CN116179109A - 一种应用于防水卷材的胶膜及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及胶膜领域，具体公开了一种应用于防水卷材的胶膜及其制备方法。一种用于防水卷材的胶膜包括以下重量份数的各组分：聚乙烯10‑45份、马来酸酐接枝聚乙烯10‑40份、增韧剂15‑50份、增粘树脂5‑20份、粘度调节剂1‑5份、助剂0.1‑2份、补强纤维1‑10份；所述补强纤维为聚四氟乙烯纤维负载二氧化钛后，再经表面改性所得；其制备方法为：先将其他组分预混合，制得预制液，取40%‑50%的预制液，加入补强纤维，混匀后再加入剩下的预制液，混匀，挤出造粒，吹膜或流延后制得胶膜。本申请具有提高高温环境下胶膜的粘着强度的优点。

Description

一种应用于防水卷材的胶膜及其制备方法
技术领域
本申请涉及胶膜领域，更具体地说，它涉及一种应用于防水卷材的胶膜。
背景技术
高分子防水卷材是典型的新型建筑防水材料，因其性能卓越、符合建材革新目的，近年来发展非常迅速。
目前防水卷材在防水工程中与金属板结合主要采用铆钉固定和自粘防水卷材自粘胶层黏贴的方式，但铆钉固定方式操作复杂，因此采用热熔胶膜将高分子防水卷材和金属板热压复合在一起制成高分子防水卷材/金属覆膜板应用更为广泛。
然而，常见的热熔胶膜在常温下能够对高分子防水卷材和金属板有效粘接，但温度过高时，热熔胶膜的粘结强度和力学性能下降，对金属板材的附着力有限，难以保持高分子防水卷材/金属覆膜板在户外的长期外露使用。
发明内容
为了提高高温环境下防水卷材对金属板材的附着强度，本申请提供一种用于防水卷材的胶膜及其制备方法。
第一方面，本申请提供一种用于防水卷材的胶膜，采用如下的技术方案：
一种用于防水卷材的胶膜，包括以下重量份数的各组分：
聚乙烯10-45份、马来酸酐接枝聚乙烯10-40份、增韧剂15-50份、增粘树脂5-20份、粘度调节剂1-5份、助剂0.1-2份、补强纤维1-10份；所述补强纤维为聚四氟乙烯纤维负载二氧化钛后，再经表面改性所得。
通过采用上述技术方案，由于在胶膜中加入补强纤维，提高了胶膜的力学性能，使胶膜获得优异的拉伸强度；聚四氟乙烯具有极佳的耐老化性能、耐候性和热稳定性，二氧化钛具有强粘附力和极佳的热稳定性，使得补强纤维具有优异的耐高温性能和耐高温持粘力，补强纤维分散在胶膜中，增强了高温条件下胶膜的结构稳定性，赋予胶膜更佳的耐高温持粘力，进而能够提高高温环境下防水卷材的粘附强度。
在一个具体的可实施方案中,所述聚四氟乙烯纤维负载二氧化钛的方法为：
将钛酸四丁酯、无水乙醇、无水乙酸以质量比1:4-5:2-3制成浸渍液，搅拌均匀后，将聚四氟乙烯纤维置于浸渍液中浸渍4-7h，过滤，干燥，在350-400℃下煅烧20-90min，冷却，粉碎，得到负载有二氧化钛的聚四氟乙烯纤维；聚四氟乙烯纤维与浸渍液的质量比为1：8-14。
通过采用上述技术方案，使二氧化钛沉积生成在聚四氟乙烯纤维表面，聚四氟乙烯纤维和二氧化钛的高热稳定性使补强纤维具有极佳的耐高温性能，聚四氟乙烯纤维的优异的耐老化性能有利于增强补强纤维的抗老化性，延长补强纤维的作用效果，进而提高胶膜的持粘力，二氧化钛的强粘附力能够增强补强纤维的黏附效果，二者共同作用使补强纤维具有极佳的耐高温持粘力。
在一个具体的可实施方案中,所述补强纤维的表面改性方法为：
将无水乙醇和去离子水按体积比1:1配制成混合液，将补强纤维浸于其中，超声分散，在70-85℃下搅拌20-30min，滴加硅烷偶联剂，继续搅拌1-3h，室温陈化、过滤、洗涤、干燥，得到改性补强纤维；
所述补强纤维与硅烷偶联剂的质量比为1：0.02-0.1。
通过上述技术方案，硅烷偶联剂水解产生硅醇，硅醇与补强纤维表面的羟基缩合，在补强纤维表面形成有机包覆层，减少了补强纤维的团聚现象发生的可能性，有利于补强纤维在胶膜体系中的均匀分散和更好地相容，减少了补强纤维在胶膜中发生团聚的可能性。
