一種高強度耐磨防水卷材及制備方法與流程

本發明涉及建筑工程用防水材料，具體涉及一種高強度耐磨防水卷材。

背景技術：

防水材料廣泛應用于各種工業與民用建筑的屋面、地下室的工程防水，以及地鐵、隧道、公路橋梁等市政及水利設施的工程防水中，目前的防水卷材抗破壞力差，易出現刺破或撕裂現象，需耗費人力、物力進行修補，縮短了防水材料的使用壽命，造成資源和資金的浪費。

防水卷材是建筑施工中常用的一種建筑材料，在道路橋梁、屋頂或需要防水的建筑物的施工中，均需要預先鋪制防水卷材。而目前常用的防水卷材為高分子聚合物改性瀝青，根據防水卷材應用的場所的不同，需要給防水卷材一定的特殊性能，比如在沿海地區和高鹽堿地區，因為受鹽堿侵蝕，建筑物的防水工程要求比一般的建筑物防水標準更高，尤其要求防水材料要具有優異耐鹽堿腐蝕性能和抗氯離子滲透性、能夠長時間處于高鹽堿環境中仍保持良好防水性能，能夠抵抗高溫和嚴寒。在防火等級要求高的應用場所，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瀝青的防火阻燃性能較差，不能達到使用要求。

現有的瀝青防水卷材拉伸強度、延伸率低、溫度穩定性差，易受天氣的影響；因而其防水性能較差、耐候性較差、使用年限較短。目前國內外防水卷材中質量較好的一類是高分子類防水卷材—cpe(即氯化聚乙烯)，是一種應用較廣泛的飽和高分子材料；該cpe防水卷材具有優良的耐侯性、耐臭氧、耐化學藥品、耐老化性能、耐油性、阻燃性及著色性能，但是該cpe防水卷材通體用cpe制成，卷材抗變形能力差，溫度變化易引起卷材的收縮膨脹，容易造成卷材破碎形成微孔，影響了防水卷材的防水性能和強度。

研究與開發具有高強度、耐磨性能的聚合物改性瀝青防水卷材產品，可以大大提高我們建設質量，創造無法估量的社會效益，隨著聚合物改性瀝青防水卷材門檻的提高，隨著未來建筑建設發展需要，高強度、耐磨性聚合物改性瀝青防水卷材的研發具有重要意義和實用價值。

技術實現要素：

針對現有技術中的缺陷，本發明的目的是提供一種高強度耐磨防水卷材，能夠大大提高聚合物改性瀝青防水卷材的拉伸強度和耐摩擦性能，且所述防水卷材具有優異的溫度穩定性，有效解決了現有防水卷材的存在的弊端，符合目前建筑行業的需求，具有重要意義及實用價值。

本發明解決技術問題采用如下技術方案：

本發明涉及一種高強度耐磨防水卷材，包括基材層，所述基材層上表面設有第一防水層，基材層的下表面設有第二防水層，所述第一防水層的上表面設有加強耐磨層，所述第二防水層的下表面設有彈性加強層。

優選地，所述基材層為玻纖氈層，為防水卷材提供了強度保障。

優選地，所述第一防水層和第二防水層為sbs改性瀝青層。

優選地，所述sbs改性瀝青層包括如下重量分數的各組分：瀝青基質40～50份，sbs20～30份，改性劑5～10份，填充劑20～30份，抗老化劑0.5～1.5份，抗剝落劑0.1～0.5份，軟化劑5～10份，增韌劑1～1.5份。

