CN113683978B - 自粘型sbs防水卷材及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及防水建材领域，具体公开了一种自粘型SBS防水卷材及其制备方法。一种自粘型SBS防水卷材，包括改性SBS沥青层和用于与基面粘接的自粘层；所述自粘层由包括如下原料制成：SIS、增粘剂、聚异丁烯、聚乙烯蜡、增塑剂、填料和防老剂；所述改性SBS沥青层由包括如下原料制成：基质沥青、基础油、SBS、PP、聚乙烯蜡、填料。本申请制得的自粘型防水卷材具备较好的粘接性能和较高的耐热性；自粘型防水卷材既能弥补自粘聚合物防水卷材在耐热性以及粘接强度方面存在的缺陷，又能够实现冷施工，绿色环保，节约工期。

Description

自粘型SBS防水卷材及其制备方法
技术领域
本申请涉及防水建材领域，更具体地说，它涉及一种自粘型SBS防水卷材及其制备方法。
背景技术
我国目前使用的防水材料主要是沥青基防水卷材，其中主要包括热熔型SBS防水卷材和自粘聚合物防水卷材。热熔型SBS防水卷材一般使用热熔法施工，需要将卷材下表面加热，使卷材下表面的沥青融化，以便于沥青能够浸入基层，与基层形成有效粘接。而热熔法施工存在如下缺陷：第一，施工过程中排放废气，易导致环境污染；第二，需要明火施工，存在有安全隐患；第三，沥青融化速率较慢，导致施工速度慢，影响工期；第四，热熔法施工对施工环境和基层要求高，一旦基层有水或湿气较高则无法施工。
而自粘聚合物防水卷材虽然能够在常温下自行粘接在基层上，克服热熔法施工存在的环境污染问题和施工速率问题。但自粘聚合物防水卷材物理性能不及SBS防水卷材：自粘聚合物防水卷材的耐热性仅为70℃，而热熔型SBS防水卷材的耐热性为105℃，自粘聚合物防水卷材的耐热性远低于热熔型SBS防水卷材的耐热性；自粘聚合物防水卷材的卷材与基面之间的粘接强度为1.04N/mm，而热熔型SBS防水卷材的卷材与基面之间的粘接强度为1.50N/mm，自粘聚合物防水卷材的粘接性能不佳。
因此，寻求一种高物理性能且能够在低温下进行施工的防水卷材已经成为行业内的研究热点。
发明内容
本申请提供一种自粘型SBS防水卷材及其制备方法，使得防水卷材既具备高粘接强度和高耐热性，又能够在低温下进行施工。
第一方面，本申请提供的一种自粘型SBS防水卷材，采用如下的技术方案：
一种自粘型SBS防水卷材，包括改性SBS沥青层和用于与基面粘接的自粘层；所述自粘层由包括如下重量份的原料制得：SIS 81～99份、增粘剂144.5～154.5份、聚异丁烯27～45份、聚乙烯蜡3～5份、增塑剂27～45份、填料3～7份和防老剂4～5.4份；
所述改性SBS沥青层由包括如下重量份的原料制得：基质沥青40～50份、基础油6～8份、SBS 3～5份、PP 4～6份、聚乙烯蜡8～12份、填料20～30份。
通过采用上述技术方案，在改性SBS沥青层靠近基面的一侧设置自粘层，使得防水卷材具备自粘性能，能够在低温下自行粘接在基层上；改性SBS沥青层与自粘层之间以及自粘层与基面之间的粘接强度高，在整体上表现出自粘型防水卷材与基面之间的粘接性能佳；自粘型防水卷材中改性沥青层和自粘层均具备较好的耐热性，在107℃下自粘型防水卷材不与基面出现滑移、流淌、滴落等情况；
其原理如下：SIS和增粘剂作为自粘层的主要成分，使得自粘层胶料具备较好的粘接性能；聚异丁烯和聚乙烯蜡复配使用，在改善自粘层胶料粘接强度以及耐热性方面具有协同增效的作用；增塑剂使得自粘层对压力敏感，使得自粘型防水卷材与被粘物体之间的充分粘接；填料调节自粘层胶料固化过程的收缩率，避免自粘层固化过程中发生开胶等问题；防老剂能够提高自粘层的耐热氧老化和耐光老化性能；
