CN107059422A - 一种高强度耐磨防水卷材及制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高强度耐磨防水卷材及制备方法，属于建筑工程用防水材料领域。所述防水卷材包括如下结构：基材层，所述基材层上、下表面均设有防水层，防水层的表面设有加强耐磨层和弹性加强层。所述制备方法包括如下步骤：（1）SBS改性沥青的制备；（2）聚N,N‑二甲基丙烯酰胺/氧化石墨烯纳米复合材料的制备；（3）石墨烯/天然橡胶纳米复合材料的制备；（4）防水材料的制备。本发明所述的高强度耐磨防水卷材，采用石墨烯聚合物复合材料层作为加强层，能够大大提高聚合物改性沥青防水卷材的防水性能、力学性能及热稳定性，符合目前建筑行业的需求，且制备工艺简单，具有较高的应用价值。

Description

一种高强度耐磨防水卷材及制备方法
技术领域
本发明涉及建筑工程用防水材料，具体涉及一种高强度耐磨防水卷材。
背景技术
防水材料广泛应用于各种工业与民用建筑的屋面、地下室的工程防水，以及地铁、隧道、公路桥梁等市政及水利设施的工程防水中，目前的防水卷材抗破坏力差，易出现刺破或撕裂现象，需耗费人力、物力进行修补，缩短了防水材料的使用寿命，造成资源和资金的浪费。
防水卷材是建筑施工中常用的一种建筑材料，在道路桥梁、屋顶或需要防水的建筑物的施工中，均需要预先铺制防水卷材。而目前常用的防水卷材为高分子聚合物改性沥青，根据防水卷材应用的场所的不同，需要给防水卷材一定的特殊性能，比如在沿海地区和高盐碱地区，因为受盐碱侵蚀，建筑物的防水工程要求比一般的建筑物防水标准更高，尤其要求防水材料要具有优异耐盐碱腐蚀性能和抗氯离子渗透性、能够长时间处于高盐碱环境中仍保持良好防水性能，能够抵抗高温和严寒。在防火等级要求高的应用场所，就要求所需防水卷材有一定的防火阻燃性能，而普通的高分子聚合物改性沥青的防火阻燃性能较差，不能达到使用要求。
现有的沥青防水卷材拉伸强度、延伸率低、温度稳定性差，易受天气的影响；因而其防水性能较差、耐候性较差、使用年限较短。目前国内外防水卷材中质量较好的一类是高分子类防水卷材—CPE(即氯化聚乙烯)，是一种应用较广泛的饱和高分子材料；该CPE防水卷材具有优良的耐侯性、耐臭氧、耐化学药品、耐老化性能、耐油性、阻燃性及着色性能，但是该CPE防水卷材通体用CPE制成，卷材抗变形能力差，温度变化易引起卷材的收缩膨胀，容易造成卷材破碎形成微孔，影响了防水卷材的防水性能和强度。
研究与开发具有高强度、耐磨性能的聚合物改性沥青防水卷材产品，可以大大提高我们建设质量，创造无法估量的社会效益，随着聚合物改性沥青防水卷材门槛的提高，随着未来建筑建设发展需要，高强度、耐磨性聚合物改性沥青防水卷材的研发具有重要意义和实用价值。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种高强度耐磨防水卷材，能够大大提高聚合物改性沥青防水卷材的拉伸强度和耐摩擦性能，且所述防水卷材具有优异的温度稳定性，有效解决了现有防水卷材的存在的弊端，符合目前建筑行业的需求，具有重要意义及实用价值。
本发明解决技术问题采用如下技术方案：