優選地，所述改性劑為丁基橡膠、丁苯橡膠中的一種。

優選地，所述填充料為滑石粉、碳酸鈣中的一種。

優選地，所述加強耐磨層為聚n,n-二甲基丙烯酰胺/氧化石墨烯納米復合材料層，能夠大大提高防水卷材的拉伸強度和耐摩擦性能。

優選地，所述彈性加強層為石墨烯/天然橡膠納米復合材料層，不僅提高防水卷材的耐摩擦性能，還大大增強防水卷材的韌性，使得防水卷材具有較好的抗撕裂性能。

本發明還涉及一種高強度耐磨防水卷材的制備方法，包括如下步驟：

(1)sbs改性瀝青的制備：將瀝青基質加熱到150～170℃，加入軟化劑反應0.5～1h；加入sbs、改性劑，充分混合，并于170～185℃條件下反應1～2h；向反應混合物中按照配比加入填充料，抗氧化劑，增韌劑，攪拌反應0.5～1h，再加入抗剝落劑，攪拌均勻，冷卻，即制得改性瀝青；

(2)聚n,n-二甲基丙烯酰胺/氧化石墨烯納米復合材料的制備：將氧化石墨烯水溶液加入到n,n-二甲基丙烯酰胺中，加入引發劑過硫酸銨溶液和交聯劑，攪拌條件下聚合反應制得聚n,n-二甲基丙烯酰胺/氧化石墨烯納米復合材料；

(3)石墨烯/天然橡膠納米復合材料的制備：將石墨烯分散在水相中，再與橡膠膠乳混合，經過絮凝、烘干、混煉配合制備得到復合材料；

(4)防水材料的制備：將無紡布層胎基層展開，在玻纖氈層上下表面各涂覆一層sbs改性瀝青層，涂覆厚度為0.8～2mm；在一面的sbs改性瀝青層表面涂覆聚n,n-二甲基丙烯酰胺/氧化石墨烯納米復合材料，涂覆厚度0.2～0.6mm，在另一面的sbs改性瀝青層表面涂覆石墨烯/天然橡膠納米復合材料，涂覆厚度0.3～0.8mm。

與現有技術相比，本發明具有如下的有益效果：

(1)本發明所述的高強度耐磨防水卷材，采用雙重加強層，有效提高防水卷材的拉伸強度、抗撕裂強度及耐摩擦性能；

(2)本發明采用石墨烯/天然橡膠納米復合材料作為彈性加強層，石墨烯與天然橡膠進行交聯復合，大大提高橡膠的力學性能，具有優異的抗撕裂、耐摩擦性能，能夠大大增強防水卷材的韌性，使得防水卷材具有較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/氧化石墨烯納米復合材料層作為加強耐磨層，由于石墨烯具有片層共軛結構，層層疊加形成致密的隔絕層，形成致密的物理隔絕層，氧化石墨烯與聚n,n-二甲基丙烯酰胺的復合使得聚合物具有優異的力學性能、熱穩定性，將復合材料涂覆在防水卷材中形成一層致密的保護膜，不僅提高了防水效果，還使得防水卷材具有較好的力學性能和熱穩定性；

(4)所述防水卷材，各層之間粘合性好，制備工藝簡單，能夠大大提高聚合物改性瀝青防水卷材的力學性能及耐摩擦性能，符合目前建筑行業的需求，具有較高的應用價值。

附圖說明

通過閱讀參照以下附圖對非限制性實施例所作的詳細描述，本發明的其它特征、目的和優點將會變得更明顯：

圖1為本發明所述高強度耐磨防水卷材的結構示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖及具體實施例，進一步闡述本發明。這些實施例僅用于說明本發明而不用于限制本發明的范圍。

實施例1：

如圖1所示，本發明涉及一種高強度耐磨防水卷材及制備方法，所述防水卷材包括如下結構：包括基材層1，所述基材層1上表面設有第一防水層2，基材層1的下表面設有第二防水層3，所述第一防水層2的上表面設有加強耐磨層4，所述第二防水層3的下表面設有彈性加強層5。其中，所述基材層1為玻纖氈層，所述第一防水層2和第二防水層3為sbs改性瀝青層，所述加強耐磨層4為聚n,n-二甲基丙烯酰胺/氧化石墨烯納米復合材料層，能夠大大提高防水卷材的拉伸強度和耐摩擦性能；所述彈性加強層5為石墨烯/天然橡膠納米復合材料層，不僅提高防水卷材的耐摩擦性能，還大大增強防水卷材的韌性，使得防水卷材具有較好的抗撕裂性能

