一种预铺自粘胶膜卷材复合防水片及其制备方法和应用
阅读说明：本技术 一种预铺自粘胶膜卷材复合防水片及其制备方法和应用 (Pre-laid self-adhesive film coiled material composite waterproof sheet and preparation method and application thereof ) 是由 胡全超 龚兴宇 于 2021-09-15 设计创作，主要内容包括：本发明涉及防水材料领域,具体涉及一种预铺自粘胶膜卷材复合防水片及其制备方法和应用,该复合防水片含有层叠设置的复合层和高密度聚乙烯层,形成所述复合层的材料为乙烯基极性共聚物,形成所述高密度聚乙烯层的材料为高密度聚乙烯。本发明提供的预铺自粘胶膜卷材复合防水片具有优异的耐老化性能、剥离强度和抗穿刺强度,同时,其制备方法简单、无污染,具有环保性。(The invention relates to the field of waterproof materials, in particular to a pre-laid self-adhesive film coiled material composite waterproof sheet, and a preparation method and application thereof. The pre-laid self-adhesive film coiled material composite waterproof sheet provided by the invention has excellent aging resistance, peeling strength and puncture resistance, and meanwhile, the preparation method is simple, pollution-free and environment-friendly.)
技术领域
本发明涉及防水材料领域，具体涉及一种预铺自粘胶膜卷材复合防水片及其制备方法和应用。
背景技术
高密度聚乙烯又称低压聚乙烯，是一种结晶度高、非极性面呈一定程度半透明状的热塑性树脂，具有良好的耐热性和耐寒性，化学稳定性好，还具有较高的刚性和韧性、机械强度、介电性能、耐环境应力开裂性等优异的特点。
高密度聚乙烯可用于非沥青基高分子自粘胶膜主体层，提供非沥青基高分子自粘胶膜防水卷材以拉伸、撕裂及抗穿刺性能；亦可用于高密度聚乙烯防水板及与高密度聚乙烯相关的其他高分子防水产品。
目前，防水材料的施工便利性、可靠性日益得到关注，但也存在一些技术问题：上述高密度聚乙烯防水片较多使用压敏胶冷粘片材进行搭接边处理，温度较低，初粘性较低，不利于施工；压敏胶在长期冷热交变下与高密度聚乙烯防水片的变形率不同，不利于粘接长期有效；胶粘片材易老化导致性能不能得到保证。
例如，CN109130400A公开了一种HDPE高分子自粘胶膜防水卷材及其制造工艺，防水卷材包括高分子片材、织物和隔离膜，所述高分子片材与织物之间、所述织物与隔离膜之间均填充有自粘胶料。该现有技术仅仅考虑HDPE片材层性能，并未从整体出发，依然没有解决HDPE片材与自粘胶的界面粘接问题，以及搭接边部位如何更可靠等问题。
因此，为解决上述现有的技术问题，有必要开发性能更好的高密度聚乙烯防水片。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有高密度聚乙烯防水材料存在的不耐老化、剥离强度低和抗穿刺强度低的缺陷。
本发明的发明人在研究中发现，乙烯基极性共聚物一方面能够提供与高密度聚乙烯层较好的焊接性能，另一方面，由于极性官能团的存在，乙烯基极性共聚物具有更好的表面极性，有利于胶黏剂在其表面铺贴、浸润，从而大幅度提高其与胶黏剂的粘接效果。因此，当采用乙烯基极性共聚物形成所述复合层，并采用高密度聚乙烯形成所述高密度聚乙烯层，然后将二者以一定的厚度比例层叠设置时，能够使得得到的预铺自粘胶膜卷材复合防水片在结构和材料较为简单的前提下，仍然具有优异的耐老化性能以及较高的剥离强度和抗穿刺强度。
