一种黏弹聚脲防水卷材及其制备方法与流程

本发明涉及防水卷材，具体涉及一种黏弹聚脲防水卷材及其制备方法。

背景技术：

1、随着人们生活质量的不断提高，建筑用防水保温材料在建筑领域正扮演着越来越重要的角色，诸如屋顶漏水、室内厨房漏水、渗漏外墙抹灰裂缝、墙体结露潮湿导致的长毛等问题严重困扰着人民的正常生活和生产活动，渗漏现象的发生也会直接危害到建筑物的内部结构，进行影响其寿命，同时保温材料发展很快，尤其是在工业和建筑中采用良好的保温技术与材料，往往可以起到事半功倍的效果，业界现有的保温材料，虽然可以在一定程度上达到防水和保温的目的，但在耐火性和强度方面还存在很多的问题，耐火性差和强度不足的问题常常困扰该行业的技术人员，如果将耐火性和强度提升后，往往防水和保温就无法达到要求。

2、目前的建筑材料防水性能较差，建筑外墙在长时间下雨湿水的过程中，出现建筑材料渗水的情况，同时保温隔热效果较差，不能实现长时间隔绝外界温度，不能实现在对建筑材料组分进行改进来增强防水保温性能的同时，在建筑材料的制造方法上也进行改进，无法达到通过在建筑材料中混入膨胀气体，使建筑材料进行很好的保温的目的，不能保证们能够正常长期使用防水保温建筑材料，从而给人们使用防水保温建筑材料带来极大的不便。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提出一种黏弹聚脲防水卷材及其制备方法，作为一种柔性防水材料，韧性较好，当外界出现变形时，能够通过自身胀缩与其适应，且保证不开裂，可自由成型，可以作为工程基础与建筑物之间的无渗漏连接，具有良好的耐水性、温度稳定性、机械强度、延伸性和抗断裂性柔韧性以及大气稳定性等，在建筑屋面防水、道路桥梁及地铁领域均有较多应用。

2、本发明的技术方案是这样实现的：

3、本发明提供一种黏弹聚脲防水卷材，包括面层、夹层和中间层，所述面层为聚偏氟乙烯层或热塑性聚烯烃层，所述夹层黏弹聚脲层，所述中间层为高密度聚乙烯层、丙纶层或涤纶层；

4、所述黏弹聚脲层由黏弹聚脲组合物喷涂固化得到，所述黏弹聚脲组合物的制备包括在纳米膨润土表层包覆一层ti/al层后，沉积mg离子，有氧煅烧，得到mgo/tio2/al2o3包覆膨润土，表面经过聚多巴胺改性，与间苯二酚双（磷酸二苯酯）和磷酸三苯酯混合均匀，得到改性材料，然后将改性材料与改性聚天门冬氨酸酯、扩链剂混合，得到a组分，将异氰酸酯组合物、聚醚多元醇混合，加热反应，得到b组分，将分散好的a组分、b组分混合均匀，喷涂涂膜，得到黏弹聚脲组合物。

5、作为本发明的进一步改进，所述面层、夹层和中间层的厚度比为2-4:1-3:3-5。

6、作为本发明的进一步改进，所述黏弹聚脲组合物的制备方法如下：

7、s1.ti/al层的包覆：将钛酸四丁酯和异丙醇铝溶于乙醇中，加入纳米膨润土，滴加水，搅拌反应，离心，洗涤，干燥，得到ti/al层包覆膨润土；

8、s2.mg离子沉积：将可溶性镁盐溶于水，加入步骤s1制得的ti/al层包覆膨润土，挥干溶剂，得到mg沉积ti/al层包覆膨润土；

9、s3.煅烧：将步骤s2制得的mg沉积ti/al层包覆膨润土通入空气条件下，加热煅烧，得到mgo/tio2/al2o3包覆膨润土；

10、s4.聚多巴胺改性：将步骤s3制得的mgo/tio2/al2o3包覆膨润土加入水中，加入多巴胺盐酸盐和催化剂，加热搅拌反应，离心，洗涤，干燥，得到改性mgo/tio2/al2o3包覆膨润土；

