一种可外露石墨烯改性沥青防水卷材及其制备方法与流程

1.本发明涉及防水材料技术领域，尤其是涉及一种可外露石墨烯改性沥青防水卷材及其制备方法。

背景技术：

2.外露屋面防水材料的耐久性一直是防水领域的重要课题。外露环境复杂，防水材料暴露在外露环境中会受到各种外来因素的影响，影响防水效果和缩短防水寿命。改性沥青防水卷材在防水材料中一直处于占比最大的一种，但由于改性沥青类材料容易在高温高热、紫外线辐照环境下老化且普通功能高分子薄膜的耐候性能达不到要求，目前可应用与外墙或建筑屋面外露的基本以表面为矿物粒料的热熔类改性沥青防水卷材为主，无胎自粘改性沥青防水卷材厚度薄重量轻，服帖性能好，抗拉伸变性能力强，施工属于冷施工，不需要动用明火，安装便捷且安全环保，属于环境友好型的防水材料，但由于无胎自粘改性沥青防水卷材不能外露暴晒，目前施工结束后必须打保护层，带来建筑承重增加、用材增多以及后期维修困难等问题，这很大程度上限制了这类新型绿防水材料的应用范围。
3.现有技术的防水卷材无法同时解决自粘沥青表面紫外线老化、内部热氧老化以及粘结性能衰减老化，不能在长期外露环境下使用时依然保持良好的粘结、低温柔性以及抗拉伸变形能力。
4.因此，亟需一种新型的可外露改性沥青防水卷材，既可以耐受阳光暴晒保护自粘沥青的性能，同时解决改性沥青本身在配料过程中温度过高时间过长带来的老化问题。