本发明涉及一种高强度耐磨防水卷材，包括基材层，所述基材层上表面设有第一防水层，基材层的下表面设有第二防水层，所述第一防水层的上表面设有加强耐磨层，所述第二防水层的下表面设有弹性加强层。
优选地，所述基材层为玻纤毡层，为防水卷材提供了强度保障。
优选地，所述第一防水层和第二防水层为SBS改性沥青层。
优选地，所述SBS改性沥青层包括如下重量分数的各组分：沥青基质40~50份，SBS20~30份，改性剂5~10份，填充剂20~30份，抗老化剂0.5~1.5份，抗剥落剂0.1~0.5份，软化剂5~10份，增韧剂1~1.5份。
优选地，所述改性剂为丁基橡胶、丁苯橡胶中的一种。
优选地，所述填充料为滑石粉、碳酸钙中的一种。
优选地，所述加强耐磨层为聚N,N-二甲基丙烯酰胺/氧化石墨烯纳米复合材料层，能够大大提高防水卷材的拉伸强度和耐摩擦性能。
优选地，所述弹性加强层为石墨烯/天然橡胶纳米复合材料层，不仅提高防水卷材的耐摩擦性能，还大大增强防水卷材的韧性，使得防水卷材具有较好的抗撕裂性能。
本发明还涉及一种高强度耐磨防水卷材的制备方法，包括如下步骤：
（1）SBS改性沥青的制备：将沥青基质加热到150~170℃，加入软化剂反应0.5~1h；加入SBS、改性剂，充分混合，并于170~185℃条件下反应1~2h；向反应混合物中按照配比加入填充料，抗氧化剂，增韧剂，搅拌反应0.5~1h，再加入抗剥落剂，搅拌均匀，冷却，即制得改性沥青；
（2）聚N,N-二甲基丙烯酰胺/氧化石墨烯纳米复合材料的制备：将氧化石墨烯水溶液加入到N,N-二甲基丙烯酰胺中，加入引发剂过硫酸铵溶液和交联剂，搅拌条件下聚合反应制得聚N,N-二甲基丙烯酰胺/氧化石墨烯纳米复合材料；
（3）石墨烯/天然橡胶纳米复合材料的制备：将石墨烯分散在水相中，再与橡胶胶乳混合，经过絮凝、烘干、混炼配合制备得到复合材料；
（4）防水材料的制备：将无纺布层胎基层展开，在玻纤毡层上下表面各涂覆一层SBS改性沥青层，涂覆厚度为0.8~2mm；在一面的SBS改性沥青层表面涂覆聚N,N-二甲基丙烯酰胺/氧化石墨烯纳米复合材料，涂覆厚度0.2~0.6mm，在另一面的SBS改性沥青层表面涂覆石墨烯/天然橡胶纳米复合材料，涂覆厚度0.3~0.8mm。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
（1）本发明所述的高强度耐磨防水卷材，采用双重加强层，有效提高防水卷材的拉伸强度、抗撕裂强度及耐摩擦性能；
（2）本发明采用石墨烯/天然橡胶纳米复合材料作为弹性加强层，石墨烯与天然橡胶进行交联复合，大大提高橡胶的力学性能，具有优异的抗撕裂、耐摩擦性能，能够大大增强防水卷材的韧性，使得防水卷材具有较好的抗撕裂性能和耐摩擦性能；
（3）采用聚N,N-二甲基丙烯酰胺/氧化石墨烯纳米复合材料层作为加强耐磨层，由于石墨烯具有片层共轭结构，层层叠加形成致密的隔绝层，形成致密的物理隔绝层，氧化石墨烯与聚N,N-二甲基丙烯酰胺的复合使得聚合物具有优异的力学性能、热稳定性，将复合材料涂覆在防水卷材中形成一层致密的保护膜，不仅提高了防水效果，还使得防水卷材具有较好的力学性能和热稳定性；
