CN104371585A - 一种反应型高分子自粘防水卷材及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于建筑物的防水材料技术领域，具体地讲公开了一种反应型高分子自粘防水卷材及其制备方法。其主要技术方案：即该防水卷材由表面防水层，中间高分子自粘胶层，底部隔离层组成。表面防水层由低密度聚乙烯防水板或者EVA板充任，中间层由高分子自粘胶层充任，其中的活性基团能与混凝土通过化学交联反应，与混凝土界面间形成空间立体交联网络，大大提高防水卷材的防窜水性以及耐久性能；底部由涂覆硅油的PET隔离膜充任。该防水卷材可以实现与建筑物同寿命。

Description

一种反应型高分子自粘防水卷材及其制备方法
技术领域
本发明涉及建筑物的防水材料技术领域，具体讲是应用于水利水电、隧道地铁、人防工事、地下建筑等工程中采用现浇混凝土粘结的一种具有自愈功能的反应型高分子自粘防水卷材及其制备方法。 
背景技术
防水卷材在使用过程中的最大障碍是与基面之间的粘接问题，若与基面粘接不牢，防水卷材就会失效，因此各种形式的自粘型的防水卷材应运而生。目前市场上主要的自粘型的防水卷材是改性沥青基防水卷材。这类防水卷材强度较低，卷材与混凝土之间存在缝隙，粘接力小，因为改性沥青基自粘型防水卷材与混凝土的粘结力源于自粘层与混凝土表面之间的范德华力或者氢键等次级键，是一种物理作用力，随着时间的增加，粘接力下降，最终产生漏水，窜水问题，因此使用年限远不能与建筑物同寿命。高分子自粘防水卷材可以解决卷材间窜水的问题。 
中国专利申请号为CN201310306309.9公开了一种具有预铺反粘功能的防水卷材，以塑料片材为载体，在塑料片材上刮涂有热熔压敏胶，在热熔压敏胶层上喷涂丙烯酸系隔离保护层，最上层采用PET涂硅隔离膜覆盖。该防水卷材具有抗拉强度高、耐撕裂性能好、无毒无味、适应温度范围广、可焊接或自粘搭接、与后浇混凝土形成满粘结、可直接在卷材上行走施工等特点，适用于地下室、人工湖、涵洞、隧洞、地铁等她下防水工程的防水。该发明中用丙烯酸乳液做隔离保护层，与混凝土之间实现粘接。隔离保护层由丙烯酸乳液与级配的碳酸钙或滑石粉混合而成，其中还包含有紫外吸收剂、光稳定剂、抗氧化剂、流平剂中的一种或一种以上的混合物作为辅料。该隔离保护层成分复杂，工艺不易操作。 
中国专利申请号为CN 101871248 A的发明专利中公布一种反应型高分子防水卷材，该防水卷材包括胎膜层、反应型复合胶层和防粘隔离膜层，反应型复合胶层设在胎膜层的表面上，而防粘隔离膜层设在反应型复合胶层的另一表面上。所述的反应型复合胶按重量百分比包括：SIS型热熔胶85.0%～92.0%、滑石粉3.0%～5.0%、复合矿粉2.0%～3.5%、气相二氧化硅1.0%～2.5%、硅烷偶联剂0.5%～2.0%、纳米碳酸钙0.5%～2.0%。该高分子防水卷材具有优异的耐候性，使用寿命长。其中能与现浇的混凝土基体发生化学交联并一同固化的活性物质是复合矿粉、气相二氧化硅、滑石粉和纳米碳酸钙等小分子物质，这类小分子物质与高分子自粘胶层之间没有有机结合，粘接力会随着时间的增加而减小。 
发明的内容
本发明的第一目的就是提供一种具有自愈功能的反应型高分子自粘防水卷材。
本发明的第二目的就是提供一种制备上述具有自愈功能的反应型高分子自粘防水卷材的方法。 
实现本发明第一目的采用的技术方案为： 
     一种具有自愈功能的反应型高分子自粘防水卷材，该防水卷材由表面防水层、中间高分子自粘胶层和底部隔离层组成；其中，
    a . 所述的表面防水层是卷材的防水基础层，由低密度聚乙烯防水板或者EVA板充任；
     b . 所述的中间高分子自粘胶层具有自粘功能，可以与混凝土界面之间形成化学连接，形成空间立体交联网络，其构成组分如下：
    热塑性弹性体：其重量份为30-60；
    甲基丙烯酸甲酯接枝SBS，其重量份为5-20；
    软化油，其重量份5-20；
