一种环保阻燃型改性沥青防水卷材及其制备方法

文档序号：1857142 发布日期：2021-11-19 浏览：16次 >En<

阅读说明：本技术 一种环保阻燃型改性沥青防水卷材及其制备方法 (Environment-friendly flame-retardant modified asphalt waterproof coiled material and preparation method thereof ) 是由钟小琼于 2021-08-29 设计创作，主要内容包括：本发明属于防水材料技术领域,具体涉及一种环保阻燃型改性沥青防水卷材及其制备方法。本发明研制的产品中,包括至少两层二氧化硅气凝胶层,至少一层沥青层,至少一层热塑性弹性体层；所述热塑性弹性体层分布于所述二氧化硅气凝胶层和所述沥青层之间,且两个相对设置的所述二氧化硅气凝胶层将所述热塑性弹性体层和所述沥青层夹设于其中；在制备时,在聚酯胎基表面设置二氧化硅气凝胶层,再于所述二氧化硅气凝胶层表面设置加热软化后的热塑性弹性体层,待所述热塑性弹性体层冷却至室温后,再涂覆加热熔融后的沥青层,待所述沥青层冷却至60-80℃时,再设置加热软化后的热塑性弹性体层,再趁热设置一层二氧化硅气凝胶层。(The invention belongs to the technical field of waterproof materials, and particularly relates to an environment-friendly flame-retardant modified asphalt waterproof coiled material and a preparation method thereof. The product developed by the invention comprises at least two silica aerogel layers, at least one asphalt layer and at least one thermoplastic elastomer layer; the thermoplastic elastomer layer is distributed between the silica aerogel layer and the asphalt layer, and the two oppositely arranged silica aerogel layers clamp the thermoplastic elastomer layer and the asphalt layer; during preparation, a silicon dioxide aerogel layer is arranged on the surface of a polyester tire base, a thermoplastic elastomer layer which is heated and softened is arranged on the surface of the silicon dioxide aerogel layer, after the thermoplastic elastomer layer is cooled to room temperature, a heated and melted asphalt layer is coated, after the asphalt layer is cooled to 60-80 ℃, the heated and softened thermoplastic elastomer layer is arranged, and a silicon dioxide aerogel layer is arranged while the asphalt layer is hot.)

技术领域

本发明属于防水材料技术领域。更具体地，涉及一种环保阻燃型改性沥青防水卷材及其制备方法。

背景技术

聚合物改性沥青防水卷材是一种传统的防水材料，它是以原纸、纤维毡、纤维布、金属箔、塑料膜或纺织物等材料中的一种或数种复合为胎基，浸涂聚合物改性沥青制成的长条片状成卷供应并起防水作用的一类产品。聚合物改性沥青防水卷材具有耐高温、抗低温、不透水性好、高抗拉强度、适应性强、韧性好、抗疲劳、抗紫外以及辐射热老化、性能稳定、使用寿命长、养护费用低等优点，在防水材料中占有重要的地位。其中自粘型防水卷材具有更高的延伸性及低温柔性，其最大的特点是不需要热熔施工，目前已逐步成为主流防水材料。

在建筑消防安全中，沥青易燃是一个不能回避的问题。因为沥青是易燃材料，沥青燃烧时，先熔融、滴落、流淌，接着熔珠燃烧，之后燃烧的熔珠滴落、流淌，造成火势蔓延扩大。沥青在燃烧过程中也会分解出氢气、甲烷类等易燃气体，这些易燃气体的燃烧又增强了火势。这就大大限制了沥青防水卷材在有特殊防火要求的建筑上的使用，所以开展阻燃沥青防水卷材的研究具有重要的现实意义。

而现有沥青阻燃改性中，大多选用添加阻燃剂，无机阻燃剂存在与有机的沥青基体之间相容性差，而有机阻燃剂则存在容易发生迁移，最终导致阻燃效果下降的问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有沥青防水卷材在使用过程中，因阻燃剂添加后，在产品制备和存放过程中，阻燃剂容易发生迁移，并与沥青基体之间发生相分离，从而导致阻燃效果下降的缺陷和不足，提供一种环保阻燃型改性沥青防水卷材及其制备方法。

