CN105754280B

CN105754280B - 一种可回收自洁型反射高分子屋面防水卷材及其制备方法

Info

Publication number: CN105754280B
Application number: CN201511013029.4A
Authority: CN
Inventors: 王晓莉; 王文斌; 董洲; 卢建华; 杨胜
Original assignee: RANXI TIANXIN NOVEL BUILDING MATERIALS CO Ltd; SUZHOU WATERPROOF RESEARCH INSTITUTE CHINA BUILDING MATERIALS ACADEMY
Current assignee: China building materials Suzhou waterproofing Research Institute Co., Ltd; Zhejiang Tianxin Building Materials Co.,Ltd.
Priority date: 2015-12-31
Filing date: 2015-12-31
Publication date: 2017-11-21
Anticipated expiration: 2035-12-31
Also published as: CN105754280A

Abstract

本发明涉及一种可回收自洁型反射高分子屋面防水卷材及其制备方法，以重量份数计，它的原料配方如下：SEBS热塑性弹性体30~50份；热塑性聚氨酯10~30份；钛白粉3~8份；填充油2~5份；疏水二氧化硅15~35份；抗紫外剂0.1~0.5份；光稳定剂0.1~0.5份；抗氧剂0.1~0.3份。本发明配方中未添加任何增塑剂，未使用共挤工艺进行多层复合，因此在保证良好抗污、自洁、反射、隔热、耐候、防水功能的基础上又实现了回收再生、绿色节能。本发明回收自洁型反射高分子屋面防水卷材的制备方法工艺简单、操作方便。

Description

一种可回收自洁型反射高分子屋面防水卷材及其制备方法

技术领域

本发明属于建筑材料技术领域，涉及一种防水卷材，具体涉及一种可回收自洁型反射高分子屋面防水卷材及其制备方法。

背景技术

近来，由于建筑设计的变化和新型建筑构件的使用，对屋面防水卷材提出了越来越高的要求。国务院2011年8月份下发的《“十二五”节能减排综合性工作方案》要求减少能源浪费和降低废气排放，把建筑节能作为我国能源战略的重要一环。十八大报告第一次提出“推进绿色发展、循环发展、低碳发展”“建设美丽中国”。但目前建筑翻新改造时，屋面大量的防水卷材被拆除，无法回收再利用，形成大量的建筑垃圾，尤其沥青类卷材报废处理还会对环境造成污染，无疑是极大的资源浪费。因此，屋面防水卷材的发展趋势则是在提高耐久性的同时，兼具低碳高效、保温节能、绿色环保与可持续性。

现有的功能型高分子防水卷材，如公开号为CN 104553093A的中国发明专利公开的一种建筑隔热防水卷材，采用PVC防水层，PVC卷材制备中需要添加大量的增塑剂来提高卷材的柔韧性，但由于增塑剂不与PVC聚合物发生化学反应，在使用过程中容易迁移并渗出气化，挥发的增塑剂不仅危害人体健康，增加致癌风险，同时也会直接缩短卷材的使用年限。授权公告号为CN 202727448 U的中国实用新型专利公开了带有反射隔热层的CPE自粘复合防水卷材和公开号为CN 104553093A的中国发明专利公开的一种建筑隔热防水卷材，均采用金属铝箔层作为卷材的反射隔热层，铝箔的硬度大、张力强度也大，但是其撕裂强度小，所以极易撕破，尤其在恶劣天气情况下，屋面最外层的金属铝箔最可能被损坏；而且铝箔本身易氧化而颜色变暗，风力摩擦、酸雨侵蚀等都会掉色，长期使用会逐渐失去反射效果。授权公告号为CN 202106601 U中国实用新型专利公开的一种高强度防污自洁防水卷材，其中采用PVDF防护涂料层作为自洁层实现防污效果，但卷材表面的PVDF涂料层和下面的PVC胚膜层在拉伸强度、断裂延伸率和耐高低温性能方面存在较大区别，经历季节交替后可能造成涂层与基面脱开的空鼓及开裂情况发生；同时，表面光滑的PVDF涂层在卷材施工搭接过程中，无论是粘结还是焊接都会影响搭接效果，而卷材之间搭接不牢会直接引起窜水和漏水。

综上所述，现有技术虽然有各种自洁隔热高分子卷材的存在，但是这些卷材或长期抗污效果不理想，或反射隔热层易失效，或多层复合、工艺复杂，或施工难度大，或耐久性差，并且，这些防水卷材都无法回收再利用。

