CN107825774A - 一种防脱层、耐高温、抗紫外线高分子复合膜 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种防脱层、耐高温、抗紫外线高分子复合膜，包括：一层或两层阻隔层，为聚酰胺和/或聚丙烯类材料，位于复合膜外层；至少一层功能层；和至少一层连接层，将所述阻隔层和功能层连接成复合膜整体。本发明的高分子复合膜用于防水卷材领域，通过不同膜层材料的设计，使制备的沥青防水卷材具有良好的抗沥青溶胀和穿透性能，在高温和紫外线照射下，具有良好的抗紫外线性能，且不易出现脱层，防水效果显著。

Description

一种防脱层、耐高温、抗紫外线高分子复合膜

技术领域

本发明涉及防水卷材领域，特别涉及一种防水卷材用防脱层、耐高温、抗紫外线高分子复合膜。

背景技术

高分子复合膜是一种由两层或多层不同材料且具有不同功能特性的薄膜复合而成的高分子材料。通常采用共挤技术制成，即采用几台挤出机分别将几种不同的树脂引入一公共模头中，然后从口模中挤出，复合得制品。此类复合膜现被广泛应用于包装领域，其中性能较为优越的一种复合膜既复合了具有耐紫外线功能的薄膜层，又复合了具有阻隔水蒸气﹑香料﹑油脂等功能的薄膜层，通常为5层结构，各层基体材料为高分子聚合物，作为包装材料应用时，根据实际需要，如有抗氧化、抗紫外、外观颜色等需求，可分别在各层聚合物中添加抗氧化剂、抗紫外线剂、颜料添加剂等。此类具有复合结构的包装薄膜具有轻薄、强度大、延伸率高、致密性高等特点，在包装领域应用非常好。

鉴于多层高分子复合膜的优异特性及在包装领域的成功应用，防水材料领域也试图将此类膜应用制成高分子防水卷材。然而，将上述的多层高分子复合膜用于制作沥青防水卷材时，防水卷材铺设后，在未能及时施工做保护层的情况下，经阳光暴晒一段时间后，上述的高分子复合膜膜层之间开始脱层，导致防水卷材结构发生破坏，防水性能下降甚至消失，造成较大的质量安全事故。在实际工程案例中，将多层高分子复合膜制成的沥青防水卷材应用于屋面、建筑墙体时，在防水卷材施工后未能及时做保护层时，经过阳光暴晒约1个月后，多层高分子复合膜膜层之间出现脱层分离，导致防水卷材结构发生破坏，因而无法获得好的防水效果。

发明内容

本发明的目的在于提供一种防脱层、耐高温、抗紫外线高分子复合膜，从而克服高分子复合膜用于防水卷材时，膜层在高温和紫外照射条件下，因沥青高温溶胀和穿透作用，使防水卷材中高分子复合膜的各膜层之间容易脱层分离，导致防水卷材的防水性能下降甚至消失的缺点。

为实现上述目的，本发明提供了一种防脱层、耐高温、抗紫外线高分子复合膜，包括一层或两层阻隔层，为聚酰胺(PA)和/或聚丙烯(pp)类材料，位于复合膜外层；至少一层功能层；和至少一层连接层，将所述阻隔层和功能层连接成复合膜整体。

优选地，所述连接层为聚丙烯和/或马来酸酐改性聚丙烯。

优选地，所述功能层为添加有抗氧剂、紫外线吸收剂的聚烯烃类塑料。

优选地，所述高分子复合膜具有5层结构，依次为阻隔层Ⅰ、连接层Ⅰ、功能层、连接层Ⅱ和阻隔层Ⅱ，总厚度为30～300μm。

优选地，所述高分子复合膜具有9层结构，依次为功能层Ⅰ、连接层Ⅰ、功能层Ⅱ、连接层Ⅱ、功能层Ⅲ、连接层Ⅲ、功能层Ⅳ、连接层Ⅳ和阻隔层，总厚度为30～300μm。

优选地，所述高分子复合膜采用吹膜挤出、平模挤出、吹膜共挤或平膜共挤制备而成，其中吹膜共挤、平膜共挤制备效果更优。

在实际工程案例中，应用多层高分子复合膜制成沥青防水卷材应用于屋面、地下室时，在防水卷材施工后未能及时做保护层的情况下，经过阳光暴晒约1个月后，多层高分子复合膜膜层之间开始脱层，导致防水卷材结构发生破坏，以致无法获得好的防水质量效果。发现这一问题后，发明人立即对防水卷材生产工艺和配方、施工方式方法等进行多因素、多方向调整，仍未能有效解决。同时多层高分子复合膜生产厂家也积极组织技术团进行立项研究，并做出技术调整，尽管经过多方面尝试和努力，也未解决高分子复合膜膜层脱层分离的难题，应用多层高分子复合膜制成的沥青防水卷材，在实际应用中，各膜层之间均出现不同程度的脱层。

