本发明涉及一种建筑防水材料，具体涉及一种种植屋面用耐根穿刺型防水卷材及其生产方法，属于防水化学材料领域。
背景技术：
随着现在建筑技术的提高，对建筑工程的防水材料需求也越来越大，对品质的要求也越来越高。伴随着各种工程建设的进行，屋面、地面、地下室的渗水漏水问题始终困扰着人们，由此防水工程应运而生，各种防水材料层出不穷，防水行业蓬勃发展，防水卷材广泛应用到建筑行业中，是重要的建筑材料之一。
而随着城市发展，商用建筑与民用建筑均大大增加，很大程度减少了绿化面积。因此，绿色建筑、建筑种植绿化、生态建筑已经被提到重要的发展日程中来。目前，为改善居住条件和生活环境，屋顶花园成为世界各地开发商和建筑师的首选方案。但是，由于种植屋面体系中的植物根茎具有很强的穿透力，常常会穿透防水材料，造成建筑物渗漏，因此，在屋顶上建造花园，不仅要解决的是防水问题，还要解决植物根部侵入到卷材中对防水卷材造成破坏的问题。屋顶花园对防水卷材具有很高的要求，不但要能防水，还要能长期抵挡植物根部侵入到卷材中。然而，普通使用的改性沥青防水材料，在使用中很容易被植物的根穿透，造成屋顶渗漏，已经无法满足要求。因此，人们在用于建筑种植绿化的防水卷材方面也在不断的研究以提高其耐根穿刺能力。
在用于建筑种植绿化的耐根穿刺防水卷材方面，检索到相关的文献如：申请号为201310738653.5的中国专利公开了一种种植屋面耐根穿刺防水卷材及其生产加工工艺，该种植屋面耐根穿刺防水卷材，包括沥青28-30份、sbs2-6份、sbr3-6份、app16-7份、混合油脂15-23份、阻燃剂3-6份、耐迁移增塑剂10-13份、聚氯乙烯树脂23-24份、硅酸盐水泥粉8-10份、纳米氧化锌1.0-1.2份、二碱式亚磷酸铅1-5份、三元氯醋树脂2-8份、abs树脂1-5份、909抗冻型粘结胶15-22份、丙纶纤维丝10-12份和化学阻根剂0.8-1.2份。该发明具有能够承受植物根须穿刺，长久保持防水，既防根穿刺，又不影响植物正常生长，可形成高强度防水层，抵抗压力水能力强，并耐穿刺，耐疲劳，抗拉强度高，sbs改性沥青涂盖层原度大，对基层收缩、开裂适应能力强，优异耐高，低温性能，冷热地区均适应，耐腐蚀、耐霉菌、耐候性好的优点。又如，申请号为cn201310069167.9的中国专利公开了一种增强型耐根穿刺防水卷材及其生产工艺，该增强型耐根穿刺防水卷材，按重量份计算，包括阻燃剂2-5份、耐迁移增塑剂15-20份、聚氯乙烯树脂60-75份、环氧大豆油2-8份、二盐亚磷酸铅1-5份、三盐亚磷酸铅1-5份、e-881改性氯醋共聚树脂2-8份和环氧树脂1-5份。本发明具有较强的抗冲击性、耐腐蚀性，并且能够满足目前建筑种植植被的系统要求，使用过程中不易被植物根尖穿透，防水效果好，并且无论是生产、施工还是使用过程中，对环境均无污染，质地均匀，寿命长的优点。
上述提到的两篇文献虽然都对沥青防水卷材的耐根穿刺性能起到了提高的作用，但是第一篇文献制备耐根穿刺防水卷材所用的原料价格较为昂贵，成本较高，而第二篇文献采用金属胎基进行改性沥青防水卷材由于其沥青防水层不具有抗根性，使得其整体抗根的安全系数大为降低，施工中需要对搭接部位做抗根后处理，增加了工程造价。在防水卷材中，防水卷材的防水性、粘结性、拉伸性等性能对整个防水工程而言也是重要的影响因素。比如防水卷材拉伸强度不高；铺设的整体性也较差；造成施工后，有很大的渗漏风险；施工过程也较麻烦，而粘结性能差，卷材与基层没能结合紧密粘结，制作工序也较为繁琐。因此，生产一种成本低较低而且耐根穿刺性能强、各项性能更加优异的改性沥青耐根穿刺防水卷材对建筑行业的发展起着重要的作用。
