一種非瀝青基反應型阻燃高分子防水卷材及其製備方法與流程
2023-11-06 13:23:17
本發明涉及防水卷材領域，尤其涉及一種非瀝青基反應型阻燃高分子防水卷材及其製備方法。
背景技術：
隨著我國建築業的發展，建築防水市場越來越大，傳統的屋面防水卷材主要採用熱熔施工的改性瀝青防水卷材，改性瀝青防水卷材具有良好的憎水性、黏結性和延展性，能耐酸、鹼、鹽的腐蝕，抗衝擊性能較好，價格便宜，因此得到廣泛的使用。但是改性瀝青防水卷材受熱易老化脆裂，與水泥屋面或金屬屋面的熱脹冷縮不一致容易起層，受施工影響大，保護年限短。另外，瀝青中常含有萘、蒽、吡啶、苯酚等有毒物質，使用過程中有較大氣味，汙染環境，對皮膚黏膜有刺激性，有光毒作用和致癌作用。我國已經逐漸限制瀝青類防水卷材的使用範圍。
目前市場上已有的非瀝青反應型防水卷材，是以高密度聚乙烯HDPE為基材，在HDPE片材上刮塗專用的熱熔膠，然後在熱熔膠表面撒上一種以白水泥為主要原料製備的顆粒狀的「反應砂」，搭接邊由隔離膜覆蓋製成的一種新型防水卷材，這種防水卷材表面的「反應砂」，能與現澆混凝土發生化學交聯以及物理卯榫一同固化而形成一體，能完全防止水分滲入防水卷材和結構體之間，不受基層位移的影響，從根本上杜絕「竄水」之弊病。但這種卷材由於引入了「反應砂」，卷材重量大幅增加，運輸成本明顯上升，施工操作比較繁重，並且在運輸施工過程中經常造成卷材表面的「反應砂」部分脫落，嚴重影響防水效果；另外，HDPE片材通常在0.8mm～1.5mm厚，且質地較硬，在包「陰陽角」等直角屈面部位時，操作極其不便，密封性也大打折扣，加之這類卷材的造價通常比較高，對其推廣使用亦極為不利。
中國專利CN 201510418180.X公開了一種非瀝青多功能防水卷材覆膜膠、應用、及非瀝青多功能防水卷材，其中覆膜膠由以下質量分的原料製成：熱熔膠60～65份、活性碳酸鈣13～18份，增粘樹脂2～5份，偶聯劑0.1～0.4份、消泡劑0.3～1.5份；非瀝青多功能防水卷材，由強力交叉膜、設於強力交叉膜上的覆膜膠、設於覆膜膠上的隔離膜組成；該發明專利開發的覆膜膠，配合強力交叉膜，所製成的非瀝青防水卷材非常輕薄，對各類異形基面的鋪貼十分方便，可自粘，預鋪反粘，能與水泥基面發生水合反應，耐水性能優異。但是，按照此方法製成的非瀝青防水卷材結構多達四層，覆膜膠需要配合強力交叉膜和隔離膜才能達到有效效果，製造工藝繁瑣，提高了人力、物資成本以及生產周期。
技術實現要素：
本發明的目的在於克服現有技術的不足，提供了一種非瀝青基反應型阻燃高分子防水卷材及其製備方法，以乙烯-醋酸乙烯共聚物阻燃高分子片材為主體防水材料，在高分子防水基材上覆非瀝青基反應型阻燃自粘料的高分子防水卷材；防水卷材的非瀝青基反應型阻燃自粘層與液態混凝土的漿料反應固結後，與混凝土結構的無間隙結合，形成「皮膚式」防水層，有效杜絕層間竄水隱患，能夠有效提高防水系統的可靠性；同時，防水卷材中的非瀝青基反應型阻燃自粘料不含裡瀝青,滿足建築材料環保阻燃的新要求。
為實現上述目的，本發明採用的技術方案如下：
一種非瀝青基反應型阻燃高分子防水卷材，其為多層結構，由乙烯-醋酸乙烯共聚物阻燃高分子片材與非瀝青基反應型阻燃自粘層複合而成，所述乙烯-醋酸乙烯共聚物阻燃高分子片材由以下質量份的原料製成：
乙烯-醋酸乙烯共聚物..............................20～30份，
阻燃母粒.........................................15～20份，
線性低密度聚乙烯.................................55～65份，
所述非瀝青基反應型阻燃自粘層由以下質量份的原料製成：
苯乙烯-異戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物.................20～40份，
萜烯樹脂.........................................20～40份，
苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物...................10～20份，