技术实现要素：

5.本发明所要解决的第一个技术问题是：
6.提供一种可外露石墨烯改性沥青无胎自粘防水卷材，解决无胎自粘卷材不能直接外露需要打保护层的问题。
7.本发明所要解决的第二个技术问题是：
8.提供一种所述石墨烯改性沥青防水卷材的制备方法，引入具有层状结构的二维纳米氧化石墨烯，全面改善沥青改性剂的可加工型、抗老化性能和防水层的致密性。
9.本发明所要解决的第三个技术问题是：
10.所述改性沥青防水卷材的应用。本发明的改性沥青防水卷材还可以应用于石墨烯分段式低温研磨改性工艺技术，最终可使改性温度降低10℃、改性配料时间缩短1h以上，减轻改性沥青胶料有机组分老化同时，使得各物料充分得到研磨分散作用形成稳定的热力学体系，提高防水卷材的耐久性和使用寿命。
11.为了解决所述第一个技术问题，本发明采用的技术方案为：
12.一种可外露石墨烯改性沥青防水卷材，包括依次层叠设置的：
13.高分子氟碳膜层；
14.石墨烯改性沥青胶料层；
15.隔离膜层；
16.所述石墨烯改性沥青胶料层的原料，包括以下组分：
17.沥青、合成橡胶改性剂、软化油、石墨烯、增粘树脂和填充料。
18.根据本发明的实施方式，所述技术方案至少具有如下优点或有益效果：
19.1.所述可外露石墨烯改性沥青防水卷材的上表面，覆盖有高分子氟碳膜层，该高分子氟碳膜层具有高耐候、高强度和高抗变形能力，使得所述改性沥青防水卷材能够外露于环境中。此外，高分子氟碳膜层还能避免改性沥青胶料层暴露在外，避免改性沥青胶料层吸收太阳光，从而导致性能老化下降。
20.2.所述改性沥青胶料层中采用了氧化石墨烯和合成橡胶改性剂，利用石墨烯优异的高导热系数、光学性能和热学性能，全面改善沥青改性剂的可加工型、抗老化性能，使得所述改性沥青胶料层具有更好的高低温和抗老化性能。所述改性沥青胶料层的原料中，合成橡胶改性剂、增粘树脂的协同作用，使得所述改性沥青胶料层具有极佳的服帖性能，使得其能够牢牢吸附高分子氟碳膜层和水溶性隔离膜层，避免形成空鼓。
21.3.本发明可外露石墨烯改性沥青防水卷材，属于薄质防水卷材，服帖性能好、粘结性能好，耐候型好，冷施工安全环保，可以直接外露，舍弃常规防水卷材上的保护层，从而节约成本、减轻屋面的负重。
22.4.本发明产品属于轻型薄型无胎自粘防水卷材，与不同材料的基面均有好的密封粘结效果，一方面解决了窜水漏水问题，从而改善防水效果；另外一方面本发明产品解决防水卷材的暴晒耐候性问题，还有本发明产品具有反射隔热功能，可降低屋面温度从而达到节能降耗的目的。
23.根据本发明的一种实施方式，所述石墨烯改性沥青胶料层的原料，包括以下重量份的组分：
24.沥青35-60份、合成橡胶改性剂1-15份、软化油5-20份、石墨烯0.1-10份、增粘树脂1-10份和填充料10-40份。
25.根据本发明的一种实施方式，所述石墨烯改性沥青胶料层包括以下重量份的原料：90#沥青40-50份、合成橡胶改性剂3-12份、软化油6-15份、石墨烯1-5份、增粘树脂5-8份和填充料15-25份。
26.根据本发明的一种实施方式，所述高分子氟碳膜层为复合膜，所述高分子氟碳膜层包括从外至内依次层叠设置的外露保护层和内增强层。
27.根据本发明的一种实施方式，所述外露保护层为聚偏二氟乙烯(pvdf)膜；所述内增强层为聚对苯二甲酸乙二醇酯膜或聚乙烯(pe)膜中的任意一种或两种的复合膜。
28.根据本发明的一种实施方式，所述石墨烯改性沥青胶料层的原料，还包括功能助剂，所述功能助剂包括抗氧化剂、光稳定剂和抗老化剂中的至少一种。
29.根据本发明的一种实施方式，功能助剂为3-5份。
30.根据本发明的一种实施方式，所述合成橡胶改性剂包括sbs(苯乙烯-丁二烯嵌段共聚型热塑性弹性体、)、苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物、丁苯橡胶、三元乙丙橡胶、热塑性聚氨酯弹性体中的至少一种。
31.根据本发明的一种实施方式，所述石墨烯为氧化石墨烯，优选比表面积为300～400
㎡
/g、石墨烯的单层率大于85％和石墨烯的含碳量大于98％的氧化石墨烯。
32.根据本发明的一种实施方式，所述增粘树脂包括c5石油树脂、c9石油树脂和萜烯树脂中的至少一种。所述填充料包括滑石粉、高岭土、重钙粉和蒙脱土中的至少一种。
33.根据本发明的一种实施方式，所述隔离膜层包括带硅油的低密度聚乙烯膜和带硅油的聚酯膜中的至少一种。
34.为了解决所述第二个技术问题，本发明采用的技术方案为：
35.一种制备所述可外露石墨烯改性沥青防水卷材的方法，包括以下步骤：
36.混合所述沥青、合成橡胶改性剂、增粘树脂和填充料，经加热、出料成形，得到所述改性沥青胶料层，在所述改性沥青胶料层的一面覆盖所述高分子氟碳膜层，另一面覆盖所述隔离膜层，得到所述改性沥青防水卷材。
37.根据本发明的一种实施方式，一种制备所述可外露石墨烯改性沥青防水卷材的方法，包括以下步骤：