技术实现要素：
本发明的目的是针对现有技术的不足提供一种种植屋面用耐根穿刺型防水卷材及其生产方法，该种植屋面用耐根穿刺型防水卷材防水性，拉伸性、粘结性以及耐盐碱性等性能好，陈本较低，具有较强的抗冲击性、耐腐蚀性，且能够承受植物根须穿刺，既防根穿刺，又不影响植物的正常生长。
为实现上述目的，本方法采用如下技术方案：
一种种植屋面用耐根穿刺型防水卷材，该防水卷材为五层式结构，从上到下依次为：上表面隔离层、上改性沥青层、胎基层、下改性沥青层和下表面隔离层；所述的上改性沥青层和下改性沥青层是由改性沥青制得，所述的改性沥青是以下重量份数的原料制成：90#石油沥青70～75份；环烷油20～25份；sbs改性剂10～15份；sis苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物5～10份；酚化木质素10～15份；聚乙烯醇1～2份；γ-乙二胺基三乙氧基硅烷2～4份；化学阻根剂1～3份；柠檬酸三丁酯1～3份；抗氧剂0.3～0.5份；紫外线吸收剂0.1～0.3份；羧甲基纤维素钠1～3份；改性纳米碳酸钙20～25份。
上述的种植屋面用耐根穿刺型防水卷材，所述的上表面隔离层为聚乙烯膜、覆膜砂或pet隔离膜中的一种，下表面隔离层为聚乙烯膜；所述的胎基层为铜箔胎基。
上述的种植屋面用耐根穿刺型防水卷材，所述的化学阻根剂为氧化铜粉末，所述抗氧剂为没食子酸丙酯，所述的紫外线吸收剂为2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮或紫外线吸收剂uv-531。
上述的种植屋面用耐根穿刺型防水卷材，所述的酚化木质素的制备方法为：将木质素磺酸钠加入到加热反应釜中，加入木质素磺酸钠重量60%的苯酚溶液，搅拌均匀，再加入木质素磺酸钠重量3-5%的质量浓度为40～50%的氢氧化钠溶液，搅拌溶解，升温至110～120℃，恒温搅拌反应0.8～2小时后，用盐酸调节反应液ph=2～3，抽滤，用沸水洗涤滤饼直到无游离苯酚存在，得到酚化木质素，将酚化木质素用研磨器研磨成粒度小于或等于1厘米即可。
上述的种植屋面用耐根穿刺型防水卷材，所述的改性纳米碳酸钙的制备方法为：将纳米碳酸钙粉末于115～120℃脱水干燥，再加入到高速混合机中，搅拌并升温，90℃停止加热，加入纳米碳酸钙质量2.0%的螯合型钛酸酯偶联剂kr-201，在90℃改性10min；再逐一加入纳米碳酸钙质量2.0%的硬脂酸、0.5%的椰子油及1%的工业白油，在90℃下再分别改性10～15min，停机，出料，得到改性纳米碳酸钙。
所述的种植屋面用耐根穿刺型防水卷材，其生产方法包括如下步骤：
（1）先制备改性沥青：
①按照重量份数将90#石油沥青和环烷油添加到反应釜中，将反应温度加热到150～160℃后，加入酚化木质素以及γ-乙二胺基三乙氧基硅烷，用高速剪切机搅拌80～90分钟；
②将反应釜的温度升温至170～175℃，在反应釜加入sbs改性剂和sis苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物，搅拌，融化均匀；
③在反应釜中加入聚乙烯醇、化学阻根剂、柠檬酸三丁酯、抗氧剂、紫外线吸收剂、羧甲基纤维素钠以及改性纳米碳酸钙，搅拌均匀，然后将反应釜中的所有物料在高速剪切机上再次进行剪切90～100分钟，直至90#石油沥青与其他物料分散均匀，制得改性沥青；
