一种保温复合防水卷材及其制备方法与流程

本发明涉及建筑卷材，具体为一种保温复合防水卷材及其制备方法。

背景技术：

1、卷材是指连续成卷的钢材，主要用于建筑墙体、屋面、隧道、公路以及垃圾填埋场等，起到抵御外界雨水、地下水渗漏的一种可卷曲成卷状的柔性建材产品，作为工程基础与建筑物之间无渗漏连接，是整个工程防水的第一道屏障，对整个工程起着至关重要的作用。

2、保温隔热材料与防水制品是影响建筑节能一个重要的影响因素。建筑保温、防水材料的研制与应用越来越受到世界各国的普遍重视。20世纪70年代，国外普遍重视保温、防水材料的生产和在建筑中的应用，力求大幅度减少能源的消耗量，从而减少环境污染和温室效应；近年来随着科技技术的进步与发展，许多新型保温、防水材料与技术也正在不断地涌现。

3、目前，国内防水材料主要有三类：沥青基防水卷材、聚氨酯防水材料和新型聚合物水泥基防水材料；根据胎体的不同分为无胎体卷材、纸胎卷材、玻璃纤维胎卷材、玻璃布胎卷材和聚乙烯胎卷材。然而沥青基防水卷材在制备沥青时会产生大量废气，对环境造成严重污染，且容易发生烫伤、火灾等事故，因此，研究性能优异的高分子复合防水卷材，以取代沥青基防水卷材是目前一个主流研究方向。

4、然而，保温隔热材料在应用中还存在一些安全隐患，如抗风压、墙面裂缝、空鼓、脱落等问题。高层建筑抗风压，特别是负风压问题较突出；建筑物越高，所处位置风速越大，风力越强，特别是在背风面上产生的吸力，很可能会将保温层吸落；因此，对保温层的抗风压，粘粘性要求较高，必要时需采用加固措施。另外在酸碱环境的影响下卷材材料会引起腐蚀，材料整体开裂，不但影响防水保温隔热材料的性能，而且裂缝渗水容易造成建筑物面层空鼓、脱落，更会减少建筑物使用寿命，造成人员的安全问题。

5、目前，解决屋面卷材保温、防水问题，采用的改进是保温材料和防水材料一体化，即在防水主体材料上进行添加发泡剂进行发泡，赋予其保温性能，例如专利zl202310287369.4报道了一种复合保温防水卷材及其生产方法，该方案包括保温层和防水层，其中保温层在下层，防水层在上层；虽然解决了保温、防水一体结构的问题，但是该方案的保温层为聚氨酯发泡、防水层为沥青材料；一方面两种材料材质不同，长期热胀冷缩容易导致分层，雨水容易顺着分层区渗透入保温层，导致保温失效；另一方面，防水层主体材料为沥青，长期户外耐候性能较差，使用寿命较低。

6、专利zl202110460049.5中公开报道了一种具有阻燃性的epdm发泡保温材料及其制备方法，该技术方案是在其防水主体材料上实施，通过发泡使主体材料内部产生泡孔，具有一定的保温功能，但该方案一方面降低了防水主体材料的强度，施工过程中更容易刺穿，导致发生渗透；另一方面防水功能只存在于表层，施工过程中表层容易刮破，一旦表层刮破雨水流入内部泡孔，将导致保温失效。

7、专利zl201520278308.2公开报道了新型变色保温高分子复合自粘防水卷材，该卷材为多层层状结构，其特征在于，所述多层层状结构自上而下由防护层、变色层、第一防水层、保温层、第二防水层、自粘层和隔离膜层构成；变色层的加入能够根据温度变化调整颜色，吸收或反射太阳光，调节温度，使用气凝绝热材料，达到良好的保温隔热效果；然而，卷材层界面较多，在环境温度较高时，不同层界面处容易发生局部温室现象，导致多层结构的防水卷材更容易发生起鼓现象，从而降低卷材的防水性能；

8、综上所述，现有技术中对于防水保温卷材做了一定的技术改进，通过防水层、保温层提高性质，或使用一次成型挤出制备得到；但仍存在卷材使用过程发生起鼓现象，防水性能低；使用内部泡孔结构具有一定保温功能，长期使用的磨损会大大降低材料保温性能；卷材材料拉伸强度低，应用过程容易脆裂；在空气中长时间使用容易受到酸碱腐蚀，影响材料性能；多层结构中，长期使用容易造成分层，影响防水保温效果。