38.制备石墨烯改性沥青：在140℃-150℃温度下，依次按照配方量加入沥青、软化油、合成橡胶改性剂、石墨烯、增粘剂、功能助剂，高速搅拌混合均匀后，逐步升温，控制温度在170℃-180℃条件下剪切混合均匀后，按配方量加入填充料，控制温度在170℃-180℃条件下继续搅拌混合均匀后，制得所述石墨烯改性沥青；
39.制备可外露石墨烯改性沥青防水卷材：控制涂油温度为140℃-160℃，氟碳膜、隔离边膜和隔离膜从两侧进入定厚对辊，将石墨烯改性沥青涂覆在隔离膜和氟碳膜的中间，经过定厚辊对辊挤压一次成型控厚，然后进入水床降温冷却定型即得到所述可外露石墨烯改性沥青防水卷材。所述外露保护层为聚偏二氟乙烯pvdf膜；所述内增强层为聚酯pet膜或聚乙烯pe膜中的任意一种或两种的复合膜。
40.所述氟碳树脂兼具热塑热固特性和极高的韧性的耐久性，在所述高分子氟碳膜层中添加氟碳树脂，能够进一步提升抗污和抗划伤性能。
41.在该方法中，所述改性沥青沥青胶料采用分段式低温研磨改性工艺技术制备，最终可使改性温度降低10℃以上、改性配料时间缩短1h以上，降低生产温度缩短加工时间节约能耗的同时，减轻胶料有机组分的老化，并使得各物料充分得到研磨分散作用形成稳定的热力学体系，提高防水卷材的耐久性和使用寿命。
具体实施方式
42.为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下以较佳实施例，对依据本发明申请的具体实施方式、技术方案、特种及其功效，详细说明如后。下述说明中的多个实施例中的特定特征、结构或特点可由任何合适形式组合。
43.实施例1
44.按配方准备各原料：90#沥青50份，减二线油10份，芳烃油5份，苯乙烯-丁二烯-苯乙烯(sbs)3份，丁苯橡胶(sbr)7份，氧化石墨烯1份，c9石油树脂3份，抗氧化剂1份，200目重钙粉20份。
45.在140℃温度下，将上述沥青、软化油、合成橡胶改性剂、氧化石墨烯、增粘树脂和功能助剂投入到反应釜中，高速搅拌混合均匀后，逐步升温，控制温度在170℃条件下剪切混合改性2h，按配方量加入200目重钙粉，控制温度在170℃条件下继续搅拌2h混合均匀后即为上述的石墨烯改性沥青。
46.实施例2
47.按配方准备各原料：90#沥青40份，减一线油8份，芳烃油3份，环烷油5份，苯乙烯-丁二烯-苯乙烯(sbs)6份，苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯(sis)2份，丁苯橡胶(sbr)3份，氧化石墨烯5份，c9石油树脂6份，抗氧化剂1份，抗老化剂3份，200目重钙粉30份。
48.在140℃温度下，将上述沥青、软化油、合成橡胶改性剂、氧化石墨烯、增粘树脂和功能助剂投入到反应釜中，高速搅拌混合均匀后，逐步升温，控制温度在170℃条件下剪切混合改性1.5h，按配方量加入200目重钙粉，控制温度在170℃条件下继续搅拌1h混合均匀后即为上述的石墨烯改性沥青。
49.实施例3
50.按配方准备各原料：70#沥青30份，90#沥青30份，芳烃油5份，环烷油10份，苯乙烯-丁二烯-苯乙烯(sbs)3份，苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯(sis)5份，丁苯橡胶(sbr)6份，氧化石墨烯3份，c5石油树脂3份，抗氧化剂2份，抗老化剂2份，200目重钙粉40份。
51.在140℃温度下，将上述沥青、软化油、合成橡胶改性剂、氧化石墨烯、增粘树脂和功能助剂投入到反应釜中，高速搅拌混合均匀后，逐步升温，控制温度在170℃条件下剪切混合改性2h，按配方量加入200目重钙粉，控制温度在170℃条件下继续搅拌1.5h混合均匀后即为上述的石墨烯改性沥青。
52.实施例4
53.按配方准备各原料：70#沥青55份，芳烃油5份，环烷油15份，苯乙烯-丁二烯-苯乙烯(sbs)3份，苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯(sis)2份，三元乙丙橡胶2份，丁苯橡胶(sbr)2份，氧化石墨烯2份，c5石油树脂1份，抗氧化剂3份，抗老化剂1份，200目重钙粉25份。
54.在140℃温度下，将上述沥青、软化油、合成橡胶改性剂、氧化石墨烯、增粘树脂和功能助剂投入到反应釜中，高速搅拌混合均匀后，逐步升温，控制温度在170℃条件下剪切混合改性1.5h，按配方量加入200目重钙粉，控制温度在175℃条件下继续搅拌2h混合均匀后即为上述的石墨烯改性沥青。
55.实施例5
56.按配方准备各原料：70#沥青15份，90#沥青35份，芳烃油3份，环烷油5份，减一线油5份，苯乙烯-丁二烯-苯乙烯(sbs)4份，苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯(sis)2份，三元乙丙橡胶1份，热塑性聚氨酯弹性体2份，丁苯橡胶(sbr)3份，氧化石墨烯4份，c5石油树脂5份，抗氧化剂1份，抗老化剂4份，200目重钙粉15份。