    增黏树脂，其重量份30-60；
    填充剂，其重量份为1-5；
    抗氧剂，其重量份为0.1-1。
构成上述一种具有自愈功能的反应型高分子自粘防水卷材的附加技术特征还包括： 
    ——所述的热塑性弹性体为热塑性弹性体SBS或者热塑性弹性体SIS；
    ——所述的増黏树脂包括碳五石油树脂和碳九石油树脂；
    ——所述的软化油包括脂肪族矿物油或环烷油；
    ——所述的填充剂包括金红石钛白粉、滑石粉或纳米钙；
    ——所述的抗氧剂包括受阻酚类抗氧剂及亚磷酸酯类。
实现本发明第二目的采用的技术方案包括： 
制备上述自愈功能的反应型高分子自粘防水卷材的方法包括：
防水层的制备和高分子自粘胶层的制备；其中，
所述高分子自粘胶层的制备包括：先将软化油、增黏树脂、填充剂和抗氧剂和紫外线吸收剂加入反应釜中加热，温度控制在170～180℃，同时开启搅拌器搅拌；待上述物料全部融化后，加入自粘层主体材料热塑性弹性体、甲基丙烯酸甲酯接枝SBS，温度保持170℃～190℃之间，待物料全部融化后，保温在160～170℃继续搅拌1.0—1.5h即形成高分子自粘胶；待自粘胶降温到合适温度后，在所制备的防水层的上表面涂覆高分子自粘胶层，并覆盖上PET薄膜；将三者用双金属辊进行挤压热复合，成型，收卷制成高分子自粘防水卷材。
本发明所提供的具有自愈功能的反应型高分子自粘防水卷材及其制备方法与现有技术相比具有，利用高分子自粘胶层中的活性物质与混凝土通过化学交联形成空间立体交联结构，在两者界面间形成连续、永久的粘结，完全防止水分渗入防水卷材和结构之间的间隙，与基面形成皮肤式粘接；利用高分子自粘胶层的高变形能力实现胶层的自愈能力，当自粘层厚度大于等于0.5mm时，一旦防水层的某个部位被刺破，自粘层的自愈性会促使周边的部分材料向被破坏部位迁移，填补破损部位，使其重新具有防水功能；并且该自粘防水卷材具有施工更简便的特点。 
附图说明
图1是本发明提供的具有自愈功能的反应型高分子自粘防水卷材结构示意图。 
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明具有自愈功能的反应型高分子自粘防水卷材结构及工作原理做进一步详细说明。 
    如图1所示，本发明提供的采用粘结方式搭接的具有自愈功能的反应型高分子自粘防水卷材的结构示意图，其结构由低密度聚乙烯防水板或者EVA板形成的表面防水层1、可以与混凝土界面之间形成化学连接并形成空间立体交联网络的中间高分子自粘胶层2和设置在自粘胶层外表面以方便卷材制备并保护自粘胶层的性能不受影响的底部隔离层3组成。 
    上述自愈功能的反应型高分子自粘防水卷材的步骤： 
第一步，由低密度聚乙烯防水板或者EVA板构成的防水层的制备
第二步，高分子自粘胶层的制备；
第三步，在所制备的防水层的上表面涂覆高分子自粘胶层，并覆盖上PET薄膜；将三者用双金属辊进行挤压热复合，成型，收卷制成高分子自粘防水卷材。
上述第二步高分子自粘胶层的制备 
实施例1
    按配方称取环烷油KN4010 15重量份、碳五石油树脂50重量份、纳米钙粉2重量份、抗氧剂1010  0.2重量份、紫外线吸收剂UV-327 0.6重量份加入反应釜中，开始加热，温度控制170℃，同时开启搅拌器搅拌。待上述物料全部融化后，加入热塑性弹性体SIS 35重量份，甲基丙烯酸甲酯接枝SBS 5重量份，温度保持180℃，待物料全部融化后，保温在170℃继续搅拌1.5h。将反应好的上述高分子自粘胶涂覆在线性低密度聚乙烯防水层上，在100℃下进行挤压热复合，成型，收卷制成高分子自粘防水卷材。 
     实施例2 
    按配方称取环烷油KN4020 10重量份、碳九石油树脂45重量份、金红石钛白粉1.5重量份、抗氧剂1010  0.15重量份、紫外线吸收剂UV-327 0.5重量份加入反应釜中，开始加热，温度控制170℃，同时开启搅拌器搅拌。待上述物料全部融化后，加入热塑性弹性体SBS 40重量份，甲基丙烯酸甲酯接枝SBS 10重量份，温度保持175℃，待物料全部融化后，保温在160℃继续搅拌1.0h。将反应好的上述高分子自粘胶涂覆在EVA防水层上，在100℃下进行挤压热复合，成型，收卷制成高分子自粘防水卷材。