而改性SBS沥青层中使用基础油、PP和聚乙烯蜡促进SBS和基质沥青之间的互溶，使得改性SBS沥青层体系中交联密度增大，自粘型防水卷材的内聚强度、粘附性、防水性能和耐热性得到提升；同时自粘层和改性SBS沥青层之间的表面浸润性能得到改善，使得自粘层能够牢固附着在改性SBS沥青层表面，使得自粘型防水卷材具备较好的防水性能和粘接强度。
综上所述，自粘型防水卷材既能实现与基面在常温下自行粘接，又能够保证与基面之间的粘接强度高达1.343MPa，耐热性高达107℃，物理性能佳，兼具自粘型聚合物防水卷材和SBS防水卷材的特性。
优选的，所述SIS的嵌段比为S/I＝29:71。
通过采用上述技术方案，SIS中聚苯乙烯的含量越高，有利于提高自粘层的持粘性，提高自粘型防水卷材的粘接持久性的同时提高自粘型防水卷材的粘接强度。
优选的，所述增粘剂为C5树脂、C5加氢树脂、萜烯树脂、C9树脂、C9加氢树脂和松香树脂中的任意一种或多种。更优选的，增粘剂由C5树脂和C5加氢树脂按照重量比148.5:1复配而成。
通过采用上述技术方案，增粘剂选择可与SIS中的异戊二烯相容性较好的石油树脂和萜烯树脂，当增粘剂选择C5树脂和C5加氢树脂时，自粘层胶料的弹性模量和内聚强度降低，初粘性和粘接强度较大，进一步提高自粘型防水卷材的粘接性能。
优选的，所述增塑剂为环烷油、液体石蜡、邻苯二甲酸中的任意一种。更优选的，所述增塑剂为环烷油。
通过采用上述技术方案，环烷油相较于液体石蜡以及邻苯二甲酸而言，与SIS、聚异丁烯和聚乙烯蜡之间的相容性好，能够改善自粘层胶料对压力的敏感性，以及提高自粘层胶料与被粘物体表面的润湿性。
优选的，所述填料为滑石粉、重钙粉和钛白粉中的任意一种或多种。
通过采用上述技术方案，填料起到增稠作用，降低自粘层胶料固化过程中由于流动导致胶料不均匀的可能性，进一步提高自粘型防水卷材的粘接性能。
优选的，所述防老剂包括抗氧化剂和紫外吸收剂。更优选的，防老剂由抗氧化剂1010、抗氧化剂168和紫外吸收剂按照重量比1:1:1复配而成。
通过采用上述技术方案，抗氧化剂1010、抗氧化剂168和紫外吸收剂在耐热氧老化和耐光老化方面具有协同增效的作用。
优选的，所述自粘层和改性SBS沥青层还包括硼酸改性聚硅氧烷树脂；所述硼酸改性聚硅氧烷树脂在自粘层中的重量份数为5～7；所述硼酸改性聚硅氧烷树脂在改性SBS沥青层中的重量份数为1～3；
所述硼酸改性聚硅氧烷树脂按照如下制备方法制得：配制浓度为9～13wt％硼酸溶液，将硼酸溶液滴加入有机硅单体中，硼酸溶液和有机硅单体的重量比为(5～6):1，搅拌升温至85～90℃，保温反应4～5h后减压蒸馏，除水，得到硼酸改性聚硅氧烷树脂。
通过采用上述技术方案，有机硅单体在水中水解得到硅醇，硅醇分子之间缩聚，同时也能和硼酸发生缩聚，制得含有大量“-Si-O-B-”结构的硼酸改性聚硅氧烷树脂；硼酸改性聚硅氧烷树脂具有掺入自粘层胶料和改性SBS沥青层中，能够增加交联位点，显著提高自粘层以及改性SBS沥青层的交联密度，从而改善自粘型防水卷材的粘接强度；同时“-Si-O-B-”结构的键能高，能够改善自粘层以及改性SBS沥青层的热稳定性，从而提高自粘型防水卷材的耐热性。
可选的，所述改性SBS沥青层远离自粘层的一侧依次设有聚酯胎层、二级改性SBS沥青层和一级隔离层，所述自粘层远离改性SBS沥青层的一侧设有二级隔离层。