57.在140℃温度下，将上述沥青、软化油、合成橡胶改性剂、氧化石墨烯、增粘树脂和功能助剂投入到反应釜中，高速搅拌混合均匀后，逐步升温，控制温度在175℃条件下剪切混合改性2h，按配方量加入200目重钙粉，控制温度在170℃条件下继续搅拌2h混合均匀后即为上述的石墨烯改性沥青。
58.实施例6
59.将实施例1的石墨烯改性沥青的温度控制在140℃，将920mm宽的氟碳膜、130mm/50mm宽的pet隔离边膜和1060mm宽的镀铝带硅油pet隔离膜从两侧进入定厚成型对辊，将实施例1的石墨烯改性沥青通过泵送管道放料至隔离膜和氟碳膜的中间，生产车速为35m/min，经过定厚辊对辊挤压一次成型控厚，其中定型辊有喷淋冷却水持续降温，覆好膜的卷材立即进入水床，降温冷却定型即得到所述可外露石墨烯改性沥青防水卷材。
60.实施例7
61.将实施例2的石墨烯改性沥青的温度控制在150℃，将920mm宽的氟碳膜、130mm/50mm宽的pet隔离边膜和1060mm宽的透明带硅油pet隔离膜从两侧进入定厚成型对辊，将实施例2的石墨烯改性沥青通过泵送管道放料至隔离膜和氟碳膜的中间，生产车速为30m/min，经过定厚辊对辊挤压一次成型控厚，其中定型辊有喷淋冷却水持续降温，覆好膜的卷材立即进入水床，降温冷却定型即得到所述可外露石墨烯改性沥青防水卷材。
62.实施例8
63.将实施例3的石墨烯改性沥青的温度控制在140℃，将920mm宽的氟碳膜、130mm/50mm宽的pet隔离边膜和1060mm宽的带硅油pe隔离膜从两侧进入定厚成型对辊，将实施例3的石墨烯改性沥青通过泵送管道放料至隔离膜和氟碳膜的中间，生产车速为30m/min，经过定厚辊对辊挤压一次成型控厚，其中定型辊有喷淋冷却水持续降温，覆好膜的卷材立即进入水床，降温冷却定型即得到所述可外露石墨烯改性沥青防水卷材。
64.实施例9
65.将实施例4的石墨烯改性沥青的温度控制在142℃，将920mm宽的氟碳膜、130mm/50mm宽的pet隔离边膜和1060mm宽的镀铝带硅油pet隔离膜从两侧进入定厚成型对辊，将实施例4的石墨烯改性沥青通过泵送管道放料至隔离膜和氟碳膜的中间，生产车速为30m/min，经过定厚辊对辊挤压一次成型控厚，其中定型辊有喷淋冷却水持续降温，覆好膜的卷材立即进入水床，降温冷却定型即得到所述可外露石墨烯改性沥青防水卷材。
66.实施例10
67.将实施例5的石墨烯改性沥青的温度控制在140℃，将920mm宽的氟碳膜、130mm/50mm宽的pet隔离边膜和1060mm宽的透明带硅油pet隔离膜从两侧进入定厚成型对辊，将实施例5的石墨烯改性沥青通过泵送管道放料至隔离膜和氟碳膜的中间，生产车速为30m/min，经过定厚辊对辊挤压一次成型控厚，其中定型辊有喷淋冷却水持续降温，覆好膜的卷材立即进入水床，降温冷却定型即得到所述可外露石墨烯改性沥青防水卷材。
68.性能测试：按gb 23441-2009《自粘聚合物改性沥青防水卷材》对实施例进行测试。
69.对实施例6的防水卷材进行测试，测试结果如表1。
70.表1
71.序号项目指标结果1耐热性70℃，滑移≤2mm70℃，无滑移2低温柔性-20℃，无裂纹-23℃，无裂纹3卷材与铝板剥离强度(n/mm)1.52.634卷材与卷材剥离强度(n/mm)1.01.725热老化后低温柔性-18℃，无裂纹-18℃，无裂纹
72.对实施例7的防水卷材进行测试，测试结果如表2。
73.表2
74.序号项目指标结果1耐热性70℃，滑移≤2mm70℃，无滑移2低温柔性-20℃，无裂纹-25℃，无裂纹3卷材与铝板剥离强度(n/mm)1.52.97
4卷材与卷材剥离强度(n/mm)1.02.125热老化后低温柔性-18℃，无裂纹-20℃，无裂纹
75.对实施例8的防水卷材进行测试，测试结果如表3。
76.表3
[0077][0078][0079]
对实施例9的防水卷材进行测试，测试结果如表4。
[0080]
表4
[0081]
序号项目指标结果1耐热性70℃，滑移≤2mm70℃，滑移1mm2低温柔性-20℃，无裂纹-27℃，无裂纹3卷材与铝板剥离强度(n/mm)1.52.824卷材与卷材剥离强度(n/mm)1.02.235热老化后低温柔性-18℃，无裂纹-21℃，无裂纹
[0082]
对实施例10的防水卷材进行测试，测试结果如表5。
[0083]
表5
[0084]
序号项目指标结果1耐热性70℃，滑移≤2mm70℃，无滑移2低温柔性-20℃，无裂纹-24℃，无裂纹3卷材与铝板剥离强度(n/mm)1.52.584卷材与卷材剥离强度(n/mm)1.01.905热老化后低温柔性-18℃，无裂纹-20℃，无裂纹
[0085]
通过上述表1-表5的性能测试结果可知，本发明实施例6-10制备的防水卷材的高低温、粘结剥离强度及老化性能优异。
[0086]
本发明实施例中未尽之处，本领域技术人员均可从现有技术中选用。
[0087]
以上公开的仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以上述权利要求的保护范围为准。