11、s5.阻燃剂的制备：将间苯二酚双（磷酸二苯酯）和磷酸三苯酯混合均匀，得到阻燃剂；

12、s6.改性材料的制备：将阻燃剂溶于异丙醇中，加入步骤s4制得的改性mgo/tio2/al2o3包覆膨润土，搅拌混合均匀，减压除去溶剂，球磨，得到改性材料；

13、s7.聚天门冬氨酸酯的改性：将聚天门冬氨酸酯f524、聚天门冬氨酸酯d2925升温至第一温度，滴加马来酸二乙酯，然后升高温度至第二温度，保温反应，降温出料，得到改性聚天门冬氨酸酯；

14、s8.a组分的制备：将改性聚天门冬氨酸酯、扩链剂、改性材料混合均匀，得到a组分；

15、s9.b组分的制备：将异氰酸酯组合物、聚醚多元醇混合，加热反应，得到b组分；

16、s10.黏弹聚脲组合物的制备：将分散好的a组分、b组分混合均匀，喷涂涂膜，得到黏弹聚脲组合物。

17、作为本发明的进一步改进，步骤s1中所述钛酸四丁酯、异丙醇铝、纳米膨润土、乙醇、水的质量比为10-12:7-10:15-20:70-80：5-7，所述搅拌反应的时间为1-2h；步骤s2中所述可溶性镁盐选自氯化镁、硫酸镁、硝酸镁中的至少一种，所述可溶性镁盐、ti/al层包覆膨润土的质量比为5-7:10-12。

18、作为本发明的进一步改进，步骤s3中所述加热煅烧的温度为500-700℃，时间为2-4h；步骤s4中所述mgo/tio2/al2o3包覆膨润土、多巴胺盐酸盐和催化剂的质量比为10-12:13-15:1-2，所述催化剂为ph=8.5-9的tris-hcl溶液，所述加热搅拌反应的温度为40-50℃，时间为2-3h。

19、作为本发明的进一步改进，步骤s5中所述间苯二酚双（磷酸二苯酯）和磷酸三苯酯的质量比为7-10:3-5；步骤s6中所述阻燃剂、改性mgo/tio2/al2o3包覆膨润土的质量比为3-5:12-15。

20、作为本发明的进一步改进，步骤s7中所述第一温度为50-60℃，所述第二温度为75-80℃，所述聚天门冬氨酸酯f524、聚天门冬氨酸酯d2925、马来酸二乙酯的质量比为5-7:25-30:40-50，所述保温反应的时间为7-10h；步骤s8中所述改性聚天门冬氨酸酯、扩链剂、改性材料的质量比为20-30:2-3:7-10，所述扩链剂选自二乙基甲苯二胺、二甲硫基甲苯二胺、二氨基二苯醚二苯砜、二氨基二苯醚二苯醚、二氨基二苯醚双酚a中的至少一种。

21、作为本发明的进一步改进，步骤s9中所述异氰酸酯组合物、聚醚多元醇的质量比为10-20:7-12，所述聚醚多元醇为ppg1000，所述异氰酸酯组合物选自二苯基甲烷二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、异氟尔酮二异氰酸酯、苯二亚甲基二异氰酸酯、四甲基间苯二亚甲基二异氰酸酯、二环己基甲烷-4,4'-二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯中的至少一种，优选地，为二环己基甲烷-4,4'-二异氰酸酯和六亚甲基二异氰酸酯的混合物，质量比为7-10:2-3，所述加热反应的温度为60-70℃，反应至体系-nco含量在10-12%即可降温结束反应；步骤s10中所述a组分、b组分的添加量为-nco和-nh的当量比为1:1。

22、作为本发明的进一步改进，所述黏弹聚脲组合物的制备方法具体如下：

23、s1.ti/al层的包覆：将10-12重量份钛酸四丁酯和7-10重量份异丙醇铝溶于70-80重量份乙醇中，加入15-20重量份纳米膨润土，滴加5-7重量份水，搅拌反应1-2h，离心，洗涤，干燥，得到ti/al层包覆膨润土；

24、s2.mg离子沉积：将5-7重量份可溶性镁盐溶于100重量份水，加入10-12重量份步骤s1制得的ti/al层包覆膨润土，挥干溶剂，得到mg沉积ti/al层包覆膨润土；