优选的，所述补强纤维的长度为10-50μm。
通过上述技术方案，控制补强纤维的长度范围，使补强纤维可以在胶膜体系内均匀分布。
优选的，所述硅烷偶联剂为甲基丙烯酰氧基硅烷。
通过上述技术方案，有利于补强纤维在胶膜体系中的均匀分散。
优选的，所述增韧剂为热塑性弹性体。
优选的，所述增韧剂选自苯乙烯类热塑性弹性体、聚烯烃弹性体中的一种或两种的组合。
通过上述技术方案，提高胶膜的柔韧性。
优选的，所述增粘树脂选自氢化石油树脂、松香树脂、萜烯树脂中的一种或多种的组合。
通过上述技术方案，提高胶膜的粘着强度。
优选的，所述粘度调节剂选自石蜡、聚乙烯蜡、EVA蜡、二甲基硅油中的一种或多种的组合。
通过上述技术方案，提高胶膜的流动性，调节固化速度，以达到快速粘结牢固的目的。
优选的，所述助剂选自抗氧化剂、紫外线吸收剂中的一种或两种的组合。
通过上述技术方案，抗氧化剂能够延缓胶膜的热氧老化，紫外线吸收剂能够提高胶膜的光稳定性。
通过上述技术方案，第二方面，本申请提供一种用于防水卷材的胶膜的制备方法，采用如下的技术方案：
一种用于防水卷材的胶膜的制备方法，包括以下步骤：
按配比，将聚乙烯、马来酸酐接枝聚乙烯、增韧剂、增粘树脂、粘度调节剂和助剂在混合均匀，得到预制液；
取40％-50％的预制液，加入补强纤维，搅拌混匀，再加入剩下的预制液，混合均匀后，挤出造粒，再经吹膜或流延后制得胶膜。
通过采用上述技术方案，将补强纤维与部分预制液预混，再与剩下的预制液相混匀，有助于补强纤维在胶膜中的均匀分散，能够更好地发挥出补强纤维的作用效果。
综上所述，本申请具有以下有益效果：
1、由于本申请在胶膜中添加补强纤维，通过将二氧化钛负载到聚四氟乙烯纤维上，再经硅烷偶联剂表面改性，使补强纤维均匀分散在胶膜中，充分发挥二氧化钛和聚四氟乙烯纤维的优异的热稳定性，提高了胶膜对高温的耐受能力，有利于提高胶膜在高温环境下的附着强度和力学性能，减少高温下胶膜变形、产生气泡、脱落等的可能性，进而保证高温环境下防水卷材对金属板材的附着强度；
2、本申请的方法，通过先将补强纤维与部分预制液预混合，再与剩下的预制液相混匀，保证了补强纤维在胶膜中的均匀分散，进而更好地发挥出补强纤维的耐高温性能。
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。
制备例
制备例1
将1kg钛酸四丁酯、4kg无水乙醇、2kg无水乙酸混合均匀，配制成浸渍液，将0.8kg的、纤维长度为50μm的聚四氟乙烯纤维置于浸渍液中浸渍，4h后滤出，自然烘干，在350℃下煅烧40min后，冷却，粉碎，得到负载有二氧化钛的聚四氟乙烯纤维；
将过量无水乙醇和去离子水按体积比1:1配制成混合液，将负载有二氧化钛的聚四氟乙烯纤维浸于其中，超声分散后，在80℃条件下，搅拌20min后，滴加硅烷偶联剂，保持温度不变继续搅拌2h，室温陈化、过滤、洗涤、干燥，得到改性补强纤维。
补强纤维与硅烷偶联剂的质量比为1：0.02，硅烷偶联剂为甲基丙烯酰氧基硅烷KH570。
制备例2
本制备例与制备例1的区别仅在于，浸渍液由1kg钛酸四丁酯、4.5kg无水乙醇、2.5kg无水乙酸配制而成。
制备例3
本制备例与制备例1的区别仅在于，浸渍液由1kg钛酸四丁酯、5kg无水乙醇、3kg无水乙酸。
制备例4
本制备例与制备例1的区别仅在于，聚四氟乙烯纤维为0.7kg。
制备例5
本制备例与制备例1的区别仅在于，聚四氟乙烯纤维为0.5kg。
制备例6
本制备例与制备例1的区别仅在于，浸渍时间为6h。
制备例7
本制备例与制备例1的区别仅在于，浸渍时间为7h。
制备例8
本制备例与制备例1的区别仅在于，补强纤维与硅烷偶联剂的质量比为1：0.05。
制备例9
本制备例与制备例1的区别仅在于，补强纤维与硅烷偶联剂的质量比为1：0.1。
