貌图。具体实施方式以下参考说明书附图介绍本发明的多个优选实施例，使其技术内容更加清楚和便于理解。本发明可以通过许多不同形式的实施例来得以体现，本发明的保护范围并非仅限于文中提到的实施例。实施例1一种可降温、自清洁pvc防水卷材，按重量百分计，包括以下组分：pvc树脂60%、经疏水改性的纳米二氧化钛30%，辅助添加剂10%。其中，经疏水改性的纳米二氧化钛的制备方法包括以下步骤：（1）纳米二氧化钛颗粒的制备：将10g钛酸四丁酯溶解于100ml乙醇和100ml去离子水的混合溶液中，用酸将混合溶液的ph值调至1，然后将混合溶液加热至80℃，得到白色二氧化钛悬浮液，静置一段时间后，进行离心分离、洗涤、干燥，得到具有晶体结构的二氧化钛纳米颗粒；（2）多晶结构的二氧化硅/具有晶体结构的二氧化钛壳核结构：先将2g表面活性剂十二烷基硫酸钠溶解在100ml去离子水中，然后将10g步骤（1）制备得到的具有晶体结构的二氧化钛纳米颗粒通过超声搅拌分散在其中，得到悬浮液a；配制30g/l的硅酸钠水溶液b；将a液与b液按照体积比为15:1混合，然后通入二氧化碳气体，直至溶液ph为8，边通气边搅拌；最后离心分离、洗涤、干燥，得到多晶结构的二氧化硅/具有晶体结构的二氧化钛壳核结构；（3）经疏水改性的纳米二氧化钛的制备：将100g步骤（2）得到的多晶结构的二氧化硅/具有晶体结构的二氧化钛壳核结构与10g乙烯基三乙氧基硅烷均匀混合，加热至100℃，反应120min，经洗涤、干燥后，得到疏水改性的纳米二氧化钛。按重量百分比计，10%的辅助添加剂为1%抗氧剂1010、1%紫外线吸收剂uv-531、2%碳酸钙、2%邻苯二甲酸二辛脂、2%氯化聚乙烯、1%三盐和1%硬脂酸。通过挤出涂布方法，制备得到具有上述组成的可降温、自清洁pvc防水卷材。通过对步骤（1）中制得的二氧化钛纳米颗粒进行xrd衍射分析，结果如图1所示，得到具有锐钛矿二氧化钛的（101）、（111）、（200）和（211）特征峰，表明步骤（1）所制得的二氧化钛纳米颗粒具有锐钛矿晶体结构的二氧化钛纳米颗粒。步骤（2）中制得的壳核结构的形貌如图2所示，表面为乳突状结构。实施例2一种可降温、自清洁pvc防水卷材，按重量百分计，包括以下组分：pvc树脂50%、经疏水改性的纳米二氧化钛40%，辅助添加剂10%。其中，经疏水改性的纳米二氧化钛的制备方法包括以下步骤：（1）纳米二氧化钛颗粒的制备：将20g钛酸四丁酯溶解于100ml乙醇和100ml去离子水的混合溶液中，用酸将混合溶液的ph值调至3，然后将混合溶液加热至90℃，得到白色二氧化钛悬浮液，静置一段时间后，进行离心分离、洗涤、干燥，得到具有晶体结构的二氧化钛纳米颗粒；（2）多晶结构的二氧化硅/具有晶体结构的二氧化钛壳核结构：先将3g表面活性剂十二烷基硫酸钠溶解在100ml去离子水中，然后将20g步骤（1）制备得到的具有晶体结构的二氧化钛纳米颗粒通过超声搅拌分散在其中，得到悬浮液a；配制30g/l的硅酸钠水溶液b；将a液与b液按照体积比为20:1混合，然后通入二氧化碳气体，直至溶液ph为9，边通气边搅拌；最后离心分离、洗涤、干燥，得到多晶结构的二氧化硅/具有晶体结构的二氧化钛壳核结构；（3）经疏水改性的纳米二氧化钛的制备：将100g步骤（2）得到的多晶结构的二氧化硅/具有晶体结构的二氧化钛壳核结构与20g乙烯基三乙氧基硅烷均匀混合，加热至110℃，反应150min，经洗涤、干燥后，得到疏水改性的纳米二氧化钛。