一种高分子防水卷材及制备方法与流程

本技术涉及高分子材料，尤其是涉及一种高分子防水卷材及制备方法。

背景技术：

1、采用传统的防水卷材的铺施工方法在铺设防水层之前必须涂刮基层处理层；并且也必须在严格保证基面的平整和干燥的前提下才能铺设防水层；而防水层铺设完成后，还必须加铺保护层以防止防水卷材受损。因此一方面涂刮基层处理剂和加铺保护层的步骤增加了工程的造价，另一方面由于对基层表面的要求严格，对施工工期、施工的成本都有影响。如实际施工时常常出现因为基面潮湿造成工期延长的现象。另外，现有防水卷材在施工过程中需使用带溶剂的基层处理剂和粘结剂，有些热熔卷材在施工过程中还需耗费大量汽油等资源，这既不环保，也是一种资源的极大浪费。普通湿铺/预铺卷材通过水泥砂浆可以与基面进行粘结，形成满粘结构，但这种满粘结构是由物理吸附和卯榫作用形成，粘接可逆，当受到环境湿热循环、水汽溶胀、基层运动等因素影响时，满粘也会逐步失效，最终还是会产生串水漏水问题；复合织物的高分子片材采用水泥砂浆粘结，在粘结的过程中水泥砂浆难以浸透片材表面织物，且织物易受水泥砂浆的腐蚀使片材脱离基层，失去防水功效。涂料和普通卷材的这些在应用过程中产生的缺陷，是由材料自身结构特点决定的，是它们固有的缺陷，是难以解决的。

技术实现思路

1、为了解决上述至少一种技术问题，开发一种粘结力强、材料致密性好和便于施工的防水卷材，本技术提供一种高分子防水卷材及制备方法。

2、一方面，本技术提供了一种高分子防水卷材，包括自上而下依次设置的沥青层、胎基层和胶黏层；按重量份数计，所述沥青层的原料包括沥青基料120-150份，改性植物纤维10-20份，硅酸钠8-12份，改性纳米二氧化硅5-8份和氧化铝粉末10-15份；所述改性植物纤维的原料包括植物纤维、软脂酸、硅酸钙、硫酸铵和甲醛，所述植物纤维、软脂酸、硅酸钙、硫酸铵和甲醛的重量比为60：5-8：3-5：1-2：1-2.5；所述改性纳米二氧化硅的原料包括气相二氧化硅、环氧大豆油、甲基四氢苯酐和羟基改性硅油，所述气相二氧化硅、环氧大豆油、甲基四氢苯酐和羟基改性硅油的重量比为50-75:5-8:3-5:3-5。

3、通过采用上述技术方案，沥青基料中加入改性植物纤维，植物纤维分子结构含有大量羟基，能够改变通常沥青、树脂和橡胶分子间的氢键结合，破坏高分子螺旋结晶结构，使得沥青基料熔融温度降低，增强其热塑性和变形能力。硅酸钙溶液具有碱性，且渗透性强，可进入植物纤维毛细管，经干燥后使植物纤维毛细管封闭，大大降低了植物纤维的表面积和亲水极性，有利于改善与非极性的沥青、橡胶或树脂复合的相容性；软脂酸与溶液中的金属阳离子结合起到软化植物纤维的作用，同时包覆在植物纤维表面，更有利于改性植物纤维与沥青基料的复合。经过半碳化后的改性植物纤维拉伸强度显著增强，改性植物纤维掺杂到沥青基料中也能显著增强沥青层的拉伸强度，改性植物纤维可有效地改善沥青基料的密实性和强度，从而使得沥青层具有较好的抗渗性、水稳定性以及抗压强度。沥青基料中加入纳米二氧化硅粒子，纳米二氧化硅粒子不仅具有较大的比表面积，而且改性过的纳米二氧化硅粒子表面附有活性基团，与有机相相容性好，进而促进两相界面相互渗透，紧密结合，提高了沥青层的整体结构的致密性，既能够辅助防水，也有利于提高防水卷材的力学性能。发明人在对配方进行实验的过程中发现，随着纳米二氧化硅粒子加入量的增加，其在沥青基料中分散越困难，当其质量分数超过4%时，还会出现粒子团聚现象，会影响沥青层的防水性能。硅酸钠和氧化铝粉末共混可以形成硅酸铝凝胶，具有较高的比表面积和吸附性能，吸附金属阳离子集中在胶体周围，使沥青基料内部分布更均匀，有利于促进整个体系的相容性，而且胶体硬化后形成的硅酸盐晶粒会从沥青中析出至沥青层表面，既有优良的物理阻根效果，又能增强防水卷材上表面的防水、抗压性能和拉伸性能。