（4）所述防水卷材，各层之间粘合性好，制备工艺简单，能够大大提高聚合物改性沥青防水卷材的力学性能及耐摩擦性能，符合目前建筑行业的需求，具有较高的应用价值。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明所述高强度耐磨防水卷材的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例，进一步阐述本发明。这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。
实施例1：
如图1所示，本发明涉及一种高强度耐磨防水卷材及制备方法，所述防水卷材包括如下结构：包括基材层1，所述基材层1上表面设有第一防水层2，基材层1的下表面设有第二防水层3，所述第一防水层2的上表面设有加强耐磨层4，所述第二防水层3的下表面设有弹性加强层5。其中，所述基材层1为玻纤毡层，所述第一防水层2和第二防水层3为SBS改性沥青层，所述加强耐磨层4为聚N,N-二甲基丙烯酰胺/氧化石墨烯纳米复合材料层，能够大大提高防水卷材的拉伸强度和耐摩擦性能；所述弹性加强层5为石墨烯/天然橡胶纳米复合材料层，不仅提高防水卷材的耐摩擦性能，还大大增强防水卷材的韧性，使得防水卷材具有较好的抗撕裂性能
所述SBS改性沥青层包括如下重量分数的各组分：沥青基质45份，SBS 25份，改性剂8份，填充剂25份，抗老化剂1.0份，抗剥落剂0.3份，软化剂8份，增韧剂1.2份。其中，所述改性剂为丁基橡胶，填充料为滑石粉，采用油性紫外线吸收剂作为抗老化剂，抗剥落剂为含磷羟基抗剥落剂，软化剂为松焦油，增韧剂为聚乙烯醇。
所述防水卷材的制备方法，包括如下步骤：
（1）SBS改性沥青的制备：将沥青基质加热到160℃，加入软化剂反应0.5h；加入SBS、改性剂，充分混合，并于180℃条件下反应1.5h；向反应混合物中按照配比加入填充料，抗氧化剂，增韧剂，搅拌反应0.5h，再加入抗剥落剂，搅拌均匀，冷却，即制得改性沥青；
（2）聚N,N-二甲基丙烯酰胺/氧化石墨烯纳米复合材料的制备：将氧化石墨烯水溶液加入到N,N-二甲基丙烯酰胺中，加入引发剂过硫酸铵溶液和交联剂，搅拌条件下聚合反应制得聚N,N-二甲基丙烯酰胺/氧化石墨烯纳米复合材料；
（3）石墨烯/天然橡胶纳米复合材料的制备：将石墨烯分散在水相中，再与橡胶胶乳混合，经过絮凝、烘干、混炼配合制备得到复合材料；
（4）防水材料的制备：将无纺布层胎基层展开，在玻纤毡层上下表面各涂覆一层SBS改性沥青层，涂覆厚度为1.0mm；在一面的SBS改性沥青层表面涂覆聚N,N-二甲基丙烯酰胺/氧化石墨烯纳米复合材料，涂覆厚度0.3mm，在另一面的SBS改性沥青层表面涂覆石墨烯/天然橡胶纳米复合材料，涂覆厚度0.5mm。
实施例2：
本发明涉及一种高强度耐磨防水卷材，所述防水卷材包括如下结构：包括基材层，所述基材层上表面设有第一防水层，基材层的下表面设有第二防水层，所述第一防水层的上表面设有加强耐磨层，所述第二防水层的下表面设有弹性加强层。其中，所述基材层为玻纤毡层，所述第一防水层和第二防水层为SBS改性沥青层，所述加强耐磨层为聚N,N-二甲基丙烯酰胺/氧化石墨烯纳米复合材料层，能够大大提高防水卷材的拉伸强度和耐摩擦性能；所述弹性加强层为石墨烯/天然橡胶纳米复合材料层，不仅提高防水卷材的耐摩擦性能，还大大增强防水卷材的韧性，使得防水卷材具有较好的抗撕裂性能