防老劑...........................................1～2份，
硫化劑...........................................1～2份，
聚苯並咪唑.......................................10～20份，
阻燃劑...........................................5～10份，
乙烯-醋酸乙烯共聚物..............................10～20份，
水泥反應劑.......................................5～10份。
具體地，所述阻燃母粒由以下質量份的原料製成：
阻燃劑...........................................80～85份，
線性低密度聚乙烯.................................15～20份。
優選地，所述阻燃劑包括磷氮類阻燃劑、三氧化二銻、十二烷溴、無機阻燃劑、十溴二苯乙烷、溴化環氧樹脂、溴化聚苯乙烯中的至少一種。
優選地，所述阻燃母粒由以下質量份的原料製成：
線性低密度聚乙烯.................................20份，
磷氮類阻燃劑.....................................20份，
三氧化二銻.......................................20份，
十二烷溴.........................................40份。
本發明還提供了一種非瀝青基反應型阻燃高分子防水卷材的製備方法，包括以下步驟：
(一)分別製備乙烯-醋酸乙烯共聚物阻燃高分子防水片材和非瀝青基反應型阻燃自粘料，其中，
乙烯-醋酸乙烯共聚物阻燃高分子片材製備：
a1、準備原料：乙烯-醋酸乙烯共聚物20～30份，阻燃母粒15～20份，線性低密度聚乙烯55～65份；
b1、將步驟a1中原料加入到雙螺杆擠出機中混煉，保持轉速為40±1hz，溫度為130℃～150℃，混煉均勻後經過擠出、壓延、牽引、收捲成型，製得乙烯-醋酸乙烯共聚物阻燃高分子防水片材；
非瀝青基反應型阻燃自粘料製備：
a2、提前對帶攪拌器的保溫儲料罐進行升溫，使其內部溫度保持在120-150℃；
b2、向保溫儲料罐中投入聚苯並咪唑PBI，投入後，對保溫儲料罐進行升溫並打開攪拌器，邊升溫邊攪拌，直至溫度升至180-190℃
c2、繼續向保溫儲料罐中投入苯乙烯-異戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物SIS、乙烯-醋酸乙烯共聚物EVA、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物SBRS，使保溫儲料罐中溫度上升至180±5℃，1小時勻速投入完畢，投入完畢後，保持180±5℃分散融化1-2小時；
d2、當c2步驟完成後把保溫儲料罐的溫度降至150-160℃後，一邊攪拌一邊加入萜烯樹脂、防老劑、硫化劑、水泥反應劑，並在在該溫度下攪拌分散2小時；
e2、當步驟d2完成後，啟動膠體磨控制閥門，保溫儲料罐中的所有材料經膠體磨研磨後，全部輸送至保溫計量配料罐，保溫計量配料罐的溫度保持在150-160℃；
f2、向保溫計量配料罐中勻速投入阻燃劑，在150-160℃溫度條件下攪拌1小時，製得非瀝青基反應型阻燃自粘料；
(二)複合乙烯-醋酸乙烯共聚物阻燃高分子片材與非瀝青基反應型阻燃自粘層：
a3、將步驟(一)製得的乙烯-醋酸乙烯共聚物阻燃高分子防水片材和非瀝青基反應型自粘阻燃料分別放置到展卷機上和儲蓄攪拌罐中；
b3、啟動展卷機，乙烯-醋酸乙烯共聚物阻燃高分子防水片材陸續經過壓滾、浸槽；同時，非瀝青基反應型阻燃自粘料從儲蓄攪拌罐輸送到浸槽內，當乙烯-醋酸乙烯共聚物阻燃高分子防水片材通過浸槽時，非瀝青基反應型阻燃自粘料塗敷在乙烯-醋酸乙烯共聚物阻燃高分子防水片材的一側或兩側，形成非瀝青基反應型阻燃自粘層；