按重量百分比计，10%的辅助添加剂为1%抗氧剂1010、1%紫外线吸收剂uv-531、1%碳酸钙、1%邻苯二甲酸二辛脂、2%氯化聚乙烯、2%三盐和2%硬脂酸。通过挤出涂布方法，制备得到具有上述组成的可降温、自清洁pvc防水卷材。实施例3一种可降温、自清洁pvc防水卷材，按重量百分计，包括以下组分：pvc树脂75%、经疏水改性的纳米二氧化钛20%，辅助添加剂5%。其中，经疏水改性的纳米二氧化钛的制备方法包括以下步骤：（1）纳米二氧化钛颗粒的制备：将5g钛酸四丁酯溶解于100ml乙醇和100ml去离子水的混合溶液中，用酸将混合溶液的ph值调至5，然后将混合溶液加热至75℃，得到白色二氧化钛悬浮液，静置一段时间后，进行离心分离、洗涤、干燥，得到具有晶体结构的二氧化钛纳米颗粒；（2）多晶结构的二氧化硅/具有晶体结构的二氧化钛壳核结构：先将1g表面活性剂十二烷基硫酸钠溶解在100ml去离子水中，然后将5g步骤（1）制备得到的具有晶体结构的二氧化钛纳米颗粒通过超声搅拌分散在其中，得到悬浮液a；配制10g/l的硅酸钠水溶液b；将a液与b液按照体积比为5:1混合，然后通入二氧化碳气体，直至溶液ph为7，边通气边搅拌；最后离心分离、洗涤、干燥，得到多晶结构的二氧化硅/具有晶体结构的二氧化钛壳核结构；（3）经疏水改性的纳米二氧化钛的制备：将100g步骤（2）得到的多晶结构的二氧化硅/具有晶体结构的二氧化钛壳核结构与5g乙烯基三乙氧基硅烷均匀混合，加热至120℃，反应90min，经洗涤、干燥后，得到疏水改性的纳米二氧化钛。按重量百分比计，5%的辅助添加剂为0.5%抗氧剂1010、0.5%紫外线吸收剂uv-531、1%碳酸钙、0.5%邻苯二甲酸二辛脂、0.5%氯化聚乙烯、0.5%三盐和1.5%硬脂酸。通过挤出涂布方法，制备得到具有上述组成的可降温、自清洁pvc防水卷材。对比例与实施例1相比，用普通的二氧化钛纳米颗粒替换其中的经疏水改性的纳米二氧化钛。对实施例1-3和对比例制得的pvc防水卷材进行性能测试，包括疏水性、降温效果、自清洁效果。其中，疏水性通过观察四种pvc防水卷材表面的水滴的接触角进行评价。降温效果的测试为，将四种防水卷材分别施加在四个2m×2m×2m的简易房屋的倾斜屋顶表面，然后将四个房屋均放置在同一建筑物屋顶，均在中午12点分别并测量四个房间在夏天的30个不同的晴天的下的室内温度，取其平均值进行评价。自清洁效果的测试为，将上述四个简易房屋闲置1个月，然后观察其防水卷材表面的灰尘沉积情况。三种性能测试的结果如表1所示。表1实施例1-3和对比例制得的pvc防水卷材的疏水性、降温效果、自清洁效果测试结果汇总。接触角（°）室内温度平均值（℃）灰尘沉积情况实施例1153.235.5轻微的灰尘沉积实施例2150.436.3轻微的灰尘沉积实施例3152.136.8轻微的灰尘沉积对比例118.540.3有大量灰尘沉积从属实施例1-3和对比例的对比结果可以看出，本发明的可降温、自清洁pvc防水卷材，通过添加特制的疏水改性的纳米二氧化钛，可以明显改善pvc防水卷材的降温效果和自清洁效果。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。以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本
技术领域：
中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。当前第1页12