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    一種建筑用防水透氣材料及其制備方法與流程

    文檔序號:25494295發布日期:2021-06-15 22:23
    一種建筑用防水透氣材料及其制備方法與流程

    本發明涉及建筑技術領域,尤其涉及一種建筑用防水透氣材料及其制備方法。



    背景技術:

    國內幕墻、鋼結構等建筑圍護體系中保溫材料大部分為巖棉和玻璃棉等材料,為解決其防水透氣問題,傳統技術是將巖棉等保溫材料兩面粘貼鋁箔或防水卷材等材料。這些防水材料由于密閉性的特點,致使建筑圍護內水汽無法排出,容易在保溫層間結露,使保溫材料滋生細菌等,更使保溫材料導熱系數大幅上升,嚴重影響保溫效果,增加建筑能耗。近幾年,我國政府對建筑節能越來越重視,防水透氣材料方案在我國逐漸推廣。

    基于防水透氣材料本身帶有微孔的結構特點,采用防水透氣材料代替傳統防水材料,鋪設于保溫層之上,不僅有效保護保溫層免受雨水等侵襲,同時膜內部的微孔允許保溫層內水汽通過,可以使水汽及時排出,解決了建筑圍護體系內保溫材料防水透氣的問題。

    目前,防水透氣材料一般分為兩種,一種是來自杜邦公司的名為“特衛強tyvek”的防水透氣材料,主要是由無數的細小高密度聚乙烯纖維紡粘而成;另一種是采用聚乙烯透氣膜與無紡布復合而成的復合材料,其中作為多孔透氣芯層的聚乙烯透氣膜制備工藝主要是在低密度聚乙烯樹脂中混入一定等級的碳酸鈣(caco3)粉末,之后在薄膜拉伸取向時樹脂基材被拉伸而在碳酸鈣周圍形成孔隙,使薄膜具有透氣性。該方法制備得到的聚乙烯多孔膜孔徑可控性較差,孔隙較大(幾百納米到微米級),造成防水性能有限;并且由于采用原材料是低密度聚乙烯,所得透氣膜力學性能較差,導致復合膜利用率低、施工效率低。因此,提供一種透氣性能優異且力學性能較好的防水透氣材料具有重要意義。



    技術實現要素:

    本發明解決的技術問題在于提供一種建筑用防水透氣材料,本申請提供的建筑用防水透氣材料具有防水透氣的同時,還具有較好的力學性能。

    有鑒于此,本申請提供了一種建筑用防水透氣材料,由聚烯烴微孔膜和無紡布層復合而成,所述聚烯烴微孔膜具有納米級微孔結構。

    優選的,所述納米級微孔結構的孔徑為20~70nm。

    優選的,所述復合的方式為ab型或aba型,所述a為無紡布層,所述b為聚烯烴微孔膜。

    本申請還提供了所述的建筑用防水透氣材料的制備方法,包括以下步驟:

    將聚烯烴與成孔劑混合,預熱后擠出,流延冷卻,得到鑄片;

    將所述鑄片進行雙向拉伸,將得到的流延油膜拉伸后熱定型,冷卻得到含油膜;

    將所述含油膜進行超聲萃取,烘干后得到聚烯烴微孔膜;

    將所述聚烯烴微孔膜與無紡布層復合,得到建筑用防水透氣材料,所述聚烯烴微孔膜具有納米級微孔結構。

    優選的,所述聚烯烴為所述聚烯烴和所述成孔劑總和的20~40wt%。

    優選的,所述成孔劑選自石蠟油和植物油中的一種或多種,所述超聲萃取的萃取劑選自正己烷、二氯甲烷、三氯乙烷或乙醇,所述聚丙烯的數均分子量為60~150萬,所述無紡布為聚乙烯無紡布或聚丙烯無紡布。

    優選的,所述預熱的溫度為50~150℃,所述擠出的溫度為150~250℃。

    優選的,所述流延的流延輥工作溫度為10~100℃。

    優選的,所述雙向拉伸為同步雙向拉伸或異步雙向拉伸,總拉伸比為10~100。

    本申請提供了一種建筑用防水透氣材料,其由聚烯烴微孔膜和無紡布層復合而成,所述聚烯烴微孔膜具有納米級微孔結構。本發明提供的防水透氣材料中的聚烯烴微孔膜含納米級微孔結構,且孔徑均一性較好,在不影響透氣性情況下,能夠提供較大的耐靜水壓,具有較高的不透水性;并且本發明提供防水透氣材料力學性能優異,施工效率高,材料利用率高。

