CN105602477B - 高分子防水膜用水泥粘接剂、复合防水卷材及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高分子防水膜用水泥粘接剂、应用该粘接剂的复合防水卷材及其制备方法。高分子防水膜用水泥粘接剂可与水泥快速有效粘接，包含重量份数为40‑50份的羧基橡胶、5‑15份的减水剂以及40‑50份的软化油；所述复合防水卷材包含防水基底、隔离膜和由上述高分子防水膜用水泥粘接剂构成的反应粘胶层。制备方法包括以下步骤：1)制备高分子防水膜用水泥粘接剂，具体为将重量份数为40‑50份的羧基丁苯橡胶、40‑50份的软化油在170‑190℃下剪切1‑3h，剪切速度为2000‑3000rpm；然后加入5‑15份的减水剂，搅拌10‑60min后降温到120‑130℃；2)将所得高分子防水膜用水泥粘接剂涂敷在HDPE防水膜的表面，形成反应粘胶层；3)在反应粘胶层表面覆上PET隔离膜，即得到复合防水卷材。

Description

高分子防水膜用水泥粘接剂、复合防水卷材及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种高分子防水膜用水泥粘接剂以及应用该粘接剂的复合防水卷材，还涉及该复合防水卷材的制备方法。
背景技术
总体而言，在防水卷材中，高分子防水卷材的性能指标较高，如优异的弹性、抗拉强度、耐候性能，使卷材在正常的维护条件下，可减少维修、翻新的费用，使用年限更长。但是在使用时，高分子防水卷材与水泥的结合力差，安装工艺复杂且费用较高。目前，建筑防水领域的一个公认的发展趋势是研制出可以水泥进行反应性粘接的高分子防水卷材。
一种方式是在原料中添加能与水泥发生化学反应的活性组分，这种方式虽然一定程度上可以提升高分子防水卷材的反应性粘接性能，但是这些活性组分会破坏高分子防水卷材中防水组分的相互作用，从而影响最终高分子防水卷材的防水性能。另一种方式是在已经成型的高分子防水膜表面增设一层可与水泥发生化学反应的胶层，一般以涂布法进行工业化生产，即在已经制得的高分子防水膜基材上，涂布乳液态或者溶液态的胶粘剂，然后加热去除溶剂或者分散剂，卷曲而制得高分子防水卷材。现有胶层的制备方法复杂，并且通常只含有一种活性组分，在低于5℃的环境下，与水泥的粘接效果不佳。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种制备工艺简单，且可与水泥快速有效粘接的高分子防水膜用水泥粘接剂。本发明还要提供应用该粘接剂的复合防水卷材，以及该粘接剂和复合防水卷材的制备方法。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案首先为一种高分子防水膜用水泥粘接剂，所述粘接剂由重量份数为40-50份的羧基橡胶、5-15份的减水剂以及40-50份的软化油构成；所述减水剂为木质素磺酸盐、萘磺酸盐甲醛缩合物、聚羧酸酯中的一种或任意几种。减水剂是一种在维持混凝土坍落度不变的条件下，能减少拌合用水量的混凝土外加剂，本申请的发明人想到，在粘接剂中添加减水剂，进一步增加粘接剂与水泥的结合力。当本发明的粘接剂与水泥接触时，羧基橡胶中的R-COOH基团与减水剂中的-SO3H基团和/或R-COOH基团会与水泥中的水化硅酸钙(CaO·SiO2·yH2O，简称CSH凝胶)中的-Si-OH、Ca2+、-O-Si-O-等基团发生离子键合和/或交联反应。由于传统的水泥粘接剂中仅含有一种能与CSH凝胶发生化学反应的活性组分或者通过物理卯榫作用与水泥结合，结合力较弱，而本申请中含有至少两种可与CSH凝胶发生化学反应的活性物质，可以进一步加快粘接剂与水泥的反应性粘接过程。进一步，所述羧基橡胶为羧基丁苯橡胶。
进一步，所述软化油为C5石油树脂、C9石油树脂、萜烯树脂、环烷油中的一种或任意几种。与橡胶相相容的软化油，可以降低热熔胶的模量和凝聚力，增加初粘力和剥离强度，增加橡胶相与高分子防水膜之间的结合力，也能使橡胶相的玻璃化温度(Tg)升高，补偿橡胶低温柔软性能的降低。