（2）将制得的改性沥青泵入生产线前端浸槽，将胎基层在生产线上展开并导入浸槽，浸渍改性沥青，并用厚度控制辊进行厚度控制，分别在胎基层的上下表面形成上改性沥青层和下改性沥青层，在上改性沥青层和下改性沥青层面分别覆上上表面隔离层和下表面隔离层，经冷却设备冷却后、计长、切边、收卷、包装得到成品。
本发明所用的改性纳米碳酸钙在本发明制备的改性沥青中主要起到的是填料的作用，以往生产防水卷材在所用的改性沥青中用的填料如高岭土、碳酸钙和滑石粉等都没有经过改性，填充于各种聚合物中时会有明显的缺点：一是表面亲水疏油，在聚合物内部分散性差；二是和高聚物本体结合力差，仅能起增容作用。以往所用的这些填料表面亲水疏油，与聚合物的相容性和分散性较差，用来填充到沥青中时会对所制备的改性沥青的性能产生影响。本发明通过将纳米碳酸钙粉末进行改性得到改性纳米碳酸钙，降低了颗粒间的附聚力，增加了亲油性，改善了碳酸钙与聚合物的相容性和分散性，增强了化学亲和力，用于填充沥青，改性纳米碳酸钙能均匀的分散在整个乳液体系中，分散性好，克服了以往所用的填料填充到沥青中所存在的缺点。
本发明在制备改性沥青时所用的柠檬酸三丁酯，为无色透明液体，具有很好的耐霉菌繁殖性能，耐热、耐寒、耐光、耐水性优良，增塑效率高，挥发性小，是一种良好的环保型无毒增塑剂，用其增塑的漆膜非常耐油和动物脂。采用柠檬酸三丁酯用于制备本发明的改性沥青然后用于生产防水卷材能够改善防水卷材的耐水性和耐划痕性，增强防水卷材的延伸性、强韧性和附着力，还能进一步提高防水卷材的防霉性能。本发明所用的羧甲基纤维素钠简称cmc-na，是葡萄糖聚合度为100-2000的纤维素衍生物，在本发明制备的改性沥青中起到防沉剂和分散剂的作用，能使固体份均匀地分布于整个体系中，使制得的改性沥青长期不分层。本发明制备的改性沥青中所用的原料；sbs改性剂和sis苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物市面上均有销售。
本发明的有益效果为：
1、本发明种植屋面用耐根穿刺型防水卷材的上改性沥青层和下改性沥青层是由改性沥青制得，在制备改性沥青时，加入的γ-乙二胺基三乙氧基硅烷是分子中含有多个官能团的化合物，γ-乙二胺基三乙氧基硅烷其一端可水解的烷氧基团与加入的另一原料酚化木质素的酚羟基相连接，另一端的乙烯基、胺基等有机官能团与沥青的羧基连接起来，在酚化木质素和沥青基体之间形成“分子键桥”，通过化学键合作用，增强了木质素和沥青的界面结合力，并使沥青偶联成具有反应活性的大分子，这种大分子与基面接触时，改性沥青分子段与混凝土形成物理吸附，而具有反应活性的大分子与混凝土发生化学键合吸附作用，产生化学作用力，因此形成的防水层与混凝土的粘结力就大大增强，很难被外界的环境因素影响。而且研究表明，经酚化后的木质素磺酸钠活性基团多，有机活性高，这样就使得酚化木质素与沥青之间存在化学键结合，而未经处理的木质素与沥青间黏结依靠机械互锁，仅仅是物理卯榫。因此，酚化处理后的木质素磺酸钠与沥青的界面结合强度得到提高。
2、本发明的胎基层为铜箔胎基，借助铜离子的作用，抑制防水层附近根系顶端的分生组织，控制根系不再向防水层生产，同时本发明制备改性沥青中还加入抑制植物根系生长的化学阻根剂，可促进根系顶端角质层的增长，抑制根系破坏防水层，同时不影响植物的生产，在本发明中，铜箔胎基和化学阻根剂协同作用，赋予产品优异的阻根、耐根穿刺性能，使生产得到的防水卷材具备防水和阻止植物根穿刺双重功能。
