CN116042122A - 一种外露型非沥青基高分子自粘防水卷材及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及防水建筑材料技术领域，具体公开了一种外露型非沥青基高分子自粘防水卷材，从上至下包括：氟碳膜、非沥青基自粘层、胎体层、非沥青基自粘层、隔离膜；非沥青基自粘层材料包括以下质量分数原料：热塑性弹性体4%‑10%、胶粉15%‑25%、改性剂4%‑8%，所述热塑性弹性体为含有两个碳碳双键的有机硅预聚体改性的热塑性聚氨酯弹性体。本发明的外露型非沥青基高分子自粘防水卷材，断裂伸长率和拉伸强度等力学性能大大增强，卷材与基底的粘结性得到大大改善，卷材的耐候性明显提高。

Description

一种外露型非沥青基高分子自粘防水卷材及其制备方法
技术领域
本发明属于防水建筑材料技术领域，特别涉及一种外露型非沥青基高分子自粘防水卷材及其制备方法。
背景技术
自粘防水卷材施工简单方便，不用加热，不用胶粘剂，只需撕掉隔离膜便可粘在基层上，是近年来发展比较快的一种防水卷材，过去一段时间传统的沥青基自粘防水卷材因具体具有良好的憎水性、延展性且价格便宜得到广泛使用。但沥青基防水卷材的缺点是大气稳定性和温度稳定性差，冬天易龟裂，夏天易流淌，在低温条件下粘结性较差，易老化变脆耐候性不好，无法直接暴露在空气中使用。另外沥青中含有萘、蒽、吡啶、苯酚等有毒物质，使用过程中有较大气味，污染环境，对皮肤黏膜有刺激性，不符合现在国家要求的绿色环保要求，而且近两年沥青原材料价格不断上涨，极大的限制了沥青类自粘防水卷材的使用。现有公开的非沥青防水卷材通过表面覆氟碳膜提高产品的耐候性、延长产品的使用寿命，例如中国专利CN214302283U、CN207565084U、CN 112831287A，卷材的耐候性和使用寿命得到一定提高，但存在氟碳树脂与其他材料混溶及粘结性不好而导致氟碳膜复合的防水卷材力学性能不理想、低温性较差、防水性能不佳等问题。针对现有技术存在的上述技术缺陷，本发明提出一种外露型非沥青基高分子自粘防水卷材。
发明内容
本发明的目的在于提供一种外露型非沥青基高分子自粘防水卷材及其制备方法，提高非沥青基自粘防水卷材力学性能、粘结性和耐低温性等。
为实现上述目的，本发明提供了一种外露型非沥青基高分子自粘防水卷材，从上至下包括：氟碳膜、非沥青基自粘层、胎体层、非沥青基自粘层、隔离膜；非沥青基自粘层材料包括以下质量分数原料：热塑性弹性体4%-10%、胶粉15%-25%、改性剂4%-8%，所述热塑性弹性体为含有两个碳碳双键的有机硅预聚体改性的热塑性聚氨酯弹性体。
优选的，上述外露型非沥青基高分子自粘防水卷材中，所述热塑性弹性体的制备方法包括以下步骤：将2份聚醚多元醇加热至70-75℃，在氮气保护下加入1.5份含有两个碳碳双键的有机硅预聚体并搅拌均匀，继续加入8份异氰酸酯和0.01份二月桂酸二丁基锡，搅拌反应2-3h；
然后加入4份1,4-丁二醇继续快速搅拌2min形成聚氨酯预聚体，干燥老化后得到含有两个碳碳双键的有机硅预聚体改性的热塑性聚氨酯弹性体。
优选的，上述外露型非沥青基高分子自粘防水卷材中，所述含有两个碳碳双键的有机硅预聚体为两端为不饱和碳碳双键的改性有机烷基硅预聚体或者两端含有不饱和碳碳双键的聚醚改性有机硅预聚体。
本发明的有机硅改性热塑性聚氨酯弹性体，通过碳碳双键的自由基加成反应在热塑性聚氨酯弹性体软段中接入有机硅长链段，硬段微区分布于软段相中起着物理交联点的作用，使得卷材的断裂伸长率和拉伸强度等力学性能大大增强；同时，低表面能的有机硅长链段向材料表面迁移，提高了表面的水接触角，从而提高了材料的耐水性，而有机硅长链段与聚氨酯构成互穿网格结构，使得各组分相容性增加，提高与氟碳膜的粘结性，也有助于提高材料的耐水性。
