CN113652179A - 一种带自粘层的热塑性聚烯烃防水卷材及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及防水材料领域，具体公开了一种带自粘层的热塑性聚烯烃防水卷材及其制备方法。一种带自粘层的热塑性聚烯烃防水卷材包括片材、粘结层与隔离膜。在片材上设置有若干凸起，若干所述凸起与片材一体成型。所述粘结层包括以下重量份数的原料，苯乙烯‑异戊二烯‑苯乙烯共聚物80‑120份，增粘树脂150‑170份，环烷油30‑50份，聚异丁烯40‑50份，羟基蜡20‑35份，抗氧剂3‑5份，滑石粉10‑15份，紫外线吸收剂1.5‑2份。本申请的防水卷材采用片材结构设计与粘结层材质改进相结合，能够提高片材与粘结层的粘结强度，在40℃下，片材与粘接层的剥离强度在2.73N/mm。

Description

一种带自粘层的热塑性聚烯烃防水卷材及其制备方法
技术领域
本申请涉及防水材料领域，更具体地说，它涉及一种带自粘层的热塑性聚烯烃防水卷材及其制备方法。
背景技术
防水卷材主要应用在建筑外墙表面或者楼顶，起到对建筑保护的作用。一般的，防水卷材的施工工艺包括基层处理、弹线定位、涂刷粘接剂、铺贴卷材、搭接边焊接等；此施工工艺需要配合胶粘剂施工，且施工繁琐，非常不便捷，也非常影响施工效率。因此，带有自粘层的防水卷材被发明，大大的提高了施工速度。一般的，带有自粘层的防水卷材由片材、自粘层与隔离膜构成，其中片材主要起到防水隔热等作用；自粘层主要是将片材与建筑物体进行粘结。
但是，带有自粘层的防水卷材在使用过程中，由于环境的影响，如湿度、紫外线的照射，导致自粘层与片材的分离，从而使防水卷材失去防护作用。因此，需要一种粘结强度高且使用寿命较长的防水卷材。
发明内容
为了使自粘层与片材间具有较高的粘结强度，本申请提供一种带自粘层的热塑性聚烯烃防水卷材及其制备方法。
第一方面，本申请提供一种带自粘层的热塑性聚烯烃防水卷材，采用如下的技术方案：一种带自粘层的热塑性聚烯烃防水卷材，包括片材、粘结层与隔离膜，其特征在于，在片材上设置有若干凸起，若干所述凸起与片材一体成型；
所述粘结层包括以下重量份数的原料，苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯共聚物80-120份，增粘树脂150-170份，环烷油30-50份，聚异丁烯40-50份，羟基蜡20-35份，抗氧剂3-5份，滑石粉10-15份，紫外线吸收剂1.5-2份。
通过采用上述技术方案，带有自粘层的防水卷材包括片材、粘结在片材上的粘结层，包覆在粘结层远离片材一侧的隔离膜。在带有自粘层的防水卷材中，片材主要是起到吸收部分紫外线和防水的效果；粘接层的作用是与片材进行粘结，还与被保护的物体进行粘结；隔离膜是防止粘结层在生产过程中进行粘结的保护膜。
防水卷材在使用过程中会出现粘结层与片材分离的问题，在本申请中主要是通过两方面进行改进。第一，在片材上设置有若干凸起，若干凸起与片材一体成型，且均匀分布在片材上。若干凸起朝向粘结层一侧，增大与粘结层的接触面积，从而使粘结层与片材的粘结强度增加。但是，粘结层的厚度必须大于若干凸起的高度。当若干凸起的高度大于粘结层的厚度时，粘接层与被保护物体的接触面积减少，从而降低了粘结层与被保护物体的粘结强度。
第二，对粘结层的材质进行改进。采用苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯共聚物为基料，再添加增粘树脂、聚异丁烯、环烷油、羟基蜡与滑石粉等。增粘树脂与聚异丁烯能够增加粘结层的粘结强度；环烷油具有优良的兼容性、与橡胶的良好增塑和互溶性，环烷油与片材的接触面具有很好的相容性，从而增加粘结层与片材的强度；羟基蜡与滑石粉能够调节粘结层的流动性，可以将带有凸起的片材完全充填，使粘结层与片材之间无空气的存在，进而增加粘结强度。
粘结层内各组分间的相互配合，从而使粘接层的粘结强度提高，耐候性、稳定性及耐温性得到改善。
通过对片材结构的设计及粘结层材质的改变，最终能提高粘结层与片材间的粘结强度，降低防水卷材在使用中粘结层与片材开裂的可能性，从而延长带有自粘层的防水卷材的使用寿命。
优选的，所述凸起为长条状凸起，长条状凸起的横截面积为等腰梯形或三角形。
所述凸起为半球形凸起。
