摘要:本文研究探讨了一种建筑防水卷材用热熔压敏胶的生产工艺,热熔压敏胶一般采用苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SIS)等热塑性弹性体,配合增粘剂,软化剂,抗氧剂等原料,在反应釜中加热塑化熔融和搅拌混合而成。对热熔压敏胶主要原料进行了优化分析,指出最佳原料来源及选择,并简单介绍了热熔压敏胶的生产设备及工艺流程。最后提出热熔压敏胶生产过程中一般可能存在的问题和解决方案。
一、前言
高分子自粘防水卷材由高分子片材(PVC、HDPE、EVA、EPDM、TPO等为原料生产)、自粘胶层和隔离膜组成,可根据需要在高分子片材上复合织物加强;该卷材集高分子防水卷材和自粘卷材优点于一身,大大提高了抗穿刺、耐候、自愈、耐高低温等性能,物理性能更优异,化学性能更稳定。新型的高分子自粘防水卷材能够与混凝土结构层永久性粘结为一体,形成“皮肤式”防水结构,中间无窜水隐患;即使卷材局部遭遇破坏,又基本上被混凝土结构堵塞。即使不完美的卷材防水层和同样不完美的混凝土结构层,通过自粘胶层互为藩篱,形成了完美的防水体系,大大提高了防水层的可靠性。
由上述可见,自粘胶层的粘结性能尤为重要,通常依据自粘胶层所用材料不同分为沥青基自粘防水卷材和非沥青基自粘防水卷材。沥青基自粘防水卷材自粘层采用橡胶改性沥青自粘胶,非沥青基自粘防水卷材胶层目前所用材料主要为热熔压敏胶。
橡胶改性沥青自粘胶是由石油沥青、橡胶、增塑剂、增粘剂等产品组成,此产品虽然已经在防水卷材中应用,但存在着剥离强度低的缺点,在低温下失粘,通常在10℃以下就不能使用。
热熔压敏胶是指一类对压力敏感、稍加压力即可与被粘物粘接,不需要使用溶剂或其他辅助手段的一类胶粘剂,具有安全环保,使用方便等特点,已经广泛的应用于家电,包装,无纺布等行业。热熔压敏胶首先由美国防水材料生产企业应用于防水卷材,特别是高分子自粘胶膜防水卷材,宜采用预铺反粘施工,能够和结构混凝土实现满粘。
如表1所示,防水卷材国家标准《预铺/湿铺防水卷材》GB/T 23457-2009规定了卷材自粘层与混凝土剥离强度要求。标准除了无处理时要求剥离强度≥2N/mm,还在模拟现场施工条件下可能存在的水泥污染、紫外线老化、热老化、浸水等影响热熔压敏胶剥离强度的各种因素。因为在施工过程中,卷材全部铺设完成需要进行钢筋捆绑,混凝土铺设等工序,在此期间防水材料暴漏在阳光下,防水卷材的自粘胶层在高温及紫外线照射下容易受到影响而降低粘接性,所以防水卷材用热熔压敏胶要求具备非常好的耐紫外老化,耐热老化性能。在预铺卷材施工过程中,现场环境如泥沙,尘土等会对卷材表面产生污染,卷材铺设完成后进行后续施工时也可能污染自粘胶层,所以防水卷材用热熔压敏胶在受到污染后应进行清洁处理,要求仍和混凝土具有良好的剥离强度。
马双等人探讨了改性沥青自粘胶和高分子热熔压敏胶的性能差别,结果表明:在常温下,改性沥青自粘胶的最大剥离强度为1N/mm,剪切强度约为6N/mm,剥离强度明显不能满足GB/T 23457-2009标准要求;而高分子热熔压敏胶的最大剥离强度为4.5N/mm,剪切强度可达10N/mm,远超标准的要求。在低温下时,改性沥青自粘胶的剥离强度较常温时差,5℃时界面分离,几乎失粘;而高分子热熔压敏胶低温时剥离强度优于常温,0℃时最高可达10N/mm。
综上所述,与橡胶改性沥青自粘胶相比,高分子自粘防水卷材采用热熔压敏胶作为自粘胶层,既能满足标准要求,性能优越,又可以低温施工,拓宽了高分子自粘防水卷材的使用范围。另外,自粘胶层表面经过撒沙处理后,涂布热熔压敏胶的高分子自粘防水卷材耐污染能力强,在施工时更加方便,施工周期更短。
二、原材料及生产设备
1、主要原材料
热熔压敏胶主要由橡胶主体,增粘体系,软化剂、抗氧剂、紫外线吸收剂等组成。橡胶主体材料目前通常采用热塑性弹性体;增粘体系摒弃了传统橡胶改性采用的含有有害物的古马隆等深色树脂,更多采用石油树脂、改性松香等浅色树脂提高压敏胶的耐老化性。热熔压敏胶基础配方如表2所示,按照初粘性和持粘性的要求,以及产品成本控制考虑,可以具体调节配比。本文对各种原料进行分析比对,优选适用于防水卷材用热熔压敏胶的原料如下所示:
(1)热塑性弹性体:一般包括苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SIS)、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)、氢化SBS(SEBS)等。SIS是嵌段共聚物,其中苯乙烯为硬段,表现为塑胶的热塑性,异戊二烯为软段,表现为橡胶的高弹性,因此SIS在室温下具有橡胶的性能,在高温下又呈现可塑性。同时由于软段异戊二烯结构上具有甲基侧链的特性,所以SIS具有很好的内聚力,优良的粘着性能,与添加物相容性强,加工性能好等优点。与SBS相比,SIS的低温柔韧性更好,制得产品透明度更高,粘贴性更强,因此,SIS逐渐成为制备热熔压敏胶的主体材料。目前SIS的主要供应商有美国的科腾公司,日本的瑞翁公司,意大利的埃尼公司,中国的巴陵石化,南通台橡等。
(2)增粘树脂:石油树脂、氢化石油树脂、萜烯树脂、松香等。增粘树脂添加于胶黏剂中,通过表面扩散或内部扩散,能够在一定条件下产生高粘性的物质。