优选的，上述外露型非沥青基高分子自粘防水卷材中，所述增塑剂由环氧大豆油和环氧脂肪酸甲酯组成。
优选的，上述外露型非沥青基高分子自粘防水卷材中，所述环氧大豆油和环氧脂肪酸甲酯的质量比为4.5-6:1。
本发明中采用由环氧大豆油和环氧脂肪酸甲酯组成的环保增塑改性剂，环氧大豆油与耐低温性能好的环氧脂肪酸甲酯并用可以减少增塑剂的抽烟出，降低了产品体系的玻璃化温度，显著提高了产品体系的耐低温性。环氧大豆油能有效地减小热塑性聚氨酯弹性体分子链间的作用力，使大分子链段更容易产生滑移，提高热塑性聚氨酯弹性体的相容性，可降低胶料的粘度，降低能耗，同时可提髙胶料自粘胶料的可塑性，流动性及黏着性，且弹性体分子间的间距被填充进的环氧大豆油不断拉大，有利于填料铝酸酯改性重质碳酸钙更好地分散，从而利于后续的自粘胶料压延、挤出及成型等加工工艺，而环氧大豆油的长分子链有效的阻隔裂纹的产生和发展，提高卷材的断裂伸长率和撕裂强度。并且通过加入改性剂增加产品体系的混溶性，提高卷材的粘结性。
优选的，上述外露型非沥青基高分子自粘防水卷材中，所述非沥青基自粘层材料还包括以下质量分数原料：增粘树脂22%-32%、高温改良剂2%-5%、填料15%-35%、软化剂25%-35%。
优选的，上述外露型非沥青基高分子自粘防水卷材中，所述增粘树脂为松香树脂、萜烯树脂或古马隆树脂，所述高温改良剂为聚乙烯蜡，所述填料为经铝酸酯偶联剂改性的重质碳酸钙，所述软化油为环烷油或芳烃油。
优选的，上述外露型非沥青基高分子自粘防水卷材中，所述非沥青基自粘层材料的制备方法包括以下步骤：将改性剂、增粘树脂、胶粉加入搅拌罐中升温至130-150℃，加入高温改良剂、热塑性弹性体，充分溶胀0.5h，继续升温至160℃，保温1.5h，加入软化剂搅拌0.5h，经过胶体磨研磨后加入填料，搅拌均匀后制备得到非沥青基自粘层材料。
优选的，上述外露型非沥青基高分子自粘防水卷材中，所述胎体层为聚酯胎，所述隔离膜为PE膜。
本发明还提供一种上述的外露型非沥青基高分子自粘防水卷材的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）对辊成型：将非沥青基自粘层材料加入到涂胶反应罐中，调整对辊间距，把氟碳膜和隔离膜分别放于两个对辊表面，胎体层置于对辊中间，放料挤压成型得到卷材；
（2）冷却定型：步骤（1）得到的卷材进行喷水后再进去水槽，控制冷却水槽的温度在20-30℃之间，使其充分冷却成型；
（3）卷材冷却成型后干燥、展平、收卷、包装。
与现有的技术相比，本发明具有如下有益效果：
1. 本发明的外露型非沥青基高分子自粘防水卷材，加入有机硅预聚体改性热塑性聚氨酯弹性体，使卷材的断裂伸长率和拉伸强度等力学性能大大增强，提高与氟碳膜的粘结性，改善卷材的耐水性。
2、本发明的外露型非沥青基高分子自粘防水卷材，采用由环氧大豆油和环氧脂肪酸甲酯组成的环保改性剂，能够进一步提高非沥青基自粘层与氟碳膜复合的粘结性，解决因氟碳树脂与其他材料混溶及粘结性不好而导致氟碳膜复合的防水卷材力学性能不理想的缺点，还能够提高卷材与基底的粘结性、断裂伸长率和撕裂强度等力学性能，提高卷材的耐低温性、延长卷材的使用寿命。
3、本发明的外露型非沥青基高分子自粘防水卷材采用热塑性聚氨酯弹性体、环氧大豆油等原材料绿色环保，可再生；制备工艺简单，使用时施工方便。
具体实施方式
下面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。
实施例1
一种外露型非沥青基高分子自粘防水卷材，从上至下包括：氟碳膜、非沥青基自粘层、胎体层、非沥青基自粘层、隔离膜；非沥青基自粘层材料由以下质量分数原料组成：热塑性弹性体8%、丁腈橡胶粉15%、改性剂5%、松香树脂22%、聚乙烯蜡5%、铝酸酯偶联剂改性的重质碳酸钙20%、芳烃油25%，热塑性弹性体为碳碳双键的有机硅预聚体改性的热塑性聚氨酯弹性体，改性剂由环氧大豆油和环氧脂肪酸甲酯按照质量比5:1组成的。胶粉为