c3、對完成步驟b3的乙烯-醋酸乙烯共聚物阻燃高分子防水片材一側或兩側的非瀝青基反應型阻燃自粘層進行厚度調節；
d3、牽引機將完成步驟c3的塗有非瀝青基反應型阻燃自粘層的乙烯-醋酸乙烯共聚物阻燃高分子防水片材牽引到冷卻架上，進行自然冷卻，製得非瀝青基反應型阻燃高分子防水片材；
e3、開動收卷機對完成步驟d3的非瀝青基反應型阻燃高分子防水片材進行收卷，製得非瀝青基反應型阻燃高分子防水卷材。
優選地，所述步驟a2中至少提前10小時對保溫儲料罐進行升溫。
優選地，所述步驟f2中的阻燃劑採用聚磷酸銨、溴銻阻燃劑和磷酸酯的混合，並且以氫氧化鋁或氫氧化鎂為阻燃填料
優選地，所述步驟a3中儲蓄攪拌罐的溫度控制在150℃～160℃。
優選地，所述步驟c3中通過調整對輥間隙和速度以實現非瀝青基反應型阻燃自粘層的厚度調整。
與現有技術相比，本發明的有益效果為：
(1)本發明的防水卷材以乙烯-醋酸乙烯共聚物阻燃高分子片材為主體防水基材，在該高分子防水基材上覆非瀝青基反應型阻燃自粘料的高分子防水卷材；防水卷材的非瀝青基反應型阻燃自粘層與液態混凝土的漿料反應固結後，與混凝土結構的無間隙結合，形成「皮膚式」防水層，有效杜絕層間竄水隱患，能夠有效提高防水系統的可靠性；綠色、安全、環保，施工過程無需溶劑和燃料，避免了環境汙染和消防隱患，節約了能源，基面要求低，節省工期，無需對基層進行水泥砂漿找平，潮溼基面均可施工；無需底塗及基層處理，不受天氣影響，可節省工期、降低工程造價。
(2)本發明中乙烯-醋酸乙烯共聚物阻燃高分子片材由乙烯-醋酸乙烯共聚物EVA、阻燃母粒、線性低密度聚乙烯LLDPE經過混煉、擠出、壓延、牽引、收捲成型製得，乙烯-醋酸乙烯共聚物EVA是類似橡膠彈性體的無毒、無味、透明的熱塑性塑料，具有較好的柔韌性、耐衝擊性、透明性、粘結性，但機械強度不高、熱穩定性差、不耐磨等缺點；線性低密度聚乙烯LLDPE相對於乙烯-醋酸乙烯共聚物EVA有較好的拉伸強度、撕裂強度、耐磨性、熱穩定性，同時與EVA相容性好，將EVA、LLDPE、阻燃母粒共混，能夠有效改善改善LLDPE與阻燃劑的界面結合，共混物的熱穩定性、熱氧老化性、拉伸強度、撕裂強度、阻燃性能均有所提高，按照本發明的配方調整,抗撕裂強度高、防水抗滲、耐水解性能強，溫柔度好，在-30度的下文條件下仍能保持良好的柔韌性，可滿足鐵路TBT3360.1-2014的標準要求,拉伸強度>>18MP,斷裂伸長率>>700，撕裂強度>>100，低溫-35度無裂紋，阻燃性能指標滿足GB/T8624-2012B1級要求。
(3)本發明中的阻燃母粒選用磷氮類阻燃劑、三氧化二銻、十二烷溴為阻燃劑，配以線性低密度聚乙烯為載體，通過混合、密煉、雙螺杆融化、擠出、冷卻、切粒製得；磷氮系阻燃劑是無滷複合阻燃體系，具有安全、抑煙、無毒、價廉的優點，在燃燒過程中產生的磷酸酐或磷酸具有非常強的脫水作用，覆蓋於基體材料表面，起到炭化作用，形成緻密炭層，炭層具有良好的阻燃作用；受熱過程中釋放出CO2、NO、N2、NH3、H2O等不燃氣體，可稀釋可燃氣體的濃度，帶走大量的熱量，同時氮氣能捕獲高能自由基，抑制聚合物的持續燃燒；同時，磷氮系阻燃劑與線性低密度聚乙烯具有較好的相同性，兼具阻燃與增塑的雙重功效；而三氧化二銻阻燃體系是十二烷溴的阻燃增效劑，具有良好的協同阻燃作用，本發明選用不同類型的阻燃劑復配以線性低密度聚乙烯為載體製得的阻燃母粒阻燃效率高，無毒、無煙、對環境友好，熱穩定性好，便於加工，對被阻燃物的各項物理性能影響小，不滲漏，便於回收，使用方便，使用範圍廣，成本低廉。
(4)本發明製備的非瀝青基反應型阻燃自粘料具有超強的粘結性能，其剝離強度是普通自粘料的2-3倍。聚苯並咪唑是一種高溫結構膠粘劑，待其融化後投入苯乙烯-異戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物、乙烯-醋酸乙烯共聚物、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物與其進行改性反應。
