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高分子防水卷材用自粘胶的抗剥落研究

发布日期:2018-04-26 作者: 点击:

近年来,国内防水市场出现了大量高分子类自粘卷材,例如高分子自粘胶膜、交叉膜反应粘、分子粘、带自粘层的高分子材料等。然而,大多高分子类自粘卷材存在自粘性能差、存放时间短、质量低劣等问题。在使用中,由于填充油类的迁移和挥发,导致高分子主体和胶粘层分离、胶粘层同基层分离、高分子主体性能被破坏等等质量问题。如图1中a图所示,交叉膜反应粘由于填充油的迁移,加上交叉膜自身应力的原因,在放置一段时间后,就会发生卷边现象,交叉膜体从胶粘层上卷曲脱落,尤其是在浸水环境下,更容易发生脱落现象,导致抗水压能力急剧下降。另外由于改性沥青胶粘层中填充油和沥青基质以及添加剂等会对薄薄的一层交叉膜(0.1mm厚)产生破坏作用,导致拉伸性能大幅下降。例如,交叉膜双面粘防水卷材,膜体未使用时其拉伸强度能够达到200N/50mm以上,断裂延伸率能够达到300%以上,在涂覆改性沥青胶粘层后,经过30天左右的贮存和运输后,其断裂延伸率常常衰减至60-100%左右。图1中B图是目前迅速发展的非固化橡胶沥青防水涂料,通过热涂至基层表面,起到密封和粘结作用。然而,其本质仍属于自粘改性沥青,也存在填充油的迁移和挥发现象,在使用中也会出现粘结不牢固、效果不持久,容易老化硬化的问题。图1中C图是发展前景较好的高分子自粘胶膜,其非常适合于地板及无施工空间侧墙的防水工程。同时因为其使用的高分子板材和非沥青基自粘胶不含沥青成分,在生产和使用过程中,均不产生沥青烟气,并且长期浸泡在有水环境中,也不会发生水污染。但是,由于聚烯烃类高分子表面能低、结晶度高、表面基本不带任何极性基团,因此其表面的胶粘层常常在外力作用下从高分子板材表面剥落。


高分子自粘防水卷材

本研究以HDPE作为防水卷材主体,采用非沥青基胶黏剂作为胶粘层。通过对HDPE板材表面进行处理和调整胶黏剂配方,提高HDPE自粘卷材同混凝土基层的粘结效果和使用寿命。


1 实验部分

1.1主要原料

1.2mmHDPE防水板、丁基橡胶、无定型聚烯烃、液体增粘树脂、抗氧剂等均为市售工业级,助剂A和表面处理剂B为化学纯。


1.2主要仪器设备

电子拉力机、电子天平、高速分散试验机、喷砂机、烘箱、低温箱


1.3测试方法

产品按照GB/T 23457-2009《预铺/湿铺防水卷材》中的预铺P类进行性能测试


1.4.1基底(HDPE)处理

将基底分别通过喷砂和喷砂加助剂A喷涂处理,制得基底2(喷砂处理)和基底3(喷砂处理后,采用助剂A进行喷涂处理),基底1为对照样品(无处理)。


1.4.2自粘胶制备

将丁基橡胶、聚烯烃、增粘树脂、抗氧剂、表面处理剂B等采用高速分散试验机进行高温混合,之后刮涂于1.4.1制备的HDPE板材表面。制成样品1、样品2和样品3。将未添加表面处理剂B的自粘胶分别刮涂于基底1、2、3,制成样品4、5、6。


2 结果与讨论


2.1基底处理对抗胶粘层剥落的影响

图2为基底处理对胶粘层抗剥落性能的影响。如图2所示,胶粘层抗剥落能力最高的为样品6,其次是样品5,样品4最小。即对基底进行喷砂处理和表面助剂处理后,胶粘层同基底的粘结强度会得到较大改善。从粘结强度试验情况来看,样品4的胶粘层完全从HDPE表面脱落,样品5胶粘层少量残留于HDPE表面,样品6胶粘层内聚破坏和脱落均存在。图2说明对基底进行粗糙度处理和表面处理,有助于提高胶粘层在基底表面的粘结效果。该方法主要是增加HDPE表面粗糙度,改善材料的粘附性,同时引入极性基团。


高分子自粘防水卷材


2.2添加表面处理剂对抗胶粘层剥落的影响

图3为添加表面处理剂处理对抗胶粘层剥落性能的影响。如图3所示,胶粘层抗剥落能力最高的为样品3,其次是样品2,样品1最小。即添加表面助剂后的胶粘层同基底的粘结强度有明显提高。从粘结强度试验情况来看,样品1的胶粘层完全从HDPE表面脱落,但粘结强度高于样品4,样品2胶粘层一半以上残留于HDPE表面,样品3胶粘层全部为内聚破坏。图3说明添加表面处理剂后,能够改善胶粘层同HDPE基底的粘结强度。该方法主要是通过表面处理剂B活化HDPE表面,建立分子间作用力,同时促进胶粘层润湿基底,从而提高粘结强度。


高分子自粘防水卷材


2.3热处理对胶粘层与基材粘结效果的影响

图4为经过80℃ 168h热老化处理对样品3同水泥试块粘结强度的影响。对比图为改性沥青基自粘卷材在热老化处理后的粘结强度变化。从图中可以看出,样品3同水泥试块粘结强度出现小幅上升,而改性沥青基自粘卷材出现明显下降。是因为改性沥青基自粘卷材为了改善低温性能,常常依靠软化剂(低分子填充油或增粘剂)用量来调节低温性能,而该软化剂极易迁移和析出,尤其是高温环境下,最终在粘结表面形成一层轻质油膜,降低粘结强度;同时,随着软化剂的迁移和析出,改性沥青基自粘卷材随着变硬、粘性降低,最终失去粘接性能。而非沥青基胶粘剂常采用高沸点矿物油或不使用增塑剂,因此其轻组分的迁移很低,甚至没有,另外,通过高温处理,非沥青基胶黏剂进一步润湿到水泥试块内部,从而使其粘接强度出现小幅上升,这也是非沥青基胶黏剂的粘性可以保持几十年的原因。


高分子自粘防水卷材


3 结论

在高分子类自粘防水卷材的设计中,为了提高胶粘层同高分子主体的粘接强度以及粘接寿命,应对高分子主体表面进行处理,提高其表面能或引入极性基团等;另外为了延长高分子类自粘防水卷材的使用寿命和使用效果,在选择胶粘剂种类时,应选择非沥青基胶粘层,并严格要求其轻组分含量,降低轻组分的迁移和析出,从而达到持久防水的使用效果。


相关标签:自粘型防水卷材,高分子自粘防水卷材,自粘性防水卷材

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