实施例3 
    按配方称取白油7# 12重量份、碳五石油树脂55重量份、滑石粉3重量份、抗氧剂1076  0.5重量份、紫外线吸收剂UV-327 1.0重量份加入反应釜中，开始加热，温度控制175℃，同时开启搅拌器搅拌。待上述物料全部融化后，加入热塑性弹性体SIS  55重量份，甲基丙烯酸甲酯接枝SBS 15重量份，温度保持185℃，待物料全部融化后，保温在165℃继续搅拌1.0h。将反应好的上述高分子自粘胶涂覆在线性低密度聚乙烯防水层上，在90℃下进行挤压热复合，成型，收卷制成高分子自粘防水卷材。 
实施例4 
    按配方称取白油8# 15重量份、碳九石油树脂50重量份、纳米钙粉3.5重量份、抗氧剂264 0.5重量份、UV-327 0.8重量份加入反应釜中，开始加热，温度控制180℃，同时开启搅拌器搅拌。待上述物料全部融化后，加入热塑性弹性体SIS 50重量份，甲基丙烯酸甲酯接枝SBS 8重量份，温度保持175℃，待物料全部融化后，保温在160℃继续搅拌1.5h。将反应好的上述高分子自粘胶涂覆在线性低密度聚乙烯防水层上，在110℃下进行挤压热复合，成型，收卷制成高分子自粘防水卷材。 
实施例5 
    按配方称取环烷油KN4008 14重量份、碳五石油树脂45重量份、金红石钛白粉1.5重量份、抗氧剂2246 0.3重量份加入反应釜中，开始加热，温度控制175℃，同时开启搅拌器搅拌。待上述物料全部融化后，加入热塑性弹性体SIS 40重量份，甲基丙烯酸甲酯接枝SBS 12重量份，温度保持170℃，待物料全部融化后，保温在170℃继续搅拌1.0h。将反应好的上述高分子自粘胶涂覆在线性低密度聚乙烯防水层上，在100℃下进行挤压热复合，成型，收卷制成高分子自粘防水卷材。 
实施例6 
    按配方称取白油9# 12重量份、碳九石油树脂48重量份、滑石粉5重量份、抗氧剂1010  0.1、重量份、抗氧剂168 0.2 重量份加入反应釜中，开始加热，温度控制180℃，同时开启搅拌器搅拌。待上述物料全部融化后，加入热塑性弹性体SIS 36重量份，甲基丙烯酸甲酯接枝SBS 10重量份，温度保持180℃，待物料全部融化后，保温在165℃继续搅拌1.5h。将反应好的上述高分子自粘胶涂覆在线性低密度聚乙烯防水层上，在105℃下进行挤压热复合，成型，收卷制成高分子自粘防水卷材。 
上述所制备的高分子自粘防水卷材自粘胶层与混凝土界面实现化学交联形成空间交联结构反应的机理如下： 
众所周知，水泥熟料主要是由硅酸三钙（3CaOSiO2）、硅酸二钙（β-2CaOSiO2）、铝酸三钙（3CaOAl2O3）和铁铝酸四钙（4CaOAl2O3Fe2O3）四种矿物组成的。这些矿物遇水后均能起水化反应，生成CSH凝胶。水化过程的其中主要反应方程式如下：
3(CaO·SiO2)+ 6 H2O = 3CaO·2SiO2·3H2O (胶体) +3 Ca(OH)2(晶体)
2(2CaO·SiO2)+4 H2O = 3CaO·2SiO2·3H2O + Ca(OH)2(晶体)
3CaO·Al2O3 + 6 H2O = 3 CaO·Al2O3 ·6 H2O（晶体）
4CaO·Al2O3·Fe2O3+7H2O = 3CaO·Al2O3·6H2O+CaO·Fe2O3·H2O(胶体)
在水化过程中产生了具有反应活性的的CSH凝胶和Ca2+，体系呈碱性。而高分子自粘胶层中的活性物质甲基丙烯酸甲酯接枝SBS ，其官能团在碱性体系中水解，同时生成具有反应活性的羟基（-OH）和R—COO-。
—OH 可与CSH凝胶发生化学反应，方程式如下： 
—OH  +  3CaO2SiO23H2O     —O—CHS
R—COO-与Ca2+、Al3+、之间形成离子键型的螯合物化学反应式如下：
