CN112940664A - 高分子防水卷材用自粘胶及其制备方法和高分子防水卷材 - Google Patents

Abstract

本申请涉及防水卷材的领域，具体公开了一种高分子防水卷材用自粘胶及其制备方法和高分子防水卷材。该自粘胶包括丙烯酸酯乳液10~20份、醇酸树脂20~30份、羟基苯乙烯10~20份、增稠剂2~4份、消泡剂2~4份、分散剂3~5份、水30~50份；其制备方法为：先将水、分散剂和消泡剂混匀，随后加入丙烯酸酯乳液和羟基苯乙烯，混匀后加入丙烯酸酯乳液和增稠剂，搅拌均匀，得到所述自粘胶。本申请可用于防水卷材和混凝土的粘接处，其具有粘接强度高、可湿铺的优点；另外，本申请的制备方法使得醇酸树脂与丙烯酸酯乳液、羟基苯乙烯反应充分，增加了该自粘胶的粘接强度；本申请制备的防水卷材可以采用干铺或湿铺等施工方式，而且防水卷材上免打混凝土保护层，绿色施工节能环保。

Description

高分子防水卷材用自粘胶及其制备方法和高分子防水卷材

技术领域

本申请涉及防水卷材的领域，更具体地说，它涉及一种高分子防水卷材用自粘胶及其制备方法和高分子防水卷材。

背景技术

防水卷材是一种可卷成卷状的柔性建材产品，能够抵御雨水或地下水渗漏，具有良好的压敏性、自愈性和防水性；防水卷材施工方便，现已广泛应用于建筑墙体、屋面、隧道以及公路等场合；高分子防水卷材主要由防水卷材和粘接胶组成，防水卷材起到主要的防水作用，粘接胶用于将防水卷材粘接到混凝土表面。

申请公布号为CN107446366A的中国发明专利公开了一种用于防水卷材的沥青胶料及其制备方法和防水卷材，该沥青胶料主要由沥青、丁苯橡胶、石油树脂、聚丙烯酯、芥酸酰胺、软化剂和稳定剂制备而成，涂有该沥青胶料的防水卷材粘接在混凝土上时，具有良好的防水性能。

针对上述中的相关技术，发明人认为：上述沥青胶料的各组分仅利用吸附作用将防水卷材粘接在混凝土基面上，粘接强度较弱，当该防水卷材长时间使用时，防水卷材的边角处易与混凝土粘接不牢，从而出现翘边等现象。

发明内容

为了使得防水卷材更加牢固地粘接在混凝土基面上，本申请提供一种高分子防水卷材用自粘胶及其制备方法和高分子防水卷材。

本申请提供的一种高分子防水卷材用自粘胶及其制备方法和高分子防水卷材采用如下的技术方案：

第一方面，本申请提供一种高分子防水卷材用自粘胶，采用如下的技术方案：一种高分子防水卷材用自粘胶，包括如下重量份的组分：

丙烯酸酯乳液10～20份、醇酸树脂20～30份、羟基苯乙烯10～20份、增稠剂2～4份、消泡剂2～4份、分散剂3～5份、水30～50份。

通过采用上述技术方案，丙烯酸酯乳液富含酯基、羧基、羟基等极性较强的官能团，对防水卷材的润湿性较强，能够牢固地粘合在防水卷材表面；但是丙烯酸酯乳液的内聚力不足，各分子之间的吸引力较弱，难以粘接在混凝土上；醇酸树脂中富含碳碳双键，能与丙烯酸酯乳液发生Diels-Alder反应，生成结构稳定的聚合物，增加了丙烯酸酯乳液的内聚力，使得各分子之间紧密排列；但是醇酸树脂对混凝土的粘接性较差；湿铺法铺设防水卷材时，混凝土会水化生成水化硅酸钙和氢氧化钙，此时混凝土表面铺展有极性较大的Si-OH基团，羟基苯乙烯中含有羟基，能够与混凝土表面的Si-OH反应生成硅醚键；同时，羟基苯乙烯分子能够与醇酸树脂发生聚合反应，增加了自粘胶的粘合力。

将羟基苯乙烯、丙烯酸树脂乳液和醇酸树脂一同混合，并作用于防水卷材与混凝土的连接处时，羟基苯乙烯与混凝土中的Si-OH生成硅醚键，粘附在混凝土表面；丙烯酸树脂乳液粘附在防水卷材表面；醇酸树脂与羟基苯乙烯和丙烯酸酯乳液交联，将羟基苯乙烯和丙烯酸树脂乳液粘接在一起，从而将防水卷材牢固地粘接在混凝土表面。