9、为此，提出了一种保温复合防水卷材及其制备方法。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供了一种保温复合防水卷材及其制备方法，本发明通过使用异佛尔酮二异氰酸酯为聚氨酯的反应原料，并通过60℃条件下真空干燥8h，对反应原料进行干燥处理，减少原料中水分的引入，所述保温复合防水卷材水接触角为98.2°，表现出良好的疏水性，卷材达到明显的防水效果；本发明通过使用合适比例的异氰酸酯基与聚醚二醇的羟基发生交联反应后，使产物长链里包含苯环，长链中的芳香环为共轭区域，化学结构的长链内聚能提高，容易抵抗外界应力，提高卷材的拉伸强度以及断裂伸长率，卷材的强度得到提高，增加稳定性；通过使用玻化微珠、二氧化硅气凝胶和聚氨酯之间发泡形成了三维网络结构，形成了具有多级蜂巢状空气腔孔结构的保温材料，可以有效的提升材料保温性能，使得保温材料导热系数为0.042w/k.m，保温效果好；本发明通过使用环氧树脂改性聚氨酯材料，使得保温复合防水卷材在酸碱盐溶液中质量损失率达到最低，明显提高耐腐蚀性能；通过利用相同材质的保温层与防水层，通过加入聚乙烯醇为助粘剂，通过热风吹焊后压延复合保温层与防水层，所述保温复合防水卷材的剥离强度为4.15n/mm，提高长期户外耐候性能，延长卷材的使用寿命。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种保温复合防水卷材及其制备方法，其特征在于：所述保温复合防水卷材由保温层和防水层复合而成；

4、所述保温层包括以下组分：聚氨酯泡沫20-80份，二氧化硅气凝胶5-60份，玻化微珠5-60份，第一环氧树脂4-12份，助粘剂1-5份，阻燃剂2份，抗氧化剂2份；

5、所述防水层包括以下组分：二苯甲烷二异氰酸酯8-17份，异氰酸酯8-17份，聚醚二醇8-25份，聚乙烯亚胺1-3份，催化剂1-2份，第二环氧树脂2-9份，三乙胺1-2份，助粘剂1-5份，阻燃剂1份，抗氧化剂1份，光屏蔽剂1份；

6、所述保温复合防水卷材的制备方法包括以下步骤：

7、s1将所述保温层各组分加入混料机中400r/min搅拌，混合均匀，制得混合材料；

8、s2将所述二苯甲烷二异氰酸酯、所述氰酸酯、所述聚醚二醇、所述聚乙烯亚胺置于真空干燥箱中干燥3-10h，干燥温度为50～80℃，制得干燥原始物料；

9、s3将所述干燥原始物料加入到无水溶剂中，加入所述聚乙烯亚胺、所述催化剂、所述第二环氧树脂、所述三乙胺制得改性聚氨酯乳液；将所述聚氨酯乳液中加入所述防水层辅料，搅拌均匀，真空干燥，制得改性聚氨酯；

10、s4将所述混合材料经双螺杆挤出机制得保温层；将所述改性聚氨酯经双螺杆挤出机制得防水层；所述保温层与所述防水层采用热风吹焊后压延复合，制得所述保温复合防水卷材。

11、根据权利要求1所述的保温复合防水卷材及其制备方法，其特征在于，所述异氰酸酯选自异佛尔酮二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯以及对苯二亚甲基二异氰酸酯中的一种。

12、优选的，所述二氧化硅气凝胶的比表面积为200～1000m2/g。

13、优选的，所述第一环氧树脂、所述第二环氧树脂分别选自双酚a型环氧树脂、双酚f型环氧树脂、多酚型缩水甘油醚环氧树脂以及缩水甘油酯型环氧树脂中的一种。

14、优选的，所述催化剂选自二月硅酸二丁基锡；所述助粘剂选自聚乙烯醇；所述阻燃剂选自氯化锑；所述抗氧化剂选自叔丁基对苯二酚；所述光屏蔽剂选自二氧化钛。

15、优选的，s3中所述改性聚氨酯的制备方法包括以下步骤：

16、称取干燥后的所述二苯甲烷二异氰酸酯以及干燥后的所述异氰酸酯加入三口烧瓶中，加入无水乙醇混合均匀，制得混合溶液；将所述聚醚二醇溶解于无水乙醇中，加入所述混合溶液中制得混合体系；将所述聚乙烯亚胺以及所述催化剂加入到所述混合体系中，室温预搅拌40min；升温至80℃反应3h，制得反应液；