25、s3.煅烧：将步骤s2制得的mg沉积ti/al层包覆膨润土通入空气条件下，加热至500-700℃，煅烧2-4h，得到mgo/tio2/al2o3包覆膨润土；

26、s4.聚多巴胺改性：将10-12重量份步骤s3制得的mgo/tio2/al2o3包覆膨润土加入100重量份水中，加入13-15重量份多巴胺盐酸盐和1-2重量份催化剂，加热至40-50℃，搅拌反应2-3h，离心，洗涤，干燥，得到改性mgo/tio2/al2o3包覆膨润土；

27、所述催化剂为ph=8.5-9的tris-hcl溶液；

28、s5.阻燃剂的制备：将7-10重量份间苯二酚双（磷酸二苯酯）和3-5重量份磷酸三苯酯混合均匀，得到阻燃剂；

29、s6.改性材料的制备：将3-5重量份阻燃剂溶于100重量份异丙醇中，加入12-15重量份步骤s4制得的改性mgo/tio2/al2o3包覆膨润土，搅拌混合均匀，减压除去溶剂，球磨1-3h，得到改性材料；

30、s7.聚天门冬氨酸酯的改性：将5-7重量份聚天门冬氨酸酯f524、25-30重量份聚天门冬氨酸酯d2925升温至50-60℃，滴加40-50重量份马来酸二乙酯，然后升高温度至75-80℃，保温反应7-10h，降温出料，得到改性聚天门冬氨酸酯；

31、s8.a组分的制备：将20-30重量份改性聚天门冬氨酸酯、2-3重量份扩链剂、7-10重量份改性材料混合均匀，得到a组分；

32、s9.b组分的制备：将10-20重量份异氰酸酯组合物、7-12重量份聚醚多元醇ppg1000混合，加热至60-70℃，反应至体系-nco含量在10-12%即可降温结束反应，得到b组分；

33、所述异氰酸酯组合物为二环己基甲烷-4,4'-二异氰酸酯和六亚甲基二异氰酸酯的混合物，质量比为7-10:2-3；

34、s10.黏弹聚脲组合物的制备：将分散好的a组分、b组分，所述a组分、b组分的添加量为-nco和-nh的当量比为1:1，混合均匀，喷涂涂膜，得到黏弹聚脲组合物。

35、本发明进一步保护一种上述黏弹聚脲防水卷材的制备方法，包括以下步骤：将高密度聚乙烯层、丙纶层或涤纶层装入放卷架上，展开膜，在上、下表面各均匀喷涂一层黏弹聚脲层，固化后，表面涂覆一层丙烯酸胶黏剂后，贴附一层聚偏氟乙烯层或热塑性聚烯烃层，调整夹辊间的距离为2-3mm，加热至120-130℃，辊压，冷却至室温，得到黏弹聚脲防水卷材。

36、本发明具有如下有益效果：本发明制备了一种改性材料，以纳米膨润土为基础，纳米膨润土可以明显提高黏弹聚脲组合物的机械强度、阻燃性能、耐化学腐蚀性能等，增加材料的韧性和抗冲击性，可以与聚合物相互作用，形成网络结构，从而使材料具有较好的抗火性。表面经过溶胶凝胶反应沉积一层ti/al层后，并采用浸渍法沉积mg离子，mg离子能够与ti/al层包覆膨润土表面的羟基以及其他含氧集团形成络合物，从而固定mg离子，经过有氧煅烧后，得到mgo/tio2/al2o3包覆膨润土，其中，tio2的掺混明显提高了黏弹聚脲组合物的抗菌性、环保性（可光催化降解有机物）以及抗紫外线性能，al2o3的掺混明显提高了黏弹聚脲组合物的阻燃性、保温性和耐高温性能，mgo的掺混明显提高了黏弹聚脲组合物的阻燃性、可降解性、环保性（可捕集废气中的硫化物，减少空气中二氧化硫和硫化氢的含量），三者的协同作用下，明显提高了黏弹聚脲组合物的环保性、抗菌性、保温性、阻燃性、耐高低温性和力学强度、耐磨性能等，使得黏弹聚脲组合物的综合性能更佳。