本发明的目的是提供一种环保阻燃型改性沥青防水卷材。

本发明另一目的是提供一种环保阻燃型改性沥青防水卷材的制备方法。

本发明上述目的通过以下技术方案实现：

一种环保阻燃型改性沥青防水卷材，包括至少两层二氧化硅气凝胶层，至少一层沥青层，至少一层热塑性弹性体层；

所述热塑性弹性体层分布于所述二氧化硅气凝胶层和所述沥青层之间，且两个相对设置的所述二氧化硅气凝胶层将所述热塑性弹性体层和所述沥青层夹设于其中；

所述沥青层中包括阻燃剂；

所述阻燃剂选自含卤阻燃剂、含氮阻燃剂、含磷阻燃剂中的任意一种。

上述技术方案通过将沥青层夹持于两层二氧化硅气凝胶层之间，在产品实际使用过程中，首先，二氧化硅气凝胶层自身具备优异的热阻断性质，可以避免在高温受热时，热量之间对沥青层进行热冲击；其次，即使热量缓慢传递到沥青层，引起沥青熔融，熔融后的沥青也会被二氧化硅气凝胶层的孔隙结构吸附，避免沥青迅速流淌，结合二氧化硅气凝胶优异的隔热效果，使得孔隙中吸附的沥青缓慢热解，避免沥青大面积流淌或热解引起热失控；再者，若沥青层中添加的阻燃剂在产品制备或使用时发生迁移，则会在迁移至二氧化硅气凝胶层与沥青层的界面处被截留，从而在界面处形成阻燃层，当热量通过二氧化硅气凝胶层逐渐向沥青层传递时，处于界面处的阻燃层会优先分解，产生阻燃气体，从而在二氧化硅气凝胶层于沥青层的界面处形成气体层，该气体本身不可燃，同时气体的传热效率较低，进一步缓解了热量向沥青层的传递，提升了产品的阻燃效果；基于此，上述技术方案巧妙的利用产品结构的设计，即使发生阻燃剂迁移，仍然可以使迁移后的阻燃剂发挥优异的阻燃效果，避免阻燃效果下降；

另外，上述技术方案在沥青层与二氧化硅气凝胶层之间设置热塑性弹性体层，在产品使用过程中，作为防水卷材产品，当水分通过二氧化硅气凝胶层逐渐向内部扩散渗透时，水分子首先被热塑性弹性体阻挡，另外，热塑性弹性体的存在可以有效作为缓冲层，避免在施工过程中，因为卷材变形引起的二氧化硅气凝胶层与沥青层之间脱落。

优选地，所述二氧化硅气凝胶层的厚度：所述沥青层的厚度：所述热塑性弹性体层的厚度＝1-3：5-10：2-4。

优选地，所述二氧化硅气凝胶与所述热塑性弹性体层之间或所述二氧化硅气凝胶与所述沥青层之间还包括氟硅烷。

优选地，所述热塑性弹性体选自TPU、TPV、TPF、TPB、TPI、SBS、SEBS、TPVC中至少一种。

优选地，所述热塑性弹性体层和所述沥青层之间，夹设有纳米二氧化硅。

由于热塑性弹性体和沥青层皆为高分子有机组分，两者界面相容性好，在制备过程中，两者容易牢固吸附，发明人在研究中发现，当在两者之间夹设纳米二氧化硅后，虽然会一定程度削弱热塑性弹性体和沥青层之间的界面结合力，但是该结合力的削弱对产品阻燃性能未产生不良影响，反而，在产品受热，迁移至界面处的阻燃剂分解产生的气体，容易使得热塑性弹性体和沥青层之间形成阻燃气体层，进一步降低了热量在两者之间的传递效率。

优选地，包括两层热塑性弹性体，两层所述热塑性弹性体将一层所述沥青层夹设于其中，两层所述二氧化硅气凝胶层分布于两层所述热塑性弹性体两侧，并将夹设有所述沥青层的两层所述热塑性弹性体夹持，以形成夹心结构。

一种环保阻燃型改性沥青防水卷材的制备方法，具体制备步骤包括：

在聚酯胎基表面涂覆二氧化硅气凝胶层，再于所述二氧化硅气凝胶层表面涂覆加热软化后的热塑性弹性体层，待热塑性弹性体层冷却至室温后，再涂覆加热熔融后的沥青层，待所述沥青层冷却至60-80℃时，再涂覆一层二氧化硅气凝胶层；

在所述沥青层加热熔融的过程中，加入阻燃剂；

所述阻燃剂选自含卤阻燃剂、含氮阻燃剂、含磷阻燃剂中的任意一种。

优选地，所述具体制备步骤还包括：

在聚酯胎基表面涂覆二氧化硅气凝胶层，再于所述二氧化硅气凝胶层表面涂覆加热软化后的热塑性弹性体层，待所述热塑性弹性体层冷却至室温后，再涂覆加热熔融后的沥青层，待所述沥青层冷却至60-80℃时，再涂覆加热软化后的热塑性弹性体层，再趁热涂覆一层二氧化硅气凝胶层。