3、本发明制备得到的种植屋面用耐根穿刺型防水卷材用于建筑中与建筑基面的粘结强度大、防水效果好。本发明将制得的改性沥青用于制备防水卷材的上改性沥青层和下改性沥青层，这两层改性沥青层能够与混凝土共同起化学交联反应和物理卯榫协同粘结作用，在水泥、混凝土凝固的过程中可蠕动渗入到水泥凝胶和混凝土毛细孔内，达到结合紧密、牢固、不可逆的骨肉相连粘结效果，大大提高了防水卷材的粘结强度。而且上改性沥青层和下改性沥青层与混凝土基面的粘结是不可逆的，粘结强度大、抗撕裂强度高、延伸率大，即使基面发生热胀冷缩产生位移甚至开裂或粘结面长期受到水的浸泡和水压的作用，依然保持粘结效果。
4、本发明通过采用sbs改性剂、sis苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物、酚化木质素、化学阻根剂、γ-乙二胺基三乙氧基硅烷、抗氧剂和紫外线吸收剂等物质对沥青进行改性后，得到的改性沥青性质稳定，各项性能得到了提高；而且加入的改性纳米碳酸钙分散性高，有效的改善改性沥青体系的储存稳定性；将该改性沥青用来制成防水卷材，生产得到的耐根穿刺型防水卷材的耐根穿刺性、抗撕裂强度、粘结性、防水性、耐老化性等性能都得到大大的提高，具有较高的扯断伸长率，提高了防水卷材的使用寿命；而且制作工艺简单，克服了以往防水卷材制作繁琐，粘结性能弱等缺点。本发明制备得到的防水卷材用于建筑中，防水卷材与建筑物基面的的粘结强度大，防水、耐根穿刺效果好，有效的预防了防水卷材渗水漏水的现象的发生，而且其成本较低、耐油性和耐屈挠性突出，且无毒，安全环保、无污染。
具体实施方式
实施例1
一种种植屋面用耐根穿刺型防水卷材，该防水卷材为五层式结构，从上到下依次为：上表面隔离层、上改性沥青层、胎基层、下改性沥青层和下表面隔离层；
上表面隔离层和下表面隔离层都为聚乙烯膜；胎基层为铜箔胎基；
上改性沥青层和下改性沥青层是由改性沥青制得，所述的改性沥青是以下重量份数的原料制成：90#石油沥青70份；环烷油20份；sbs改性剂10份；sis苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物5份；酚化木质素10份；聚乙烯醇1份；γ-乙二胺基三乙氧基硅烷2份；化学阻根剂氧化铜粉末1份；柠檬酸三丁酯1份；抗氧剂没食子酸丙酯0.3份；紫外线吸收剂2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮0.1份；羧甲基纤维素钠1份；改性纳米碳酸钙20份。
所述的酚化木质素的制备方法为：将木质素磺酸钠加入到加热反应釜中，加入木质素磺酸钠重量60%的苯酚溶液，搅拌均匀，再加入木质素磺酸钠重量3%的质量浓度为50%的氢氧化钠溶液，搅拌溶解，升温至110℃，恒温搅拌反应2小时后，用盐酸调节反应液ph=2～3，抽滤，用沸水洗涤滤饼直到无游离苯酚存在，得到酚化木质素，将酚化木质素用研磨器研磨成粒度小于或等于1厘米即可。
所述的改性纳米碳酸钙的制备方法为：将纳米碳酸钙粉末于115～120℃脱水干燥，再加入到高速混合机中，搅拌并升温，90℃停止加热，加入纳米碳酸钙质量2.0%的螯合型钛酸酯偶联剂kr-201，在90℃改性10min；再逐一加入纳米碳酸钙质量2.0%的硬脂酸、0.5%的椰子油及1%的工业白油，在90℃下再分别改性10～15min，停机，出料，得到改性纳米碳酸钙。
所述的种植屋面用耐根穿刺型防水卷材，其生产方法包括如下步骤：
（1）先制备改性沥青：