本发明提供的复合防水卷材，包含防水基底、隔离膜和位于防水基底与隔离膜之间的反应粘胶层，所述防水基底为高分子防水膜，所述反应粘胶层由上述高分子防水膜用水泥粘接剂构成，反应粘胶层的厚度为100-600μm。若反应粘胶层的厚度在上述范围内进一步增加，一方面增加冷却的时间和浪费粘接剂，另一方面可能导致复合防水卷材从反应粘胶层中部剥离；若反应粘胶层的厚度在上述范围内进一步降低，会使得反应粘胶层与水泥之间的反应不充分，结合力较弱。优选地，反应粘胶层的厚度为300-500μm。
进一步，所述防水基底为PVC(聚氯乙烯)防水膜、CPE(氯化聚乙烯)防水膜、HDPE(高密度聚乙烯)防水膜或PE(聚乙烯)防水膜。通过多次试验得知，本发明的高分子防水膜用水泥粘接剂与PVC防水膜、CPE防水膜、HDPE防水膜或PE防水膜的结合力强，不易剥离，其中，HDPE防水膜与高分子防水膜用水泥粘接剂之间的结合力最强。所述隔离膜为PET隔离膜、彩砂、页岩片、细砂、矿物料中的任意一种。
当羧基橡胶为羧基丁苯橡胶时，本发明的高分子防水膜用水泥粘接剂的制备方法具体为：1)将重量份数为40-50份的羧基丁苯橡胶、40-50份的软化油在170-190℃下剪切1-3h，剪切速度为2000-3000rpm；2)然后加入5-15份的减水剂，搅拌10-60min即得高分子防水膜用水泥粘接剂，所述减水剂为木质素磺酸盐、萘磺酸盐甲醛缩合物、聚羧酸酯中的一种或任意几种。为了便于涂覆且使得粘接剂与高分子防水膜之间的结合力强，可以将上述自然冷却后的粘接剂加热至120-130℃后再进行涂覆过程。如果是一体化生产线，那么可以在加入减水剂并搅拌10-60min之后，直接降温至120-130℃并直接涂覆于高分子防水膜的表面。优选地，步骤1)中剪切温度为180℃，剪切时间为2h，步骤2)中搅拌时间为30min。所述软化油为C5石油树脂、C9石油树脂、萜烯树脂、环烷油中的一种或任意几种。
当羧基橡胶为羧基丁苯橡胶，防水基底为HDPE防水膜时，复合防水卷材的制备方法包括以下步骤：1)制备高分子防水膜用水泥粘接剂，具体为将重量份数为40-50份的羧基丁苯橡胶、40-50份的软化油在170-190℃下剪切1-3h，剪切速度为2000-3000rpm；然后加入5-15份的减水剂，搅拌10-60min后降温到120-130℃；所述减水剂为木质素磺酸盐、萘磺酸盐甲醛缩合物、聚羧酸酯中的一种或任意几种；2)将步骤1)所得高分子防水膜用水泥粘接剂涂敷在HDPE防水膜的表面，形成反应粘胶层；3)在反应粘胶层表面覆上PET隔离膜，即得到复合防水卷材。优选地，步骤1)中的剪切温度为180℃，剪切时间为2h，搅拌时间为30min。所述反应粘胶层的厚度为100-600μm，优选为300-500μm。所述软化油为C5石油树脂、C9石油树脂、萜烯树脂、环烷油中的一种或任意几种。
具体实施方式
首先，为了探讨减水剂对高分子防水膜用水泥粘接剂粘接性能的影响，在不改变羧基丁苯橡胶的含量下，以萘磺酸盐甲醛缩合物为减水剂并控制其用量，共进行了5组实验。实施例1-5中高分子防水膜用水泥粘接剂的成分和含量(按重量份数计量)见表1，各个实施例的反应条件相同，即将羧基丁苯橡胶、软化油在180℃剪切2h，剪切速度为2500rpm，然后加入萘磺酸盐甲醛聚合物，搅拌30min后降温到120-130℃并对辊涂敷在HDPE防水膜表面形成反应粘胶层，反应粘胶层的厚度为400μm。
表1实施例1-5中高分子防水膜用水泥粘接剂的成分以及含量。
编号 羧基丁苯橡胶 萘磺酸盐甲醛缩合物 C5石油树脂
实施例1 45份 2份 45份
实施例2 45份 5份 45份
实施例3 45份 10份 45份
实施例4 45份 15份 45份
实施例5 45份 20份 45份