通过采用上述技术方案，将凸起设置成半球形或者长条状。当将凸起设置成半球形时，弧形凸起朝向粘接层方向，弧形光滑过度；此时片材易于被制造成型，在增加片材与粘接层接触面积的同时，减少空隙率，使片材与粘结层的粘结强度显著提高。
同理当凸起设置成长条状时，长条状凸起的横截面积为三角形、梯形、多边形或半圆形等，都可以满足增加片材与粘结层接触面积的要求，进而增加片材与粘接层间的粘结强度。
优选的，所述等腰梯形优选为“倒等腰梯形”设置，所述倒等腰梯形的短底边与片材共线，倒等腰梯形的长底边远离片材。当片材上的凸起为倒等腰梯形设置时，两个相邻的倒等腰梯形之间形成一个供粘结层进入的等腰梯形空间，使粘结层与片材进行粘结。此时，片材与粘接层粘结的同时，片材与粘结层形成机械结合，从而使片材与粘接层的结合强度大大提高。
优选的，所述片材的材质是热塑性聚烯烃材质。
通过采用上述技术方案，随着社会的进步，片材的选择也是越来越多样。目前，高分子片材已经逐步代替了沥青材质的片材，而热塑性聚烯烃(TPO)材质是目前最受欢迎的一类材质。热塑性聚烯烃(TPO)由橡胶和聚烯烃构成，兼具了橡胶和热塑性塑料的特性。因此，热塑性聚烯烃片材具有优异的耐候、耐油、耐臭氧、耐紫外线性能、耐磨性好、抗撕裂强度大、压缩永久变形小等诸多优点。
优选的，所述增粘树脂是萜烯树脂和C5加氢石油树脂的组合，萜烯树脂和C5加氢石油树脂的重量比为(2-2.5):1。
通过采用上述技术方案，增粘树脂选择C5加氢石油树脂和萜烯树脂的混合，混合后能够提高粘结层的耐热性和内聚强度，改善粘结层的润湿性和粘接力。其中C5加氢石油树脂和萜烯树脂的重量比为(2-2.5):1，粘结层的耐热性能较好。
优选的，所述抗氧剂为抗氧剂1010和抗氧剂168的混合物，
优选的，抗氧剂1010和抗氧剂168的重量比为(1-1.2)：1。
通过采用上述技术方案，抗氧剂的加入是为了防止原料在融化过程中氧化。抗氧剂选择的是抗氧剂1010和抗氧剂168，其中抗氧剂1010为酚类抗氧剂，具有挥发性小，耐抽出性好、热稳定性高、持效性长等优点。抗氧剂168为亚磷酸酯抗氧剂，其抗萃取性强，对水解作用稳定。因此，在本申请中抗氧剂1010做为主抗氧剂而使用，抗氧剂168作为辅助抗氧剂而加入。抗氧剂1010和抗氧剂168具有协同作用，能显著提高粘结层的光稳定性。
优选的，所述羟基蜡是由蜡与烯丙醇进行接枝反应制备而成。
通过采用上述技术方案，本申请中羟基蜡是由蜡与烯丙醇进行接枝反应制备而成，其中蜡为利用费-托法得到的蜡。“费-托法得到的蜡”指的是通过使含一氧化碳和氢的合成气在钴、铁或钴/铁费托催化剂上，在200-240℃、通常为240℃左右，在固定或浆态床反应器中进行反应，生产主要为C21-C85链烷烃的产物所得到的蜡。
在粘结层的制备原料中加入羟基蜡，能够提高粘结层的流动性。第一，粘结层的流动性提高，可以完全充填带有凸起的片材，使热塑性聚烯烃片材与粘结层之间没有空气。当粘结层与片材间存在空气时，粘结层与片材之间会产生间隔；随着防水卷材使用时间的增加，粘结层与片材会沿着间隔向四周扩展，最终造成粘结层与片材的分离。第二，将防水卷材粘铺在被保护的物体上，由于被保护的物体非常不规则，往往会有某些地方粘结不上。当粘结层的流动性提高时，能够增加粘结层与被保护物体之间的接触面积，进而增加粘结层与被保护物体的粘结强度。
第二方面，提供一种带自粘层的热塑性聚烯烃防水卷材的制备方法，采用如下的技术方案：
一种带自粘层的热塑性聚烯烃防水卷材的制备方法，包括以下步骤，
S1：片材的挤塑成型；
S2：粘结层的制备，将原料按照比例进行配比，在200-240℃下将原料进行熔化；
S3：防水卷材的制备。
通过采用上述技术方案，利用自动化的流水线进行生产制备带有粘结层的防水卷材。主要包括三个部分，第一是片材的制备，第二是粘结层的制备，第三是隔离膜的粘铺。
首先，将制备片材的原料进行熔化，使原料呈流动状态，经过挤塑成型后，制备成带有凸起的片材；然后，将制备粘结层的原料进行熔化，包括以下重量份的原料，苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯共聚物80-120份，增粘树脂150-170份，环烷油30-50份，聚异丁烯40-50份，羟基蜡20-35份，抗氧剂3-5份，滑石粉10-15份，紫外线吸收剂1.5-2份。将熔化后的粘结层原料平铺在片材上，粘结层的厚度大于凸起的高度；最后，将隔离膜粘铺在粘结层表面上，对其进行挤压，将粘结层与片材间的空气排出，再根据生产需要，进行打卷。