碳碳双键的有机硅预聚体改性的热塑性聚氨酯弹性体的制备方法包括以下步骤：将2份聚四氢呋喃二醇加热至70℃，在氮气保护下加入1.5份两端为不饱和碳碳双键的改性有机烷基硅预聚体并搅拌均匀，继续加入8份异氰酸酯和0.01份二月桂酸二丁基锡，搅拌反应2h；
然后加入4份1,4-丁二醇继续快速搅拌2min形成聚氨酯预聚体，倒入模具中，干燥老化后得到含有两个碳碳双键的有机硅预聚体改性的热塑性聚氨酯弹性体。
非沥青基自粘层材料制备：将改性剂、松香树脂、丁腈橡胶粉加入搅拌罐中升温至150℃，加入聚乙烯蜡、碳碳双键的有机硅预聚体改性的热塑性聚氨酯弹性体，充分溶胀0.5h，继续升温至160℃，保温1.5h，加入芳烃油搅拌0.5h，经过胶体磨研磨后加入铝酸酯偶联剂改性的重质碳酸钙，搅拌均匀后制备得到非沥青基自粘层。
本实施例的外露型非沥青基高分子自粘防水卷材的制备方法包括以下步骤：
（1）对辊成型：将非沥青基自粘层材料加入到涂胶反应罐中，调整对辊间距，把氟碳膜和PE隔离膜分别放于两个对辊表面，聚酯胎置于对辊中间，放料挤压成型得到卷材；
（2）冷却定型：步骤（1）得到的卷材进行喷水后再进去水槽。控制冷却水槽的温度在25℃之间，使其充分冷却成型；
（3）卷材冷却成型后干燥、展平、收卷、包装。
实施例2
一种外露型非沥青基高分子自粘防水卷材，从上至下包括：氟碳膜、非沥青基自粘层、胎体层、非沥青基自粘层、隔离膜；非沥青基自粘层材料由以下质量分数原料组成：热塑性弹性体5%、丁腈橡胶粉18%、改性剂6%、松香树脂22%、聚乙烯蜡3%、铝酸酯偶联剂改性的重质碳酸钙21%、芳烃油25%，热塑性弹性体为碳碳双键的有机硅预聚体改性的热塑性聚氨酯弹性体，改性剂由环氧大豆油和环氧脂肪酸甲酯按照质量比5.5:1组成的。
碳碳双键的有机硅预聚体改性的热塑性聚氨酯弹性体的制备方法包括以下步骤：将2份聚四氢呋喃二醇加热至70℃，在氮气保护下加入1.5份两端含有不饱和碳碳双键的聚醚改性有机硅预聚体并搅拌均匀，继续加入8份异氰酸酯和0.01份二月桂酸二丁基锡，搅拌反应2h；
然后加入4份1,4-丁二醇继续快速搅拌2min形成聚氨酯预聚体，倒入模具中，干燥老化后得到含有两个碳碳双键的有机硅预聚体改性的热塑性聚氨酯弹性体。
非沥青基自粘层制备：将改性剂、松香树脂、胶粉加入搅拌罐中升温至140℃，加入聚乙烯蜡、碳碳双键的有机硅预聚体改性的热塑性聚氨酯弹性体，充分溶胀0.5h，继续升温至160℃，保温1.5h，加入芳烃油搅拌0.5h，经过胶体磨研磨后加入铝酸酯偶联剂改性的重质碳酸钙，搅拌均匀后制备得到非沥青基自粘层。
外露型非沥青基高分子自粘防水卷材的制备方法包括以下步骤：
（1）对辊成型：将非沥青基自粘层材料加入到涂胶反应罐中，调整对辊间距，把氟碳膜和PE隔离膜分别放于两个对辊表面，聚酯胎置于对辊中间，放料挤压成型得到卷材；
（2）冷却定型：步骤（1）得到的卷材进行喷水后再进去水槽。控制冷却水槽的温度在25℃之间，使其充分冷却成型；
（3）卷材冷却成型后干燥、展平、收卷、包装。
实施例3
一种外露型非沥青基高分子自粘防水卷材，从上至下包括：氟碳膜、非沥青基自粘层、胎体层、非沥青基自粘层、隔离膜；非沥青基自粘层材料由以下质量分数原料组成：热塑性弹性体7%、丁腈橡胶粉18%、改性剂4%、松香树脂28%、聚乙烯蜡3%、铝酸酯偶联剂改性的重质碳酸钙15%、芳烃油25%，热塑性弹性体为碳碳双键的有机硅预聚体改性的热塑性聚氨酯弹性体，改性剂由环氧大豆油和环氧脂肪酸甲酯按照质量比4.5:1组成的。
碳碳双键的有机硅预聚体改性的热塑性聚氨酯弹性体的制备方法同实施例2。