采用相同的测试工艺，测试实施例1-5所制得的复合防水卷材(对应为试样1-5)的不透水性、延伸率以及低温弯折性能。然后在4℃时将尺寸相同的试样1-5铺在相同成分的水泥表面并测试其24h时的180°剥离强度(以下简称180°剥离强度)，测试结果见表2。试样1-5均可以在0.6MPa的压力下保持至少2h不透水，并且在-25℃下的弯折性能均达到使用标准；从表2可以看出，试样2-4的延伸率和180°剥离强度均高于试样1和试样5，说明减水剂的最优选的用量为5-15份。即使当减水剂的用量为2份或20份，所对应的复合卷材的各项性能仍能达到使用标准。
表2试样1-5的性能测试结果。
采用上述类似的研究方法，即选择萘磺酸盐甲醛聚合物为减水剂并控制其重量份数恒定为10份，软化油的含量恒定为45份，通过调整羧基丁苯橡胶的含量，其余制备工艺参数不变，并测试所得复合防水卷材的不透水性、延伸率、低温弯折性能以及180°剥离强度，测试结果表明，羧基丁苯橡胶的优选重量份数为40-50份。采用类似的研究方法得出软化油的优选重量份数为40-50份。
以重量份数计，将45份的羧基丁苯橡胶、10份的减水剂和45份的软化油，按照表3所示的工艺参数进行试验，其中，A为萘磺酸盐甲醛聚合物，B为聚羧酸酯，C为C5石油树脂，D为C9石油树脂，实施例10中的软化油为质量比为1:1的C5石油树脂和C9石油树脂组成的混合物，实施例9中的减水剂为质量比为1:1的萘磺酸盐甲醛聚合物和聚羧酸酯组成的混合物，实施例11中未使用减水剂。实施例6-10的实施过程为：将羧基丁苯橡胶、软化油在170-190℃下剪切1-3h，剪切速度为2500rpm，然后加入减水剂，搅拌30min后降温到120-130℃并对辊涂敷在HDPE防水膜表面形成反应粘胶层，反应粘胶层的厚度为400μm。实施例11的实施过程为：将羧基丁苯橡胶、软化油在170-190℃下剪切1-3h，剪切速度为2500rpm，然后搅拌30min后降温到120-130℃并对辊涂敷在HDPE防水膜表面形成反应粘胶层，反应粘胶层的厚度为400μm。实施例6-11中高分子防水膜用水泥粘接剂的组成以及工艺参数见表3。
表3实施例6-11中高分子防水膜用水泥粘接剂的组成以及工艺参数。
编号 减水剂 软化油 剪切温度 剪切时间
实施例6 A C 170℃ 1h
实施例7 A C 180℃ 2h
实施例8 A C 190℃ 3h
实施例9 A+B C 180℃ 2h
实施例10 A C+D 180℃ 2h
实施例11 无 C 180℃ 2h
采用相同的测试工艺，测试实施例6-11所制备得到的复合防水卷材(对应为试样6-11)的不透水性、延伸率、低温弯折性能以及180°剥离强度，测试结果见表4。试样6-11均可以在0.6MPa的压力下保持至少2h不透水，并且在-25℃下的弯折性能均达到国家标准。从表4可以看出，试样6-8均表现出优异的综合力学性能；当保持软化油、剪切温度和剪切时间不变，采用质量比为1:1的萘磺酸盐甲醛聚合物和粉末聚羧酸酯组成的混合物为减水剂时，试样9的180°剥离强度稍高于试样7的180°剥离强度，说明萘磺酸盐甲醛聚合物和粉末聚羧酸酯协同作用，可以进一步促进粘接剂与水泥之间的相互反应。当保持减水剂、剪切温度和剪切时间不变，采用质量比为1:1的C5石油树脂和C9石油树脂组成的混合物为软化油时，试样10的延伸率稍高于试样7的延伸率，说明C5石油树脂和C9石油树脂协同作用，更大程度地降低羧基丁苯橡胶的模量和凝聚力，增加初粘力和剥离强度，使得羧基丁苯橡胶与HDPE防水膜之间的结合力强。当保持软化油、剪切温度和剪切时间不变，不采用任何减水剂时，试样11的180°剥离强度远小于试样7的180°剥离强度，进一步说明本申请的减水剂可以进一步加快粘接剂与水泥的反应过程，缩短安装的时间和成本。
表4试样6-11的性能测试结果。