为了实现上述目的，本发明第一方面提供一种预铺自粘胶膜卷材复合防水片，该复合防水片含有层叠设置的复合层和高密度聚乙烯层，形成所述复合层的材料为乙烯基极性共聚物，形成所述高密度聚乙烯层的材料为高密度聚乙烯；
所述复合层的厚度D1与所述高密度聚乙烯层的厚度D2之间的比例关系为：D1：D2＝1：1-20。
本发明第二方面提供一种制备预铺自粘胶膜卷材复合防水片的方法，该方法包括：将形成复合层的材料和形成高密度聚乙烯层的材料采用熔融挤出的方式进行制备；形成所述复合层的材料为乙烯基极性共聚物，形成所述高密度聚乙烯层的材料为高密度聚乙烯；
控制熔融挤出的条件，使得所述复合层的厚度D1与所述高密度聚乙烯层的厚度D2之间的比例关系为：D1：D2＝1：1-20。
本发明第三方面提供由前述第二方面所述的方法制备得到的预铺自粘胶膜卷材复合防水片。
本发明第四方面提供前述第一方面或第三方面所述的预铺自粘胶膜卷材复合防水片在防水材料中的应用。
与现存防水材料技术相比，本发明提供的预铺自粘胶膜卷材复合防水片至少具有如下优势：
(1)本发明提供的预铺自粘胶膜卷材复合防水片具有优异的耐老化性能；
(2)本发明提供的预铺自粘胶膜卷材复合防水片的搭接边能够焊接施工，并且搭接边长期使用，其剥离强度也不会降低，杜绝窜水现象出现；
(3)本发明提供的预铺自粘胶膜卷材复合防水片具有优异的抗穿刺强度，能够提供更好的技术指标；
(4)本发明提供的预铺自粘胶膜卷材复合防水片制备方法简单、无污染，具有环保性。
本发明的其它特征和优点将通过随后的
具体实施方式
部分予以详细说明。
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。
需要说明的是，在本发明的各方面中，针对各方面中的相同的组分，本发明仅在其中一方面中描述一次而不重复进行描述，本领域技术人员不应理解为对本发明的限制。
在没有相反说明的情况下，本发明所述的室温为25±2℃。
如前所述，本发明的第一方面提供了一种预铺自粘胶膜卷材复合防水片，该复合防水片含有层叠设置的复合层和高密度聚乙烯层，形成所述复合层的材料为乙烯基极性共聚物，形成所述高密度聚乙烯层的材料为高密度聚乙烯；
所述复合层的厚度D1与所述高密度聚乙烯层的厚度D2之间的比例关系为：D1：D2＝1：1-20。
优选地，所述高密度聚乙烯的重均分子量为10万-30万。
优选地，所述复合层的厚度D1与所述高密度聚乙烯层的厚度D2之间的比例关系为：D1：D2＝1：2-10。发明人发现在该优选的实施方式下，本发明能够获得具有更高耐老化性能、剥离强度和抗穿刺强度的预铺自粘胶膜卷材复合防水片。
本发明中，优选情况下，所述复合层的宽度为8-400cm，当所述复合层的宽度为8cm时，主要提供用于与所述高密度聚乙烯层进行搭接边焊接施工，能够提供更为有效的搭接效果。
优选地，所述乙烯基极性共聚物为乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、乙烯-一氧化碳共聚物、乙烯-醋酸乙烯酯-一氧化碳三元共聚物中的至少一种。
优选地，所述乙烯-醋酸乙烯酯共聚物的重均分子量为20万-40万，VA含量为18-26质量％。
本发明中，VA含量为醋酸乙烯的含量。
优选地，所述乙烯-一氧化碳共聚物的重均分子量为20万-40万。
优选地，所述乙烯-醋酸乙烯酯-一氧化碳三元共聚物的重均分子量为20万-40万。
本发明中，在该优选的实施方式下，乙烯能够赋予共聚物一定的强度，保障其优异的物理性能，醋酸乙烯酯能够使共聚物具有柔软的特性，一氧化碳形成的羰基能够进一步提高共聚物分子极性，增加与胶黏剂树脂的相容性。
