一种耐老化的高分子阻燃防水材料及其制备方法与流程

文档序号：20115443发布日期：2020-03-17 19:48阅读：229来源：国知局

本发明涉及高分子材料技术领域，具体涉及一种耐老化的高分子阻燃防水材料及其制备方法。

背景技术：

近年来，随着科技的进步及生活水平的提高，城市市政基础建设、住宅的数量大幅增多，人们对改善自身生活环境的需求日益迫切，对防水材料的质量要求也越来越高。防水材料是建筑物的围护结构要防止雨水、雪水和地下水的渗透；要防止空气中的湿气、蒸汽和其他有害气体与液体的侵蚀；分隔结构要防止给排水的渗翻。这些防渗透、渗漏和侵蚀的材料统称。质量优异的防水材料是保证建筑工程质量和水利工程质量的必然要求。

防水材料通常具有低温柔性、自愈性及粘结性能好的特点，可常温施工、施工速度快且符合环保要求。尤其是不用热熔法施工，免去火灾之忧。防水材料耐低温性能好，适用于工业与民用建筑物的屋面、地下室、室内、市政工程、蓄水池、游泳池、地铁和隧道的防水、防潮和密封。尤其适用于需要冷施工的军事设施和不宜动用明火的石油库、化工厂、纺织厂、粮库等防水防腐工程。现有技术中，常见的防水材料是传统的沥青基防水材料，这类材料一方面其剥离强度低，防水性能不足，随着使用时间的延长，其防水性能减弱；另一方面，沥青基材料的使用带来了环境污染问题，影响施工人员的身体健康。

高分子防水材料，用于防水工程代替易渗漏、寿命短的石油沥青油毡的高分子材料，具有弹塑性或高弹性、耐老化、重量轻、污染性低、防水性能优异、施工简单、冷作业、对基层伸缩或开裂适应性强的特点。目前，常见的高分子防水材料包括sbs防水卷材、epdm防水材料(三元乙丙橡胶)、tpo防水材料(热塑性聚烯烃类防水材料)。现有技术中sbs防水卷材中原料80％左右的为沥青，因此在生产过程中会造成较大污染，随着环保意识的加深，这些沥青类防水材料所面临的环保压力也越来越大。epdm防水材料的粘结性能、机械强度和老化问题限制了其广泛使用。tpo防水材料在众多种类的防水材料中，为最理想的防水卷材，但是其价格昂贵，并且国内没有原材料的生产商，因此这种防水材料在我国的发展较为缓慢。除此之外，市面上的高分子卷材还普遍存在造价高，易出现损坏，防水效果、耐老化、阻燃、耐穿刺、耐腐蚀等性能比较差，胶粘性能不足的缺陷。

专利cn2014101614049公开了一种纳米级填料改变的非沥青防水材料制造方法，按重量由下列组分组成：橡胶油25～45份、热熔胶级弹性体1～5份，苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物1～11份、增粘橡胶1～8份、脱硫橡胶4～16份、高温树脂5～8份、增粘树脂10～25份、纳米级滑石粉4～35份、白炭黑粉1～2份，具有良好的自愈能力和剥离能力。然而其成分和制备方法复杂，且对原料的要求严格，需要纳米级滑石粉和超细白炭黑粉，且产品的自愈能力和剥离能力依赖于白炭黑的细度，这极大地增加了产品的生产成本，导致产品不适于广泛应用。

因此，开发一种防水效果显著，耐候性、机械力学性能和阻燃性优异，粘结强度高的高分子防水材料对促进防水材料行业的发展具有非常重要的意义。

技术实现要素：

为了克服现有技术中的缺陷，本发明旨在提供一种耐老化的高分子阻燃防水材料及其制备方法，该制备方法工艺简单，操作方便，对设备和反应条件要求不高，适合连续规模化生产；制备得到的高分子防水材料机械力学性能、耐候性、耐老化性和阻燃性优异，防水效果显著，经济价值和社会价值高。