制备例10
本制备例与制备例1的区别仅在于，聚四氟乙烯纤维的纤维长度为30μm。
制备例11
本制备例与制备例1的区别仅在于，聚四氟乙烯纤维的纤维长度为10μm。
实施例
实施例1
一种应用于防水卷材的胶膜由以下方法制得：
将2.5kg聚乙烯、2kg马来酸酐接枝聚乙烯、4kg增韧剂、1kg增粘树脂、0.35kg粘度调节剂和0.04kg助剂在混合均匀，得到预制液；
取50％的预制液，加入0.6kg补强纤维，搅拌混匀，再加入剩下的预制液，混合均匀后，挤出造粒，再经流延后制得胶膜。
在本实施例中，聚乙烯选用低密度聚乙烯；马来酸酐接枝聚乙烯的型号为BYNEL41E871；增韧剂选用2kg型号为Kraton-G1726M的苯乙烯类热塑性弹性体SEBS和2kg型号为ENGAGE 8450的聚烯烃弹性体POE；增粘树脂选用萜烯树脂；粘度调节剂选用二甲基硅油；助剂选用0.02kg抗氧剂1010和0.2kg紫外线吸收剂UV327；补强纤维由制备例1制得。
实施例2
本实施例与实施例1的区别仅在于，应用于防水卷材的胶膜包括以下组分：1kg聚乙烯、1kg马来酸酐接枝聚乙烯、1.5kg增韧剂、0.5kg增粘树脂、0.1kg粘度调节剂、0.01kg助剂和0.1kg补强纤维在本实施例中，增粘树脂选用氢化石油树脂；粘度调节剂选用聚乙烯蜡；助剂选用0.005kg抗氧剂1010和0.05kg紫外线吸收剂UV327。
实施例3
本实施例与实施例1的区别仅在于，应用于防水卷材的胶膜包括以下重量的各组分：4.5kg聚乙烯、4.5kg马来酸酐接枝聚乙烯、5kg增韧剂、2kg增粘树脂、0.5kg粘度调节剂、0.2kg助剂和1kg补强纤维。
在本实施例中，增粘树脂选用松香树脂；粘度调节剂选用EVA蜡；助剂选用0.1kg抗氧剂1010和0.1kg紫外线吸收剂UV327。
实施例4
本实施例与实施例的区别仅在于，选用制备例2制得的补强纤维。
实施例5
本实施例与实施例的区别仅在于，选用制备例3制得的补强纤维。
实施例6
本实施例与实施例的区别仅在于，选用制备例4制得的补强纤维。
实施例7
本实施例与实施例的区别仅在于，选用制备例5制得的补强纤维。
实施例8
本实施例与实施例的区别仅在于，选用制备例6制得的补强纤维。
实施例9
本实施例与实施例的区别仅在于，选用制备例7制得的补强纤维。
实施例10
本实施例与实施例的区别仅在于，选用制备例8制得的补强纤维。
实施例11
本实施例与实施例的区别仅在于，选用制备例9制得的补强纤维。
实施例12
本实施例与实施例的区别仅在于，选用制备例10制得的补强纤维。
实施例13
本实施例与实施例的区别仅在于，选用制备例11制得的补强纤维。
对比例
对比例1
本对比例与实施例1的区别仅在于，应用于防水卷材的胶膜由以下方法制得：
将2.5kg聚乙烯、2kg马来酸酐接枝聚乙烯、4kg增韧剂、1kg增粘树脂、0.35kg粘度调节剂和0.04kg助剂在混合均匀，挤出造粒，再经流延后制得胶膜。
性能检测试验
分别选用实施例1-13和对比例1中的胶膜粘结镀锌钢板和TPO防水卷材，制得防水卷材/金属覆膜板，采用以下方法依次对制得的覆膜板进行测试，测试结果如表1：
测试一：参照团标T/CBMCA 017-2020检测覆膜板常温下的剥离强度和高温(60℃、90℃)下剥离强度。
表1
Figure BDA0004110511750000061
Figure BDA0004110511750000071
结合实施例1-3和对比例1并结合表1可以看出，在胶膜体系中添加补强纤维，能够显著增强胶膜的在高温环境下的剥离强度，表明补强纤维能够显著提高胶膜的耐高温粘着强度和力学强度。这是由于在硅烷偶联剂的作用下，负载有二氧化钛的聚四氟乙烯纤维均匀分散在胶膜中，在高温环境下发挥出聚四氟乙烯纤维和二氧化钛的优异的热稳定性能，提高了胶膜的结构稳定性，聚四氟乙烯纤维的优异的耐候性和化学稳定性有助于提高胶膜的耐久性，二氧化钛具有一定的紫外屏蔽性能，能够进一步提高胶膜的光稳定性，进而提高胶膜的耐久性。