所述SBS改性沥青层包括如下重量分数的各组分：沥青基质40份，SBS 20份，改性剂5份，填充剂20份，抗老化剂0.5份，抗剥落剂0.1份，软化剂5份，增韧剂1份。其中，所述改性剂为丁苯橡胶，所述填充料为滑石粉。
所述防水卷材的制备方法，包括如下步骤：
（1）SBS改性沥青的制备：将沥青基质加热到150℃，加入软化剂反应1h；加入SBS、改性剂，充分混合，并于185℃条件下反应1h；向反应混合物中按照配比加入填充料，抗氧化剂，增韧剂，搅拌反应0.5h，再加入抗剥落剂，搅拌均匀，冷却，即制得改性沥青；
（2）聚N,N-二甲基丙烯酰胺/氧化石墨烯纳米复合材料的制备：将氧化石墨烯水溶液加入到N,N-二甲基丙烯酰胺中，加入引发剂过硫酸铵溶液和交联剂，搅拌条件下聚合反应制得聚N,N-二甲基丙烯酰胺/氧化石墨烯纳米复合材料；
（3）石墨烯/天然橡胶纳米复合材料的制备：将石墨烯分散在水相中，再与橡胶胶乳混合，经过絮凝、烘干、混炼配合制备得到复合材料；
（4）防水材料的制备：将无纺布层胎基层展开，在玻纤毡层上下表面各涂覆一层SBS改性沥青层，涂覆厚度为0.8mm；在一面的SBS改性沥青层表面涂覆聚N,N-二甲基丙烯酰胺/氧化石墨烯纳米复合材料，涂覆厚度0.2mm，在另一面的SBS改性沥青层表面涂覆石墨烯/天然橡胶纳米复合材料，涂覆厚度0.3mm。
实施例3：
本发明涉及一种高强度耐磨防水卷材，所述防水卷材包括如下结构：包括基材层，所述基材层上表面设有第一防水层，基材层的下表面设有第二防水层，所述第一防水层的上表面设有加强耐磨层，所述第二防水层的下表面设有弹性加强层。其中，所述基材层为玻纤毡层，所述第一防水层和第二防水层为SBS改性沥青层，所述加强耐磨层为聚N,N-二甲基丙烯酰胺/氧化石墨烯纳米复合材料层，能够大大提高防水卷材的拉伸强度和耐摩擦性能；所述弹性加强层为石墨烯/天然橡胶纳米复合材料层，不仅提高防水卷材的耐摩擦性能，还大大增强防水卷材的韧性，使得防水卷材具有较好的抗撕裂性能
所述SBS改性沥青层包括如下重量分数的各组分：沥青基质50份，SBS 30份，改性剂10份，填充剂30份，抗老化剂1.5份，抗剥落剂0.5份，软化剂10份，增韧剂1.5份。其中，所述改性剂为丁基橡胶，填充料为碳酸钙。
所述防水卷材的制备方法，包括如下步骤：
（1）SBS改性沥青的制备：将沥青基质加热到170℃，加入软化剂反应0.5h；加入SBS、改性剂，充分混合，并于170℃条件下反应2h；向反应混合物中按照配比加入填充料，抗氧化剂，增韧剂，搅拌反应1h，再加入抗剥落剂，搅拌均匀，冷却，即制得改性沥青；
（2）聚N,N-二甲基丙烯酰胺/氧化石墨烯纳米复合材料的制备：将氧化石墨烯水溶液加入到N,N-二甲基丙烯酰胺中，加入引发剂过硫酸铵溶液和交联剂，搅拌条件下聚合反应制得聚N,N-二甲基丙烯酰胺/氧化石墨烯纳米复合材料；
（3）石墨烯/天然橡胶纳米复合材料的制备：将石墨烯分散在水相中，再与橡胶胶乳混合，经过絮凝、烘干、混炼配合制备得到复合材料；
（4）防水材料的制备：将无纺布层胎基层展开，在玻纤毡层上下表面各涂覆一层SBS改性沥青层，涂覆厚度为2mm；在一面的SBS改性沥青层表面涂覆聚N,N-二甲基丙烯酰胺/氧化石墨烯纳米复合材料，涂覆厚度0.6mm，在另一面的SBS改性沥青层表面涂覆石墨烯/天然橡胶纳米复合材料，涂覆厚度0.8mm。
