CN117070166B - 胶层组合物、聚烯烃防水卷材及其制备方法和应用 - Google Patents

胶层组合物、聚烯烃防水卷材及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明涉及建筑防水领域,公开了一种胶层组合物、聚烯烃防水卷材及其制备方法和应用。胶层组合物中含有胶基体、软化剂、填料、萜烯树脂、助剂、交联剂、交联促进剂;所述胶基体为含量质量比为1:0.2‑1.5:0.1‑2的丁基橡胶、苯基硅橡胶和丁苯橡胶的组合;所述苯基硅橡胶的苯基结构单元的含量为20‑25wt%;所述填料选自石墨烯、导电炭黑、锌粉和导电云母粉中的至少一种。本发明提供的胶层组合物应用于聚烯烃防水卷材时,既能提高聚烯烃防水卷材整体的强度,又能赋予卷材导电功能,提高了聚烯烃卷材的安全性和耐久性,从而能够延长光伏防水屋面建筑的寿命。

Description

胶层组合物、聚烯烃防水卷材及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及建筑防水领域,具体涉及一种胶层组合物、聚烯烃防水卷材及其制备方法和应用。
背景技术
在实际应用中,丁基自粘聚烯烃防水卷材具有耐气候老化、防水密封,伸长率大、施工方便、无污染等综合特点,十分适用于作为轻型节能屋面的防水工程;随着光伏新能源屋面防水建筑行业市场的发展迅速,整个市场对光伏新能源屋面的材料的安全性也有更高的需求。
现有的丁基聚烯烃防水卷材在普通屋面使用比较安全,但是针对光伏新能源金属屋面建筑结构存在因光伏作业产生的部分静电不能及时导引发生火灾的危险情况,存在部分的安全问题,如不被及时发现可能会造成不必要的财产及安全损失。因此亟需提供新型的具备导电功能的防水卷材解决这一问题。
CN110591234A公开一种橡胶基石墨烯导热界面材料,按重量份计,包括以下组分:橡胶基体30-34份、金属填料34-38份、氮化物18-23份、石墨烯14-18份、偶联剂0.2-0.5份。该方案制备的只是一种导热材料,此材料的强度力学性能比较差。
CN104292552A公开一种高弹性耐磨阻燃改性丁苯橡胶材料,其原料按重量份包括:丁苯橡胶55-58份,氯化丁基橡胶12-15份,甲基苯基乙烯基硅橡胶35-38份,过氧化二苯甲酰BPO1.1-1.6份,促进剂DM1.8-2.1份,硫磺1.8-2.1份,改性紫炭黑30-35份,短切玻璃纤维20-24份,聚酯纤维15-19份,云母粉30-33份,重质碳酸钙22-26份,硅烷偶联剂DL1712.4-2.7份,氢氧化镁12-16份,三氧化二锑5-8份,氰尿酸三聚氰胺盐12-16份,防老剂800-A1.3-1.5份,防老剂800-B1.3-1.8份,液体古马隆5-6份。该方案材料组分中交联剂种类及用量较多,形成过度交联反应,会较多降低胶料的初粘性,剥离强度性能会显著降低。
CN108728002A公开一种具有电磁屏蔽功能的自粘防水卷材,所述自粘防水卷材包括依次层叠的隔离层、丁基压敏自粘胶层、胎基层、丁基压敏自粘胶层、隔离层,所述丁基压敏自粘胶层包括以下按重量份计算的组分:丁基橡胶5-30份;增粘剂5-40份;增塑剂10-60份;纳米导电填料10-40份;补强剂10-50份;纳米活化剂1-10份;化学偶联剂0.5-5份;抗氧剂1-5份;光稳定剂1-5份。该方案制备得到的自粘防水卷材的强度力学性能较差。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术的聚烯烃防水卷材存在的强度低、导电性能差问题。