发明内容

本发明目的是为了克服现有技术的不足而提供一种可回收再生的具有优异反射隔热自洁性能的高分子屋面防水卷材，且该高分子防水卷材能够有效改善屋面卷材的耐污自洁性、隔热保温性和可持续利用性。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种可回收自洁型反射高分子屋面防水卷材，以重量份数计，它的原料配方如下：

SEBS热塑性弹性体 30~50份；

热塑性聚氨酯 10~30份；

钛白粉 3~8份；

填充油 2~5份；

疏水二氧化硅 15~35份；

抗紫外剂 0. 1~0.5份；

光稳定剂 0.1~0.5份；

抗氧剂 0.1~0.3份。

优化地，所述SEBS热塑性弹性体的数均分子量为25万~35万，由星型SBS加氢使双键饱和而制得，例如TSRC 6159、Kraton G1652、Kraton G1633、YH-602。由于SEBS中烯烃段的碳-碳双键被氢化饱和，使它具有良好的耐热性、耐老化、耐压缩变形性和优异的抗拉强度、抗张强度和断裂伸长率等力学性能，既具有可塑性，又具有高弹性。无需硫化即可加工使用，加工设备及工艺简单。边料、余料和废料等可完全回收再利用，且不改变原来的性能，符合环保要求，无毒无污染。

进一步地，所述热塑性聚氨酯（TPU）为聚醚型热塑性聚氨酯，例如BASF 1195A、BASF 1185A、Bayer 5377、Lubrizol 54640、Lubrizol R185等，它具有强度高、韧性好、耐磨、耐寒、耐油、耐水、耐霉菌、耐老化、耐气候等特性，同时具有高防水性、透湿性、抗冲击性、抗撕裂性，以及加工工艺简单、共混时间短、生产效率高，在任何一个使用阶段（从聚合出来到使用寿命完结中的任意时间点上）都可循环再利用。

进一步地，所述填充油为环烷油、氢化环烷油和白油中一种或多种组成的混合物。

进一步地，所述钛白粉为采用氯化物工艺生产的多用途金红石型钛白粉颜料（如R902+、TIONA595、R706、 R960等），进一步提高卷材反射率、遮盖率、卷材强度、耐老化性和耐磨性等性能。

进一步地，疏水型二氧化硅优选为经长链烷烃或卤代烷烃处理后的疏水气相二氧化硅，如AEROSIL 200、WACKER N-20、CABOT M-5、HL-200等，其平均粒径小（约为0.2μm~0.3μm）、表面能大（表面积200m²/g）、疏水性强，能够使制品结构致密，光滑耐磨，具有荷叶效果。

进一步地，抗紫外剂为选自羟苯基类紫外吸收剂中的一种或多种，例如抗紫外剂UV-531、UV-350、UV-328、TINUVIN 329等。

进一步地，所述光稳定剂选自嵌段齐聚受阻胺类光稳定剂中的一种，其分子量为2600~3400，熔点为120~150℃，例如光稳定剂HALS 2020、Chimassorb 944、BASF C81。这样的光稳定剂分子量分布非常窄，保证了与高分子聚合物共混时表现出优异的相容性和抗萃取性，并提供非常高的光稳定性、长效热稳定性和其它辅助性质（如颜色干扰最小，改善熔体流动速率等）。所述抗氧剂为抗氧剂B225、IRGAFOS 168、HP-136、IRGANOX 1010、IRGANOXB900中的一种或多种，它们是增效加工的长效热稳定剂，其中位阻酚含量较高，能够长期耐热，预防卷材热氧化降解。

本发明的又一目的在于提供一种上述可回收自洁型反射高分子屋面防水卷材的制备方法，它包括以下步骤：（a）将配方量的热塑性聚氨酯在80℃~110℃干燥2~3h备用；（b）将配方量的SEBS热塑性弹性体与配方量的填充油混合，再与配方量干燥后的热塑性聚氨酯、抗紫外剂、光稳定剂和抗氧剂搅拌混合得到混合料，搅拌速度为300~1500rpm，搅拌时间为20s~120s；（c）从双螺杆挤出机的主加料口加入混合料，将配方量的疏水二氧化硅和配方量的钛白粉从双螺杆挤出机的第二加料口加入，混合后挤出，挤出物经压延、冷却、牵引、收卷成型得防水卷材；所述双螺杆挤出机的加工温度为180~220℃，主机转速为200~500rpm。采用该方法制得的防水卷材具有良好的理化性能。所述双螺杆挤出机的螺杆的长径比优选为40~56。