发明人经过反复试验研究，经初步分析，防水卷材在应用过程，可能对其结构稳定性造成破坏的因素有：高温、低温、水汽溶胀、紫外照射等，为了找到确切的影响因素，本发明针对性设计了如下实验方案：裁取完整高分子复合膜(未涂沥青胶料层)，尺寸：30cm×30cm，分别置于不同环境中进行处理，观察分层情况，具体方法及实验结果见表1。

表1薄膜处理方法及分层实验结果

注：未分层√；分层×

从实验结果得知，高分子复合膜在未涂沥青胶料制成卷材前，复合膜本身在紫外照射、高温、低温、浸水等单因素环境下结构层保持完好，未发生脱层分离现象。

为进一步分析研究现有技术中高分子复合膜应用于防水卷材时膜层脱层分离的问题，分别将几种不同沥青胶料涂覆于高分子复合膜薄膜表面制成防水卷材样品，制成的样品根据胶料的不同分为以下六种：

A.用70#道路沥青(茂石化)涂覆于多层高分子复合膜薄膜表面，制成卷材样品，厚度1.5mm；

B.用90#道路沥青(茂石化)涂覆于多层高分子复合膜薄膜表面，制成卷材样品，厚度1.5mm；

C.用5％苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)、95％70#道路沥青的改性沥青涂覆于多层高分子复合膜薄膜表面，制成卷材样品，厚度1.5mm；

D.用5％苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)、95％90#道路沥青的改性沥青涂覆于多层高分子复合膜薄膜表面，制成卷材样品，厚度1.5mm；

E.用5％苯乙烯-丁二烯共聚物(SBR)、95％70#道路沥青的改性沥青涂覆于多层高分子复合膜薄膜表面，制成卷材样品，厚度1.5mm；

F.用5％苯乙烯-丁二烯共聚物(SBR)、95％90#道路沥青的改性沥青涂覆于多层高分子复合膜薄膜表面，制成卷材样品，厚度1.5mm；

将上述样品置于与表1相同的实验环境条件下进行处理，观察卷材样品分层的情况，具体实验结果见表2。

表2卷材样品处理方法及分层实验结果

注：未分层√；分层×

由表2数据分析得出，单因素处理条件下，防水卷材样品在紫外照射、高温、低温、浸水等单一环境因素条件下，多层高分子复合膜膜层结构保持稳定，膜层之间未发生分离现象。

根据上述实验结果，再结合高分子材料对温度、紫外较为敏感的特性，本发明申请通过设计以下试验研究分析高分子复合膜应用于防水卷材时膜层脱层分离的问题，将上述A、B、C、D、E、F六种卷材样品及复合膜本身样品置于高温和紫外照射双重因素环境下，观察其分层的情况。具体处理方法及复合膜卷材样品、复合膜本身样品分层结果见表3。

表3卷材及复合膜样品处理方法及分层实验结果

注：未分层√；分层×

由表3可得，在高温(超过60℃)、紫外照射双因素环境下，高分子复合膜本身结构仍然稳定，但表层经涂覆沥青胶料制成卷材后，复合膜膜层之间发生分层，证明卷材中的沥青胶料在高温(超过60℃)、紫外照射综合环境因素条件下对高分子复合膜结构的稳定性造成负面影响，导致分层现象发生。即在高温(超过60℃)、紫外照射综合环境因素条件下，多层高分子复合膜本身结构稳定，但表层经涂覆沥青胶料制成卷材后，复合膜膜层之间发生脱层分离。经分析，由于沥青是一种复杂的混合物，通常可分为饱和分、芳香分、胶质和沥青质等四个组分，沥青常温下呈固态，有一定流动性，不同牌号流动性存在差异，但在高温环境下流动性好，尤其分子量较低的饱和分、芳香分迁移能力增强，容易溶胀、穿透高分子薄膜，正是这些低分子量组分的溶胀渗透的影响作用，不仅导致高分子薄膜致密性降低，同时在高分子复合膜膜层之间起到隔离作用，从而造成高分子复合膜膜层之间脱层分离。

