一种耐低温防水卷材及其制备方法
阅读说明：本技术 一种耐低温防水卷材及其制备方法 (Low-temperature-resistant waterproof coiled material and preparation method thereof ) 是由 梁子双 梁本树 陆子明 于 2021-07-19 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种耐低温防水卷材,属于防水卷材制备技术领域,包括以下重量份原料：基质沥青30-50份、EVA树脂5-10份、PE树脂5-10份、增塑填料2份、丁腈橡胶2-4份、加工助剂5-8份、轻质碳酸钙10-15份、促进剂7.1-7.5份、防老剂1-2份；本发明还公开了该耐低温防水卷材的制备方法,将各重量份原料混合均匀,然后经挤出机熔融后从T型模头挤出,通过三辊压光机压延成片材,再经冷却、裁边、牵引、收卷,得到耐低温防水卷材,将中间产物3接枝于改性电气石负离子粉表面得到增塑填料,提高电气石负离子粉在聚合物基质中的分散性,有助于增强沥青材料的热力学稳定性,具有良好的耐寒性能。(The invention discloses a low-temperature-resistant waterproof coiled material, which belongs to the technical field of waterproof coiled material preparation and comprises the following raw materials in parts by weight: 30-50 parts of matrix asphalt, 5-10 parts of EVA resin, 5-10 parts of PE resin, 2 parts of plasticizing filler, 2-4 parts of nitrile rubber, 5-8 parts of processing aid, 10-15 parts of light calcium carbonate, 7.1-7.5 parts of accelerator and 1-2 parts of anti-aging agent; the invention also discloses a preparation method of the low-temperature-resistant waterproof coiled material, which comprises the steps of uniformly mixing the raw materials in parts by weight, extruding the mixture from a T-shaped die after the raw materials are melted by an extruder, calendering the mixture into a sheet by a three-roll calender, cooling, cutting edges, drawing and rolling to obtain the low-temperature-resistant waterproof coiled material, grafting the intermediate product 3 to the surface of the modified tourmaline negative ion powder to obtain the plasticized filler, improving the dispersibility of the tourmaline negative ion powder in a polymer matrix, being beneficial to enhancing the thermodynamic stability of an asphalt material and having good cold resistance.)
技术领域
本发明属于防水卷材制备技术领域，具体地，涉及一种耐低温防水卷材及其制备方法。