发明人发现,将丁基橡胶、特定种类的苯基硅橡胶和丁苯橡胶在特定配比下复配特定种类的填料,同时使用特定范围的软化剂、萜烯树脂、助剂、交联剂和交联促进剂,应用这样的胶层组合物制备得到的聚烯烃防水卷材具有更高的强度和更好的导电性能;有鉴于此,发明人完成了本发明的方案。
为了实现上述目的,本发明的第一方面提供一种用于聚烯烃防水卷材的胶层组合物,该胶层组合物中含有各自独立保存或者两者混合保存的以下组分:
胶基体、软化剂、填料、萜烯树脂、助剂、交联剂、交联促进剂;
相对100重量份的所述胶基体,所述软化剂的含量为12-46重量份,所述填料的含量为46-173重量份,所述萜烯树脂的含量为20-91重量份,所述助剂的含量为1.2-4.6重量份,所述交联促进剂的含量为0.1-0.45重量份,所述交联剂的含量为0.4-2重量份;
所述胶基体为含量质量比为1:0.2-1.5:0.1-2的丁基橡胶、苯基硅橡胶和丁苯橡胶的组合;所述苯基硅橡胶的苯基结构单元的含量为20-25wt%;
所述填料选自石墨烯、导电炭黑、锌粉和导电云母粉中的至少一种。
本发明的第二方面提供一种聚烯烃防水卷材,该聚烯烃防水卷材包括聚烯烃片材以及设置在所述聚烯烃片材至少一侧面的胶层材料;所述胶层材料由第一方面所述的胶层组合物混合得到。
本发明的第三方面提供一种制备聚烯烃防水卷材的方法,该方法应用第一方面所述的胶层组合物进行,包括:
(1)将胶层组合物中的各组分进行混合处理,得到胶层材料;
(2)将所述胶层材料涂覆于聚烯烃片材表面,并进行复合成型处理,得到所述聚烯烃防水卷材。
本发明的第四方面提供一种第二方面所述的聚烯烃防水卷材在建筑防水中的应用。
本发明的第五方面提供一种复合金属板,该复合金属板包括依次设置的金属板、胶层材料以及聚烯烃片材;所述胶层材料由第一方面所述的胶层组合物混合得到。
本发明提供的胶层组合物应用于聚烯烃防水卷材时,能够与聚烯烃片材之间发生交联反应,形成化学交联点,既能提高聚烯烃防水卷材整体的强度,又能赋予卷材导电功能,提高了聚烯烃卷材的安全性和耐久性,从而能够延长光伏防水屋面建筑的寿命。
本发明提供的复合金属板通过胶层材料将聚烯烃片材层和金属板连接成一体,适用于作为光伏新能源金属屋面,其生产工艺简单,一次成型,施工方便。由于其表面的聚烯烃防水卷材具有优异的导电性和耐久性,能够很好解决光伏新能源金属屋面建筑结构存在因光伏作业产生的部分静电不能及时导引发生火灾的问题,且能够延长光伏屋面建筑的寿命。
具体实施方式
在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值,这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说,各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间,以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围,这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
如前所述,本发明的第一方面提供了一种用于聚烯烃防水卷材的胶层组合物,该胶层组合物中含有各自独立保存或者两者混合保存的以下组分:
胶基体、软化剂、填料、萜烯树脂、助剂、交联剂、交联促进剂;
相对100重量份的所述胶基体,所述软化剂的含量为12-46重量份,所述填料的含量为46-173重量份,所述萜烯树脂的含量为20-91重量份,所述助剂的含量为1.2-4.6重量份,所述交联促进剂的含量为0.1-0.45重量份,所述交联剂的含量为0.4-2重量份;所述胶基体为含量质量比为1:0.2-1.5:0.1-2的丁基橡胶、苯基硅橡胶和丁苯橡胶的组合;所述苯基硅橡胶的苯基结构单元的含量为20-25wt%;