由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：本发明回收自洁型反射高分子屋面防水卷材，通过使用由特定组分的配方，使得防水卷材具有刚性大、密度高，耐高温和耐老化性能好等优点，通过充油改善加工流动性，并降低成本；而且具有良好的共混性、耐低温、耐溶剂、耐磨损、耐油等特性，通过添加钛白粉来提高反射率、遮盖率、卷材强度、耐老化性和耐磨性；疏水型气相二氧化硅颗粒具有高流动性和小尺寸效应，能够充分、均匀地分散到树脂材料中，使材料表面更加致密细洁，摩擦系数变小，提高耐磨性和改善材料表面的光洁度，灰尘污物不易吸附，且雨水冲刷又能自动恢复光洁；同时，疏水型气相二氧化硅可以强烈地反射紫外线，一定程度上减少紫外线对树脂的降解作用。除此之外，抗紫外剂与光稳定剂的复合使用，能够大大增强卷材的光稳定效能。总结而言，本发明配方中未添加任何增塑剂，未使用共挤工艺进行多层复合，因此在保证良好抗污、自洁、反射、隔热、耐候、防水功能的基础上又实现了回收再生、绿色节能，从提高屋面卷材的绿色环保可回收性出发，集反射、隔热、自洁、防水及美观于一体，可在保障屋面长久防水的前提下，同时保持室内温度恒定，增大室内外的温差，夏季能够减少降温能耗，冬季能够减少取暖费用，本发明高分子防水卷材可直接铺设在屋面上，成本低廉且施工方便。本发明回收自洁型反射高分子屋面防水卷材的制备方法工艺简单、操作方便。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明进行进一步说明。

实施例1

本实施例提供一种可回收自洁型反射高分子屋面防水卷材，按重量份数计，它的原料配方如下：SEBS热塑性弹性体（TSRC 6159）35份；TPU热塑性聚氨酯（Lubrizol R185）25份；钛白粉（R706）5份；环烷油3份；疏水二氧化硅（AEROSIL 200）20份；抗紫外剂（UV-531）0.32份；光稳定剂（HALS 2020）0.45份；抗氧剂（B225）0.2份。

防水卷材的制备方法如下：

（a）将热塑性聚氨酯进行在90℃干燥处理3h备用；

（b）将35份的SEBS热塑性弹性体（TSRC 6159）与3份的环烷油按比例均匀混合，得到充油型的嵌段共聚物SEBS，然后再与25份干燥后的热塑性聚氨酯（Lubrizol R185）、0.32份抗紫外剂（UV-531）、0.45份光稳定剂（HALS 2020）、0.2份抗氧剂（B225）搅拌混合均匀，得到混合料，所述搅拌速度500rpm，搅拌时间80s；

（c）从双螺杆挤出机的主加料口加入混合料，将20份疏水二氧化硅（AEROSIL 200）和5份钛白粉（R706）从双螺杆挤出机的第二加料口加入，混合均匀后挤出，挤出物经压延、冷却、牵引、收卷成型得防水卷材；所述的双螺杆挤出机的加工温度为200℃，主机转速为400rpm。

本例的卷材经检测，卷材的拉伸强度（500mm/min）28MPa、断裂伸长率（500mm/min）643%，低温柔度-40℃无裂纹，太阳反射比为0.94，耐沾污性8%，隔热温差高达15℃，卷材分别经135℃下放置28天热老化、酸处理、碱处理、盐处理和人工气候加速老化后的拉伸强度和断裂延伸率保持率均高于95%。

实施例2

本例提供一种可回收自洁型反射高分子屋面防水卷材，按重量份数计，所述卷材原料配方如下：SEBS热塑性弹性体（Kraton G1652）40份；TPU热塑性聚氨酯(BASF 1195A)20份；钛白粉（R960）8份；白油4份；疏水二氧化硅（WACKER N-20）27份；抗紫外剂（UV-350）0.4份；光稳定剂（BASF C81）0.4份；抗氧剂（HP-136）0.2份。

防水卷材的制备方法如下：

（a）将热塑性聚氨酯进行在100℃干燥处理2h备用；

（b）将40份的SEBS热塑性弹性体（Kraton G1652）与4份的白油按比例均匀混合，得到充油型的嵌段共聚物SEBS，然后再与20份干燥后的热塑性聚氨酯(BASF 1195A)、0.32份抗紫外剂（UV-350）、0.45份光稳定剂（BASF C81）、0.2份抗氧剂（HP-136）搅拌混合均匀，得到混合料，所述搅拌速度800rpm，搅拌时间60s；