为了获得具有更高耐老化性能、剥离强度和抗穿刺强度的预铺自粘胶膜卷材复合防水片，如前所述，本发明的第二方面提供了一种制备预铺自粘胶膜卷材复合防水片的方法，该方法包括：将形成复合层的材料和形成高密度聚乙烯层的材料采用熔融挤出的方式进行制备；形成所述复合层的材料为乙烯基极性共聚物，形成所述高密度聚乙烯层的材料为高密度聚乙烯；
控制熔融挤出的条件，使得所述复合层的厚度D1与所述高密度聚乙烯层的厚度D2之间的比例关系为：D1：D2＝1：1-20，更优选为D1：D2＝1：2-10。
根据一种优选的实施方式，该方法包括采用一步法制备所述预铺自粘胶膜卷材复合防水片；所述一步法包括：将形成所述复合层的材料和形成所述高密度聚乙烯层的材料采用双挤出机进行模内熔融共挤。
优选地，所述熔融共挤的条件至少满足：机筒温度为190-240℃，模头温度为190-240℃，挤出速度为3-6m/min，压延复合温度为50-70℃。在该优选的实施方式下，发明人发现能够获得具有更高耐老化性能、剥离强度和抗穿刺强度的预铺自粘胶膜卷材复合防水片。
根据另一种优选的实施方式，该方法包括采用两步法制备所述预铺自粘胶膜卷材复合防水片；所述两步法包括：
(I1)先分别应用形成所述复合层的材料和形成所述高密度聚乙烯层的材料在单挤出机中预先制备所述高密度聚乙烯层和所述复合层；
(I2)通过压延复合将所述高密度聚乙烯层与所述复合层进行复合。
根据另一种优选的实施方式，该方法包括采用两步法制备所述预铺自粘胶膜卷材复合防水片；所述两步法包括：
(II1)采用双挤出机，应用形成所述高密度聚乙烯层的材料在第一挤出机中挤出形成所述高密度聚乙烯层，以及应用形成所述复合层的材料在第二挤出机中挤出形成所述复合层；
(II2)通过压延复合将所述高密度聚乙烯层与所述复合层进行复合。
以下针对前述一步法和两步法中的挤出机中的优选条件进行说明。
优选地，在各个挤出机中，各个所述挤出的条件至少满足：机筒温度为190-240℃，模头温度为190-240℃，挤出速度为3-6m/min。
优选地，各个所述压延复合的条件至少满足：压延复合温度为50-70℃。
本发明中，所述挤出的操作可以在单挤出机或双挤出机中进行。
根据一种特别优选的具体实施方式，制备预铺自粘胶膜卷材复合防水片的方法包括以下步骤：
将形成所述复合层的材料和形成所述高密度聚乙烯层的材料分别置于两台挤出机中，并将所述两台挤出机对应同一个挤出模头，在同一个挤出模头内进行模内熔融共挤，其中，机筒温度为190-240℃，模头温度为190-240℃，挤出速度为3-6m/min，压延复合温度为50-70℃。发明人发现在该优选的实施方式下，上下层均为熔融状态下实现压延复合，能够使得复合效果更为优异，层间剥离强度更高。
如前所述，本发明的第三方面提供了由前述第二方面所述的方法制备得到的预铺自粘胶膜卷材复合防水片。
如前所述，本发明的第四方面提供了前述第一方面或第三方面所述的预铺自粘胶膜卷材复合防水片在防水材料中的应用。
以下将通过实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，涉及到的实验仪器和原料均为市售品。
实验仪器
单挤出机：平行双螺杆，意大利阿姆特公司；
双挤出机：单螺杆，苏州金纬公司；
拉力试验机：C43，美特斯公司。
原料
乙烯基极性共聚物：乙烯-醋酸乙烯酯-一氧化碳三元共聚物，Elvaloy441，熔融指数8g/10min，密度0.98g/cm3，美国陶氏化学公司；
乙烯基极性共聚物：乙烯-醋酸乙烯酯-一氧化碳三元共聚物，Elvaloy741，熔融指数35g/10min，密度1.0g/cm3，美国陶氏化学公司；
乙烯基极性共聚物：乙烯-醋酸乙烯酯共聚物，EVA，熔融指数2.5g/10min，密度0.938g/cm3，重均分子量20万，VA含量为18质量％，台湾化纤公司；
高密度聚乙烯I：熔融指数0.18g/10min，密度0.946g/cm3，重均分子量25万，TR-144，沙特雪佛龙菲利普公司；