通过采用上述技术方案，聚酯胎层决定自粘型防水卷材的强度和延伸率，二级改性SBS沥青层进一步提高自粘型防水卷材的防水性能，一级隔离层包括但不限于隔离膜、砂面和页岩，二级隔离层为光滑的隔离膜，隔离层保护自粘型防水卷材，便于自粘型防水卷材作为产品进行运输。
第二方面，本申请提供一种自粘型SBS防水卷材的制备方法，采用如下的技术方案：
一种自粘型SBS防水卷材的制备方法，包括如下步骤：
自粘层胶料的制备：称取配方量的SIS、增粘剂、聚异丁烯、聚乙烯蜡、增塑剂、填料和防老剂；将SIS、增粘剂、增塑剂、聚异丁烯和防老剂加热至170～180℃，搅拌10～20min后，加入聚乙烯蜡和填料，保温搅拌2～3h，备用；
改性SBS沥青层的制备：称取配方量的基质沥青、基础油、SBS、PP、聚乙烯蜡、填料；将基质沥青预热至150～160℃；将基础油预热至140～150℃，脱水；将基质沥青、基础油、SBS、PP、聚乙烯蜡搅拌升温至185～190℃，保温反应4～5h，在185～190℃下研磨分散；继续加入滑石粉，保温条件下搅拌混合，降温备用；
自粘型SBS防水卷材的制备：使用改性SBS沥青层的制备原料对经过预浸处理的聚酯胎层进行涂覆；再在改性SBS沥青层下表面涂覆自粘层胶料，定型；再经过覆膜、冷却定型，牵引输送，得到自粘型防水卷材。
通过采用上述技术方案，制得的自粘型防水卷材具有较好的粘接性能、耐热性能和防水性能；自粘型防水卷材无需明火施工，无污染性气体排放，绿色环保；除此之外，自粘型防水卷材铺贴方便，节约工期。
优选的，所述预浸处理步骤中使用的预浸油按照如下方法制得：将70～80重量份的沥青预热至155～160℃，加入30～40重量份聚乙烯蜡，升温到190～200℃搅拌均匀，得到预浸油。
通过采用上述技术方案，使用此预浸油对聚酯胎层进行处理，使得聚酯胎层和改性SBS沥青层牢固粘接。
综上所述，本申请具有以下有益效果：
1、本申请中使用改性SBS沥青层和自粘层进行配合，使得自粘型防水卷材具有较好的粘接性能和耐热性能，并且自粘型防水卷材能够在常温下与基层自行粘接，便于施工。
2、本申请中将抗氧剂1010、抗氧剂168和紫外吸收剂复配使用，能够进一步提升自粘型防水卷材的耐光老化性能和耐热氧老化性能。
3、本申请中使用硼酸改性聚硅氧烷树脂进行改性，硼酸改性聚硅氧烷树脂中的“-Si-O-B-”结构对自粘型SBS防水卷材粘接强度以及耐热性进行改善。
具体实施方式
若无特殊说明，以下实施例和对比例的原料来源均如下表1所示。
Figure BDA0003249098620000051
硼酸改性聚硅氧烷树脂
制备例1
一种硼酸改性聚硅氧烷树脂，按照如下步骤制得：
将10kg蒸馏水加热至60℃，向蒸馏水中投入0.9kg硼酸，充分搅拌溶解，配制成浓度为9wt％的硼酸溶液，硼酸溶液保温备用；
称取2.18kg二甲基二乙氧基硅烷单体，将硼酸溶液滴加入二甲基二乙氧基硅烷单体中，搅拌升温至85℃，保温反应4h后减压蒸馏，除水，得到硼酸改性聚硅氧烷树脂。
制备例2
一种硼酸改性聚硅氧烷树脂，按照如下步骤制得：
将10kg蒸馏水加热至60℃，向蒸馏水中投入1.1kg硼酸，充分搅拌溶解，配制成浓度为11wt％的硼酸溶液，硼酸溶液保温备用；
称取1.85kg二甲基二乙氧基硅烷单体，将硼酸溶液滴加入二甲基二乙氧基硅烷单体中，搅拌升温至85℃，保温反应4h后减压蒸馏，除水，得到硼酸改性聚硅氧烷树脂。
制备例3
一种硼酸改性聚硅氧烷树脂，按照如下步骤制得：
将10kg蒸馏水加热至60℃，向蒸馏水中投入1.3kg硼酸，充分搅拌溶解，配制成浓度为13wt％的硼酸溶液，硼酸溶液保温备用；