    附圖說明

    圖1為防水透氣材料整體結構及其中聚烯烴微孔膜的表觀形貌。

    具體實施方式

    為了進一步理解本發明,下面結合實施例對本發明優選實施方案進行描述,但是應當理解,這些描述只是為進一步說明本發明的特征和優點,而不是對本發明權利要求的限制。

    鑒于現有技術防水透氣材料防水性能有限且力學性能較差的技術問題,本申請中由于具有含納米微孔結構的聚烯烴微孔膜,從而使得建筑用防水透氣材料既能透氣透濕又具有優異防水性,具體的,本發明實施例公開了一種建筑用防水透氣材料,由聚烯烴微孔膜和無紡布層復合而成,所述聚烯烴微孔膜具有納米級微孔結構。

    本申請所述聚烯烴微孔膜作為透氣芯層,其納米級微孔結構的孔徑為20~70nm。

    在本申請中,所述聚烯烴微孔膜和無紡布層復合的方式為ab型或aba型,其中,所述a為無紡布層,所述b為聚烯烴微孔膜。所述無紡布具體為聚乙烯無紡布或聚丙烯無紡布。

    本申請還提供了建筑用防水透氣材料的制備方法,包括以下步驟:

    將聚烯烴與成孔劑混合,預熱后擠出,流延冷卻,得到鑄片;

    將所述鑄片進行雙向拉伸,將得到的流延油膜拉伸后熱定型,冷卻得到含油膜;

    將所述含油膜進行超聲萃取,烘干后得到聚烯烴微孔膜;

    將所述聚烯烴微孔膜與無紡布層復合,得到建筑用防水透氣材料,所述聚烯烴微孔膜具有納米級微孔結構。

    在制備建筑用防水透氣材料的過程中,本申請首先將聚烯烴和成孔劑混合,預熱后擠出,流延冷卻,得到鑄片;在此過程中,所述聚烯烴具體選自超高分子量聚乙烯或超高分子量聚丙烯,其數均分子量為60~150萬。所處成孔劑具體選自石蠟油和植物油中的一種或多種,所述聚烯烴為所述聚烯烴和所述成孔劑總量的20~40%。所述預熱的溫度為50~150℃,更具體的,所述預熱的溫度為90~110℃。然后將預熱后的聚烯烴經擠出機混煉擠出,擠出機和模頭工作溫度為150~250℃,最后經流延輥冷卻,流延輥工作溫度為10~100℃,制備出聚烯烴鑄片;更具體的,所述擠出機和所述模頭工作溫度為180~240℃,所述流延輥工作溫度為10~90℃。

    按照本發明,然后將上述鑄片進行雙向拉伸,拉伸后熱定型,冷卻得到含油膜;更具體的:將所述鑄片固定在雙向拉伸裝置上加熱至鑄片熔點tm以下10~30℃,然后進行雙向拉伸,將聚烯烴流延油膜拉伸至一定的縱拉比和橫拉比,得到含油膜。所述雙向拉伸為同步雙向拉伸或異步雙向拉伸,總拉伸比為10~100;更具體的,所述雙向拉伸為縱向拉伸和橫向拉伸;所述縱拉比和所述橫拉比分別為5~10,各自的拉伸速率分別為5~15mm/s,所述拉伸的溫度為50~150℃,更具體的,所述拉伸的溫度為80~120℃;更具體的,所述縱拉比和所述橫拉比分別為6~8,各自的拉伸速率為8~12mm/s。所述拉伸溫度過低,不利于孔徑的擴大及孔隙率偏低;拉伸溫度過高會導致內部晶體結構熔融,致使孔塌陷,使膜無孔,降低透氣性能;大的拉伸速率和拉伸倍率有利于提高膜的力學強度。

    本申請然后將含油膜進行超聲萃取,烘干后即得到聚烯烴微孔膜;上述過程具體為:將所述含油膜固定在萃取裝置上放入萃取劑中進行超聲萃取,然后放入50℃以下的烘箱中烘干至恒重,得到聚烯烴微孔膜。上述過程中,所述超聲萃取的萃取劑選自正己烷、二氯甲烷、三氯乙烷或乙醇。本申請所述聚烯烴微孔膜的成孔機制為熱致相分離,具體為聚烯烴和成孔劑發生相分離形成兩相體系,后經雙向拉伸,相疇進一步擴大,最后將成孔劑萃取去除掉,在原來成孔劑的位置形成納米級微孔。