阻燃劑採用聚磷酸銨、溴銻阻燃劑和磷酸酯的混合，並且以氫氧化鋁或氫氧化鎂為阻燃填料，從而形成複合阻燃體系。在複合阻燃體系中，有機阻燃劑的含磷基團和阻燃聚醚多元醇中的含氮基團構成磷氮膨脹型阻燃，而氫氧化鋁或氫氧化鎂自身具有極佳的無機阻燃作用。通過有機阻燃和無機阻燃體系的配合，大大提高了自粘層的阻燃性能，其理化性能滿足GB/T23457-200的要求，同時阻燃指標滿足GB/T8624-2012B1級要求。
具體實施方式
下面，通過具體實施例對本發明所述的一種非瀝青基反應型阻燃高分子防水卷材及其製備方法的技術方案進行詳細說明。
實施例1
本發明提出的一種非瀝青基反應型阻燃高分子防水卷材，其為多層結構，由乙烯-醋酸乙烯共聚物阻燃高分子片材與非瀝青基反應型阻燃自粘層複合而成，
所述乙烯-醋酸乙烯共聚物阻燃高分子片材由以下質量份的原料製成：
乙烯-醋酸乙烯共聚物EVA...........................20份，
阻燃母粒.........................................18份，
線性低密度聚乙烯LLDPE............................62份，
乙烯-醋酸乙烯共聚物EVA是類似橡膠彈性體的無毒、無味、透明的熱塑性塑料，具有較好的柔韌性、耐衝擊性、透明性、粘結性，但機械強度不高、熱穩定性差、不耐磨等缺點；線性低密度聚乙烯LLDPE相對於乙烯-醋酸乙烯共聚物EVA有較好的拉伸強度、撕裂強度、耐磨性、熱穩定性，同時與EVA相容性好，將EVA、LLDPE、阻燃母粒共混，能夠有效改善改善LLDPE與阻燃劑的界面結合，共混物的熱穩定性、熱氧老化性、拉伸強度、撕裂強度、阻燃性能均有所提高，按照本發明的配方調整,抗撕裂強度高、防水抗滲、耐水解性能強，溫柔度好，在-30度的下文條件下仍能保持良好的柔韌性，可滿足鐵路TBT3360.1-2014的標準要求,拉伸強度>>18MP,斷裂伸長率>>700，撕裂強度>>100，低溫-35度無裂紋，阻燃性能指標滿足GB/T8624-2012B1級要求。
阻燃母粒由以下質量份的原料製成：
線性低密度聚乙烯.................................20份，
磷氮類阻燃劑…...................................20份，
三氧化二銻.......................................20份，
十二烷溴.........................................40份
阻燃母粒以20％線性低密度聚乙烯LLDPE為載體，20％的磷氮類阻燃劑、20％的三氧化二銻、40％的十二烷溴，通過混合、密煉、雙螺杆融化、擠出、冷卻、切粒製得；磷氮系阻燃劑是無滷複合阻燃體系，具有安全、抑煙、無毒、價廉的優點，在燃燒過程中產生的磷酸酐或磷酸具有非常強的脫水作用，覆蓋於基體材料表面，起到炭化作用，形成緻密炭層，炭層具有良好的阻燃作用；受熱過程中釋放出CO2、NO、N2、NH3、H2O等不燃氣體，可稀釋可燃氣體的濃度，帶走大量的熱量，同時氮氣能捕獲高能自由基，抑制聚合物的持續燃燒；同時，磷氮系阻燃劑與線性低密度聚乙烯具有較好的相同性，兼具阻燃與增塑的雙重功效；而三氧化二銻阻燃體系是十二烷溴的阻燃增效劑，具有良好的協同阻燃作用，本發明選用不同類型的阻燃劑復配以線性低密度聚乙烯為載體製得的阻燃母粒阻燃效率高，無毒、無煙、對環境友好，熱穩定性好，便於加工，對被阻燃物的各項物理性能影響小，不滲漏，便於回收，使用方便，使用範圍廣，成本低廉。
所述非瀝青基反應型阻燃自粘層由以下質量份的原料製成：
苯乙烯-異戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物.................20份，
萜烯樹脂.........................................20份，
苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物...................10份，
防老劑...........................................2份，
硫化劑...........................................2份，
