高分子防水卷材用自粘膠的抗剝落研究
摘要：以HDPE為防水卷材主體，分別透過材料表面物理或化學處理和自粘膠配方調整，提高自粘膠在HDPE表面和混凝土表面的抗剝落效能。研究結果表明，經過材料表面處理後，能夠顯著提高自粘膠在HDPE表面的抗剝落效能；同時選用化學改性非瀝青基膠黏劑配方，一方面增加膠粘層同HDPE的粘結牢固性，一方面提高膠粘層同混凝土的持久粘結性。
關鍵詞：高分子防水卷材；自粘膠；抗剝落；表面改性
近年來，國內防水市場出現了大量高分子類自粘卷材，例如高分子自粘膠膜、交叉膜反應粘、分子粘、帶自粘層的高分子材料等。然而，大多高分子類自粘卷材存在自粘效能差、存放時間短、質量低劣等問題。在使用中，由於填充油類的遷移和揮發，導致高分子主體和膠粘層分離、膠粘層同基層分離、高分子主體效能被破壞等等質量問題。如圖1中a圖所示，交叉膜反應粘由於填充油的遷移，加上交叉膜自身應力的原因，在放置一段時間後，就會發生卷邊現象，交叉膜體從膠粘層上捲曲脫落，尤其是在浸水環境下，更容易發生脫落現象，導致抗水壓能力急劇下降。另外由於改性瀝青膠粘層中填充油和瀝青基質以及新增劑等會對薄薄的一層交叉膜（0。1mm厚）產生破壞作用，導致拉伸效能大幅下降。例如，交叉膜雙面粘防水卷材，膜體未使用時其拉伸強度能夠達到200N/50mm以上，斷裂延伸率能夠達到300%以上，在塗覆改性瀝青膠粘層後，經過30天左右的貯存和運輸後，其斷裂延伸率常常衰減至60-100%左右。圖1中B圖是目前迅速發展的非固化橡膠瀝青防水塗料，透過熱塗至基層表面，起到密封和粘結作用。然而，其本質仍屬於自粘改性瀝青，也存在填充油的遷移和揮發現象，在使用中也會出現粘結不牢固、效果不持久，容易老化硬化的問題。圖1中C圖是發展前景較好的高分子自粘膠膜，其非常適合於地板及無施工空間側牆的防水工程。同時因為其使用的高分子板材和非瀝青基自粘膠不含瀝青成分，在生產和使用過程中，均不產生瀝青煙氣，並且長期浸泡在有水環境中，也不會發生水汙染。但是，由於聚烯烴類高分子表面能低、結晶度高、表面基本不帶任何極性基團，因此其表面的膠粘層常常在外力作用下從高分子板材表面剝落。
本研究以HDPE作為防水卷材主體，採用非瀝青基膠黏劑作為膠粘層。透過對HDPE板材表面進行處理和調整膠黏劑配方，提高HDPE自粘卷材同混凝土基層的粘結效果和使用壽命。
一、實驗部分
1。1主要原料
1。2mmHDPE防水板、丁基橡膠、無定型聚烯烴、液體增粘樹脂、抗氧劑等均為市售工業級，助劑A和表面處理劑B為化學純。
1。2主要儀器裝置
電子拉力機、電子天平、高速分散試驗機、噴砂機、烘箱、低溫箱
1。3測試方法
產品按照GB/T 23457-2009《預鋪/溼鋪防水卷材》中的預鋪P類進行效能測試。
1。4製備工藝
1。4。1基底（HDPE）處理
將基底分別透過噴砂和噴砂加助劑A噴塗處理，製得基底2（噴砂處理）和基底3（噴砂處理後，採用助劑A進行噴塗處理），基底1為對照樣品（無處理）。
1。4。2自粘膠製備
將丁基橡膠、聚烯烴、增粘樹脂、抗氧劑、表面處理劑B等採用高速分散試驗機進行高溫混合，之後刮塗於1。4。1製備的HDPE板材表面。製成樣品1、樣品2和樣品3。將未新增表面處理劑B的自粘膠分別刮塗於基底1、2、3，製成樣品4、5、6。