一般来说对于高分子薄膜，抗沥青溶胀、穿透能力强弱取决于膜本身材料、制作工艺、厚度等因素，本发明申请从研究薄膜本身材料的耐沥青溶胀、穿透性能着手进行如下研究。

研究步骤如下：

①采用不同高分子材料(见表4)，通过吹塑成型，制成高分子薄膜，厚度为30μm；

②在高温(60℃)，紫外照射条件下(2天)，采用渗油方法测试不同高分子材料耐沥青溶胀、穿透的能力；

渗油测试方法：采取薄膜样品10cm×10cm，用定性滤纸擦拭至滤纸无污渍为止，在一开口的，内部尺寸为长×宽×深＝8cm×8cm×1cm的金属容器内倒满90#沥青(茂石化)，然后在容器瓶口的沥青表面粘贴高分子薄膜，制成待测试件，将待测试件移入60℃的恒温烘箱中，紫外照射2天，取出试件，再用干净滤纸擦拭高分子薄膜表面，观察滤纸颜色变化和浸润情况，判断沥青溶胀、穿透高分子薄膜的情况，具体实验结果详见表4。

表4不同高分子材料耐沥青溶胀、穿透性能研究结果

注：未溶胀穿透√；溶胀穿透×；轻微溶胀穿透：○

由测试结果可知，耐沥青溶胀、穿透性能较好的高分子材料为聚丙烯类和聚酰胺类材料；聚氯乙烯(PVC)类次之；而聚乙烯(PE)类、乙烯-已烯醇共聚物、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、HDPE、MDPE、LDPE、LLDPE、马来酸酐改性HDPE、马来酸酐改性MDPE、马来酸酐改性LDPE、马来酸酐改性LLDPE等则耐沥青溶胀、穿透性能较差。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

经过不懈的努力和探索，本发明研究得出了多层高分子复合膜应用在沥青防水卷材领域出现膜层之间脱层分离的深层次原因。为了使多层高分子复合膜能够应用于防水卷材领域，本发明在保持多层高分子复合膜优异的力学和化学性能的基础上，解决了复合膜在紫外照射和高温条件下，因沥青高温溶胀和穿透作用使复合膜膜层结构发生破坏，造成膜层之间脱层分离的技术难题。

本发明的防脱层、耐高温、抗紫外线高分子复合膜，复合膜膜层设有优选的阻隔层，阻隔层采用优选的耐沥青溶胀、穿透的材料如聚酰胺、聚丙烯类材料，可与沥青胶料直接接触，能很好地阻隔沥青胶料中迁移能力强的组分，如低分子量组分对高分子薄膜的溶胀和渗透；当阻隔层厚度较薄时，复合膜膜层中的连接层优选采用耐沥青溶胀、穿透的材料如聚丙烯或马来酸酐改性聚丙烯，能进一步加强阻隔作用，防止沥青胶料中迁移能力强的油类小分子等组分对复合膜膜层的渗透，使膜层结构保持稳定；复合膜膜层中的功能层添加有抗氧剂、紫外线吸收剂，具有良好的抗紫外线效果。

本发明申请的防脱层、耐高温、抗紫外线高分子复合膜成型工艺一般采用吹膜挤出、平膜挤出、吹膜共挤、平膜共挤制备而成，其中吹膜共挤、平膜共挤效果更好；

本发明用于防水卷材的防脱层、耐高温、抗紫外线高分子复合膜，通过不同膜层结构及材料的优化设计，将复合膜成功用于制备沥青防水卷材，制备得到的防水卷材具有良好的抗沥青溶胀和穿透性能，在高温和紫外线照射下，具有良好的抗紫外线性能，且不易出现脱层，防水性能稳定，防水效果显著持久。