聚苯並咪唑.......................................20份，
阻燃劑...........................................10份，
乙烯-醋酸乙烯共聚物..............................10份，
水泥反應劑.......................................6份。
實施例2
本發明提出的一種非瀝青基反應型阻燃高分子防水卷材，其為多層結構，由乙烯-醋酸乙烯共聚物阻燃高分子片材與非瀝青基反應型阻燃自粘層複合而成，
所述乙烯-醋酸乙烯共聚物阻燃高分子片材由以下質量份的原料製成：
乙烯-醋酸乙烯共聚物EVA...........................25份，
阻燃母粒..........................................20份，
線性低密度聚乙烯LLDPE.............................55份，
所述非瀝青基反應型阻燃自粘層由以下質量份的原料製成：
苯乙烯-異戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物.................25份，
萜烯樹脂.........................................32份，
苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物...................10份，
防老劑...........................................1份，
硫化劑...........................................2份，
聚苯並咪唑.......................................10份，
阻燃劑...........................................5份，
乙烯-醋酸乙烯共聚物..............................10份，
水泥反應劑.......................................5份。
實施例3
本發明提出的一種非瀝青基反應型阻燃高分子防水卷材，其為多層結構，由乙烯-醋酸乙烯共聚物阻燃高分子片材與非瀝青基反應型阻燃自粘層複合而成，
所述乙烯-醋酸乙烯共聚物阻燃高分子片材由以下質量份的原料製成：
乙烯-醋酸乙烯共聚物EVA...........................20份，
阻燃母粒.........................................20份，
線性低密度聚乙烯LLDPE............................60份，
所述非瀝青基反應型阻燃自粘層由以下質量份的原料製成：
苯乙烯-異戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物.................30份，
萜烯樹脂.........................................20份，
苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物...................10份，
防老劑...........................................1份，
硫化劑...........................................1份，
聚苯並咪唑.......................................10份，
阻燃劑...........................................10份，
乙烯-醋酸乙烯共聚物..............................10份，
水泥反應劑.......................................8份。