以重量份数计，将45份羧基丁苯橡胶和45份C5石油树脂在180℃下剪切2h，剪切速度为2500rpm，然后加入10份的萘磺酸盐甲醛聚合物并继续搅拌30min后降温到120-130℃，将所得粘接剂对辊涂敷在5张尺寸相同的HDPE防水膜表面形成反应粘胶层，即得复合防水卷材，其中，反应粘胶层的厚度分别为100μm、300μm、400μm、500μm、600μm(对应为试样12-16)，然后采用相同的测试方法，测试其不透水性、延伸率、低温弯折性能以及180°剥离强度。从表5可以看出，试样12-16均表现出优异的综合力学性能，当反应粘胶层的厚度为400μm时，所得复合防水卷材的180°剥离强度最优异，高于400μm或者低于400μm时，复合防水卷材的180°剥离强度逐渐降低。反应粘胶层过高，一方面增加冷却的时间和浪费粘接剂，另一方面可能导致复合防水卷材铺设后从反应粘胶层中部剥离；若反应粘胶层过薄，会使得胶层与水泥之间的反应不充分，结合力较弱。
表5试样12-16的性能测试结果。
以重量份数计，将45份羧基丁苯橡胶和45份C5石油树脂在180℃下剪切2h，剪切速度为2500rpm，然后加入10份萘磺酸盐甲醛聚合物并继续搅拌30min后降温到120-130℃，将所得粘接剂对辊涂敷在4张尺寸相同的PVC防水膜、CPE防水膜、HDPE防水膜和PE防水膜表面形成反应粘胶层，即得复合防水卷材(对应为试样17-20)，其中，反应粘胶层的厚度均为400μm，然后采用相同的测试方法，测试其不透水性、延伸率、低温弯折性能以及180°剥离强度。从表6可以看出，试样17-20均表现出优异的综合力学性能，当防水基底为HDPE防水膜时，所得复合防水卷材的延伸率和180°剥离强度最好，说明粘接剂与HDPE防水膜之间的结合力最强。
表6试样17-20的性能测试结果。
在规模化生产时，为便于运输，可以在反应粘胶层的表面覆上隔离膜，即可收卷固定并运输到指定地点；在使用时，将隔离膜撕去，即可实现该复合防水卷材的快捷安装。

Claims (8)

1.高分子防水膜用水泥粘接剂，其特征在于：所述粘接剂由重量份数为40-50份的羧基橡胶、5-15份的减水剂以及40-50份的软化油构成；所述减水剂为木质素磺酸盐、萘磺酸盐甲醛缩合物、聚羧酸酯中的一种或任意几种；所述羧基橡胶为羧基丁苯橡胶；所述软化油为C5石油树脂、C9石油树脂、萜烯树脂、环烷油中的一种或任意几种。
2.复合防水卷材，包含防水基底、隔离膜和位于防水基底与隔离膜之间的反应粘胶层，所述防水基底为高分子防水膜，其特征在于：所述反应粘胶层由权利要求1所述的高分子防水膜用水泥粘接剂构成；所述反应粘胶层的厚度为100-600μm。
3.如权利要求2所述的复合防水卷材，其特征在于：所述防水基底为PVC防水膜、CPE防水膜、HDPE防水膜或PE防水膜。
4.如权利要求2所述的复合防水卷材，其特征在于：所述反应粘胶层的厚度为300-500μm。
5.如权利要求2所述的复合防水卷材，其特征在于：所述隔离膜为PET隔离膜、彩砂、页岩片和细砂中的任意一种。
6.复合防水卷材的制备方法，包括以下步骤：
1)制备高分子防水膜用水泥粘接剂，具体为将重量份数为40-50份的羧基丁苯橡胶、40-50份的软化油在170-190℃下剪切1-3h，剪切速度为2000-3000rpm；然后加入5-15份的减水剂，搅拌10-60min后降温到120-130℃；所述减水剂为木质素磺酸盐、萘磺酸盐甲醛缩合物、聚羧酸酯中的一种或任意几种；
2)将步骤1)所得高分子防水膜用水泥粘接剂涂敷在HDPE防水膜的表面，形成反应粘胶层；
3)在反应粘胶层表面覆上PET隔离膜，即得到复合防水卷材。
7.如权利要求6所述的复合防水卷材的制备方法，其特征在于：步骤1)中的剪切温度为180℃，剪切时间为2h。
8.如权利要求6所述的复合防水卷材的制备方法，其特征在于：所述软化油为C5石油树脂、C9石油树脂、萜烯树脂、环烷油中的一种或任意几种。
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