17、将所述第二环氧树脂溶于丙酮中制得树脂溶液，将所述树脂溶液加入到所述反应液中；80摄氏度反应1h制得反应体系；将所述反应体系降温至35℃，加入所述三乙胺，于400r/min搅拌30min后，加入去离子水，500r/min搅拌30min，最后真空蒸馏去除溶剂，得到改性聚氨酯乳液；

18、将所述改性聚氨酯乳液中加入所述抗氧化剂，所述光屏蔽剂、所述助粘剂、所述阻燃剂，于500r/min条件下搅拌30min，真空干燥2h，制得改性聚氨酯；

19、优选的，所述真空干燥的温度为50℃～80℃。

20、优选的，所述双螺杆挤出机的具体工艺参数为：进料区温度为120℃，熔融区温度为130℃，均化区温度为140℃，模头温度为145℃

21、优选的，所述复合成型的参数条件为：热风温度为140℃，速度1.2m/min，辊温为50℃。

22、一种保温复合防水卷材，其特征在于，所述保温复合防水卷材由保温层和防水层复合压延而成；所述保温层在下层，所述防水层在上层；所述保温复合防水卷材通过如上所述的制备方法制备得到；所述保温复合防水卷材水接触角为98.2°，疏水性好；所述保温复合防水卷材拉伸强度为9.38mpa，断裂伸长率732％；所述保温复合防水卷材导热系数为0.042w/m.k，保温效果好；所述保温复合防水卷材在酸碱盐溶液中28天的质量损失率分别为1.5％、1.3％、0.6％，耐腐蚀性好；所述保温复合防水卷材的剥离强度为4.15n/mm，延长使用寿命。

23、优选的，所述保温层厚度为5～6mm，所述防水层厚度为3～4mm。

24、与现有技术相比，本发明的有益效果为：

25、1、本发明通过使用疏水性好的异氰酸酯为聚氨酯的反应原料，并通过将所述反应原料60℃条件下真空干燥8h，进行干燥处理，减少原料中水分的引入，所述保温复合防水卷材水接触角为98.2°，表现出良好的疏水性，卷材达到明显的防水效果。

26、2、本发明通过使用合适比例的二苯甲烷二异氰酸酯与异佛尔酮二异氰酸酯，通过聚醚二醇作用，反应生成的聚氨酯材料，在聚氨酯扩链过程中与聚乙烯胺反应，生成的长链产物将二苯甲烷二异氰酸酯中的双苯环共轭结构包裹，产物内共轭强度增加，卷材的内聚能提高，抵抗外界应力，卷材的拉伸强度为9.38mpa，断裂伸长率732％，卷材的强度得到提高，增加卷材的稳定性。

27、3、本发明通过利用玻化微珠的高孔径比、合适比表面积的二氧化硅气凝胶以及聚氨酯泡沫之间发泡形成了三维网络结构，形成了具有多级蜂巢状空气腔孔结构的保温材料，可以有效的提升材料保温性能，使得卷材具有较低的导热系数为0.042w/m.k，保温效果好。

28、4、本发明通过使用环氧树脂改性聚氨酯材料，利用环氧树脂中含有极性键和刚性基团，这些基团易与聚氨酯中的各种极性原子及极性基团发生反应，增加了结构的内聚能，使得分子链之间因极性作用而产生缠结，体系形成更致密的交联网络结构，使得保温复合防水卷材在酸碱盐溶液中质量损失率分别为1.5％、1.3％、0.6％，明显提高卷材耐腐蚀性能。

29、5、本发明通过制成环氧树脂改性的防水层以及环氧树脂增加粘结性的保温层，使保温层与防水层具有相同的结构材质，减少环境对卷材的影响，利用聚乙烯醇为助粘剂，使用热风吹焊后压延复合保温层与防水层，制得的保温复合防水卷材的剥离强度为4.15n/mm，提高卷材耐候性能，延长卷材的使用寿命。