结合实施例1、实施例4-7并结合表1可以看出，采用负载有二氧化钛的聚四氟乙烯纤维作为补强纤维，能够显著提高胶膜在高温环境下的剥离强度，提高胶膜的耐高温粘着力。
结合实施例1、实施例8-9并结合表1可以看出，延长浸渍时间有助于提高胶膜在高温环境下的剥离强度，这可能是由于浸渍时间延长，聚四氟乙烯纤维上负载的二氧化钛增多，硅烷偶联剂可结合的位点增加，有利于提高补强纤维在胶膜体系中的分散，同时更好地发挥二氧化钛和硅烷偶联剂对胶膜的促进作用。
结合实施例1、实施例10-11并结合表1可以看出，硅烷偶联剂能够促进补强纤维在胶膜中的均匀分散，进而有利于保证胶膜的结构稳定性；同时硅烷偶联剂能够提高胶膜的交联密度，提高内聚力，进一步提高胶膜的耐高温性能。
结合实施例1、实施例12-13并结合表1可以看出，选用一定长度的聚四氟乙烯纤维制成补强纤维，能够控制补强纤维的长度，进而也有利于补强纤维在胶膜体系中的分散，促进胶膜的耐高温粘着力的提高。
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)

1.一种应用于防水卷材的胶膜，其特征在于，包括以下重量份数的各组分：
聚乙烯10-45份、
马来酸酐接枝聚乙烯10-45份、
增韧剂15-50份、
增粘树脂5-20份、
粘度调节剂1-5份、
助剂0.1-2份、
补强纤维1-10份；
所述补强纤维为聚四氟乙烯纤维负载二氧化钛后，再经表面改性所得。
2.根据权利要求1所述的应用于防水卷材的胶膜，其特征在于：所述聚四氟乙烯纤维负载二氧化钛的方法为：
将钛酸四丁酯、无水乙醇、无水乙酸以质量比1:4-5:2-3制成浸渍液，搅拌均匀后，将聚四氟乙烯纤维置于浸渍液中浸渍4-7h，过滤，干燥，在350-400℃下煅烧20-90min，冷却，粉碎，得到负载有二氧化钛的聚四氟乙烯纤维；
聚四氟乙烯纤维与浸渍液的质量比为1：8-14。
3.根据权利要求2所述的应用于防水卷材的胶膜，其特征在于：所述补强纤维的表面改性方法为：
将无水乙醇和去离子水按体积比1:1配制成混合液，将补强纤维浸于其中，超声分散，在70-85℃下搅拌20-30min，滴加硅烷偶联剂，继续搅拌1-3h，室温陈化，过滤，洗涤，干燥，得到改性补强纤维；
所述补强纤维与硅烷偶联剂的质量比为1：0.02-0.1。
4.根据权利要求2所述的应用于防水卷材的胶膜，其特征在于：所述补强纤维的长度为10-50μm。
5.根据权利要求4所述的应用于防水卷材的胶膜，其特征在于：所述硅烷偶联剂为甲基丙烯酰氧基硅烷。
6.根据权利要求1所述的应用于防水卷材的胶膜，其特征在于：所述增韧剂为热塑性弹性体。
7.根据权利要求1所述的应用于防水卷材的胶膜，其特征在于：所述增粘树脂选自氢化石油树脂、松香树脂、萜烯树脂中的一种或多种的组合。
8.根据权利要求1所述的应用于防水卷材的胶膜，其特征在于：所述粘度调节剂选自石蜡、聚乙烯蜡、EVA蜡、二甲基硅油中的一种或多种的组合。
9.根据权利要求1所述的应用于防水卷材的胶膜，其特征在于：所述助剂选自抗氧化剂、紫外线吸收剂中的一种或两种的组合。
10.一种如权利要求1-9任一项所述的应用于防水卷材的胶膜的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
按配比，将聚乙烯、马来酸酐接枝聚乙烯、增韧剂、增粘树脂、粘度调节剂和助剂在混合均匀，得到预制液；
取40%-50%的预制液，加入补强纤维，搅拌混匀，再加入剩下的预制液，混合均匀后，挤出造粒，再经吹膜或流延后制得胶膜。
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