所述sbs改性瀝青層包括如下重量分數的各組分：瀝青基質45份，sbs25份，改性劑8份，填充劑25份，抗老化劑1.0份，抗剝落劑0.3份，軟化劑8份，增韌劑1.2份。其中，所述改性劑為丁基橡膠，填充料為滑石粉，采用油性紫外線吸收劑作為抗老化劑，抗剝落劑為含磷羥基抗剝落劑，軟化劑為松焦油，增韌劑為聚乙烯醇。

所述防水卷材的制備方法，包括如下步驟：

(1)sbs改性瀝青的制備：將瀝青基質加熱到160℃，加入軟化劑反應0.5h；加入sbs、改性劑，充分混合，并于180℃條件下反應1.5h；向反應混合物中按照配比加入填充料，抗氧化劑，增韌劑，攪拌反應0.5h，再加入抗剝落劑，攪拌均勻，冷卻，即制得改性瀝青；

(2)聚n,n-二甲基丙烯酰胺/氧化石墨烯納米復合材料的制備：將氧化石墨烯水溶液加入到n,n-二甲基丙烯酰胺中，加入引發劑過硫酸銨溶液和交聯劑，攪拌條件下聚合反應制得聚n,n-二甲基丙烯酰胺/氧化石墨烯納米復合材料；

(3)石墨烯/天然橡膠納米復合材料的制備：將石墨烯分散在水相中，再與橡膠膠乳混合，經過絮凝、烘干、混煉配合制備得到復合材料；

(4)防水材料的制備：將無紡布層胎基層展開，在玻纖氈層上下表面各涂覆一層sbs改性瀝青層，涂覆厚度為1.0mm；在一面的sbs改性瀝青層表面涂覆聚n,n-二甲基丙烯酰胺/氧化石墨烯納米復合材料，涂覆厚度0.3mm，在另一面的sbs改性瀝青層表面涂覆石墨烯/天然橡膠納米復合材料，涂覆厚度0.5mm。

實施例2：

本發明涉及一種高強度耐磨防水卷材，所述防水卷材包括如下結構：包括基材層，所述基材層上表面設有第一防水層，基材層的下表面設有第二防水層，所述第一防水層的上表面設有加強耐磨層，所述第二防水層的下表面設有彈性加強層。其中，所述基材層為玻纖氈層，所述第一防水層和第二防水層為sbs改性瀝青層，所述加強耐磨層為聚n,n-二甲基丙烯酰胺/氧化石墨烯納米復合材料層，能夠大大提高防水卷材的拉伸強度和耐摩擦性能；所述彈性加強層為石墨烯/天然橡膠納米復合材料層，不僅提高防水卷材的耐摩擦性能，還大大增強防水卷材的韌性，使得防水卷材具有較好的抗撕裂性能

所述sbs改性瀝青層包括如下重量分數的各組分：瀝青基質40份，sbs20份，改性劑5份，填充劑20份，抗老化劑0.5份，抗剝落劑0.1份，軟化劑5份，增韌劑1份。其中，所述改性劑為丁苯橡膠，所述填充料為滑石粉。

所述防水卷材的制備方法，包括如下步驟：

(1)sbs改性瀝青的制備：將瀝青基質加熱到150℃，加入軟化劑反應1h；加入sbs、改性劑，充分混合，并于185℃條件下反應1h；向反應混合物中按照配比加入填充料，抗氧化劑，增韌劑，攪拌反應0.5h，再加入抗剝落劑，攪拌均勻，冷卻，即制得改性瀝青；

(2)聚n,n-二甲基丙烯酰胺/氧化石墨烯納米復合材料的制備：將氧化石墨烯水溶液加入到n,n-二甲基丙烯酰胺中，加入引發劑過硫酸銨溶液和交聯劑，攪拌條件下聚合反應制得聚n,n-二甲基丙烯酰胺/氧化石墨烯納米復合材料；