背景技术
防水卷材主要是用于建筑墙体、屋面、以及隧道、公路、垃圾填埋场等处，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。
在防水卷材的工程应用中，沥青防水卷材的整体性能及应用耐久性在很大程度上取决于所使用的沥青材料，由于一些寒冷地区昼夜温差较大，在冬季严寒季节环境温度急剧下降，对沥青防水材料的耐低温性能形成很大的考验，常年使用后，沥青防水材料不可避免地出现温度应力破损现象，从而严重影响防水卷材的使用效果和寿命，因此，提供一种耐低温防水卷材是目前需要解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种耐低温防水卷材及其制备方法，以解决上述背景中提出的技术问题。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种耐低温防水卷材，包括以下重量份原料：基质沥青30-50份、EVA树脂5-10份、PE树脂5-10份、增塑填料2份、丁腈橡胶2-4份、加工助剂5-8份、轻质碳酸钙10-15份、促进剂7.1-7.5份、防老剂1-2份；
该耐低温防水卷材由以下步骤制成：
第一步、将基质沥青、EVA树脂、PE树脂、增塑填料、丁腈橡胶加入混合机中，温度80-100℃下搅拌混合2h，然后加入加工助剂、轻质碳酸钙、促进剂、防老剂，继续搅拌2h，得到混合料；
第二步、将混合料转移至挤出机中，挤出机加料段温度设定为100-150℃，塑化段温度设定为150-220℃，均匀化段温度设置为200-240℃，混合料经挤出机熔融后从T型模头挤出，通过三辊压光机压延成片材，再经冷却、裁边、牵引、收卷，得到耐低温防水卷材。
进一步地，所述增塑填料由以下步骤制成：
步骤1、向反应釜中加入异辛醇和六氢苯酐，升温至130℃，转速60-100r/min条件下保温搅拌反应50min，反应结束后，自然冷却至室温，加入异山梨醇，搅拌5min后，滴加浓硫酸，控制滴加速度1滴/秒，滴加结束后，升温至80-90℃，转速100-200r/min条件下搅拌2h，反应结束后，加入质量分数15％的氢氧化钠溶液调节pH值为7-8，然后加入乙酸乙酯萃取，收集有机相，浓缩至1/3体积，得到中间产物1；
反应过程如下：
步骤2、将中间产物1、四氢呋喃和2，4-二氨基丁酸加入三口烧瓶中，转速50r/min条件下搅拌5-10min后，加入对甲苯磺酸和甲苯，氮气保护下，升温至68-70℃，回流反应6-9h，反应结束后，将反应产物用饱和碳酸氢钠溶液洗涤3-5次，再用饱和氯化钠溶液洗涤至产物为中性，最后用分液漏斗分离混合液，有机层减压蒸馏至体积的1/4，得到中间产物2；
反应过程如下：
步骤3、将中间产物2、三乙胺和四氢呋喃于三口烧瓶中磁力搅拌，在0℃条件下加入壬酸，随后加入4-二甲氨基吡啶，搅拌5min后加入N，N’-二环己基碳二亚胺，升温至25℃，反应3h后，将反应液减压浓缩，浓缩液加入乙酸乙酯萃取摇匀放入-1℃冰箱中12h，然后用质量分数5％的碳酸氢钠溶液和浓度1mmol/L盐酸溶液洗涤，最后用无水硫酸钠干燥，减压浓缩至恒重，得到中间产物3；
反应过程如下：
步骤4、将电气石负离子粉置于温度90℃的真空干燥箱内保温2h后加入三口烧瓶中，向三口烧瓶中加入去离子水，频率40-50kHz下超声分散30min，然后将偶联剂KH-560和无水乙醇混合得到改性剂，将改性剂滴加进三口烧瓶中，边滴加边搅拌，滴加结束后，转速100-200r/min搅拌反应30min后，向三口烧瓶中加入中间产物3的乙醇溶液，搅拌反应2h，反应结束后，转速1000-1500r/min条件下离心处理10min，抽滤，将滤饼用蒸馏水洗涤3-5次，最后于60℃烘箱中干燥至恒重，得到增塑填料。
进一步地，步骤1中异辛醇、六氢苯酐、异山梨醇和浓硫酸的用量比为0.1mol：0.1mol：0.1mol：0.5-1mL，浓硫酸的质量分数为95％。
进一步地，步骤2中中间产物1、四氢呋喃、2，4-二氨基丁酸、对甲苯磺酸和甲苯的用量比为0.1mol：130-150mL：0.1mol：0.3-0.5g：1.8-2.2mL。
进一步地，步骤3中中间产物2、三乙胺、四氢呋喃、壬酸、4-二甲氨基吡啶和N，N’-二环己基碳二亚胺的用量比为0.1mol：1.8-2.4mL：68-72mL：0.1mol：0.5-0.8g：1.1g。