优选的，所述醇酸树脂选用改性纳米二氧化钛填充醇酸树脂。

通过采用上述技术方案，改性纳米二氧化钛表面富含有机基团，对醇酸树脂的亲和性较强，能够均匀地分散在醇酸树脂中，增强了醇酸树脂的硬度、附着力和耐冲击性，从而增加了该自粘胶的粘接强度。

优选的，所述改性纳米二氧化钛填充醇酸树脂由如下方法制得：

按重量比1:(4～8)称取硅烷偶联剂和纳米二氧化钛，控制温度为55～65℃，PH为8.5～9.5，混合均匀，得到改性纳米二氧化钛；

将改性纳米二氧化钛与醇酸树脂按质量比1:(30～50)混合，分散均匀，得到所述改性纳米二氧化钛填充醇酸树脂。

通过采用上述技术方案，硅烷偶联剂中含有多种活性基团，将硅烷偶联剂键合在纳米二氧化钛表面，增加了纳米二氧化钛表面的活性，使得醇酸树脂更易分散在醇酸树脂中，进而增强了醇酸树脂的硬度、附着力和耐冲击性；此制备方法增加了纳米改性二氧化钛表面的活性，从而使得纳米二氧化钛充分分散在醇酸树脂中，操作简单，制备效率高。

优选的，所述羟基苯乙烯选用间羟基苯乙烯或对羟基苯乙烯。

通过采用上述技术方案，间羟基苯乙烯分子中的羟基能够与Si-OH生成硅醚键，分子中的碳碳双键能够与醇酸树脂发生聚合反应；与间羟基苯乙烯分子相比，对羟基苯乙烯的羟基和碳碳双键连接在苯环的对位，成键时克服的空间位阻较小，能够更加稳定地与Si-OH和醇酸树脂键合，粘接强度大。

优选的，所述增稠剂选用硅凝胶或肌醇六磷酸。

通过采用上述技术方案，硅凝胶和肌醇六磷酸均能增加体系粘度，减小了固化时的流挂现象，有助于增加自粘胶的固化速率；与硅凝胶相比，肌醇六磷酸中富含磷酸基，磷酸基为活性基团，易与醇酸树脂亲和，能够更加高效地起到增稠作用，缩短了该自粘胶的固化速率。

优选的，所述消泡剂选用硅油或聚氧丙烯酸甘油醚。

通过采用上述技术方案，自粘胶生产应用的过程中，易产生泡沫，硅油和聚氧丙烯酸甘油醚均能降低气泡的表面张力，减少了气泡产生。

此外，聚氧丙烯酸甘油醚还具有一定的分散性，能够促进体系中的改性纳米二氧化钛等固体颗粒分散均匀，进一步增加了该自粘胶的粘接强度。

优选的，所述分散剂选用聚乙二醇或氧化聚乙烯蜡。

通过采用上述技术方案，纳米二氧化钛的固体颗粒过小，在自粘胶的成型过程中易聚集成较大的二氧化钛颗粒，聚乙二醇和氧化聚乙烯蜡均能润湿纳米二氧化钛等固体颗粒的表面，使得二氧化钛均匀地分散在体系中，有助于增加醇酸树脂的附着力，从而增加了自粘胶的粘接强度。

氧化聚乙烯蜡还具有良好的乳化性，使得体系中的醇酸树脂、羟基苯乙烯和丙烯酸酯乳液互溶，从而增加了体系的均一性和稳定性，提升了自粘胶的粘接强度。

第二方面，本申请提供一种高分子防水卷材用自粘胶的制备方法，采用如下的技术方案：

一种高分子防水卷材用自粘胶的制备方法，包括如下步骤：

按重量百分比称取水、分散剂和消泡剂，搅拌均匀，得到混合物1；

称取丙烯酸酯乳液和羟基苯乙烯，加入混合物1中，搅拌均匀，得到混合物2；维持搅拌，称取醇酸树脂，以1～2份/min的速率，将醇酸树脂加入混合物2中，搅拌均匀，得到混合物3；

称取增稠剂，加入混合物3中，搅拌均匀，得到所述自粘胶。

通过采用上述技术方案，该制备方法先将羟基苯乙烯和丙烯酸酯乳液混匀，再将醇酸树脂混入羟基苯乙烯和丙烯酸酯乳液中，保证了三者反应充分，增加了自粘胶的均一性，使得自粘胶具有较高的粘接强度；此外，该制备方法最先加入分散剂和消泡剂，减小了制备过程中泡沫的形成，也有助于改性纳米二氧化钛在自粘胶体系中分散均匀，进一步使得自粘胶的粘接强度提高。