所述填料选自石墨烯、导电炭黑、锌粉和导电云母粉中的至少一种。
优选地,所述胶基体为含量质量比为1:0.4-0.8:0.4-0.8的丁基橡胶、苯基硅橡胶和丁苯橡胶的组合。发明人发现,在此优选的具体实施方式下,采用本发明获得的胶层组合物制备得到的聚烯烃防水卷材具有更高的强度和导电性能。
优选地,所述填料为含量质量比为1:0.15-0.6的石墨烯与锌粉的组合;所述石墨烯的层数为1-3,比表面积为50-80m2/g;所述锌粉的颗粒平均直径为40-80μm。发明人发现,在此优选的具体实施方式下,采用本发明获得的胶层组合物制备得到的聚烯烃防水卷材具有更高的强度和导电性能。
更优选地,相对100重量份的所述胶基体,所述软化剂的含量为20-25重量份,所述填料的含量为80-100重量份,所述萜烯树脂的含量为40-50重量份,所述助剂的含量为2-3重量份,所述交联促进剂的含量为0.1-0.3重量份,所述交联剂的含量为0.6-1重量份。发明人发现,在此优选的具体实施方式下,采用本发明获得的胶层组合物制备得到的聚烯烃防水卷材具有更高的强度和导电性能。
优选地,所述软化剂选自环烷油、芳烃油、磷酸三辛酯中的至少一种。
优选地,所述交联剂选自三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、过氧化二异丙苯和羟基封端的二苯基二甲基硅氧烷中的至少一种。
优选情况下,所述交联促进剂选自三烯丙基异氰脲酸酯、二硫代氨基甲酸盐和环六亚甲基四胺中的至少一种。
优选地,所述助剂选自巴斯夫944、巴斯夫4050和巴斯夫5050中的至少一种。
如前所述,本发明的第二方面提供了一种聚烯烃防水卷材,该聚烯烃防水卷材包括聚烯烃片材以及设置在所述聚烯烃片材至少一侧面的胶层材料;所述胶层材料由前述第一方面所述的胶层组合物混合得到。
如前所述,本发明的第三方面提供了一种制备聚烯烃防水卷材的方法,该方法应用前述第一方面所述的胶层组合物进行,包括:
(1)将胶层组合物中的各组分进行混合处理,得到胶层材料;
(2)将所述胶层材料涂覆于聚烯烃片材表面,并进行复合成型处理,得到所述聚烯烃防水卷材。
优选地,在步骤(1)中,所述混合处理的步骤包括:
S1:将胶层组合物中的胶基体、软化剂、填料、萜烯树脂、助剂进行第一混合,得到混合物I;
S2:将交联剂、交联促进剂和所述混合物I进行第二混合,得到所述胶层材料。
优选情况下,在步骤S1中,所述第一混合的条件包括:温度为150-160℃,搅拌速度为50-60rpm,时间为20-40min。
优选地,在步骤S2中,所述第二混合的条件包括:温度为90-110℃,搅拌速度为50-60rpm,时间为20-40min。
优选地,所述胶层材料涂覆在聚烯烃片材表面的厚度为0.1-0.5mm。
优选地,在步骤(2)中,所述复合成型处理的条件包括:温度为120-150℃。发明人发现,在此优选的具体实施方式下,采用本发明获得的胶层组合物制备得到的聚烯烃防水卷材具有更高的强度和导电性能。
如前所述,本发明的第四方面提供了前述第二方面所述的聚烯烃防水卷材在建筑防水中的应用。
如前所述,本发明的第五方面提供了一种复合金属板,该复合金属板包括依次设置的金属板、胶层材料以及聚烯烃片材;所述胶层材料由第一方面所述的胶层组合物混合得到。
以下将通过实施例对本发明进行详细描述。
以下实例中,在没有特别说明的情况下,涉及到的实验仪器、试剂和原料均为市售品,试剂均为分析纯产品。
以下实例中,在没有特别说明的情况下,每重量份表示10g。
原料
丁基橡胶:牌号为268,购自埃克森美孚公司;
丁苯橡胶:牌号为1502,购自福建省福橡化工有限公司;
苯基硅橡胶I:苯基结构单元的含量为23wt%,牌号为MY120,购自安徽明怡硅业有限公司;