    在得到聚烯烴微孔膜之后,將其與無紡布層復合,即得到建筑用防水透氣材料。

    本申請提供的防水透氣材料可以用于建筑圍護體系中保溫材料兩側的防水透氣墊層,也可以作為木屋結構外側防水透氣層。

    本發明提供的新型建筑用防水透氣材料不僅具有突出的透氣性,并且由于納米級、均一微孔結構而具有優異的防水性,同時力學性能優異,施工效率高,材料利用率高。

    為了進一步理解本發明,下面結合實施例對本發明提供的建筑用防水透氣材料及其制備方法進行詳細說明,本發明的保護范圍不受以下實施例的限制。

    實施例1

    (1)將超高分子量聚乙烯原料(分子量為60萬)與石蠟油混合均勻,其中聚乙烯質量占比30%,然后將聚乙烯混合物放入溫度為100℃預熱釜中進行預熱,經220℃雙螺桿擠出機混煉擠出,再經過20℃的流延輥進行冷卻,得到聚烯烴鑄片;

    (2)將以上得到的聚烯烴鑄片利用雙向拉伸裝置在100℃進行拉伸,縱拉方向拉伸比為6.5,拉伸速率為10mm/s,橫拉方向拉伸比為6.5,拉伸速率為10mm/s,制得雙向拉伸油膜;

    (3)將步驟(2)得到的雙向拉伸油膜固定在自制的萃取裝置上,然后放入萃取劑正己烷中進行超聲萃取,萃取時間為30min/次,萃取次數為3次,然后將萃取后的雙向拉伸油膜放入溫度為40℃的烘箱中烘干至恒重,得到多孔透氣芯層;

    (4)在多孔透氣芯層(a層)上、下側復合上聚乙烯無紡布層(b層),組成a/b/a型防水透氣膜;結構示意圖和微觀形貌照片如圖1所示。

    本實施例所制備的防水透氣材料的水蒸氣透過性能、防水性能(不透水性)、縱向抗拉及橫向抗拉性能等指標按照國家標準測試:水蒸氣透過量用《gb/t17146建筑材料水蒸氣透過性能試驗方法》;不透水性用《gb/t328.10-2007建筑防水卷材試驗方法第10部分:瀝青和高分子防水卷材不透水性方法b》;縱向抗拉強度及橫向抗拉強度按照《gb/t328.9-2007建筑防水卷材試驗方法第9部分:高分子防水卷材拉伸性能》測定;釘桿撕裂性能按照《gb/t328.18建筑防水卷材試驗方法第18部分:瀝青防水卷材撕裂性能(釘桿法)》測定;低溫彎折性按照《gb/t328.15-2007建筑防水卷材試驗方法第15部分高分子防水卷材低溫彎折性》。測定結果見表1。

    實施例2

    (1)將超高分子量聚乙烯原料(分子量為60萬)與石蠟油混合均勻,其中聚乙烯質量占比30%,然后將聚乙烯混合物放入溫度為100℃預熱釜中進行預熱,經220℃雙螺桿擠出機混煉擠出,再經過20℃的流延輥進行冷卻,得到聚烯烴鑄片;

    (2)將以上得到的聚烯烴鑄片利用雙向拉伸裝置在100℃進行拉伸,縱拉方向拉伸比為7,拉伸速率為10mm/s,橫拉方向拉伸比為7,拉伸速率為10mm/s,制得雙向拉伸油膜;

    (3)將步驟(2)得到的雙向拉伸油膜固定在自制的萃取裝置上,然后放入萃取劑正己烷中進行超聲萃取,萃取時間為30min/次,萃取次數為3次,然后將萃取后的雙向拉伸油膜放入溫度為40℃的烘箱中烘干至恒重,得到多孔透氣芯層;

    (4)在多孔透氣芯層(b層)一側復合上聚乙烯無紡布層(a層),組成a/b型防水透氣膜。

    表1實施例1和實施例2制備的防水透氣膜的性能數據表

    由表1可以看出,本發明的建筑用防水透濕材料具有優異的防水性能,在0.2mpa的壓力下保持24h仍然不會有水透過,遠高于商業中三層復合材料和標準要求。

    以上實施例的說明只是用于幫助理解本發明的方法及其核心思想。應當指出,對于本技術領域的普通技術人員來說,在不脫離本發明原理的前提下,還可以對本發明進行若干改進和修飾,這些改進和修飾也落入本發明權利要求的保護范圍內。

    對所公開的實施例的上述說明,使本領域專業技術人員能夠實現或使用本發明。對這些實施例的多種修改對本領域的專業技術人員來說將是顯而易見的,本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發明的精神或范圍的情況下,在其它實施例中實現。因此,本發明將不會被限制于本文所示的這些實施例,而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的范圍。

    再多了解一些
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