(3)石墨烯/天然橡膠納米復合材料的制備：將石墨烯分散在水相中，再與橡膠膠乳混合，經過絮凝、烘干、混煉配合制備得到復合材料；

(4)防水材料的制備：將無紡布層胎基層展開，在玻纖氈層上下表面各涂覆一層sbs改性瀝青層，涂覆厚度為0.8mm；在一面的sbs改性瀝青層表面涂覆聚n,n-二甲基丙烯酰胺/氧化石墨烯納米復合材料，涂覆厚度0.2mm，在另一面的sbs改性瀝青層表面涂覆石墨烯/天然橡膠納米復合材料，涂覆厚度0.3mm。

實施例3：

本發明涉及一種高強度耐磨防水卷材，所述防水卷材包括如下結構：包括基材層，所述基材層上表面設有第一防水層，基材層的下表面設有第二防水層，所述第一防水層的上表面設有加強耐磨層，所述第二防水層的下表面設有彈性加強層。其中，所述基材層為玻纖氈層，所述第一防水層和第二防水層為sbs改性瀝青層，所述加強耐磨層為聚n,n-二甲基丙烯酰胺/氧化石墨烯納米復合材料層，能夠大大提高防水卷材的拉伸強度和耐摩擦性能；所述彈性加強層為石墨烯/天然橡膠納米復合材料層，不僅提高防水卷材的耐摩擦性能，還大大增強防水卷材的韌性，使得防水卷材具有較好的抗撕裂性能

所述sbs改性瀝青層包括如下重量分數的各組分：瀝青基質50份，sbs30份，改性劑10份，填充劑30份，抗老化劑1.5份，抗剝落劑0.5份，軟化劑10份，增韌劑1.5份。其中，所述改性劑為丁基橡膠，填充料為碳酸鈣。

所述防水卷材的制備方法，包括如下步驟：

(1)sbs改性瀝青的制備：將瀝青基質加熱到170℃，加入軟化劑反應0.5h；加入sbs、改性劑，充分混合，并于170℃條件下反應2h；向反應混合物中按照配比加入填充料，抗氧化劑，增韌劑，攪拌反應1h，再加入抗剝落劑，攪拌均勻，冷卻，即制得改性瀝青；

(2)聚n,n-二甲基丙烯酰胺/氧化石墨烯納米復合材料的制備：將氧化石墨烯水溶液加入到n,n-二甲基丙烯酰胺中，加入引發劑過硫酸銨溶液和交聯劑，攪拌條件下聚合反應制得聚n,n-二甲基丙烯酰胺/氧化石墨烯納米復合材料；

(3)石墨烯/天然橡膠納米復合材料的制備：將石墨烯分散在水相中，再與橡膠膠乳混合，經過絮凝、烘干、混煉配合制備得到復合材料；

(4)防水材料的制備：將無紡布層胎基層展開，在玻纖氈層上下表面各涂覆一層sbs改性瀝青層，涂覆厚度為2mm；在一面的sbs改性瀝青層表面涂覆聚n,n-二甲基丙烯酰胺/氧化石墨烯納米復合材料，涂覆厚度0.6mm，在另一面的sbs改性瀝青層表面涂覆石墨烯/天然橡膠納米復合材料，涂覆厚度0.8mm。

本發明所述的高強度耐磨防水卷材，采用聚n,n-二甲基丙烯酰胺/氧化石墨烯納米復合材料層和石墨烯/天然橡膠納米復合材料層雙重加強層，不僅提高了防水效果，還使得防水卷材具有較好的力學性能和熱穩定性，大大提高了防水卷材的拉伸強度、抗撕裂強度及耐摩擦性能；所述防水卷材，各層之間粘合性好，制備工藝簡單，能夠大大提高聚合物改性瀝青防水卷材的力學性能及耐摩擦性能，符合目前建筑行業的需求，具有較高的應用價值。

以上對本發明的具體實施例進行了描述。需要理解的是，本發明并不局限于上述特定實施方式，本領域技術人員可以在權利要求的范圍內做出各種變形或修改，這并不影響本發明的實質內容。