（c）从双螺杆挤出机的主加料口加入混合料，将20份疏水二氧化硅（AEROSIL 200）和5份钛白粉（R706）从双螺杆挤出机的第二加料口加入，混合均匀后挤出，挤出物经压延、冷却、牵引、收卷成型得防水卷材；所述的双螺杆挤出机的加工温度为210℃，主机转速为500rpm。

本例的卷材经检测，卷材的拉伸强度（500mm/min）21MPa、断裂伸长率（500mm/min）628%，低温柔度-40℃无裂纹，太阳反射比为0.98，耐沾污性5%，隔热温差高达15℃，卷材分别经135℃下放置28天热老化、酸处理、碱处理、盐处理和人工气候加速老化后的拉伸强度和断裂延伸率保持率均高于95%。

实施例3

本例提供一种可回收自洁型反射高分子屋面防水卷材，按重量份数计，所述卷材原料配方如下：SEBS热塑性弹性体（Kraton G1633）45份；TPU热塑性聚氨酯(LubrizolR185) 25份；钛白粉（R706）6份；氢化环烷油3份；疏水二氧化硅（HL-200）20份；抗紫外剂（UV-328）0.25份；光稳定剂（HALS 2020）0.5份；抗氧剂（IRGAFOS 168）0.2份。

防水卷材的制备方法如下：

（a）将热塑性聚氨酯进行在90℃干燥处理3h备用；

（b）将45份的SEBS热塑性弹性体（Kraton G1633）与3份的氢化环烷油按比例均匀混合，得到充油型的嵌段共聚物SEBS，然后再与25份干燥后的热塑性聚氨酯(LubrizolR185)、0.25份抗紫外剂（UV-328）、0.5份光稳定剂（HALS 2020）、0.2份抗氧剂（IRGAFOS168）搅拌混合均匀，得到混合料，所述搅拌速度1000rpm，搅拌时间60s；

（c）从双螺杆挤出机的主加料口加入混合料，将20份疏水二氧化硅（HL-200）和6份钛白粉（R706）从双螺杆挤出机的第二加料口加入，混合均匀后挤出，挤出物经压延、冷却、牵引、收卷成型得防水卷材；所述的双螺杆挤出机的加工温度为205℃，主机转速为450rpm。

本例的卷材经检测，卷材的拉伸强度（500mm/min）25MPa、断裂伸长率（500mm/min）714 %，低温柔度-40℃无裂纹，太阳反射比为0.95，耐沾污性8%，隔热温差高达15℃，卷材分别经135℃下放置28天热老化、酸处理、碱处理、盐处理和人工气候加速老化后的拉伸强度和断裂延伸率保持率均高于95%。

实施例4

本例提供一种可回收自洁型反射高分子屋面防水卷材，按重量份数计，所述卷材原料配方如下：SEBS热塑性弹性体（Kraton G1633）45份；TPU热塑性聚氨酯(LubrizolR185) 15份；钛白粉（R902+）4份；氢化环烷油5份；疏水二氧化硅（AEROSIL 200）30份；抗紫外剂（UV-531）0.3份；光稳定剂（HALS 2020）0.5份；抗氧剂（IRGANOX 1010）0.2份。

防水卷材的制备方法如下：

（a）将热塑性聚氨酯进行在110℃干燥处理2h备用；

（b）将45份的SEBS热塑性弹性体（Kraton G1633）与5份的氢化环烷油按比例均匀混合，得到充油型的嵌段共聚物SEBS，然后再与15份干燥后的热塑性聚氨酯(LubrizolR185)、0.3份抗紫外剂（UV-531）、0.5份光稳定剂（HALS 2020）、0.2份抗氧剂（IRGANOX1010）搅拌混合均匀，得到混合料，所述搅拌速度1200rpm，搅拌时间50s；

（c）从双螺杆挤出机的主加料口加入混合料，将30份疏水二氧化硅（HL-200）和4份钛白粉（R902+）从双螺杆挤出机的第二加料口加入，混合均匀后挤出，挤出物经压延、冷却、牵引、收卷成型得防水卷材；所述的双螺杆挤出机的加工温度为195℃，主机转速为250rpm。

本例的卷材经检测，卷材的拉伸强度（500mm/min）25MPa、断裂伸长率（500mm/min）714 %，低温柔度-40℃无裂纹，太阳反射比为0.95，耐沾污性3%，隔热温差高达15℃，卷材分别经135℃下放置28天热老化、酸处理、碱处理、盐处理和人工气候加速老化后的拉伸强度和断裂延伸率保持率均高于95%。