高密度聚乙烯II：熔融指数0.2g/10min，密度0.946g/cm3，重均分子量25万，TR-144，中石化广州石化公司；
聚对苯二甲酸乙二酯薄膜：PET-4C，杭州大东南高科公司；
SIS压敏胶：CKS-101，科顺防水科技股份公司；
沥青基压敏胶：CKS-405，科顺防水科技股份公司。
实施例1
采用一步法制备预铺自粘胶膜卷材复合防水片S1，该方法包括以下步骤：
将乙烯基极性共聚物Elvaloy 441和高密度聚乙烯I分别置于两台挤出机中，并将所述两台挤出机对应同一个挤出模头，在同一个挤出模头内进行模内熔融共挤，机筒温度为200℃，模头温度为200℃，压延复合温度为60℃，两辊速比为1：1.05，挤出速度为4m/min；在模头挤出到压延过程中，在厚度为0.5mm的复合层与厚度为1mm的高密度聚乙烯层之间插入厚度为0.04mm的聚对苯二甲酸乙二酯薄膜，冷却定型，得到预铺自粘胶膜卷材复合防水片S1。
实施例2
采用两步法和单挤出机制备预铺自粘胶膜卷材复合防水片S2，该方法包括以下步骤：
(I1)先分别应用乙烯基极性共聚物Elvaloy 441和高密度聚乙烯I在单挤出机中预先制备厚度为1mm的高密度聚乙烯层I和厚度为0.5mm的复合层I，机筒温度为200℃，模头温度为200℃，挤出速度为4m/min；
(I2)通过压延复合将所述高密度聚乙烯层I与所述复合层I进行复合，压延复合温度为60℃，两辊速比为1：1.05；在压延过程中，在所述复合层I与所述高密度聚乙烯层I之间插入厚度为0.04mm的聚对苯二甲酸乙二酯薄膜，冷却定型，得到预铺自粘胶膜卷材复合防水片S2。
实施例3
采用两步法和双挤出机制备预铺自粘胶膜卷材复合防水片S3，该方法包括以下步骤：
(II1)采用双挤出机，应用高密度聚乙烯I在第一挤出机中挤出形成厚度为1mm的高密度聚乙烯层II，以及应用乙烯基极性共聚物Elvaloy 441在第二挤出机中挤出形成厚度为0.5mm的复合层II，机筒温度为200℃，模头温度为200℃，挤出速度为4m/min；
(II2)通过压延复合将所述高密度聚乙烯层II与所述复合层II进行复合，压延复合温度为60℃，两辊速比为1：1.05；在压延过程中，在所述复合层II与所述高密度聚乙烯层II之间插入厚度为0.04mm的聚对苯二甲酸乙二酯薄膜，冷却定型，得到预铺自粘胶膜卷材复合防水片S3。
对比例1
本对比例采用与实施例1相似的步骤制备预铺自粘胶膜卷材复合防水片DS1，所不同的是：所述复合层的厚度为0.5mm，所述高密度聚乙烯层的厚度为0.25mm。
对比例2
本对比例采用与实施例1相似的步骤制备预铺自粘胶膜卷材复合防水片DS2，所不同的是：所述复合层的厚度为0.1mm，所述高密度聚乙烯层的厚度为3mm。
测试例1
将预铺自粘胶膜卷材复合防水片S1-S3、DS1-DS2分别裁成50mm×200mm的样块，按照GB/T 328.21进行测试，检测速度为100mm/min，测试结果见表1。
表1
从表1可以看出，在S1-S3中，一步法模内熔融共挤的加工方式获得的预铺自粘胶膜卷材复合防水片S1的层间剥离力最高；DS1-DS2的层间剥离力较低。
实施例4
采用一步法制备预铺自粘胶膜卷材复合防水片S4，该方法包括以下步骤：
将乙烯基极性共聚物EVA和高密度聚乙烯II分别置于两台挤出机中，并将所述两台挤出机对应同一个挤出模头，在同一个挤出模头内进行模内熔融共挤，机筒温度为200℃，模头温度为200℃，压延复合温度为60℃，两辊速比为1：1.05，挤出速度为4.5m/min，得到厚度为0.3mm的所述复合层与厚度为1mm的所述高密度聚乙烯层，然后将所述复合层和所述高密度聚乙烯层采用手持式热风焊机进行焊接，在室温下放置24h，得到预铺自粘胶膜卷材复合防水片S4。
对比例3
本对比例采用与实施例4相似的步骤制备预铺自粘胶膜卷材复合防水片DS3，所不同的是：采用SIS压敏胶将所述复合层和所述高密度聚乙烯层进行胶粘搭接。
对比例4