①按照重量份数将90#石油沥青和环烷油添加到反应釜中，将反应温度加热到150℃后，加入酚化木质素以及γ-乙二胺基三乙氧基硅烷，用高速剪切机搅拌90分钟；
②将反应釜的温度升温至170～175℃，在反应釜加入sbs改性剂和sis苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物，搅拌，融化均匀；
③在反应釜中加入聚乙烯醇、化学阻根剂、柠檬酸三丁酯、抗氧剂、紫外线吸收剂、羧甲基纤维素钠以及改性纳米碳酸钙，搅拌均匀，然后将反应釜中的所有物料在高速剪切机上再次进行剪切90～100分钟，直至90#石油沥青与其他物料分散均匀，制得改性沥青；
（2）将制得的改性沥青泵入生产线前端浸槽，将胎基层在生产线上展开并导入浸槽，浸渍改性沥青，并用厚度控制辊进行厚度控制，分别在胎基层的上下表面形成上改性沥青层和下改性沥青层，在上改性沥青层和下改性沥青层面分别覆上上表面隔离层和下表面隔离层，经冷却设备冷却后、计长、切边、收卷、包装得到成品。
实施例2
一种种植屋面用耐根穿刺型防水卷材，该防水卷材为五层式结构，从上到下依次为：上表面隔离层、上改性沥青层、胎基层、下改性沥青层和下表面隔离层；
上表面隔离层为覆膜砂，下表面隔离层为聚乙烯膜；胎基层为铜箔胎基；
上改性沥青层和下改性沥青层是由改性沥青制得，所述的改性沥青是以下重量份数的原料制成：90#石油沥青73份；环烷油22份；sbs改性剂12份；sis苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物9份；酚化木质素13份；聚乙烯醇1.5份；γ-乙二胺基三乙氧基硅烷3份；化学阻根剂氧化铜粉末2份；柠檬酸三丁酯2份；抗氧剂没食子酸丙酯0.4份；紫外线吸收剂uv-5310.2份；羧甲基纤维素钠2份；改性纳米碳酸钙23份。
所述的酚化木质素的制备方法为：将木质素磺酸钠加入到加热反应釜中，加入木质素磺酸钠重量60%的苯酚溶液，搅拌均匀，再加入木质素磺酸钠重量4%的质量浓度为45%的氢氧化钠溶液，搅拌溶解，升温至115℃，恒温搅拌反应1.5小时后，用盐酸调节反应液ph=2～3，抽滤，用沸水洗涤滤饼直到无游离苯酚存在，得到酚化木质素，将酚化木质素用研磨器研磨成粒度小于或等于1厘米即可。
所述的改性纳米碳酸钙的制备方法与实施例1中的制备方法一致。
所述的种植屋面用耐根穿刺型防水卷材，其生产方法包括如下步骤：
（1）先制备改性沥青：
①按照重量份数将90#石油沥青和环烷油添加到反应釜中，将反应温度加热到155℃后，加入酚化木质素以及γ-乙二胺基三乙氧基硅烷，用高速剪切机搅拌85分钟；
②将反应釜的温度升温至170～175℃，在反应釜加入sbs改性剂和sis苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物，搅拌，融化均匀；
③在反应釜中加入聚乙烯醇、化学阻根剂、柠檬酸三丁酯、抗氧剂、紫外线吸收剂、羧甲基纤维素钠以及改性纳米碳酸钙，搅拌均匀，然后将反应釜中的所有物料在高速剪切机上再次进行剪切90～100分钟，直至90#石油沥青与其他物料分散均匀，制得改性沥青；
（2）将制得的改性沥青泵入生产线前端浸槽，将胎基层在生产线上展开并导入浸槽，浸渍改性沥青，并用厚度控制辊进行厚度控制，分别在胎基层的上下表面形成上改性沥青层和下改性沥青层，在上改性沥青层和下改性沥青层面分别覆上上表面隔离层和下表面隔离层，经冷却设备冷却后、计长、切边、收卷、包装得到成品。
实施例3