非沥青基自粘层材料制备：将环氧大豆油和蓖麻油酸甲酯、改性剂、松香树脂、胶粉加入搅拌罐中升温至150℃，加入聚乙烯蜡、碳碳双键的有机硅预聚体改性的热塑性聚氨酯弹性体，充分溶胀0.5h，继续升温至160℃，保温1.5h，加入芳烃油搅拌0.5h，经过胶体磨研磨后加入铝酸酯偶联剂改性的重质碳酸钙，搅拌均匀后制备得到非沥青基自粘层材料。
外露型非沥青基高分子自粘防水卷材的制备：
（1）对辊成型：将上述步骤制备好的非沥青基自粘层材料加入到涂胶反应罐中，调整对辊间距，把氟碳膜和PE隔离膜分别放于两个对辊表面，胎体层置于对辊中间，放料挤压成型得到卷材；
（2）冷却定型：步骤（1）得到的卷材进行喷水后再进去水槽。控制冷却水槽的温度在25℃之间，使其充分冷却成型；
（3）卷材冷却成型后干燥、展平、收卷、包装。
实施例4
一种外露型非沥青基高分子自粘防水卷材，从上至下包括：氟碳膜、非沥青基自粘层、胎体层、非沥青基自粘层、隔离膜；非沥青基自粘层材料由以下质量分数原料组成：热塑性弹性体4%、丁腈橡胶粉15%、改性剂7%、松香树脂25%、聚乙烯蜡2%、铝酸酯偶联剂改性的重质碳酸钙17%、芳烃油30%，热塑性弹性体为含有两个碳碳双键的有机硅预聚体改性的热塑性聚氨酯弹性体，改性剂由环氧大豆油和环氧脂肪酸甲酯按照质量比6:1组成的。
碳碳双键的有机硅预聚体改性的热塑性聚氨酯弹性体的制备方法同实施例1。
非沥青基自粘层材料制备：将改性剂、松香树脂、胶粉加入搅拌罐中升温至140℃，加入聚乙烯蜡、碳碳双键的有机硅预聚体改性的热塑性聚氨酯弹性体，充分溶胀0.5h，继续升温至160℃，保温1.5h，加入芳烃油搅拌0.5h，经过胶体磨研磨后加入铝酸酯偶联剂改性的重质碳酸钙，搅拌均匀后制备得到非沥青基自粘层材料。
外露型非沥青基高分子自粘防水卷材的制备方法包括以下步骤：
（1）对辊成型：将非沥青基自粘层材料加入到涂胶反应罐中，调整对辊间距，把氟碳膜和PE隔离膜分别放于两个对辊表面，聚酯胎置于对辊中间，放料挤压成型得到卷材；
（2）冷却定型：步骤（1）得到的卷材进行喷水后再进去水槽，控制冷却水槽的温度在25℃之间，使其充分冷却成型；
（3）卷材冷却成型后干燥、展平、收卷、包装。
对比例1
本对比例与实施例3不同之处在于：采用热塑性聚氨酯弹性体替换碳碳双键的有机硅预聚体改性的热塑性聚氨酯弹性体，其他同实施例3。
热塑性聚氨酯弹性体的制备方法包括以下步骤：将2份聚四氢呋喃二醇加热至70℃，在氮气保护下继续加入8份异氰酸酯和0.01份催化剂，搅拌反应2h；
然后加入4份1,4-丁二醇继续快速搅拌2min形成聚氨酯预聚体，倒入模具中，干燥老化后得到热塑性聚氨酯弹性体。
对比例2
本对比例与实施例3不同之处在于：改性剂为环氧大豆油，其他同实施例3。
对比例3
本对比例与实施例3不同之处在于：改性剂为环氧脂肪酸甲酯，其他同实施例3。
对实施例1~4和对比例1~3制备得到的卷材进行性能测试，具体测试方法：按照GB/T23457-2017和GB/T35467-2017进行测试，测试结果见表1。
从表1中可知，相较于对比例，本发明的实施例制备得到的外露型非沥青基高分子自粘防水卷材的拉伸强度、断裂伸长率等力学性能优异，具有更好耐候性，粘结性能好。
表1 制备得到的卷材的性能数据
性能指标 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 对比例1 对比例2 对比例3
拉伸强度（MPa） 18.9 19.2 20.5 18.7 17.3 17.9 17.5
断裂伸长率（%） 714 697 736 680 650 661 655
抗穿刺强度（N） 392 415 433 406 332 372 364
耐热性 80℃，3h无滑移、流淌、滴落 80℃，3h无滑移、流淌、滴落 80℃，3h无滑移、流淌、滴落 80℃，3h无滑移、流淌、滴落 80℃，2h无滑移、流淌、滴落 80℃，3h无滑移、流淌、滴落 80℃，3h无滑移、流淌、滴落