本对比例采用与实施例4相似的步骤制备预铺自粘胶膜卷材复合防水片DS4，所不同的是：采用沥青基压敏胶将所述复合层和所述高密度聚乙烯层进行胶粘搭接。
测试例2
将预铺自粘胶膜卷材复合防水片S4、DS3-DS4分别裁成50mm×200mm的样块，按照GB/T 328.21进行无处理焊接剥离强度测试，检测速度为100mm/min；将上述样品放置于70℃的鼓风干燥箱中28d，再按照GB/T328.21进行长期热老化焊接剥离强度测试，检测速度为100mm/min；测试结果见表2。
表2
实例
实施例4
对比例3
对比例4
复合层厚度/mm
0.3
0.3
0.3
高密度聚乙烯层厚度/mm
1.0
1.0
1.0
无处理剥离强度/(N/mm)
6.2
1.8
2.0
热处理剥离强度/(N/mm)
5.8
0.8
0.5
热处理破坏形式
卷材破坏
界面破坏
界面破坏
从表2可以看出，S4采用焊接方式搭接，其无处理剥离强度明显高于胶粘搭接方式获得的DS3-DS4，同时，其热老化后剥离强度几乎没有衰减，而DS3-DS4的热老化后剥离强度相比无处理剥离强度有大幅降低。
实施例5
采用一步法制备预铺自粘胶膜卷材复合防水片S5，该方法包括以下步骤：
将乙烯基极性共聚物Elvaloy 741和高密度聚乙烯I分别置于两台挤出机中，并将所述两台挤出机对应同一个挤出模头，在同一个挤出模头内进行模内熔融共挤，机筒温度为200℃，模头温度为200℃，压延复合温度为60℃，两辊速比为1：1.05，挤出速度为5m/min，得到厚度为0.1mm的所述复合层与厚度为1mm的所述高密度聚乙烯层，并将所述复合层和所述高密度聚乙烯层进行压延复合，得到预铺自粘胶膜卷材复合防水片S5。
实施例6
本实施例采用与实施例5相似的步骤制备预铺自粘胶膜卷材复合防水片S6，所不同的是：所述复合层的厚度为0.3mm。
实施例7
本实施例采用与实施例5相似的步骤制备预铺自粘胶膜卷材复合防水片S7，所不同的是：所述复合层的厚度为0.5mm。
实施例8
本实施例采用与实施例5相似的步骤制备预铺自粘胶膜卷材复合防水片S8，所不同的是：所述复合层的厚度为0.7mm。
实施例9
本实施例采用与实施例5相似的步骤制备预铺自粘胶膜卷材复合防水片S9，所不同的是：所述复合层的厚度为1mm。
对比例5
本对比例采用与实施例5相似的步骤制备预铺自粘胶膜卷材复合防水片DS5，所不同的是：没有所述复合层。
测试例3
在140℃下，将SIS压敏胶分别涂布于预铺自粘胶膜卷材复合防水片S5-S9、DS5的表面，涂布量为350g/m2，并将隔离砂覆盖于压敏胶表面，分别得到非沥青基高分子自粘胶膜防水卷材A1-A6。
分别对非沥青基高分子自粘胶膜防水卷材A1-A6按照CJ/T 234-2006的附录B、ASTM E154进行抗穿刺强度测试；按照GB/T 328.18进行撕裂强度测试；测试结果见表3。
表3
实例
实施例5
实施例6
实施例7
实施例8
实施例9
对比例5
复合层厚度/mm
0.1
0.3
0.5
0.7
1.0
0
高密度聚乙烯层厚度/mm
1.0
1.0
1.0
1.0
1.0
1.0
CJ抗穿刺强度/N
378
402
435
442
450
356
ASTM抗穿刺强度/N
1120
1184
1275
1302
1356
1052
撕裂强度/N
482
559
598
612
630
428
从表3可以看出，在复合层的厚度为0.1-0.5mm时，其抗穿刺强度、撕裂强度的增长幅度最快，在复合层的厚度超过0.5mm之后，其抗穿刺强度、撕裂强度的增幅降低。
从以上结果可以看出，本发明提供的预铺自粘胶膜卷材复合防水片具有优异的耐老化性能、剥离强度和抗穿刺强度，同时，其制备方法简单、无污染，具有环保性。
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。
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