进一步地，步骤4中电气石负离子粉、去离子水、改性剂和中间体3的乙醇溶液的用量比为1.7-2.2g：100mL：10mL：8.5-11.2mL，改性剂由偶联剂KH-560和无水乙醇按照1g：5-8mL混合而成，中间产物3的乙醇溶液由中间产物3和无水乙醇按照0.8-1.2g：7mL混合而成。
进一步地，所述加工助剂为邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二丁酯、石蜡油和芳烃油中的一种或多种按照任意比例混合。
进一步地，所述促进剂为促进剂TMTD、促进剂DM、促进剂CZ、促进剂PZ中的一种或多种按任意比例混合。
进一步地，所述防老剂为防老剂RD、防老剂4010NA、防老剂2246和防老剂AW中的一种或多种按任意比例混合。
本发明的有益效果：
本发明以基质沥青、EVA树脂、PE树脂、增塑填料、丁腈橡胶及其他助剂制备出一种耐低温防水卷材，化学稳定性好，能在-40℃-80℃环境条件下长期使用，水密性好，与建筑主体结构粘结牢固；丁腈橡胶由于极性基团腈基的存在，具有优异的耐介质性能，将其作为原料加入防水卷材中，能够提高卷材的耐腐蚀性能，本发明利用六氢苯酐开环生成两个羧基，与异辛醇在无催化剂的作用下生成单酯，然后在浓硫酸的催化作用下，另一个羧基与异山梨醇发生酯化反应，得到中间产物1；然后使中间产物1和2，4-二氨基丁酸在对甲苯磺酸的催化作用下发生脱水反应，得到中间产物2；在催化剂和缩合剂的作用下，使中间产物2和壬酸发生酰胺化反应，得到中间产物3，进而通过偶联剂KH-560对电气石负离子粉进行改性处理，使电气石负离子粉表面接枝环氧烷基长链，利用-NH2极易与环氧基发生开环反应这一特性，将中间产物3接枝于改性电气石负离子粉表面，提高电气石负离子粉在聚合物基质中的分散性，得到增塑填料，其中电气石负离子粉是一种富含Al2O3和CaO且具有优良的红外辐射性、热电性及负离子释放等特性的环状硅酸盐矿物，将电气石负离子粉加入沥青防水卷材中，电气石负离子粉的压电特性在低温状态下能够形成释放电荷的静电场，有助于增强沥青材料的热力学稳定性，改善沥青防水卷材在低温下的延展性及柔性，并且增塑填料含有多个亚甲基碳链，在较低温度下可保持聚合物分子链间的运动，具有良好的耐寒性能，因此，将增塑填料加入防水卷材中能够有效提高卷材的耐低温性能。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
增塑填料由以下步骤制成：
步骤1、向反应釜中加入0.1mol异辛醇和0.1mol六氢苯酐，升温至130℃，转速60r/min条件下保温搅拌反应50min，反应结束后，自然冷却至室温，加入0.1mol异山梨醇，搅拌5min后，滴加0.5mL浓硫酸，控制滴加速度1滴/秒，滴加结束后，升温至80℃，转速100r/min条件下搅拌2h，反应结束后，加入质量分数15％的氢氧化钠溶液调节pH值为7，然后加入乙酸乙酯萃取，收集有机相，浓缩至1/3体积，得到中间产物1；
步骤2、将0.1mol中间产物1、130mL四氢呋喃和0.1mol的2，4-二氨基丁酸加入三口烧瓶中，转速50r/min条件下搅拌5min后，加入0.3g对甲苯磺酸和1.8mL甲苯，氮气保护下，升温至68℃，回流反应6h，反应结束后，将反应产物用饱和碳酸氢钠溶液洗涤3次，再用饱和氯化钠溶液洗涤至产物为中性，最后用分液漏斗分离混合液，有机层减压蒸馏至体积的1/4，得到中间产物2；
步骤3、将0.1mol中间产物2、1.8mL三乙胺和68mL四氢呋喃于三口烧瓶中磁力搅拌，在0℃条件下加入0.1mol壬酸，随后加入0.5g的4-二甲氨基吡啶，搅拌5min后加入1.1gN，N’-二环己基碳二亚胺，升温至25℃，反应3h后，将反应液减压浓缩，浓缩液加入乙酸乙酯萃取摇匀放入-1℃冰箱中12h，然后用质量分数5％的碳酸氢钠溶液和浓度1mmol/L盐酸溶液洗涤，最后用无水硫酸钠干燥，减压浓缩至恒重，得到中间产物3；