优选地，所述具体制备步骤还包括：在所述热塑性弹性体层和所述沥青层之间涂覆一层纳米二氧化硅。

具体实施方式

以下结合具体实施例来进一步说明本发明，但实施例并不对本发明做任何形式的限定。除非特别说明，本发明采用的试剂、方法和设备为本技术领域常规试剂、方法和设备。

除非特别说明，以下实施例所用试剂和材料均为市购。

实施例1

沥青涂覆料的准备：按质量比为10：1称取70#道路石油沥青和环烷油，先将70#道路石油沥青加热至180℃，直至70#道路石油沥青全部熔融，再趁热加入环烷油，用搅拌器以200r/min转速搅拌混合60min，保温，得沥青涂覆料；

二氧化硅气凝胶的准备：将四乙氧基硅烷和水混合水解后，于模具中形成薄片状凝胶，再将凝胶浸泡于原始溶胶的乙醇/水混合物中，于温度为45℃条件下静置老化48h，并在老化过程中，加入凝胶质量5％的三甲基氟硅烷，待完成老化后，将凝胶取出，于温度为85℃条件下，干燥至恒重，得二氧化硅气凝胶；

软化热塑性弹性体的准备：将热塑性弹性体于氮气保护状态下，加热至热塑性弹性体软化点温度5-10℃以上，保温，得软化热塑性弹性体；所述热塑性弹性体为TPU；

防水卷材产品的制备：

准备聚酯胎基层；

先在聚酯胎基层表面涂覆结构胶，再将二氧化硅气凝胶设置于结构胶的表面，以形成二氧化硅气凝胶层；随后将软化热塑性弹性体设置于二氧化硅气凝胶的表面，再趁热在热塑性弹性体层表面铺洒纳米二氧化硅，待热塑性弹性体冷却至室温，以形成热塑性弹性体层；

在保温的沥青涂覆料中添加沥青涂覆料质量3％的阻燃剂，用搅拌器以300r/min转速搅拌混合10min后，涂覆于铺洒了纳米二氧化硅的热塑性弹性体表面，以形成沥青层，待沥青涂覆料冷却至60℃时，于沥青涂覆料表面铺洒纳米二氧化硅，再趁热于铺洒了纳米二氧化硅的沥青涂覆料表面设置软化热塑性弹性体，以形成热塑性弹性体层，随后趁热在热塑性弹性体表面设置一层二氧化硅气凝胶层，以形成二氧化硅气凝胶层；即得产品；

所述阻燃剂为十溴二苯乙烷；

所述纳米二氧化硅的用量为沥青涂覆料质量的2％；

二氧化硅气凝胶层的厚度：所述沥青层的厚度：所述热塑性弹性体层的厚度＝1：5：2。

实施例2

沥青涂覆料的准备：按质量比为15：1称取70#道路石油沥青和环烷油，先将70#道路石油沥青加热至185℃，直至70#道路石油沥青全部熔融，再趁热加入环烷油，用搅拌器以250r/min转速搅拌混合80min，保温，得沥青涂覆料；

二氧化硅气凝胶的准备：将四乙氧基硅烷和水混合水解后，于模具中形成薄片状凝胶，再将凝胶浸泡于原始溶胶的乙醇/水混合物中，于温度为50℃条件下静置老化56h，并在老化过程中，加入凝胶质量6％的三甲基氟硅烷，待完成老化后，将凝胶取出，于温度为88℃条件下，干燥至恒重，得二氧化硅气凝胶；

软化热塑性弹性体的准备：将热塑性弹性体于氮气保护状态下，加热至热塑性弹性体软化点温度8℃以上，保温，得软化热塑性弹性体；所述热塑性弹性体为TPF；

防水卷材产品的制备：

准备聚酯胎基层；

在保温的沥青涂覆料中添加沥青涂覆料质量5％的阻燃剂，用搅拌器以350r/min转速搅拌混合15min后，涂覆于铺洒了纳米二氧化硅的热塑性弹性体表面，以形成沥青层，待沥青涂覆料冷却至70℃时，于沥青涂覆料表面铺洒纳米二氧化硅，再趁热于铺洒了纳米二氧化硅的沥青涂覆料表面设置软化热塑性弹性体，以形成热塑性弹性体层，随后趁热在热塑性弹性体表面设置一层二氧化硅气凝胶层，以形成二氧化硅气凝胶层；即得产品；

所述阻燃剂为磷酸三甲苯酚酯；

所述纳米二氧化硅的用量为沥青涂覆料质量的3％；

二氧化硅气凝胶层的厚度：所述沥青层的厚度：所述热塑性弹性体层的厚度＝2：8：3。

实施例3

沥青涂覆料的准备：按质量比为20：1称取70#道路石油沥青和环烷油，先将70#道路石油沥青加热至190℃，直至70#道路石油沥青全部熔融，再趁热加入环烷油，用搅拌器以300r/min转速搅拌混合90min，保温，得沥青涂覆料；