苯基硅橡胶II:苯基结构单元的含量为15wt%,牌号为MY108,购自安徽明怡硅业有限公司;
石墨烯I:层数为2,比表面积为60m2/g,牌号(型号)为TNERGO-3,购自中国科学院成都有机化学有限公司;
石墨烯II:层数为2,比表面积为150m2/g,牌号(型号)为TNERGO-50,购自中国科学院成都有机化学有限公司;
锌粉I:颗粒平均直径为50μm,购自泰州市盛蓝新材料科技有限公司公司;
锌粉II:颗粒平均直径为100μm,购自泰州市盛蓝新材料科技有限公司公司;
软化剂:环烷油,购自山东助友润滑科技有限公司;
助剂:巴斯夫944,购自BASF公司;
交联促进剂:环六亚甲基四胺,购自湖北瑞胜翔科技有限公司;
交联剂:过氧化二异丙苯,购自上海博精化学有限公司;
萜烯树脂:牌号为ZH-9003741,购自中和化学(山东)有限公司公司;
实施例1
本实施例用于说明本发明所述的聚烯烃防水卷材按照表1中的配方和工艺参数,并按如下所述的方法制备。
所述制备聚烯烃防水卷材的方法包括以下步骤:
步骤一:将胶层组合物中的胶基体、软化剂、填料、萜烯树脂、助剂进行第一混合,得到混合物I;
步骤二:将交联剂、交联促进剂和所述混合物I进行第二混合,得到所述胶层材料;
步骤三、将所述胶层材料涂覆于聚烯烃片材表面,涂覆厚度为0.5mm,并进行复合成型处理,得到所述聚烯烃防水卷材。
在没有特别说明的情况下,其余实例采用与实施例1相似的流程进行,不同的是,各实例中所采用的配方和工艺参数有所不同,具体参见表1(注:表1中未列举的参数均与实施例1中对应的参数相同)。
表1
实施例6
本实施例参照实施例1相似的流程进行,不同的是,本实施例中使用等质量的石墨烯I替代实施例1中的石墨烯I和锌粉I的组合。
其余均与实施例1相同。
制备得到聚烯烃防水卷材S6。
实施例7
本实施例参照实施例1相似的流程进行,不同的是,本实施例中的复合成型处理的温度为180℃。
其余均与实施例1相同。
制备得到聚烯烃防水卷材S7。
对比例1
本对比例参照实施例1相似的流程进行,不同的是,本对比例使用等质量的苯基硅橡胶II替代苯基硅橡胶I。
其余均与实施例1相同。
制备得到聚烯烃防水卷材DS1。
对比例2
本对比例参照实施例1相似的流程进行,不同的是,与实施例1相比,本对比例中的所使用的胶基体重量份和种类不变,但是丁基橡胶、苯基硅橡胶和丁苯橡胶的用量质量比为1:2.0:0.5。
其余均与实施例1相同。
制备得到聚烯烃防水卷材DS2。
对比例3
本对比例参照实施例1相似的流程进行,不同的是,本对比例中使用等质量的德国朗盛公司的三元乙丙橡胶5459CL替代丁苯橡胶。
其余均与实施例1相同。
制备得到聚烯烃防水卷材DS3。
对比例4
本对比例提供常规型聚烯烃防水卷材与本发明提供的聚烯烃防水卷材进行对比,常规型聚烯烃防水卷材为购自北京东方雨虹防水技术股份有限公司的TPO-ZZ产品。
测试例
采用相同的方法分别对实施例和对比例制备获得的聚烯烃防水卷材进行性能测试,结果见表2;
1、卷材与铝板剥离强度的测试标准为:GB/T23260-2009;
2、体积电阻率测试标准为:GB/T40719-2021;
3、拉伸强度测试标准为:GB27789-2011;
4、热处理尺寸变化率测试标准为:GB27789-2011;
表2
通过表2的结果可以看出,采用本发明提供的胶层组合物应用于聚烯烃防水卷材时,防水卷材的拉伸强度和剥离强度均得到提升,降低热老化尺寸变化率的同时还赋予了防水卷材不具备的导电性能,提高了光伏屋面防水自粘聚烯烃卷材的安全性和耐久性,从而延长了光伏防水屋面建筑质量的寿命。