第三方面，本申请提供一种高分子防水卷材，包括高分子片材、合成纤维层和上述任意一种高分子防水卷材用自粘胶，所述自粘胶粘接在高分子片材和合成纤维层之间。

通过采用上述技术方案，采用上述自粘胶制备的高分子防水卷材，可以将高分子片材牢固的粘接在混凝土基面上，可以根据需要采用干铺或湿铺的施工方式，更加实用。

综上所述，本申请具有以下有益效果：

1、本申请的羟基苯乙烯能够混凝土表面的SiOH键合，与混凝土粘接牢固；醇酸树脂能够与羟基苯乙烯发生聚合反应，牢固地键合在羟基苯乙烯上；同时，醇酸树脂能够与丙烯酸酯乳液发生DA反应，键合牢固；聚丙烯酸酯乳液分子中含有大量极性键，能够浸润防水卷材的表面，与聚乙烯粘接良好；羟基苯乙烯、醇酸树脂以及丙烯酸酯乳液配合，能够将聚乙烯基体牢固地粘接在混凝土上。

2、本申请中优选采用改性二氧化钛填充在醇酸树脂中，使得醇酸树脂内部紧密，增强了醇酸树脂的硬度、附着力和耐冲击性，从而增加了自粘胶的粘接强度。

3、本申请的制备方法，先将羟基苯乙烯和丙烯酸酯乳液混合，再加入醇酸树脂，使得三者充分反应，增加了三者之间的键合强度，从而增加了自粘胶的粘接强度。

4、本申请的高分子防水卷材，可以将高分子片材牢固的粘接在混凝土基面上，可以根据需要采用干铺或湿铺的施工方式，更加实用。

具体实施方式

以下结合实施例对本申请作进一步详细说明。

本实施例中所使用的原料均可通过市售获得。其中醇酸树脂购自宁波市裕圣环保材料有限公司，纯度为分析纯；丙烯酸酯乳液购自深圳德度高分子材料有限公司，固含量为49％；聚氧丙烯酸甘油醚购自湖北新四海化工股份有限公司；聚乙二醇购自青岛益诺信化工有限公司；氧化聚乙烯蜡购自北京津同乐泰化工产品有限公司；二氧化钛为锐钛矿型，粒径为5～10nm，硅烷偶联剂选用KH-780型。