二氧化硅气凝胶的准备：将四乙氧基硅烷和水混合水解后，于模具中形成薄片状凝胶，再将凝胶浸泡于原始溶胶的乙醇/水混合物中，于温度为55℃条件下静置老化72h，并在老化过程中，加入凝胶质量8％的三甲基氟硅烷，待完成老化后，将凝胶取出，于温度为90℃条件下，干燥至恒重，得二氧化硅气凝胶；

软化热塑性弹性体的准备：将热塑性弹性体于氮气保护状态下，加热至热塑性弹性体软化点温度10℃以上，保温，得软化热塑性弹性体；所述热塑性弹性体为SBS；

防水卷材产品的制备：

准备聚酯胎基层；

在保温的沥青涂覆料中添加沥青涂覆料质量6％的阻燃剂，用搅拌器以400r/min转速搅拌混合20min后，涂覆于铺洒了纳米二氧化硅的热塑性弹性体表面，以形成沥青层，待沥青涂覆料冷却至80℃时，于沥青涂覆料表面铺洒纳米二氧化硅，再趁热于铺洒了纳米二氧化硅的沥青涂覆料表面设置软化热塑性弹性体，以形成热塑性弹性体层，随后趁热在热塑性弹性体表面设置一层二氧化硅气凝胶层，以形成二氧化硅气凝胶层；即得产品；

所述阻燃剂为三聚氰胺；

所述纳米二氧化硅的用量为沥青涂覆料质量的4％；

二氧化硅气凝胶层的厚度：所述沥青层的厚度：所述热塑性弹性体层的厚度＝3：10：4。

实施例4

本实施例和实施例1相比，区别在于：未添加纳米二氧化硅，其余条件保持不变。

实施例5

防水卷材产品的制备：

准备聚酯胎基层；

在保温的沥青涂覆料中添加沥青涂覆料质量3％的阻燃剂，用搅拌器以300r/min转速搅拌混合10min后，涂覆于铺洒了纳米二氧化硅的热塑性弹性体表面，以形成沥青层，待沥青涂覆料冷却至60℃时，随后趁热在沥青涂覆料表面设置一层二氧化硅气凝胶层，以形成二氧化硅气凝胶层；即得产品；

所述阻燃剂为十溴二苯乙烷；

所述纳米二氧化硅的用量为沥青涂覆料质量的2％；

二氧化硅气凝胶层的厚度：所述沥青层的厚度：所述热塑性弹性体层的厚度＝1：5：2。

对比例1

防水卷材产品的制备：

准备聚酯胎基层；

先在聚酯胎基层表面涂覆结构胶，再将软化热塑性弹性体设置于结构胶的表面，再趁热在热塑性弹性体层表面铺洒纳米二氧化硅，待热塑性弹性体冷却至室温，以形成热塑性弹性体层；

所述阻燃剂为十溴二苯乙烷；

所述纳米二氧化硅的用量为沥青涂覆料质量的2％；

所述沥青层的厚度：所述热塑性弹性体层的厚度＝5：2。

对比例2

防水卷材产品的制备：

准备聚酯胎基层；

先在聚酯胎基层表面涂覆结构胶，再将二氧化硅气凝胶设置于结构胶的表面，以形成二氧化硅气凝胶层；

在保温的沥青涂覆料中添加沥青涂覆料质量3％的阻燃剂，用搅拌器以300r/min转速搅拌混合10min后，涂覆于二氧化硅气凝胶层表面，以形成沥青层，待沥青涂覆料冷却至60℃时，趁热在沥青层表面设置一层二氧化硅气凝胶层，以形成二氧化硅气凝胶层；即得产品；

所述阻燃剂为十溴二苯乙烷；

二氧化硅气凝胶层的厚度：所述沥青层的厚度＝1：5。

对实施例1-5及对比例1-2所得产品进行性能测试，具体测试方法和测试结果如下所述：

耐火性能测试：

分别截取各实施例及对比例长度为10cm，宽度为5cm的试样，并将试样置于温度为200℃的火焰上持续烘烤100s，观察沥青层是否出现软化、滴落等现象，具体测试结果如表1所示；

阻燃测试：

依据NB-SH-T 0815-2010沥青燃烧性能测定氧指数法对产品试样的氧指数进行测定，具体测试结果如表1所示；

表1：产品性能测试结果

	耐火性能	氧指数/％
			实施例1	未软化和滴落	38
实施例2	未软化和滴落	39
			实施例3	未软化和滴落	39
实施例4	未软化和滴落	35
			实施例5	未软化和滴落	34
对比例1	滴落明显	26
			对比例2	轻微软化	28

由表1测试结果可知，本发明所得产品在受热时，可在高温下长时间不出现软化滴落，并且阻燃性能优异。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

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