本发明所述的高强度耐磨防水卷材，采用聚N,N-二甲基丙烯酰胺/氧化石墨烯纳米复合材料层和石墨烯/天然橡胶纳米复合材料层双重加强层，不仅提高了防水效果，还使得防水卷材具有较好的力学性能和热稳定性，大大提高了防水卷材的拉伸强度、抗撕裂强度及耐摩擦性能；所述防水卷材，各层之间粘合性好，制备工艺简单，能够大大提高聚合物改性沥青防水卷材的力学性能及耐摩擦性能，符合目前建筑行业的需求，具有较高的应用价值。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (9)

1.一种高强度耐磨防水卷材，其特征在于：包括基材层，所述基材层上表面设有第一防水层，基材层的下表面设有第二防水层，所述第一防水层的上表面设有加强耐磨层，所述第二防水层的下表面设有弹性加强层。
2.根据权利要求1所述的高强度耐磨防水卷材，其特征在于：所述基材层为玻纤毡层。
3.根据权利要求1所述的高强度耐磨防水卷材，其特征在于：所述第一防水层和第二防水层为SBS改性沥青层。
4.根据权利要求3所述的高强度耐磨防水卷材，其特征在于：所述SBS改性沥青层包括如下重量分数的各组分：沥青基质40~50份，SBS 20~30份，改性剂5~10份，填充剂20~30份，抗老化剂0.5~1.5份，抗剥落剂0.1~0.5份，软化剂5~10份，增韧剂1~1.5份。
5.根据权利要求4所述的高强度耐磨防水卷材，其特征在于：所述改性剂为丁基橡胶、丁苯橡胶中的一种。
6.根据权利要求4所述的高强度耐磨防水卷材，其特征在于：所述填充料为滑石粉、碳酸钙中的一种。
7.根据权利要求1所述的高强度耐磨防水卷材，其特征在于：所述加强耐磨层为聚N,N-二甲基丙烯酰胺/氧化石墨烯纳米复合材料层。
8.根据权利要求1所述的高强度耐磨防水卷材，其特征在于：所述弹性加强层为石墨烯/天然橡胶纳米复合材料层。
9.一种根据权利要求1~8任一项所述的高强度耐磨防水卷材的制备方法，其特征在于：所述防水卷材的制备方法包括：
（1）SBS改性沥青的制备：将沥青基质加热到150~170℃，加入软化剂反应0.5~1h；加入SBS、改性剂，充分混合，并于170~185℃条件下反应1~2h；向反应混合物中按照配比加入填充料，抗氧化剂，增韧剂，搅拌反应0.5~1h，再加入抗剥落剂，搅拌均匀，冷却，即制得改性沥青；
（2）聚N,N-二甲基丙烯酰胺/氧化石墨烯纳米复合材料的制备：将氧化石墨烯水溶液加入到N,N-二甲基丙烯酰胺中，加入引发剂过硫酸铵溶液和交联剂，搅拌条件下聚合反应制得聚N,N-二甲基丙烯酰胺/氧化石墨烯纳米复合材料；
（3）石墨烯/天然橡胶纳米复合材料的制备：将石墨烯分散在水相中，再与橡胶胶乳混合，经过絮凝、烘干、混炼配合制备得到复合材料；
（4）防水材料的制备：将无纺布层胎基层展开，在玻纤毡层上下表面各涂覆一层SBS改性沥青层，涂覆厚度为0.8~2mm；在一面的SBS改性沥青层表面涂覆聚N,N-二甲基丙烯酰胺/氧化石墨烯纳米复合材料，涂覆厚度0.2~0.6mm，在另一面的SBS改性沥青层表面涂覆石墨烯/天然橡胶纳米复合材料，涂覆厚度0.3~0.8mm。
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