原料和中间体的制备例

制备例1：改性纳米二氧化钛的制备

S1、称取硅烷偶联剂60g和纳米二氧化钛400g，加入三口烧瓶中，调节pH为9；

S2、将三口烧瓶放入恒温水槽中，控制温度为58℃，100r/min搅拌2h，过滤，去离子水洗涤三次，得到混合物；

S3、将混合物送至马弗炉，85℃干燥2h，得到改性纳米二氧化钛。

制备例2：改性纳米二氧化钛填充醇酸树脂的制备

S1、称取制备例1制备的改性纳米二氧化钛200g，同醇酸树脂10kg一起放入反应釜中，搅拌混合2min，得到混合物；

S2、将混合物置于超声波乳化分散机中，超声分散30min，得到改性纳米二氧化钛填充醇酸树脂。

实施例

实施例1～5

如表1所示，实施例1～5的主要区别在于原料配比不同。

以下以实施例1为例说明。其中，羟基苯乙烯选用间羟基苯乙烯，增稠剂选用硅凝胶，消泡剂选用硅油，分散剂选用聚乙二醇。

实施例1提供的一种高分子防水卷材用自粘胶的制备方法如下：

S1.称取水、分散剂和消泡剂，120r/min搅拌15min，得到混合物1；

S2.称取丙烯酸酯乳液、羟基苯乙烯，加入混合物1中，120r/min搅拌15min，得到混合物2；

S3.称取醇酸树脂，以50g/min的滴加速率，将醇酸树脂滴加至混合物2中，120r/min搅拌30min，得到混合物3；

S4.称取增稠剂，加入混合物3中，120r/min搅拌15min，得到自粘胶。

表1

实施例6

本实施例与实施例3的不同之处在于，醇酸树脂选用改性纳米二氧化钛填充醇酸树脂，改性纳米二氧化钛填充醇酸树脂由制备例2制得。

实施例7

本实施例与实施例6的不同之处在于，羟基苯乙烯选用对羟基苯乙烯。

实施例8

本实施例与实施例7的不同之处在于，增稠剂选用肌醇六磷酸。

实施例9

本实施例与实施例8的不同之处在于，消泡剂选用聚氧丙烯酸甘油醚。

实施例10

本实施例与实施例9的不同之处在于，分散剂选用氧化聚乙烯蜡。

对比例

对比例1

一种防水卷材胶，根据申请公布号CN107446366A的中国发明专利中，实施例3公开的制备方法制备而成。

对比例2

本对比例与实施例3相比，配方中缺少醇酸树脂。

对比例3

本对比例与实施例3相比，配方中缺少羟基苯乙烯。

对比例4

本对比例与实施例3相比，配方中缺少丙烯酸酯乳液。

检测方法

防水性能由30min透水的压力值表征，按照GB/T 328.10-2007《沥青和高分子防水卷材中不透水性测试》中记载的方法测定。

120min透水情况用肉眼观察，若透水，记作“A”，若不透水，记作“B”，结果如表2所示。

粘合强度按照GB/T 1742-1979《胶液粘合强度测定法》中记载的方法测定。

剥离强度按照GB/T 2345-2017《预铺防水卷材》中记载的方法测定。

检测结果如表2所示。

性能检测试验

表2

样本	粘合强度/MPa	防水性能MPa	120min透水情况	剥离强度N/mm
					实施例1	6.3	0.39	B	5.36
实施例2	6.5	0.45	B	5.51
					实施例3	6.7	0.48	B	5.76
实施例4	6.4	0.41	B	5.43
					实施例5	6.2	0.37	B	5.34
实施例6	6.9	0.52	B	6.19
					实施例7	7.0	0.56	B	6.41
实施例8	7.2	0.58	B	6.58
					实施例9	7.4	0.59	B	6.72
实施例10	7.6	0.63	B	6.92
					对比例1	5.2	0.23	B	3.80
对比例2	4.9	0.15	B	4.12
					对比例3	4.7	0.18	B	4.08
对比例4	5.1	0.20	B	4.31

以下结合各实施例和对比例，对本申请作进一步说明。

结合实施例1～5和对比例1，实施例1～5的粘合强度、防水性能和剥离强度均优于对比例1，这是由于对比例1在混凝土和聚乙烯基层之间产生物理吸附作用，这种粘接方式不够牢固，并不能使得防水卷材与混凝土牢固粘接；实施例1～5中，丙烯酸酯乳液富含极性基团，能够润湿防水卷材的表面，从而牢固地吸附在防水卷材的表面；醇酸树脂上能够作为双烯体与丙烯酸酯乳液发生DA反应，利用化学键力牢固地与丙烯酸酯乳液结合；羟基苯乙烯也能与醇酸树脂发生DA反应，牢固地连接醇酸树脂在上；此外，羟基苯乙烯上的羟基能够与混凝土表面的Si-OH形成醚键，与混凝土粘接良好；醇酸树脂、丙烯酸酯乳液和苯乙烯协同配合，利用化学键合作用，将防水卷材牢固地粘接在混凝土表面。

结合实施例3和对比例2的检测数据，实施例3的粘合强度、防水性能和剥离强度均优于对比例2，这是由于对比例2与实施例3相比，配方中缺少了醇酸树脂，虽然羟基苯乙烯能够连接在混凝土表面、丙烯酸酯乳液能够粘接在防水卷材上，但自然条件下，羟基苯乙烯与丙烯酸酯乳液难以交联，因此对比例2难以将防水卷材粘接在混凝土上；实施例3中，醇酸树脂能够与羟基苯乙烯和丙烯酸酯乳液发生DA反应，该反应自然条件下即可迅速发生，三者键合牢固，使得自粘胶的粘接强度优于对比例2。

结合实施例3和对比例3的检测数据，实施例3的粘合强度、防水性能和剥离强度均优于对比例3，这是由于对比例3与实施例3相比，配方中缺少了羟基苯乙烯，虽然丙烯酸酯乳液能够粘接在防水卷材表面，醇酸树脂也能够与丙烯酸树脂乳液DA键合，但无论是丙烯酸酯乳液，还是醇酸树脂，都难以与Si-OH键合；实施例3中的羟基改性苯乙烯能够与Si-OH生成硅醚键，键合牢固，因此实施例3的粘合强度、防水性能和剥离强度均优于对比例3。

结合实施例3和对比例4的检测数据，实施例3的粘合强度、防水性能和剥离强度均优于对比例4，这是由于对比例4与实施例3相比，配方中缺少了丙烯酸酯乳液，对比例4的自粘胶固化时，羟基苯乙烯粘接在混凝土表面，醇酸树脂键合在羟基苯乙烯上，但防水卷材表面惰性较高，醇酸树脂和羟基苯乙烯均难以润湿防水卷材的表面；丙烯酸酯乳液富含极性基团，能够润湿防水卷材的表面，能够与醇酸树脂和羟基苯乙烯配合，将防水卷材粘接在混凝土表面。