本發明還提供上述高分子防水卷材的製備方法，包括以下步驟：
(一)分別製備乙烯-醋酸乙烯共聚物阻燃高分子防水片材和非瀝青基反應型阻燃自粘料，其中，
乙烯-醋酸乙烯共聚物阻燃高分子片材製備：
a1：按照上述配比準備相應的原料備用；
b1：將步驟a1中原料加入到雙螺杆擠出機中混煉，保持轉速為40±1hz，溫度為130℃～150℃，混煉均勻後經過擠出、壓延、牽引、收捲成型，製得乙烯-醋酸乙烯共聚物阻燃高分子防水片材；
非瀝青基反應型阻燃自粘料製備：
a2：按照上述配比準備相應的原料備用，並至少提前10小時對帶攪拌器的保溫儲料罐進行升溫，使其內部溫度保持在120-150℃；
b2、向保溫儲料罐中投入聚苯並咪唑PBI，投入後，對保溫儲料罐進行升溫並打開攪拌器，邊升溫邊攪拌，直至溫度升至180-190℃
c2、繼續向保溫儲料罐中投入苯乙烯-異戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物SIS、乙烯-醋酸乙烯共聚物EVA、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物SBRS，使保溫儲料罐中溫度上升至180±5℃，1小時勻速投入完畢，投入完畢後，保持180±5℃分散融化1-2小時；
d2：當c2步驟完成後把保溫儲料罐的溫度降至150-160℃後，一邊攪拌一邊加入萜烯樹脂、防老劑、硫化劑、水泥反應劑，並在在該溫度下攪拌分散2小時；
e2：當步驟d2完成後，啟動膠體磨控制閥門，保溫儲料罐中的所有材料經膠體磨研磨後，全部輸送至保溫計量配料罐，保溫計量配料罐的溫度保持在150-160℃；
f2：向保溫計量配料罐中勻速投入阻燃劑，在150-160℃溫度條件下攪拌1小時，製得非瀝青基反應型阻燃自粘料；阻燃劑採用聚磷酸銨、溴銻阻燃劑和磷酸酯的混合，並且以氫氧化鋁或氫氧化鎂為阻燃填料，從而形成複合阻燃體系。在複合阻燃體系中，有機阻燃劑的含磷基團和阻燃聚醚多元醇中的含氮基團構成磷氮膨脹型阻燃，而氫氧化鋁或氫氧化鎂自身具有極佳的無機阻燃作用。通過有機阻燃和無機阻燃體系的配合，大大提高了自粘層的阻燃性能，其理化性能滿足GB/T23457-200的要求，同時阻燃指標滿足GB/T8624-2012B1級要求。
(二)複合乙烯-醋酸乙烯共聚物阻燃高分子片材與非瀝青基反應型阻燃自粘層：
a3：將步驟(一)製得的乙烯-醋酸乙烯共聚物阻燃高分子防水片材和非瀝青基反應型自粘阻燃料分別放置到展卷機上和儲蓄攪拌罐中，儲蓄攪拌罐的溫度控制在150℃～160℃。；
b3：啟動展卷機，乙烯-醋酸乙烯共聚物阻燃高分子防水片材陸續經過壓滾、浸槽；同時，非瀝青基反應型阻燃自粘料從儲蓄攪拌罐輸送到浸槽內，當乙烯-醋酸乙烯共聚物阻燃高分子防水片材通過浸槽時，非瀝青基反應型阻燃自粘料塗敷在乙烯-醋酸乙烯共聚物阻燃高分子防水片材的一側或兩側，形成非瀝青基反應型阻燃自粘層；
c3：完成步驟後通過調整整對輥間隙和速度以實現非瀝青基反應型阻燃自粘層的厚度調整；
d3：牽引機將完成步驟c3的塗有非瀝青基反應型阻燃自粘層的乙烯-醋酸乙烯共聚物阻燃高分子防水片材牽引到冷卻架上，進行自然冷卻，製得非瀝青基反應型阻燃高分子防水片材；
e3：開動收卷機對完成步驟d3的非瀝青基反應型阻燃高分子防水片材進行收卷，製得非瀝青基反應型阻燃高分子防水卷材。
本發明的非瀝青基反應型阻燃高分子防水卷材以乙烯-醋酸乙烯共聚物阻燃高分子片材為主體防水基材，在該高分子防水基材上覆非瀝青基反應型阻燃自粘料的高分子防水卷材；防水卷材的非瀝青基反應型阻燃自粘層與液態混凝土的漿料反應固結後，與混凝土結構的無間隙結合，形成「皮膚式」防水層，有效杜絕層間竄水隱患，能夠有效提高防水系統的可靠性；綠色、安全、環保，施工過程無需溶劑和燃料，避免了環境汙染和消防隱患，節約了能源，基面要求低，節省工期，無需對基層進行水泥砂漿找平，潮溼基面均可施工；無需底塗及基層處理，不受天氣影響，可節省工期、降低工程造價。
上述實施例僅為本發明的優選實施例，並非對本發明保護範圍的限制，但凡採用本發明的設計原理，以及在此基礎上進行非創造性勞動而作出的變化，均應屬於本發明的保護範圍之內。