称取1.88kg二甲基二乙氧基硅烷单体，将硼酸溶液滴加入二甲基二乙氧基硅烷单体中，搅拌升温至90℃，保温反应5h后减压蒸馏，除水，得到硼酸改性聚硅氧烷树脂。
实施例
实施例1
一种自粘型SBS防水卷材中各层的配方如下：
预浸油：70kg基质沥青和30kg聚乙烯蜡；
改性SBS沥青层：40kg基质沥青、6kg基础油、3kg SBS、4kg PP、8kg聚乙烯蜡、20kg滑石粉；
自粘层胶料：81kg SIS、143.5kg C5加氢树脂、1kg萜烯树脂、27kg聚异丁烯、3kg聚乙烯蜡、27kg邻苯二甲酸、3kg滑石粉、2kg抗氧化剂1010和2kg紫外吸收剂；
按照如下制备工艺制得：
预浸油的制备：按照预浸油的配方称取基质沥青和聚乙烯蜡，将基质沥青预热至155℃，再加入聚乙烯蜡，升温至190℃搅拌均匀，得到预浸油，继而将预浸油转移至预浸槽备用；
自粘层胶料的制备：按照自粘层胶料的配方称取SIS、C5加氢树脂、萜烯树脂、聚异丁烯、聚乙烯蜡、邻苯二甲酸、滑石粉、抗氧化剂1010和紫外吸收剂；将SIS、C5加氢树脂、萜烯树脂、聚异丁烯、邻苯二甲酸、抗氧化剂1010和紫外吸收剂加热至170℃，搅拌20min后，加入聚乙烯蜡和滑石粉，保温搅拌2h，得到自粘层胶料，备用；
改性SBS沥青层的制备：按照改性SBS沥青层的配方称取基质沥青、基础油、SBS、PP、聚乙烯蜡、滑石粉；将基质沥青预热至150℃，投入配料罐中；将基础油预热至140℃，脱水，投入至配料罐中；将SBS、PP、聚乙烯蜡投入至配料罐中，搅拌升温至185℃，保温反应4h后，过胶体磨研磨，研磨温度控制在185℃，研磨分散时间为1.5h；继续加入滑石粉，控制搅拌温度为185℃，搅拌混合1h，降温至175℃，转移至涂油槽备用；
自粘型防水卷材的制备：
预浸槽内的温度控制在190℃，将聚酯胎层送入预浸槽中进行预浸挤压，得到预浸处理后的聚酯胎层；
涂油槽内的温度控制在170℃，将预浸处理后的聚酯胎层送入涂油槽，通过减速机驱动压辊，牵引出浸过胶料的胎体，调节好辊距，获得带有改性SBS沥青层的卷材；
带有改性SBS沥青层的卷材单面涂覆自粘层胶料，定型，得到带有自粘层的卷材；
带有自粘层的卷材经过覆膜(膜为PET隔离膜)、冷却定型，牵引输送，得到自粘型防水卷材。
实施例2-5
一种自粘型SBS防水卷材，与实施例1的区别点在于原料组成和加工工艺不同，具体组成和加工工艺如下表2所示。
表2.自粘型防水卷材的组成和加工工艺
Figure BDA0003249098620000081
注：硼酸改性聚硅氧烷树脂来源于制备例1，且硼酸改性聚硅氧烷树脂随着滑石粉一同加入。
实施例6
一种自粘型SBS防水卷材，与实施例5的区别点在于，硼酸改性聚硅氧烷树脂来源于制备例2。
实施例7
一种自粘型SBS防水卷材，与实施例5的区别点在于，硼酸改性聚硅氧烷树脂来源于制备例3。
实施例8
一种自粘型SBS防水卷材，与实施例5的区别点在于，使用嵌段比为S/I＝29/71的SIS替代嵌段比为S/I＝20/80的SIS。
实施例9
一种自粘型SBS防水卷材，与实施例5的区别点在于，使用1kgC5树脂替换1kg萜烯树脂。
实施例10
一种自粘型SBS防水卷材，与实施例5的区别点在于，使用环烷油等质量替换邻苯二甲酸。
实施例11
一种自粘型SBS防水卷材，与实施例5的区别点在于，使用1.53kg抗氧剂1010、1.53kg抗氧剂168和1.53kg紫外吸收剂替换2.295kg抗氧剂1010和2.295kg紫外吸收剂。
对比例
对比例1