结合实施例6和实施例3的检测数据，实施例6的粘合强度和剥离强度均优于实施例3，这是由于实施例6选用改性纳米二氧化钛填充醇酸树脂代替普通的醇酸树脂；经过硅烷偶联剂的改性，二氧化钛能够与醇酸树脂更加亲和，更加充分地分散到醇酸树脂中；醇酸树脂与改性纳米二氧化钛二氧化钛混合后，内部结构更加紧密，硬度、附着力均有提升，增强了该自粘胶的粘合强度和剥离强度。

结合实施例7和实施例8的检测数据，实施例8的粘合强度、防水性能和剥离强度均优于实施例7，这是由于实施例8的羟基苯乙烯选用对羟基苯乙烯；相比间羟基苯乙烯，对羟基苯乙烯的羟基和碳碳双键位于苯环的对位，混凝土、醇酸树脂与对羟基苯乙烯键合时，克服的空间位阻较小，三者反应充分，增加了自粘胶的粘合强度、防水性能和剥离强度。

结合实施例8和实施例7的检测数据，实施例8的粘合强度、防水性能和剥离强度均优于实施例7，这是由于实施例8选用肌醇六磷酸作为增稠剂。硅凝胶和肌醇六磷酸均能够加快自粘胶的固化速率，但肌醇六磷酸分子中富含羟基，能够充分与醇酸树脂结合，能够更加高效地起到粘接作用。

结合实施例9和实施例8的检测数据，实施例9的粘合强度和剥离强度均优于实施例8，这是由于实施例9选用聚氧丙烯酸甘油醚作为作为消泡剂；与硅油相比，聚氧丙烯酸甘油醚具有良好的分散性，能够促进二氧化钛充分分散到醇酸树脂中，从而增加了自粘胶的粘合强度和剥离强度。

结合实施例10和实施例9的检测数据，氧化聚乙烯蜡还具有一定的乳化作用，能够促进体系均一稳定，从而使得醇酸树脂与羟基苯乙烯、丙烯酸酯乳液混合充分、反应充分，增加了自粘胶的粘合强度、防水性能和剥离强度。

本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (9)

1.一种高分子防水卷材用自粘胶，其特征在于，包括如下重量份的组分：

丙烯酸酯乳液10~20份、醇酸树脂20~30份、羟基苯乙烯10~20份、增稠剂2~4份、消泡剂2~4份、分散剂3~5份、水30~50份。

2.根据权利要求1所述的高分子防水卷材用自粘胶，其特征在于：所述醇酸树脂选用改性纳米二氧化钛填充醇酸树脂。

3.根据权利要求3所述的高分子防水卷材用自粘胶，其特征在于：所述改性纳米二氧化钛填充醇酸树脂由如下方法制得：

按重量比1:（4~8）称取硅烷偶联剂和纳米二氧化钛，控制温度为55~65℃，PH为8.5~9.5，混合均匀，得到改性纳米二氧化钛；

将改性纳米二氧化钛与醇酸树脂按质量比1:（30~50）混合，分散均匀，得到所述改性纳米二氧化钛填充醇酸树脂。

4.根据权利要求1所述的高分子防水卷材用自粘胶，其特征在于：所述羟基苯乙烯选用间羟基苯乙烯或对羟基苯乙烯。

5.根据权利要求1所述的高分子防水卷材用自粘胶，其特征在于：所述增稠剂选用硅凝胶或肌醇六磷酸。

6.根据权利要求1所述的高分子防水卷材用自粘胶，其特征在于：所述消泡剂选用硅油或聚氧丙烯酸甘油醚。

7.根据权利要求1所述的高分子防水卷材用自粘胶，其特征在于：所述分散剂选用聚乙二醇或氧化聚乙烯蜡。

8.权利要求1~7任意一种高分子防水卷材用自粘胶的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

按重量百分比称取水、分散剂和消泡剂，搅拌均匀，得到混合物1；

称取丙烯酸酯乳液和羟基苯乙烯，加入混合物1中，搅拌均匀，得到混合物2；

维持搅拌，称取醇酸树脂，以1~2份/min的速率，将醇酸树脂加入混合物2中，搅拌均匀，得到混合物3；

称取增稠剂，加入混合物3中，搅拌均匀，得到所述自粘胶。

9.一种高分子防水卷材，其特征在于，包括高分子片材、合成纤维层和权利要求1-7任意一种高分子防水卷材用自粘胶，所述高分子防水卷材用自粘胶粘接在高分子片材的上、下表面，合成纤维层通过高分子防水卷材用自粘胶与高分子片材粘接。