本发明通过以下技术方案实现：一种耐老化的高分子阻燃防水材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤s1、基于三氟对苯二腈三嗪类聚合型单体的制备：将1,3-双(环氧乙烷基甲基)-5-(2-丙烯基)-1,3,5-三嗪-2,4,6(1h,3h,5h)-三酮、2-氨基-3,5,6-三氟对苯二腈、碱性催化剂、阻聚剂加入到有机溶剂中，在70-80℃下搅拌反应4-6小时，后旋蒸除去有机溶剂，再加入到质量比为1:(2-3)的二氯甲烷和水中，分层，取有机相，用无水硫酸镁除水，再过滤，最后旋蒸除去二氯甲烷，得到基于三氟对苯二腈三嗪类聚合型单体；

步骤s2、共聚物的制备：将经过步骤s1制成的基于三氟对苯二腈三嗪类聚合型单体、甲基乙烯基二(丁酮肟基)硅烷、4-乙烯苯胺、烯丙基硼酸频哪醇酯、引发剂加入到高沸点溶剂中，超声10-20分钟，然后在氮气或惰性气体氛围，70-80℃下，超声微波处理20-30分钟，后在水中沉出，将沉出的聚合物用乙醇洗3-6次，再置于真空干燥箱中80-90℃下干燥至恒重，得到共聚物；

步骤s3、高分子防水材料的成型：将经过步骤s2制成的共聚物、三元乙丙橡胶、pvc树脂、增塑剂、2,2-双-(4-甘胺氧苯)丙烷、偶氮二异丁腈混合均匀后投入热混机中，在80-90℃下搅拌20-30分钟，然后升高温度至110-120℃，再次搅拌15-20分钟，得到混合料；接着将所得混合料投入挤出机，挤出物经压延、牵引、收卷成型后，即得高分子防水材料。

优选的，所述1,3-双(环氧乙烷基甲基)-5-(2-丙烯基)-1,3,5-三嗪-2,4,6(1h,3h,5h)-三酮、2-氨基-3,5,6-三氟对苯二腈、碱性催化剂、阻聚剂、有机溶剂的摩尔比为1:2:(0.8-1.2):0.3:(10-15)。

优选的，所述碱性催化剂为氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸钾中的至少一种。

优选的，所述阻聚剂为四氯苯醌、1,4-萘醌中的至少一种。

优选的，所述有机溶剂为四氢呋喃、丙酮、氯仿、乙腈中的一种。

优选的，步骤s2中所述基于三氟对苯二腈三嗪类聚合型单体、甲基乙烯基二(丁酮肟基)硅烷、4-乙烯苯胺、烯丙基硼酸频哪醇酯、引发剂、高沸点溶剂的质量比为1:0.5:0.8:0.3:(0.02-0.04):(10-15)。

优选的，所述引发剂为偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈中的至少一种；所述高沸点溶剂为二甲亚砜、n,n-二甲基甲酰胺、n,n-二甲基乙酰胺中的至少一种；所述惰性气体为氦气、氖气、氩气中的一种。

优选的，所述超声微波处理条件为：超声波功率为500-1000w,微波功率为300-500w。

进一步的，步骤步骤s3中所述共聚物、三元乙丙橡胶、pvc树脂、增塑剂、2,2-双-(4-甘胺氧苯)丙烷、偶氮二异丁腈的质量比为100:(25-35):(10-20):(8-15):(3-5):(1-2)。

优选的，所述增塑剂为环氧大豆油、环氧乙酰亚麻油酸甲酯、环氧糠油酸丁酯、环氧蚕蛹油酸丁酯中的至少一种。

本发明的另一个目的，在于提供一种根据所述耐老化的高分子阻燃防水材料的制备方法制备得到的高分子阻燃防水材料。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：

(1)本发明提供的一种耐老化的高分子阻燃防水材料，制备方法简单易操作，施工方便，对设备和反应条件要求不高，适合连续规模化生产。

(2)本发明提供的一种耐老化的高分子阻燃防水材料，克服了传统市面上的高分子卷材还普遍存在造价高，易出现损坏，防水效果、耐老化、阻燃、耐穿刺、耐腐蚀等性能比较差，胶粘性能不足的缺陷，具有机械力学性能、耐候性、耐老化性和阻燃性优异，防水效果显著，经济价值和社会价值高的优点。