二、結果與討論
2。1基底處理對抗膠粘層剝落的影響
圖2為基底處理對膠粘層抗剝落效能的影響。如圖2所示，膠粘層抗剝落能力最高的為樣品6，其次是樣品5，樣品4最小。即對基底進行噴砂處理和表面助劑處理後，膠粘層同基底的粘結強度會得到較大改善。從粘結強度試驗情況來看，樣品4的膠粘層完全從HDPE表面脫落，樣品5膠粘層少量殘留於HDPE表面，樣品6膠粘層內聚破壞和脫落均存在。圖2說明對基底進行粗糙度處理和表面處理，有助於提高膠粘層在基底表面的粘結效果。該方法主要是增加HDPE表面粗糙度，改善材料的粘附性，同時引入極性基團［1］。
圖2基底處理對抗膠粘層剝落的影響
2。2新增表面處理劑對抗膠粘層剝落的影響
圖3為新增表面處理劑處理對抗膠粘層剝落效能的影響。如圖3所示，膠粘層抗剝落能力最高的為樣品3，其次是樣品2，樣品1最小。即新增表面助劑後的膠粘層同基底的粘結強度有明顯提高。從粘結強度試驗情況來看，樣品1的膠粘層完全從HDPE表面脫落，但粘結強度高於樣品4，樣品2膠粘層一半以上殘留於HDPE表面，樣品3膠粘層全部為內聚破壞。圖3說明新增表面處理劑後，能夠改善膠粘層同HDPE基底的粘結強度。該方法主要是透過表面處理劑B活化HDPE表面，建立分子間作用力，同時促進膠粘層潤溼基底，從而提高粘結強度。
圖3新增表面處理劑對抗膠粘層剝落的影響
2。3熱處理對膠粘層與基材粘結效果的影響
圖4為經過80℃ 168h熱老化處理對樣品3同水泥試塊粘結強度的影響。對比圖為改性瀝青基自粘卷材在熱老化處理後的粘結強度變化。從圖中可以看出，樣品3同水泥試塊粘結強度出現小幅上升，而改性瀝青基自粘卷材出現明顯下降。是因為改性瀝青基自粘卷材為了改善低溫效能，常常依靠軟化劑（低分子填充油或增粘劑）用量來調節低溫效能，而該軟化劑極易遷移和析出，尤其是高溫環境下，最終在粘結表面形成一層輕質油膜，降低粘結強度；同時，隨著軟化劑的遷移和析出，改性瀝青基自粘卷材隨著變硬、粘性降低，最終失去粘接效能［2，3］。而非瀝青基膠粘劑常採用高沸點礦物油或不使用增塑劑，因此其輕組分的遷移很低，甚至沒有，另外，透過高溫處理，非瀝青基膠黏劑進一步潤溼到水泥試塊內部，從而使其粘接強度出現小幅上升，這也是非瀝青基膠黏劑的粘性可以保持幾十年的原因。
圖4熱處理對膠粘層與基材粘結效果的影響
三、結論
在高分子類自粘防水卷材的設計中，為了提高膠粘層同高分子主體的粘接強度以及粘接壽命，應對高分子主體表面進行處理，提高其表面能或引入極性基團等；另外為了延長高分子類自粘防水卷材的使用壽命和使用效果，在選擇膠粘劑種類時，應選擇非瀝青基膠粘層，並嚴格要求其輕組分含量，降低輕組分的遷移和析出，從而達到持久防水的使用效果。
參考文獻
［1］ 馬立群。難粘高分子材料的表面處理技術［J］。化學與粘合，1999年01期
［2］ 葉林標。新常態下我國防水工程技術的發展方向［J］。中國防水，2015
［3］ 張廣彬。高分子防水卷材用自粘膠的製備及效能研究［J］。材料研究，2011，9：6-8