耐低温性（℃） -35℃无裂纹 -35℃无裂纹 -35℃无裂纹 -35℃无裂纹 -30℃无裂纹 -25℃无裂纹 -30℃无裂纹
人工加速热老化2160h拉力保持率（%） 92 93.8 94.7 92.5 86.3 88.7 87.6
人工加速热老化2160h伸长率保持率（%） 89.4 91.1 92.1 90.2 82.5 86.2 84.7
卷材与水泥砂浆剥离强度(N/mm） 3.4 3.5 3.6 3.1 1.8 2.5 2.2
不透水性 0.6MPa，120min不透水 0.6MPa，120min不透水 0.6MPa，120min不透水 0.6MPa，120min不透水 0.3MPa，120min不透水 0.6MPa，120min不透水 0.6MPa，120min不透水
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 (9)

1.一种外露型非沥青基高分子自粘防水卷材，其特征在于，从上至下包括：氟碳膜、非沥青基自粘层、胎体层、非沥青基自粘层、隔离膜；非沥青基自粘层材料包括以下质量分数原料：热塑性弹性体4%-10%、胶粉15%-25%、改性剂4%-8%，所述热塑性弹性体为含有两个碳碳双键的有机硅预聚体改性的热塑性聚氨酯弹性体。
2.根据权利要求1所述的外露型非沥青基高分子自粘防水卷材，其特征在于，所述热塑性弹性体的制备方法包括以下步骤：将2份聚醚多元醇加热至70-75℃，在氮气保护下加入1.5份含有两个碳碳双键的有机硅预聚体并搅拌均匀，继续加入8份异氰酸酯和0.01份二月桂酸二丁基锡，搅拌反应2-3h；
然后加入4份1,4-丁二醇继续快速搅拌2min形成聚氨酯预聚体，干燥老化后得到含有两个碳碳双键的有机硅预聚体改性的热塑性聚氨酯弹性体。
3.根据权利要求1所述的外露型非沥青基高分子自粘防水卷材，其特征在于，所述改性剂由环氧大豆油和环氧脂肪酸甲酯组成。
4.根据权利要求3所述的外露型非沥青基高分子自粘防水卷材，其特征在于，所述环氧大豆油和环氧脂肪酸甲酯的质量比为4.5-6:1。
5.根据权利要求1所述的外露型非沥青基高分子自粘防水卷材，其特征在于，所述非沥青基自粘层材料还包括以下质量分数原料：增粘树脂22%-32%、高温改良剂2%-5%、填料15%-35%、软化剂25%-35%。
6.根据权利要求5所述的外露型非沥青基高分子自粘防水卷材，其特征在于，所述增粘树脂为松香树脂、萜烯树脂或古马隆树脂，所述高温改良剂为聚乙烯蜡，所述填料为经铝酸酯偶联剂改性的重质碳酸钙，所述软化油为环烷油或芳烃油。
7.根据权利要求5所述的外露型非沥青基高分子自粘防水卷材，其特征在于，所述非沥青基自粘层材料的制备方法包括以下步骤：将改性剂、增粘树脂、胶粉加入搅拌罐中升温至130-150℃，加入高温改良剂、热塑性弹性体，充分溶胀0.5h，继续升温至160℃，保温1.5h，加入软化剂搅拌0.5h，经过胶体磨研磨后加入填料，搅拌均匀后制备得到非沥青基自粘层材料。
8.根据权利要求1所述的外露型非沥青基高分子自粘防水卷材，其特征在于，所述胎体层为聚酯胎，所述隔离膜为PE膜。
9.一种如权利要求1~8任一项所述的外露型非沥青基高分子自粘防水卷材的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）对辊成型：将非沥青基自粘层材料加入到涂胶反应罐中，调整对辊间距，把氟碳膜和隔离膜分别放于两个对辊表面，胎体层置于对辊中间，放料挤压成型得到卷材；
（2）冷却定型：步骤（1）得到的卷材进行喷水后再进去水槽，控制冷却水槽的温度在20-30℃之间，使其充分冷却成型；
（3）卷材冷却成型后干燥、展平、收卷、包装。
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