一种自粘型SBS防水卷材，与实施例3的区别点在于，自粘层胶料中未掺加聚乙烯蜡。
对比例2
一种自粘型SBS防水卷材，与实施例3的区别点在于，自粘层胶料中未掺加聚异丁烯。
对比例3
一种自粘型SBS防水卷材，与实施例3的区别点在于，改性SBS沥青层中未掺加基础油。
对比例4
一种自粘型SBS防水卷材，与实施例3的区别点在于，改性SBS沥青层中未掺加聚乙烯蜡。
对比例5
一种热熔型改性沥青防水涂料，与实施例1的区别点在于，改性SBS沥青层中未掺加PP。
性能检测试验
检测方法
一、基础性能
粘结强度指标：根据GB/T 23457-2017中PY类产品的物理力学性能检测方法，测试防水卷材光滑基面上的粘接强度；将防水卷材粘附在光滑平整的不锈钢表面；检测防水卷材与不锈钢之间在未经处理的状态下的粘接强度以及经过浸水处理后的粘接强度；
检测防水卷材与不锈钢之间粘接，放置在烘箱内30d后在未经处理的状态下的粘接强度和以及经过浸水处理后的粘接强度，烘箱内的温度为70℃，且使用氙灯模拟光照。
耐热性能：按GB/T328.11-2007中方法B进行。将试件粘在比试件边缘大至少10mm长度的胶合板上，将胶合板垂直悬挂。用精度为0.5mm的尺测量试件任一端涂盖层与胎基发生的滑移。试件无流淌、滴落、滑移现象，为规定温度下耐热性通过。
检测结果
表4.自粘型防水卷材基础性能检测
Figure BDA0003249098620000101
表5.自粘型防水卷材耐热性能检测
检测对象 耐热温度/℃ 检测对象 耐热温度/℃
实施例1 107 实施例9 117
实施例2 108 实施例10 118
实施例3 109 实施例11 120
实施例4 110 对比例1 94
实施例5 111 对比例2 102
实施例6 113 对比例3 101
实施例7 114 对比例4 97
实施例8 115 对比例5 104
数据分析
结合实施例3和对比例1-2并结合表4-5可以看出，自粘层胶料中缺少聚乙烯蜡和聚异丁烯中的任意一种，防水卷材的粘接强度均低于1.343MPa；并且耐热温度均小于107℃；证明聚异丁烯和聚乙烯蜡复配使用，在改善自粘层胶料粘接强度以及耐热性方面具有协同增效的作用。
结合实施例3和对比例3-5并结合表4-5以看出，改性SBS沥青层中缺少聚乙烯蜡、基础油和PP中的任意一种，防水卷材的粘接强度均低于1.343MPa；并且防水卷材经过浸水处理后，粘接强度降低明显；证明聚乙烯蜡、基础油和PP复配使用，在改善自粘层胶料粘接强度以及防水性方面具有协同增效的作用。
结合实施例1-5并结合表4-5可以看出，通过改变自粘型防水卷材各个层之间的原料配比以及制备工艺，实施例3的制备方法和制备工艺制得的卷材物理性能和耐热性能较优；并且，防水卷材的粘接强度均大于传统自粘聚合物防水卷材的粘接强度，且接近传统SBS沥青防水卷材的粘接强度，证明本申请制得的防水卷材的粘接强度高；本申请制得的防水卷材耐热温度均高于107℃，优于传统SBS沥青防水卷材的耐热温度，证明本申请制得的防水卷材耐热性佳。
实施例3-5中对比硼酸改性聚硅氧烷树脂的掺加量，硼酸改性聚硅氧烷树能够改善防水卷材的物理性能和耐热性能，且掺加量越大，改善效果越佳。
结合实施例5、8-11并结合表4-5可以看出，通过控制SIS的嵌段比、增粘剂的组成、防老剂的组成以及增塑剂的选择，均可对自粘型防水卷材的粘接强度和耐热性能起到一定的改善作用。
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 (10)