4、可选的，所述植物纤维选自秸秆、竹子、芦苇的一种或多种。

5、可选的，所述气相二氧化硅的细度为800-1000目。

6、通过采用上述技术方案，经过有机化改性的纳米二氧化硅粒子表面带有活性基团-硅羟基，与沥青基料中的沥青、树脂、橡胶及改性植物纤维中的醚键或环氧基发生作用，促进无机相和有机相形成良好的界面结合，有效增强纳米二氧化硅粒子与沥青有机相的相容性，同时纳米二氧化硅粒子可以承担一定量的载荷还具有能量传递效应，当卷材受到强外力冲击时，使卷材表面的微裂纹扩展受阻，终止微裂纹，使之不会发展为宏观开裂。

7、可选的，所述改性纳米二氧化硅、改性植物纤维和氧化铝粉末的重量比为7-8:13-16:12-15。

8、通过采用上述技术方案，所制得的防水卷材的沥青层具有较好的拉伸性能和防水性能，内部较为致密，沥青层上表面附有晶粒，强度高，抗压抗冲能力强。

9、可选的，按重量份数计，所述沥青基料包括30#沥青100-150份，10#沥青100-150份，sis橡胶30-40份，环烷基橡胶油30-45份，增粘树脂20-30份，环氧树脂10-15份，抗氧化剂1-2份、抗紫外剂1-2份和阻根剂1-2份。第二方面，本技术提供了上述高分子防水卷材的制备方法，包括以下步骤：

10、s1、将沥青基料加入到反应罐中，加热熔融混匀后，加入改性纳米二氧化硅和氧化铝粉末，混和均匀，将反应罐温度升到200-210℃，搅拌1.5-2h；

11、s2、之后温度降至150-160℃，加入硅酸钠和改性植物纤维，搅拌0.5-1h；

12、s3、降温至120-130℃即可出料成型，制得沥青层胶料；

13、s4、将制得的沥青层胶料泵入生产线浸槽，将胎基层在生产线上展开并导入浸槽，浸渍沥青层胶料，同时用厚度控制辊进行厚度控制，即在胎基层上表面形成沥青层；在胎基层下表面形成胶黏层，经冷却设备冷却后、计长、切边、收卷、包装得到高分子防水卷材。

14、可选的，所述改性纳米二氧化硅的制备方法为：将气相二氧化硅、环氧大豆油、羟基改性硅油和甲基四氢苯酐混合后在70-90℃下静置0.5-1h即得到所述改性纳米二氧化硅。

15、可选的，所述改性植物纤维的制备方法包括以下步骤：

16、步骤一、将植物纤维进行打抛和烘干后，进行半碳化处理，所述半碳化处理温度为200-250℃，所述半碳化处理时间为50-80分钟，之后得到半碳化植物纤维；

17、步骤二、将半碳化植物纤维粉碎、过筛，得到长度为3-6mm的纤维，之后将其用碱液浸泡处理12h，之后进行清洗；

18、步骤三、将清洗过的纤维加入到硫酸铵、甲醛、软脂酸和硅酸钙的混合溶液中，静置2-3h后干燥，得到改性植物纤维。

19、综上所述，本发明包括以下至少一种有益技术效果：

20、1. 本技术中采用的改性植物纤维和改性纳米二氧化硅使防水卷材上表面沥青层的拉伸强度显著增强，防水性能显著提高，具有较好的防渗性、水稳定性以及力学性能，本技术的防水卷材稳定性好，内部成分均匀稳定，可长效发挥作用，本技术的防水卷材可较好地适用于严苛环境；

21、2.改性纳米二氧化硅、改性植物纤维和氧化铝粉末按重量比7-8:13-16:12-15的比例混合，制得的防水卷材的沥青层具有较好的拉伸性能和防水性能，内部较为致密，沥青层上表面附有晶粒，强度高，抗压抗冲能力强；

22、3. 植物纤维的原料多来源于废弃的植物材料，较环保，而且采用秸秆、竹子和芦苇制得的植物纤维，纤维较长且韧性好，具有拉伸强度高的特性，从而有助于改善所掺杂的沥青层的力学性能；

23、4.材料价格低廉，生产设备要求低，制造的防水卷材性能好。