实施例5

本实施例提供一种可回收自洁型反射高分子屋面防水卷材，其制备方法与实施例1中的基本一致，不同的是其原料配方不一样，具体为：按重量份数计，所述卷材原料配方如下：SEBS热塑性弹性体（Kraton G1633）50份；TPU热塑性聚氨酯(Lubrizol R185) 30份；钛白粉（R902+）8份；氢化环烷油5份；疏水二氧化硅（AEROSIL 200）35份；抗紫外剂（UV-531）0.5份；光稳定剂（HALS 2020）0.6份；抗氧剂（IRGANOX 1010）0.25份。

实施例6

本实施例提供一种可回收自洁型反射高分子屋面防水卷材，其制备方法与实施例1中的基本一致，不同的是其原料配方不一样，具体为：按重量份数计，所述卷材原料配方如下：SEBS热塑性弹性体（Kraton G1633）30份；TPU热塑性聚氨酯(Lubrizol R185) 10份；钛白粉（R902+）3份；氢化环烷油2份；疏水二氧化硅（AEROSIL 200）15份；抗紫外剂（UV-531）0.01份；光稳定剂（HALS 2020）0.1份；抗氧剂（IRGANOX 1010）0.1份。

对比例1

本例提供一种高分子屋面防水卷材，其原料配方与制备方法是实施例4中的基本一致，不同的是它不含有疏水二氧化硅（AEROSIL 200）。

本例的卷材经检测，卷材的拉伸强度（500mm/min）24MPa、断裂伸长率（500mm/min）700 %，低温柔度-40℃无裂纹，太阳反射比为0.90，耐沾污性23%，隔热温差高达15℃，卷材分别经135℃下放置28天热老化、酸处理、碱处理、盐处理和人工气候加速老化后的拉伸强度和断裂延伸率保持率均高于95%。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种可回收自洁型反射高分子屋面防水卷材，其特征在于，以重量份数计，它的原料配方如下：

SEBS热塑性弹性体 30~50份；

热塑性聚氨酯 10~30份；

钛白粉 3~8份；

填充油 2~5份；

疏水二氧化硅 15~35份；

抗紫外剂 0. 1~0.5份；

光稳定剂 0.1~0.5份；

抗氧剂 0.1~0.3份。

2.根据权利要求1所述的可回收自洁型反射高分子屋面防水卷材，其特征在于：所述SEBS热塑性弹性体的数均分子量为25万~35万，由星型SBS加氢使双键饱和而制得。

3.根据权利要求1或2所述的可回收自洁型反射高分子屋面防水卷材，其特征在于：所述热塑性聚氨酯为聚醚型热塑性聚氨酯。

4.根据权利要求1或2所述的可回收自洁型反射高分子屋面防水卷材，其特征在于：所述填充油为环烷油、氢化环烷油和白油中一种或多种组成的混合物。

5.根据权利要求1或2所述的可回收自洁型反射高分子屋面防水卷材，其特征在于：所述钛白粉为一种采用氯化物工艺生产的多用途金红石型钛白粉颜料。

6.根据权利要求1或2所述的可回收自洁型反射高分子屋面防水卷材，其特征在于：所述疏水二氧化硅是经长链烷烃或卤代烷烃改性的气相二氧化硅。

7.根据权利要求1或2所述的可回收自洁型反射高分子屋面防水卷材，其特征在于：所述抗紫外剂选自二苯甲酮类紫外吸收剂中的一种或多种。

8.根据权利要求1或2所述的可回收自洁型反射高分子屋面防水卷材，其特征在于：所述光稳定剂选自嵌段齐聚受阻胺类光稳定剂中的一种，其分子量为2600~3400，熔点为120~150℃。

9.一种权利要求1至8中任一所述可回收自洁型反射高分子屋面防水卷材的制备方法，其特征在于，它包括以下步骤：

（a）将配方量的热塑性聚氨酯在80℃~110℃干燥2~3h备用；

（b）将配方量的SEBS热塑性弹性体与配方量的填充油混合，再与配方量干燥后的热塑性聚氨酯、抗紫外剂、光稳定剂和抗氧剂搅拌混合得到混合料，搅拌速度为300~1500rpm，搅拌时间为20s~120s；

（c）从双螺杆挤出机的主加料口加入混合料，将配方量的疏水二氧化硅和配方量的钛白粉从双螺杆挤出机的第二加料口加入，混合后挤出，挤出物经压延、冷却、牵引、收卷成型得防水卷材；所述双螺杆挤出机的加工温度为180~220℃，主机转速为200~500rpm。

10.根据权利要求9所述可回收自洁型反射高分子屋面防水卷材的制备方法，其特征在于：所述双螺杆挤出机的螺杆的长径比为40~56。