技术特征：

1.一种可外露石墨烯改性沥青防水卷材，其特征在于：包括依次层叠设置的：高分子氟碳膜层；石墨烯改性沥青胶料层；隔离膜层；所述石墨烯改性沥青胶料层的原料，包括以下组分：沥青、合成橡胶改性剂、软化油、石墨烯、增粘树脂和填充料。2.根据权利要求1所述的一种可外露石墨烯改性沥青防水卷材，其特征在于：所述石墨烯改性沥青胶料层的原料，包括以下重量份的组分：沥青35-60份、合成橡胶改性剂1-15份、软化油5-20份、石墨烯0.1-10份、增粘树脂1-10份和填充料10-40份。3.根据权利要求2所述的一种可外露石墨烯改性沥青防水卷材，其特征在于：所述石墨烯改性沥青胶料层的原料，还包括功能助剂，所述功能助剂包括抗氧化剂、光稳定剂和抗老化剂中的至少一种。4.根据权利要求2所述的一种可外露石墨烯改性沥青防水卷材，其特征在于：所述沥青包括70#沥青、90#沥青或200#沥青中的至少一种。5.根据权利要求2所述的一种可外露石墨烯改性沥青防水卷材，其特征在于：所述合成橡胶改性剂包括苯乙烯-丁二烯嵌段共聚型热塑性弹性体、苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物、丁苯橡胶、三元乙丙橡胶、热塑性聚氨酯弹性体中的至少一种。6.根据权利要求2所述的一种可外露石墨烯改性沥青防水卷材，其特征在于：所述软化油包括减线油、芳烃油或环烷油中的至少一种。7.根据权利要求2所述的一种可外露石墨烯改性沥青防水卷材，其特征在于：所述增粘树脂包括c5石油树脂、c9石油树脂和萜烯树脂中的至少一种。8.根据权利要求2所述的一种可外露石墨烯改性沥青防水卷材，其特征在于：所述填充料包括滑石粉、高岭土、重钙粉和蒙脱土中的至少一种。9.根据权利要求1所述的一种可外露石墨烯改性沥青防水卷材，其特征在于：所述隔离膜层包括带硅油的低密度聚乙烯膜和带硅油的聚酯膜中的至少一种。10.一种制备如权利要求1至9任一项所述的一种改性沥青防水卷材的方法，其特征在于：包括以下步骤：混合所述沥青、合成橡胶改性剂、增粘树脂和填充料，经加热、出料成形，得到所述改性沥青胶料层，在所述改性沥青胶料层的一面覆盖所述高分子氟碳膜层，另一面覆盖所述隔离膜层，得到所述改性沥青防水卷材。

技术总结

本发明公开了一种可外露石墨烯改性沥青防水卷材及其制备方法，涉及防水卷材技术领域。上述改性沥青防水卷材，包括依次层叠设置的：高分子氟碳膜层；石墨烯改性沥青胶料层；隔离膜层；上述石墨烯改性沥青胶料层的原料，包括以下组分：沥青、合成橡胶改性剂、软化油、石墨烯、增粘树脂和填充料。本发明的改性沥青防水卷材，具有极佳的外晒耐候性和防水效果，且服帖性能好、粘结性能好。粘结性能好。