1.一种自粘型SBS防水卷材，包括改性SBS沥青层和用于与基面粘接的自粘层；其特征在于，
所述自粘层由包括如下重量份的原料制得：SIS 81～99份、增粘剂 144.5～154.5份、聚异丁烯 27～45份、聚乙烯蜡 3～5份、增塑剂 27～45份、填料 3～7份和防老剂 4～5.4份；
所述改性SBS沥青层由包括如下重量份的原料制得：基质沥青 40～50份、基础油 6～8份、SBS 3～5份、PP 4～6份、聚乙烯蜡 8～12份、填料 20～30份。
2.根据权利要求1所述的一种自粘型SBS防水卷材，其特征在于：所述SIS的嵌段比为S/I=29:71。
3.根据权利要求1所述的一种自粘型SBS防水卷材，其特征在于：所述增粘剂为C5树脂、C5加氢树脂、萜烯树脂、C9树脂、C9加氢树脂和松香树脂中的任意一种或多种。
4.根据权利要求1所述的一种自粘型SBS防水卷材，其特征在于：所述增塑剂为环烷油、液体石蜡、邻苯二甲酸中的任意一种。
5.根据权利要求1所述的一种自粘型SBS防水卷材，其特征在于：所述填料为滑石粉、重钙粉和钛白粉中的任意一种或多种。
6.根据权利要求1所述的一种自粘型SBS防水卷材，其特征在于：防老剂由抗氧化剂1010、抗氧化剂168和紫外吸收剂按照重量比1:1:1复配而成。
7.根据权利要求1所述的一种自粘型SBS防水卷材，其特征在于：所述自粘层和改性SBS沥青层中还包括硼酸改性聚硅氧烷树脂；所述硼酸改性聚硅氧烷树脂在自粘层中的重量份数为5～7；所述硼酸改性聚硅氧烷树脂在改性SBS沥青层中的重量份数为1～3；
所述硼酸改性聚硅氧烷树脂按照如下制备方法制得：配制浓度为9～13wt%硼酸溶液，将硼酸溶液滴加入有机硅单体中，硼酸溶液和有机硅单体的重量比为（5～6）:1，搅拌升温至85～90℃，保温反应4～5h后减压蒸馏，除水，得到硼酸改性聚硅氧烷树脂。
8.根据权利要求7所述的一种自粘型SBS防水卷材，其特征在于：所述改性SBS沥青层远离自粘层的一侧依次设有聚酯胎层、二级改性SBS沥青层和隔离层，所述自粘层远离改性SBS沥青层的一侧设有二级隔离层。
9.权利要求8所述的一种自粘型SBS防水卷材的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
自粘层胶料的制备：称取配方量的SIS、增粘剂、聚异丁烯、聚乙烯蜡、增塑剂、填料和防老剂；将SIS、增粘剂、增塑剂、聚异丁烯和防老剂加热至170～180℃，搅拌10～20min后，加入聚乙烯蜡和填料，保温搅拌2～3h，备用；
改性SBS沥青层的制备：称取配方量的基质沥青、基础油、SBS、PP、聚乙烯蜡、填料；将基质沥青预热至150～160℃；将基础油预热至140～150℃，脱水；将基质沥青、基础油、SBS、PP、聚乙烯蜡搅拌升温至185～190℃，保温反应4～5h，在185～190℃下研磨分散；继续加入滑石粉，保温条件下搅拌混合1～2h，降温备用；
自粘型SBS防水卷材的制备：使用改性SBS沥青层的制备原料对经过预浸处理的聚酯胎层进行涂覆；再在改性SBS沥青层下表面涂覆自粘层胶料，定型；再经过覆膜、冷却定型，牵引输送，得到自粘型防水卷材。
10.根据权利要求9所述的一种自粘型SBS防水卷材的制备方法，其特征在于：所述预浸处理步骤中使用的预浸油按照如下方法制得：将70～80重量份的沥青预热至155～160℃，加入30～40重量份聚乙烯蜡，升温到190～200℃搅拌均匀，得到预浸油。
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