综上所述，本申请具有以下有益效果：
1、由于本申请采用片材结构设计与粘结层材质改进，二者相互配合，提高片材与粘结层的粘结强度，在40℃下，片材与粘接层的剥离强度在2.73N/mm；
2、本申请中粘结层优选采用滑石粉、羟基蜡、抗氧剂等原料，提高粘结层的粘结强度与流动性，粘结层与混凝土间剥离强度在6.03N/mm；
3、本申请中优选采用“倒等腰梯形”设置的长条状凸起，在增加粘结层与片材接触面积的同时，粘结层与片材还能够形成机械结合，使粘结层与片材之间的结合强度大大提高，在40℃下，片材与粘接层的剥离强度在3.32N/mm；
4、本申请的方法，操作简单、易于控制，适用于批量化生产。
附图说明
图1：实施例1-5、对比例2-4防水卷材结构示意图；
图2：实施例6防水卷材结构示意图；
图3：实施例7防水卷材结构示意图；
图4：对比例1与对比例5防水卷材结构示意图；
图中，1、片材；11、长条状凸起；12、半球形凸起；2、粘结层；3、隔离膜。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本申请作进一步详细说明。
原料
本申请中所应用的原料均可通过市售获得，无特殊要求。
粘结层的制备
将苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯共聚物100kg，增粘树脂165kg(其中萜烯树脂为110kg，C5加氢石油树脂为55kg，也就是萜烯树脂和C5加氢石油树脂的重量比为2:1)，环烷油40kg，聚异丁烯40kg，羟基蜡20kg，抗氧剂3.4kg(其中抗氧剂1010为1.7kg，抗氧剂168为1.7kg，也就是说抗氧剂1010和抗氧剂168的重量比为1:1)，滑石粉12kg，紫外线吸收剂1.7kg放入装料仓内，在200-240℃下进行熔化，制得粘结层2的重量为382.1kg。
表1粘结层的制备组分及用量(单位：kg)
类别 羟基蜡 滑石粉
制备例1 20 12
制备例2 25 12
制备例3 35 12
制备例4 25 10
制备例5 25 15
制备例6 - 12
制备例7 25 -
*表1中，制备例6“-”表示不含有羟基蜡。
实施例
将制备热塑性聚烯烃片材1的原料按比例进行添加，包括以下重量份数的原料，TPO颗粒(CA10A)为50kg，PBE弹性体(Vistamaxx 3000)为25kg，聚丙烯PP(NS06)为50kg，钛白粉50kg，抗氧化剂(1010)5kg，光稳定剂(2020)6kg。通过挤塑成型，制备成带有不同凸起的片材1，然后将由制备例制备的粘结层2平铺在片材1上，最后将隔离膜3粘铺粘结层2上，得到带自粘层的热塑性聚烯烃防水卷材。
参照图1，带自粘层的热塑性聚烯烃防水卷材包括片材1、粘结层2与隔离膜3。在片材1的一侧粘结有粘结层2，在粘结层2远离片材1的一侧粘结有隔离膜3。在片材1上设置有若干长条状凸起11，长条状凸起的横截面积为倒等腰梯形，所述片材1与若干长条状凸起11一体挤塑成型；其中倒等腰梯形的短底边与片材1共线，倒等腰梯形的长底边背离片材1且延伸至粘结层2中。若干所述长条状凸起11位于片材1与粘接层2之间，且粘结层2的厚度大于长条状凸起11的高度。在本申请中，实施例1-5、对比例2-4均采用图1的结构。
参照图2，与图1的区别在于，在片材1上设置有若干长条状凸起11，长条状凸起11的横截面积为三角形，所述片材1与若干长条状凸起11一体挤塑成型。在本申请中，实施例6采用图2的结构。
参照图3，与图1的区别在于，在片材1上设置有若干半球形凸起12，所述片材1与若干半球形凸起12一体挤塑成型；若干所述半球形凸起12位于片材1与粘接层2之间，且粘结层2的厚度大于半球形凸起12的高度。在本申请中，实施例7采用图3的结构。
参照图4，与图1的区别在于，在片材1上未设置凸起，所述片材1为平面设置。在本申请中，对比例1与对比例5采用图4的结构。
表2片材上凸起形状与粘结层
类别 凸起形状 制备例
实施例1 倒等腰梯形 1
实施例2 倒等腰梯形 2
实施例3 倒等腰梯形 3
实施例4 倒等腰梯形 4
实施例5 倒等腰梯形 5