附图说明

图1是防脱层、耐高温、抗紫外线高分子复合膜的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。

除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。

实施例1

本实施例中防脱层、耐高温、抗紫外线高分子复合膜为3层结构，厚度为120μm。各膜层的顺序从上至下依次为：功能层、连接层和阻隔层，各层材料参数和用量如下表5所示：

表5三层高分子复合膜膜层材料参数及用量

制备复合膜的工艺采用吹膜共挤工艺成型。

应用上述的高分子复合膜制备防水卷材：

防水卷材为3层式结构，包括1层高分子复合膜层、1层胶料层和1层隔离保护层，胶料层为SBR改性沥青胶料，隔离保护层为聚乙烯薄膜(PE)。先将复合膜牵引至卷材涂胶设备，利用对辊挤压方式将SBR改性沥青胶料涂覆于复合膜阻隔层的表面，涂覆厚度为1.5mm，喷淋冷却成型，最后在胶料层另一侧覆上PE隔离保护层，收卷包装。

实施例2

本实施例中防脱层、耐高温、抗紫外线高分子复合膜为5层结构，厚度为155μm，如图1所示，各膜层的顺序从上至下依次为：阻隔层Ⅰ1，连接层Ⅰ2，功能层3，连接层Ⅱ4，阻隔层Ⅱ5，各层材料参数和用量如下表6所示：

表6五层高分子复合膜膜层材料参数及用量

制备复合膜的工艺采用平膜共挤工艺成型。

应用上述的高分子复合膜制备防水卷材：

防水卷材为5层式结构，包括1层高分子复合膜层、2层胶料层和2层隔离保护层，胶料层为SBS改性沥青胶料，隔离保护层为聚乙烯薄膜(PE)。先将复合膜牵引至卷材涂胶设备，利用对辊挤压方式将SBS改性沥青胶料分别涂覆于复合膜阻隔层Ⅰ和阻隔层Ⅱ的表面，涂覆厚度均为1.5mm，喷淋冷却成型，最后在两层胶料层另一侧分别覆上PE隔离保护层，收卷包装。

实施例3

本实施例中防脱层、耐高温、抗紫外线高分子复合膜为9层结构，厚度为190μm，各膜层的顺序从上至下依次为：功能层Ⅰ、连接层Ⅰ、功能层Ⅱ、连接层Ⅱ、功能层Ⅲ、连接层Ⅲ、功能层Ⅳ、连接层Ⅳ和阻隔层，各层材料参数和用量如下表7所示：

表7九层高分子复合膜膜层材料参数及用量

制备复合膜的工艺采用吹膜共挤工艺成型。

应用上述的高分子复合膜制备防水卷材：

防水卷材为3层式结构，包括1层高分子复合膜层、1层胶料层和1层隔离保护层，胶料层为APP改性沥青胶料，隔离保护层为聚乙烯薄膜(PE)。先将复合膜牵引至卷材涂胶设备，利用对辊挤压方式将APP改性沥青胶料涂覆于复合膜阻隔层的表面，涂覆厚度为1.5mm，喷淋冷却成型，最后在胶料层另一侧覆上PE隔离保护层，收卷包装。

对比例1

本实施例中的高分子复合膜为3层结构，厚度为120μm。各膜层的顺序从上至下依次为：功能层、连接层和阻隔层，各层材料参数和用量如下表8所示：

表8三层高分子复合膜膜层材料参数及用量

制备复合膜的工艺采用吹膜共挤工艺成型。

应用上述的高分子复合膜制备防水卷材：

防水卷材为3层式结构，包括1层高分子复合膜层、1层胶料层和1层隔离保护层，胶料层为SBR改性沥青胶料，隔离保护层为聚乙烯薄膜(PE)。先将复合膜牵引至卷材涂胶设备，利用对辊挤压方式将SBR改性沥青胶料涂覆于复合膜阻隔层的表面，涂覆厚度为1.5mm，喷淋冷却成型，最后在胶料层另一侧覆上PE隔离保护层，收卷包装。

对比例2

本实施例中的高分子复合膜为5层结构，厚度为155μm。各膜层的顺序从上至下依次为：功能层Ⅰ、连接层Ⅰ、阻隔层、连接层Ⅱ和功能层Ⅱ，各层材料参数和用量如下表9所示：

表9五层高分子复合膜膜层材料参数及用量

制备复合膜的工艺采用平膜共挤工艺成型。

应用上述的高分子复合膜制备防水卷材：

防水卷材为5层式结构，包括1层高分子复合膜层、2层胶料层和2层隔离保护层，胶料层为SBS改性沥青胶料，隔离保护层为聚乙烯薄膜(PE)。先将复合膜牵引至卷材涂胶设备，利用对辊挤压方式将SBS改性沥青胶料分别涂覆于复合膜功能层Ⅰ和功能层Ⅱ的表面，涂覆厚度均为1.5mm，喷淋冷却成型，最后在两层胶料层另一侧分别覆上PE隔离保护层，收卷包装。