步骤4、将1.7g电气石负离子粉置于温度90℃的真空干燥箱内保温2h后加入三口烧瓶中，向三口烧瓶中加入100mL去离子水，频率40kHz下超声分散30min，然后将10mL偶联剂KH-560和无水乙醇混合得到改性剂，将改性剂滴加进三口烧瓶中，边滴加边搅拌，滴加结束后，转速100r/min搅拌反应30min后，向三口烧瓶中加入8.5mL中间产物3的乙醇溶液，搅拌反应2h，反应结束后，转速1000r/min条件下离心处理10min，抽滤，将滤饼用蒸馏水洗涤3次，最后于60℃烘箱中干燥至恒重，得到增塑填料，改性剂由偶联剂KH-560和无水乙醇按照1g：5mL混合而成，中间产物3的乙醇溶液由中间产物3和无水乙醇按照0.8g：7mL混合而成。
实施例2
增塑填料由以下步骤制成：
步骤1、向反应釜中加入0.1mol异辛醇和0.1mol六氢苯酐，升温至130℃，转速80r/min条件下保温搅拌反应50min，反应结束后，自然冷却至室温，加入0.1mol异山梨醇，搅拌5min后，滴加0.8mL浓硫酸，控制滴加速度1滴/秒，滴加结束后，升温至85℃，转速150r/min条件下搅拌2h，反应结束后，加入质量分数15％的氢氧化钠溶液调节pH值为7，然后加入乙酸乙酯萃取，收集有机相，浓缩至1/3体积，得到中间产物1；
步骤2、将0.1mol中间产物1、140mL四氢呋喃和0.1mol的2，4-二氨基丁酸加入三口烧瓶中，转速50r/min条件下搅拌6min后，加入0.4g对甲苯磺酸和2.0mL甲苯，氮气保护下，升温至69℃，回流反应8h，反应结束后，将反应产物用饱和碳酸氢钠溶液洗涤4次，再用饱和氯化钠溶液洗涤至产物为中性，最后用分液漏斗分离混合液，有机层减压蒸馏至体积的1/4，得到中间产物2；
步骤3、将0.1mol中间产物2、2.0mL三乙胺和70mL四氢呋喃于三口烧瓶中磁力搅拌，在0℃条件下加入0.1mol壬酸，随后加入0.6g的4-二甲氨基吡啶，搅拌5min后加入1.1gN，N’-二环己基碳二亚胺，升温至25℃，反应3h后，将反应液减压浓缩，浓缩液加入乙酸乙酯萃取摇匀放入-1℃冰箱中12h，然后用质量分数5％的碳酸氢钠溶液和浓度1mmol/L盐酸溶液洗涤，最后用无水硫酸钠干燥，减压浓缩至恒重，得到中间产物3；
步骤4、将2.0g电气石负离子粉置于温度90℃的真空干燥箱内保温2h后加入三口烧瓶中，向三口烧瓶中加入100mL去离子水，频率45kHz下超声分散30min，然后将10mL偶联剂KH-560和无水乙醇混合得到改性剂，将改性剂滴加进三口烧瓶中，边滴加边搅拌，滴加结束后，转速150r/min搅拌反应30min后，向三口烧瓶中加入10mL中间产物3的乙醇溶液，搅拌反应2h，反应结束后，转速1200r/min条件下离心处理10min，抽滤，将滤饼用蒸馏水洗涤4次，最后于60℃烘箱中干燥至恒重，得到增塑填料，改性剂由偶联剂KH-560和无水乙醇按照1g：6mL混合而成，中间产物3的乙醇溶液由中间产物3和无水乙醇按照1.0g：7mL混合而成。
实施例3
增塑填料由以下步骤制成：
步骤1、向反应釜中加入0.1mol异辛醇和0.1mol六氢苯酐，升温至130℃，转速100r/min条件下保温搅拌反应50min，反应结束后，自然冷却至室温，加入0.1mol异山梨醇，搅拌5min后，滴加1mL浓硫酸，控制滴加速度1滴/秒，滴加结束后，升温至90℃，转速200r/min条件下搅拌2h，反应结束后，加入质量分数15％的氢氧化钠溶液调节pH值为8，然后加入乙酸乙酯萃取，收集有机相，浓缩至1/3体积，得到中间产物1；
步骤2、将0.1mol中间产物1、150mL四氢呋喃和0.1mol的2，4-二氨基丁酸加入三口烧瓶中，转速50r/min条件下搅拌10min后，加入0.5g对甲苯磺酸和2.2mL甲苯，氮气保护下，升温至70℃，回流反应9h，反应结束后，将反应产物用饱和碳酸氢钠溶液洗涤5次，再用饱和氯化钠溶液洗涤至产物为中性，最后用分液漏斗分离混合液，有机层减压蒸馏至体积的1/4，得到中间产物2；
步骤3、将0.1mol中间产物2、2.4mL三乙胺和72mL四氢呋喃于三口烧瓶中磁力搅拌，在0℃条件下加入0.1mol壬酸，随后加入0.8g的4-二甲氨基吡啶，搅拌5min后加入1.1gN，N’-二环己基碳二亚胺，升温至25℃，反应3h后，将反应液减压浓缩，浓缩液加入乙酸乙酯萃取摇匀放入-1℃冰箱中12h，然后用质量分数5％的碳酸氢钠溶液和浓度1mmol/L盐酸溶液洗涤，最后用无水硫酸钠干燥，减压浓缩至恒重，得到中间产物3；