37、在制得的mgo/tio2/al2o3包覆膨润土表面进行聚多巴胺改性，含有丰富的羟基、氨基、羧基等活性基团，能够很好的与基体聚脲材料形成氢键，从而接入到聚脲树脂体系中提高改性材料的相容性，另外，也能与阻燃剂分子形成氢键，从而将阻燃剂分子固定在改性材料表面，提高材料的阻燃改性效果，聚多巴胺的多n元素，也进一步提高了材料的阻燃性能。

38、在传统的聚脲树脂的制备过程中，由于反应速度过快，凝胶时间较短，可操作性差，因此，本发明中，聚天门冬氨酸酯d2925具有分子量大、官能度小、反应活性小、力学性能优异等特点，聚天门冬氨酸酯f524具有成本低等优点。经过改性后得到的制得的改性聚天门冬氨酸酯可以延长聚脲凝胶时间，改性原理是使胺基处于空间冠状位阻环境中，进而降低胺基与异氰酸酯的反应活性，延长了固化时间，提高了材料的可操作性能，同时随着脂环族异氰酸酯的引进，进一步加大了体系的硬度和柔韧性，制得的黏弹聚脲组合物的拉伸强度和撕裂强度也得到增强。

39、本发明b组分中，二苯基甲烷二异氰酸酯、苯二亚甲基二异氰酸酯、四甲基间苯二亚甲基二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯等异氰酸酯带有苯基，为芳香族化合物，制得的黏弹聚脲组合物硬度大，且较脆，拉伸强度也低，而本发明添加的二环己基甲烷-4,4'-二异氰酸酯和六亚甲基二异氰酸酯为脂环族和脂肪族异氰酸酯，制得的黏弹聚脲组合物硬度高且柔韧性好，拉伸强度也明显提高。

40、本发明制得的黏弹聚脲组合物具有优良的抗水渗透性，整体无缝、组织致密、坚韧、粘结力强，真正的“皮肤式”防水。可用于迎水面防水、亦可用于背水面防水。同时，该材料经过改性后，延长了固化时间，提高了施工的可操作性，耐候性、耐老化性好，耐高低温性能佳，优异的防腐性能和优异的物理性能，如抗拉强度、撕裂强度、冲击强度、粘结力、延伸率、耐磨性、耐刺穿、抗碾压、耐硌破、防湿滑等。

41、本发明黏弹聚脲防水卷材的三层结构中，其中，聚偏二氟乙烯（pvdf）或tpo是高耐候性材料，耐紫外线、耐老化。用作面层（皮肤）挡住紫外线。高密度聚乙烯hdpe材料夹在中间，作为皮肤式复合防水结构中的“筋膜”；黏弹聚脲（vepu）作为防水主体，它的“黏持性”是保证与基材的密封粘结的“肉”，与“皮肤”膜与筋膜有机复合在一起。三种材料都是防水材料，单独应用，均可达到其防水效果，但都有缺点，不能满足“防水新规”设计年限，有机复合的“皮肤式”防水系统，三种材料各自发挥其功能，“皮肤”膜保护着“肉”老化，“皮肤”膜“肉”保护着“筋膜”的老化，“肉”营养者“皮肤”膜和“筋膜”，又保护着“皮肤”膜和“筋膜”，消减外力如冲击、伸缩断裂等影响，“皮肤”膜与“肉”，“筋膜”与“肉”层间互为滑动状态，应力抵减，消除了拉伸疲劳破坏。当基材极限断裂时，只有与基材长在一起的“肉”发生损伤，在“肉”中间的“筋膜”和“肉”表面上的“皮肤”膜，产生了“滑动”，没有受到断裂应力破坏而开裂，依然防水不渗不漏，这种结构增益功能，具备动态和静态裂缝搭桥能力，是传统材料技术难以达到的。另外，“肉”对“筋膜”与“皮肤”膜提供营养，大大延长筋膜的寿命，一般使用寿命达到10年以上。

42、本发明制得的黏弹聚脲防水卷材作为一种柔性防水材料，韧性较好，当外界出现变形时，能够通过自身胀缩与其适应，且保证不开裂，可自由成型，可以作为工程基础与建筑物之间的无渗漏连接，具有良好的耐水性、温度稳定性、机械强度、延伸性和抗断裂性柔韧性以及大气稳定性等，在建筑屋面防水、道路桥梁及地铁领域均有较多应用。