对比例3

本实施例中的高分子复合膜为9层结构，厚度为200μm。各膜层的顺序从上至下依次为：功能层Ⅰ、连接层Ⅰ、功能层Ⅱ、连接层Ⅱ、阻隔层、连接层Ⅲ、功能层Ⅲ、连接层Ⅳ和功能层Ⅳ，各层材料参数和用量如下表10所示：

表10九层高分子复合膜膜层材料参数及用量

制备复合膜的工艺采用吹膜共挤工艺成型。

应用上述的高分子复合膜制备防水卷材：

防水卷材为3层式结构，包括1层高分子复合膜层、1层胶料层和1层隔离保护层，胶料层为APP改性沥青胶料，隔离保护层为聚乙烯薄膜(PE)。先将复合膜牵引至卷材涂胶设备，利用对辊挤压方式将APP改性沥青胶料涂覆于复合膜功能层Ⅳ的表面，涂覆厚度为1.5mm，喷淋冷却成型，最后在胶料层另一侧覆上PE隔离保护层，收卷包装。

性能测试

使用上述不同实施例和对比例制备得到的防水卷材，对防水卷材及实施例2和对比例2的复合膜进行检测，测试其抗膜层脱层分离情况。检测的条件为：分别在不同温度条件下(40-90℃)，对上述不同实施例和对比例的防水卷材试件及实施例2和对比例2的复合膜样品进行紫外照射，照射灯功率为：300W，处理时间为10天，测试结果如表11所示。

表11不同实施例和对比例防水卷材复合膜膜层脱层情况测试结果

注：未脱层√；脱层分离×

如表11所示，在低温(50℃以下)、紫外照射综合环境下，表层未经涂覆沥青胶料的多层高分子复合膜本身结构稳定，实施例1-3和对比例1-3的防水卷材中的复合膜膜层结构稳定，均未出现脱层分离现象；在高温(超过60℃)、紫外照射综合环境下，表层未经涂覆沥青胶料的多层高分子复合膜本身结构仍然稳定，实施例1-3的防水卷材结构稳定，复合膜未出现脱层分离，而对比例1-3的防水卷材中的复合膜发生脱层分离。证明卷材胶料中沥青在高温(超过60℃)、紫外照射综合环境下对对比例防水卷材复合膜结构稳定性造成负面影响，导致其脱层分离；而胶料中的沥青在高温(超过60℃)、紫外照射综合环境下，对本发明制备的防水卷材中的复合膜结构稳定性未造成影响，防水卷材中的多层复合膜未出现脱层分离，卷材结构稳定，防水性能优异。

前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。

Claims (6)

1.一种防脱层、耐高温、抗紫外线高分子复合膜，其特征在于，包括：

一层或两层阻隔层，为聚酰胺和/或聚丙烯类材料，位于复合膜外层；

至少一层功能层；

和至少一层连接层，将所述阻隔层和功能层连接成复合膜整体。

2.根据权利要求1所述的防脱层、耐高温、抗紫外线高分子复合膜，其特征在于，所述连接层为聚丙烯和/或马来酸酐改性聚丙烯。

3.根据权利要求1所述的防脱层、耐高温、抗紫外线高分子复合膜，其特征在于，所述功能层为添加有抗氧剂、紫外线吸收剂的聚烯烃类塑料。

4.根据权利要求1-3任一项所述的防脱层、耐高温、抗紫外线高分子复合膜，其特征在于，所述高分子复合膜具有5层结构，依次为功能层Ⅰ、连接层Ⅰ、功能层Ⅱ、连接层Ⅱ和阻隔层，总厚度为30～300μm。

5.根据权利要求1-3任一项所述的防脱层、耐高温、抗紫外线高分子复合膜，其特征在于，所述高分子复合膜具有9层结构，依次为功能层Ⅰ、连接层Ⅰ、功能层Ⅱ、连接层Ⅱ、功能层Ⅲ、连接层Ⅲ、功能层Ⅳ、连接层Ⅳ和阻隔层，总厚度为30～300μm。

6.根据权利要求1所述的防脱层、耐高温、抗紫外线高分子复合膜，其特征在于，所述高分子复合膜采用吹膜挤出、平模挤出、吹膜共挤或平膜共挤制备而成。