2R—COO-    + Ca2+  R—COOCaOOC—R
3R—COO-   + Al3+    R—COOAlOOC—R
                                           
R 表示SBS 的大分子链段
  表示离子键
活性物质水解后的官能团—OH 可与CSH凝胶发生化学反应， R—COO-可与Ca2+ 、Al3+键接，而Ca2+、Al3+另一端与——O-Si-O 键连接，最后形成一个离子型交联结构。 通过活性物质将自粘胶层与混凝土界面形成空间立体交联结构，实现与混凝土界面之间皮肤式接触。
在上述的制备工艺中， 
——塑料基材1的厚度可以选择地质以及施工要求在0.5—2.0mm的范围内选择，一般规格为0.7、1.2和1.5mm三个规格；该基材的预热温度根据所选用的乙烯醋酸乙烯、高密度聚乙烯、低密度聚乙烯或氯化聚乙烯材料以及其厚度有关，一般控制在到90—110℃即可，即使得塑料基材的表面软化能够与熔化的自粘胶能够很好地结合在一起形成自粘胶层；
——上述无论是塑料基材1的预热温度其目的均是为了使得两种界面结合的牢固。故其温度范围应当根据界面构成材料不限于其实施例所定。
在本专利申请中，SBS为苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物的缩写；SIS为苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物的缩写。 

Claims (7)

1.一种具有自愈功能的反应型高分子自粘防水卷材，该防水卷材由表面防水层（1）、中间高分子自粘胶层（2）和底部隔离层组成（3）；其中，
    a . 所述的表面防水层（1）是卷材的防水基础层，由低密度聚乙烯防水板或者EVA板充任；
    b . 所述的中间高分子自粘胶层（2）具有自粘功能，可以与混凝土界面之间形成化学连接，形成空间立体交联网络，其构成组分如下：
热塑性弹性体：其重量份为30-60；
    甲基丙烯酸甲酯接枝SBS，其重量份为5-20；
    软化油，其重量份5-20；
    增黏树脂，其重量份30-60；
    填充剂，其重量份为1-5；
    抗氧剂，其重量份为0.1-2。
2. 如权利要求1所述的一种具有自愈功能的反应型高分子自粘防水卷材，其特征在于：所述的热塑性弹性体为热塑性弹性体SBS或者热塑性弹性体SIS。
3.如权利要求1所述的一种具有自愈功能的反应型高分子自粘防水卷材，其特征在于：所述的増黏树脂包括碳五石油树脂和碳九石油树脂。
4.如权利要求1所述的一种具有自愈功能的反应型高分子自粘防水卷材，其特征在于：所述的软化油包括脂肪烃油或环烷油。
5.如权利要求1所述的一种具有自愈功能的反应型高分子自粘防水卷材，其特征在于：所述的填充剂包括金红石钛白粉、滑石粉或纳米钙粉。
6.如权利要求1所述的一种具有自愈功能的反应型高分子自粘防水卷材，其特征在于：所述的抗氧剂包括受阻酚类抗氧剂或亚磷酸酯类。
7.实现本发明第二目的采用的技术方案包括：
一种制备自愈功能的反应型高分子自粘防水卷材的方法包括：
防水层的制备和高分子自粘胶层的制备；其中，
所述高分子自粘胶层的制备包括：按权利要求1所述的比例先将软化油、增黏树脂、填充剂和抗氧剂和紫外线吸收剂加入反应釜中加热，温度控制在170～180℃，同时开启搅拌器搅拌；待上述物料全部融化后，加入上述比例的自粘层主体材料热塑性弹性体和甲基丙烯酸甲酯接枝SBS，温度保持170～190℃之间，待物料全部融化后，保温在160～170℃继续搅拌1.0—1.5h即形成高分子自粘胶；待自粘胶降温到合适温度后，在所制备的防水层的上表面涂覆高分子自粘胶层，并覆盖上PET薄膜；将三者用双金属辊进行挤压热复合、成型、收卷制成高分子自粘防水卷材。
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