以上详细描述了本发明的优选实施方式,但是,本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内,可以对本发明的技术方案进行多种简单变型,包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合,这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容,均属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种用于聚烯烃防水卷材的胶层组合物,其特征在于,该胶层组合物中含有各自独立保存或者两者混合保存的以下组分:
胶基体、软化剂、填料、萜烯树脂、助剂、交联剂、交联促进剂;
相对100重量份的所述胶基体,所述软化剂的含量为12-46重量份,所述填料的含量为46-173重量份,所述萜烯树脂的含量为20-91重量份,所述助剂的含量为1.2-4.6重量份,所述交联促进剂的含量为0.1-0.45重量份,所述交联剂的含量为0.4-2重量份;
所述胶基体为含量质量比为1:0.2-1.5:0.1-2的丁基橡胶、苯基硅橡胶和丁苯橡胶的组合;所述苯基硅橡胶的苯基结构单元的含量为20-25wt%;
所述填料为石墨烯和锌粉;
所述交联剂为过氧化二异丙苯。
2.根据权利要求1所述的组合物,其特征在于,所述胶基体为含量质量比为1:0.4-0.8:0.4-0.8的丁基橡胶、苯基硅橡胶和丁苯橡胶的组合。
3.根据权利要求1或2所述的组合物,其特征在于,所述填料为含量质量比为1:0.15-0.6的石墨烯与锌粉的组合;所述石墨烯的层数为1-3,比表面积为50-80m2/g;所述锌粉的颗粒平均直径为40-80μm;
和/或,所述软化剂选自环烷油、芳烃油、磷酸三辛酯中的至少一种。
4.根据权利要求3所述的组合物,其特征在于,相对100重量份的所述胶基体,所述软化剂的含量为20-25重量份,所述填料的含量为80-100重量份,所述萜烯树脂的含量为40-50重量份,所述助剂的含量为2-3重量份,所述交联促进剂的含量为0.1-0.3重量份,所述交联剂的含量为0.6-1重量份。
5.一种聚烯烃防水卷材,其特征在于,该聚烯烃防水卷材包括聚烯烃片材以及设置在所述聚烯烃片材至少一侧面的胶层材料;所述胶层材料由权利要求1-4中任意一项所述的胶层组合物混合得到。
6.一种制备聚烯烃防水卷材的方法,其特征在于,该方法应用权利要求1-4中任意一项所述的胶层组合物进行,包括:
(1)将胶层组合物中的各组分进行混合处理,得到胶层材料;
(2)将所述胶层材料涂覆于聚烯烃片材表面,并进行复合成型处理,得到所述聚烯烃防水卷材。
7.根据权利要求6所述的方法,其特征在于,在步骤(1)中,所述混合处理的步骤包括:
S1:将胶层组合物中的胶基体、软化剂、填料、萜烯树脂、助剂进行第一混合,得到混合物I;
S2:将交联剂、交联促进剂和所述混合物I进行第二混合,得到所述胶层材料。
8.根据权利要求7所述的方法,其特征在于,在步骤S1中,所述第一混合的条件包括:温度为150-160℃,搅拌速度为50-60rpm,时间为20-40min;
和/或,在步骤S2中,所述第二混合的条件包括:温度为90-110℃,搅拌速度为50-60rpm,时间为20-40min;
和/或,在步骤(2)中,所述复合成型处理的条件包括:温度为120-150℃。
9.权利要求5所述的聚烯烃防水卷材在建筑防水中的应用。
10.一种复合金属板,其特征在于,该复合金属板包括依次设置的金属板、胶层材料以及聚烯烃片材;所述胶层材料由权利要求1-4中任意一项所述的胶层组合物混合得到。
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