步骤4、将2.2g电气石负离子粉置于温度90℃的真空干燥箱内保温2h后加入三口烧瓶中，向三口烧瓶中加入100mL去离子水，频率50kHz下超声分散30min，然后将10mL偶联剂KH-560和无水乙醇混合得到改性剂，将改性剂滴加进三口烧瓶中，边滴加边搅拌，滴加结束后，转速200r/min搅拌反应30min后，向三口烧瓶中加入11.2mL中间产物3的乙醇溶液，搅拌反应2h，反应结束后，转1500r/min条件下离心处理10min，抽滤，将滤饼用蒸馏水洗涤5次，最后于60℃烘箱中干燥至恒重，得到增塑填料，改性剂由偶联剂KH-560和无水乙醇按照1g：8mL混合而成，中间产物3的乙醇溶液由中间产物3和无水乙醇按照1.2g：7mL混合而成。
对比例1
本对比例为灵寿县盛飞矿产品加工厂出售的电气石负离子粉。
实施例4
一种耐低温防水卷材，包括以下重量份原料：基质沥青30份、EVA树脂5份、PE树脂5份、实施例1的增塑填料2份、丁腈橡胶2份、邻苯二甲酸二辛酯5份、轻质碳酸钙10份、促进剂TMTD 7.1份、防老剂RD 1份；
该耐低温防水卷材由以下步骤制成：
第一步、将基质沥青、EVA树脂、PE树脂、实施例1的增塑填料、丁腈橡胶加入混合机中，温度80℃下搅拌混合2h，然后加入邻苯二甲酸二辛酯、轻质碳酸钙、促进剂TMTD、防老剂RD，继续搅拌2h，得到混合料；
第二步、将混合料转移至挤出机中，挤出机加料段温度设定为100℃，塑化段温度设定为150℃，均匀化段温度设置为200℃，混合料经挤出机熔融后从T型模头挤出，通过三辊压光机压延成片材，再经冷却、裁边、牵引、收卷，得到耐低温防水卷材。
实施例5
一种耐低温防水卷材，包括以下重量份原料：基质沥青40份、EVA树脂8份、PE树脂8份、实施例2的增塑填料2份、丁腈橡胶3份、邻苯二甲酸二丁酯7份、轻质碳酸钙12份、促进剂TMTD 7.2份、防老剂RD 1.5份；
该耐低温防水卷材由以下步骤制成：
第一步、将基质沥青、EVA树脂、PE树脂、实施例2的增塑填料、丁腈橡胶加入混合机中，温度90℃下搅拌混合2h，然后加入邻苯二甲酸二丁酯、轻质碳酸钙、促进剂TMTD、防老剂RD，继续搅拌2h，得到混合料；
第二步、将混合料转移至挤出机中，挤出机加料段温度设定为120℃，塑化段温度设定为190℃，均匀化段温度设置为210℃，混合料经挤出机熔融后从T型模头挤出，通过三辊压光机压延成片材，再经冷却、裁边、牵引、收卷，得到耐低温防水卷材。
实施例6
一种耐低温防水卷材，包括以下重量份原料：基质沥青50份、EVA树脂10份、PE树脂10份、实施例3的增塑填料2份、丁腈橡胶4份、邻苯二甲酸二丁酯8份、轻质碳酸钙15份、促进剂TMTD 7.5份、防老剂RD 2份；
该耐低温防水卷材由以下步骤制成：
第一步、将基质沥青、EVA树脂、PE树脂、实施例3的增塑填料、丁腈橡胶加入混合机中，温度100℃下搅拌混合2h，然后加入邻苯二甲酸二丁酯、轻质碳酸钙、促进剂TMTD、防老剂RD，继续搅拌2h，得到混合料；
第二步、将混合料转移至挤出机中，挤出机加料段温度设定为150℃，塑化段温度设定为220℃，均匀化段温度设置为240℃，混合料经挤出机熔融后从T型模头挤出，通过三辊压光机压延成片材，再经冷却、裁边、牵引、收卷，得到耐低温防水卷材。
对比例2
将实施例4中的增塑填料去除，其余原料及制备过程不变。
对比例3
将实施例5中的增塑填料替换为对比例1的电气石负离子粉。
对比例4
本对比例为山东鹏盛建筑材料有限公司生产的耐低温防水卷材。
将实施例4-6和对比例2-4的防水卷材进行性能测试，测试标准如下：
参照GB/T328-2007《建筑防水卷材试验方法》、GB18242-2008《弹性体改性沥青防水卷材》标准进行测试，测试结果如表1所示：
表1
由表1可以看出，实施例4-6的防水卷材在耐低温、耐热性、延伸率等测试过程中，表现均优于对比例2-4，说明本发明制备的防水卷材耐温性能优异，在建筑领域具有广阔的应用前景。
以上内容仅仅是对本发明的构思所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的构思或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。