(3)本发明提供的一种耐老化的高分子阻燃防水材料，是由共聚物、三元乙丙橡胶、pvc树脂、增塑剂、2,2-双-(4-甘胺氧苯)丙烷、偶氮二异丁腈等组分通过挤出成型制得，结合了三元乙丙橡胶、pvc树脂、基于三氟对苯二腈三嗪类聚合型单体/甲基乙烯基二(丁酮肟基)硅烷/4-乙烯苯胺/烯丙基硼酸频哪醇酯共聚物的性能优点，耐候性佳，防水效果显著，机械力学性能优异，共聚物分子链上含有三氟对苯二腈、三嗪结构，在共轭效应、电子效应、位阻效应的共同作用下，使得其耐候性、防水性能显著提高，性能稳定性得到有效改善。共聚物分子链上引入的甲基乙烯基二(丁酮肟基)硅烷结构单元和基于三氟对苯二腈三嗪类聚合型单体上的活性羟基和氨基能通过架桥作用，有效改善材料的粘结强度，烯丙基硼酸频哪醇酯结构单元的引入，能同时改善材料的阻燃性、防水性和耐候性。4-乙烯苯胺结构单元的引入为后续交联固化成型提供反应位点。

(4)本发明提供的一种耐老化的高分子阻燃防水材料，共聚物上的氨基在成型阶段易与pvc树脂上的氯，交联剂上的2,2-双-(4-甘胺氧苯)丙烷发生化学反应，形成三维网络结构，且在偶氮二异丁腈作用下，共聚物、三元乙丙橡胶、pvc树脂易发生自由基接枝聚合反应，进一步提高交联度，有效改善材料的综合性能；三元乙丙橡胶的加入还能赋予材料优异的韧性。

(5)本发明提供的一种耐老化的高分子阻燃防水材料，共聚物制备过程中，采用超声微波协同作用处理，能加速反应，使得得到的共聚物产率更高，综合性能更佳。

具体实施方式

为了使本技术领域人员更好地理解本发明的技术方案，并使本发明的上述特征、目的以及优点更加清晰易懂，下面结合实施例对本发明做进一步的说明。实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。

本发明下述实施例中所使用的原料均为商业购买，其中，所述pvc树脂购于宁夏金昱元化工集团有限公司，sg-4型。所述三元乙丙橡胶为未经硫化的三元乙丙橡胶，购于三元乙丙橡胶有限公司。

实施例1

一种耐老化的高分子阻燃防水材料的制备方法，包括如下步骤：

步骤s1、基于三氟对苯二腈三嗪类聚合型单体的制备：将1,3-双(环氧乙烷基甲基)-5-(2-丙烯基)-1,3,5-三嗪-2,4,6(1h,3h,5h)-三酮、2-氨基-3,5,6-三氟对苯二腈、氢氧化钠、四氯苯醌加入到有机溶剂中，在70℃下搅拌反应4小时，后旋蒸除去四氢呋喃，再加入到质量比为1:2的二氯甲烷和水中，分层，取有机相，用无水硫酸镁除水，再过滤，最后旋蒸除去二氯甲烷，得到基于三氟对苯二腈三嗪类聚合型单体；所述1,3-双(环氧乙烷基甲基)-5-(2-丙烯基)-1,3,5-三嗪-2,4,6(1h,3h,5h)-三酮、2-氨基-3,5,6-三氟对苯二腈、氢氧化钠、四氯苯醌、四氢呋喃的摩尔比为1:2:0.8:0.3:10；

步骤s2、共聚物的制备：将经过步骤s1制成的基于三氟对苯二腈三嗪类聚合型单体1kg、甲基乙烯基二(丁酮肟基)硅烷500g、4-乙烯苯胺800g、烯丙基硼酸频哪醇酯300g、偶氮二异丁腈20g加入到二甲亚砜10kg中，超声10分钟，然后在氮气氛围，70℃下，超声微波处理20分钟，后在水中沉出，将沉出的聚合物用乙醇洗3次，再置于真空干燥箱中80℃下干燥至恒重，得到共聚物；所述超声微波处理条件为：超声波功率为500w,微波功率为300w；

步骤s3、高分子防水材料的成型：将经过步骤s2制成的共聚物1kg、三元乙丙橡胶0.25kg、pvc树脂0.1kg、环氧大豆油0.08kg、2,2-双-(4-甘胺氧苯)丙烷0.03kg、偶氮二异丁腈0.01kg混合均匀后投入热混机中，在80℃下搅拌20分钟，然后升高温度至110℃，再次搅拌15分钟，得到混合料；接着将所得混合料投入挤出机，挤出物经压延、牵引、收卷成型后，即得高分子防水材料。