实施例6 三角形 2
实施例7 半球形 2
对比例1 平面无凸起 2
对比例2 倒等腰梯形 6
对比例3 倒等腰梯形 7
对比例4
对比例4与实施例2的区别在于，对比例4中粘结层2采用的是申请公开号为CN109233707A公开的一种高分子防水卷材用高耐热热熔压敏胶及其制备方法，由以下重量份的原料制成，复合热塑性弹性体43kg，丁基橡胶8.5kg，聚异丁烯A 28.0kg，聚异丁烯B8.5kg，增粘树脂22kg，增塑剂8.0kg，稳定剂2.7kg，偶联剂0.4kg；所述聚异丁烯A分子量1000～1500；所述聚异丁烯B分子量40000～50000；所述复合热塑性弹性体中SIS:SEPS:SEBS＝1:0.8:0.8。
对比例5
对比例5与实施例2的区别在于，对比例5中粘结层2采用的是申请公开号为CN109233707A公开的一种高分子防水卷材用高耐热热熔压敏胶及其制备方法，由以下重量份的原料制成，复合热塑性弹性体43kg，丁基橡胶8.5kg，聚异丁烯A 28.0kg，聚异丁烯B8.5kg，增粘树脂22kg，增塑剂8.0kg，稳定剂2.7kg，偶联剂0.4kg；所述聚异丁烯A分子量1000～1500；所述聚异丁烯B分子量40000～50000；所述复合热塑性弹性体中SIS:SEPS:SEBS＝1:0.8:0.8；
在片材1中未设置凸起。
性能检测试验
按照GB/T 2791-1995《胶粘剂T剥离强度试验方法挠性材料对挠性材料》对实施例1-7及对比例1-5进行强度检测；
具体检测结果如表3所示：
表3检测结果(单位：N/mm)
Figure BDA0003249100320000071
结合实施例2、6、7和对比例1并结合表3可以看出，实施例2、6、7在片材1上设置有凸起，能够增加片材1与粘结层2的粘结强度，尤其是实施例2在片材1上设置等腰梯形的凸起，在40℃下，片材1与粘结层2的剥离强度为3.77N/mm。
结合实施例1-5和对比例2-3并结合表3可以看出，在片材1上设置相同的等腰梯形的凸起，在制备粘结层时，在原料中不加入羟基蜡或者滑石粉，能够降低粘结层2与片材1间的剥离强度。
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)

1.一种带自粘层的热塑性聚烯烃防水卷材，包括片材（1）、粘结层（2）与隔离膜（3），其特征在于，在片材（1）上设置有若干凸起，若干所述凸起与片材（1）一体成型；
所述粘结层（2）包括以下重量份数的原料，苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯共聚物80-120份，增粘树脂150-170份，环烷油30-50份，聚异丁烯40-50份，羟基蜡20-35份，抗氧剂3-5份，滑石粉10-15份，紫外线吸收剂1.5-2份。
2.根据权利要求1所述的一种带自粘层的热塑性聚烯烃防水卷材，其特征在于，所述凸起为长条状凸起（11），长条状凸起（11）的横截面积为等腰梯形或三角形。
3.根据权利要求1所述的一种带自粘层的热塑性聚烯烃防水卷材，其特征在于，所述凸起为半球形凸起（12）。
4.根据权利要求1所述的一种带自粘层的热塑性聚烯烃防水卷材，其特征在于，所述片材（1）的材质是热塑性聚烯烃材质。
5.根据权利要求1所述的一种带自粘层的热塑性聚烯烃防水卷材，其特征在于，所述增粘树脂是萜烯树脂和C5加氢石油树脂的组合，萜烯树脂和C5加氢石油树脂的重量比为（2-2.5）:1。
6.根据权利要求1所述的一种带自粘层的热塑性聚烯烃防水卷材，其特征在于，所述抗氧剂为抗氧剂1010和抗氧剂168的混合物。
7.根据权利要求6所述的一种带自粘层的热塑性聚烯烃防水卷材，其特征在于，所述抗氧剂1010和抗氧剂168的重量比为（1-1.2）：1。
8.根据权利要求1所述的一种带自粘层的热塑性聚烯烃防水卷材，其特征在于，所述羟基蜡是由蜡与烯丙醇进行接枝反应制备而成。
9.一种如权利要求1-8任一所述带自粘层的热塑性聚烯烃防水卷材的制备方法，其特征在于，包括以下步骤，
S1：片材的挤塑成型；
S2：粘结层的制备，将原料按照比例进行配比，在200-240℃下将原料进行熔化；
S3：防水卷材的制备。
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