一种种植屋面用耐根穿刺型防水卷材，该防水卷材为五层式结构，从上到下依次为：上表面隔离层、上改性沥青层、胎基层、下改性沥青层和下表面隔离层；
上表面隔离层为pet隔离膜，下表面隔离层为聚乙烯膜；胎基层为铜箔胎基；
上改性沥青层和下改性沥青层是由改性沥青制得，所述的改性沥青是以下重量份数的原料制成：90#石油沥青75份；环烷油25份；sbs改性剂15份；sis苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物10份；酚化木质素15份；聚乙烯醇2份；γ-乙二胺基三乙氧基硅烷4份；化学阻根剂氧化铜粉末3份；柠檬酸三丁酯3份；抗氧剂没食子酸丙酯0.5份；紫外线吸收剂2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮0.3份；羧甲基纤维素钠3份；改性纳米碳酸钙25份。
所述的酚化木质素的制备方法为：将木质素磺酸钠加入到加热反应釜中，加入木质素磺酸钠重量60%的苯酚溶液，搅拌均匀，再加入木质素磺酸钠重量5%的质量浓度为40%的氢氧化钠溶液，搅拌溶解，升温至120℃，恒温搅拌反应0.8小时后，用盐酸调节反应液ph=2～3，抽滤，用沸水洗涤滤饼直到无游离苯酚存在，得到酚化木质素，将酚化木质素用研磨器研磨成粒度小于或等于1厘米即可。
所述的改性纳米碳酸钙的制备方法与实施例1中的制备方法一致。
所述的种植屋面用耐根穿刺型防水卷材，其生产方法包括如下步骤：
（1）先制备改性沥青：
①按照重量份数将90#石油沥青和环烷油添加到反应釜中，将反应温度加热到160℃后，加入酚化木质素以及γ-乙二胺基三乙氧基硅烷，用高速剪切机搅拌80分钟；
②将反应釜的温度升温至170～175℃，在反应釜加入sbs改性剂和sis苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物，搅拌，融化均匀；
③在反应釜中加入聚乙烯醇、化学阻根剂、柠檬酸三丁酯、抗氧剂、紫外线吸收剂、羧甲基纤维素钠以及改性纳米碳酸钙，搅拌均匀，然后将反应釜中的所有物料在高速剪切机上再次进行剪切90～100分钟，直至90#石油沥青与其他物料分散均匀，制得改性沥青；
（2）将制得的改性沥青泵入生产线前端浸槽，将胎基层在生产线上展开并导入浸槽，浸渍改性沥青，并用厚度控制辊进行厚度控制，分别在胎基层的上下表面形成上改性沥青层和下改性沥青层，在上改性沥青层和下改性沥青层面分别覆上上表面隔离层和下表面隔离层，经冷却设备冷却后、计长、切边、收卷、包装得到成品。
质量检测
1、将本发明制备的改性纳米碳酸钙和未改性的纳米碳酸钙性能进行实验检测，结果得出：改性纳米碳酸钙比未改性的纳米碳酸钙吸油值降低了48.6%，沉降体积降低了57.6%，粘度降低了59.9%，堆积密度降低了16.4%。说明改性后的纳米碳酸钙亲油疏水，与本发明制备改性沥青所用的其他原料相容性好，并且堆积密度变小，说明改性后的纳米碳酸钙分散性能好，不易团聚。
2、将本发明实施例1-3中生产得到的种植屋面用耐根穿刺型防水卷材进行试验测定，其最大峰拉力、最大峰延伸率、低温柔性、不透水性以及接缝剥离强度与行业标准（可参照gb12952-2011）进行分析比对，其结果如表1中所示：
经过对表1的分析可见，实施例1-3中生产得到的防水卷材均能达到行业标准的使用要求，而且经过抗根穿刺试验，本发明产品的抗根穿刺能力好，将检测结果与市场上普通改性沥青防水卷材产品的各项性能数据进行对比，得出本发明在低温柔性、耐老化性、延伸率等性能上都得到了提高。