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    簡析自粘聚合物改性瀝青防水卷材剝離強度的影響因素

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    簡析自粘聚合物改性瀝青防水卷材剝離強度的影響因素

    發布日期:2015-07-06 12:56 來源:http://www.mon43.com 點擊:


        自粘聚合物改性瀝青防水卷材是以瀝青、有機溶劑、SBS、增黏劑、填料等為基料,改性聚合物材料以聚酯胎為胎基或無胎基,以聚乙烯膜、聚酯鍍鋁膜為表面材料或無膜(雙面自粘),采用單硅膜做為防粘隔離層的一種防水材料。近幾年來,因其具有強度高、延伸率大,粘結方便,抗低溫性、變形性、自愈性好等特點,已被我國建筑防水工程廣泛使用。

        當自粘防水卷材和被粘物體(如混凝土或高分子卷材)粘貼時,其粘接作用僅發生在表面及薄層,其粘接過程實際上是一種界面現象,即通過膠粘劑與被粘物體表面的浸潤、吸附、擴散等物理、界面化學作用使兩者連接在一起。其剝離性能是衡量自粘卷材和基面持久粘結力的重要指標。 

    決定自粘卷材剝離強度大小的因素包括兩方面:一是改性瀝青的粘基力(改性瀝青與基面之間的附著力,即初粘性),改性聚合物材料二是改性瀝青分子之問的作用力(即內聚強度)。[2]在實際使用中,這兩者是互為矛盾的:初粘性越好,改性瀝青層分散和濕潤基層的能力越強,內聚強度則越低。當內聚強度過低時,進行剝離測試就會發生內聚破壞,剝離強度驟降。即脫粘合為界面破壞,初粘性與剝離強度成正比;初粘性過大,脫粘合可能為內聚破壞,使剝離強度降低。 

        因此,影響自粘聚合物改性瀝青防水卷材剝離強度的因素一般都會引起初粘性或內聚力變化。本文分析體系中各種原材料對自粘卷材的軟化點、低溫柔性以及剝離強度的影響作用。

    1 瀝青

    瀝青是生產自粘卷材最主要的原材料,對自粘卷材的粘附性、低溫柔性、耐熱性等起著決定性作用。不同牌號的瀝青物理性能有所差別,其初黏性和內聚力也各不相同。一般說來,瀝青針入度越小,體系相容性越差,初黏性越??;瀝青所含油分越多,瀝青分子問作用力越小,其內聚強度越小。

    此外蠟含量也是影響瀝青低溫柔性和剝離性能的關鍵。蠟以不均勻相的懸浮物狀態分布于瀝青中,容易導致瀝青分子間作用力劇減,內聚強度降低,低溫發脆、干裂;蠟分子分布于改性瀝青層與基面的粘合面,會降低粘結強度,從而大幅度降低瀝青的剝離強度。

    一般選擇具有低溫柔性好、粘結性高、相容性好、蠟含量低等優點的基質瀝青。

    2 有機溶劑

         有機溶劑可以起到改善自粘卷材粘附力、初粘性、低溫柔性,降低熔融黏度的作用。改性聚合物材料有機溶劑應該選擇揮發性小、黏度低、無毒害、耐老化的品種,此外還要考慮該有機溶劑與體系的相容性。卷材選用的有機溶劑通常為瀝青軟化油,一般包括環烷油和芳烴油兩類。

         瀝青軟化油的加入會大幅度降低瀝青分子的內聚強度,主要表現為瀝青軟化點降低,自粘卷材硬挺度降低。進行剝離測試時,改性瀝青層會發生內聚破壞,從而大幅度降低自粘卷材的剝離性能。特別是在要求0℃ 以下施工的自粘卷材配方調試過程中,往往出現初粘性能達到施工要求,而剝離性能、持粘性大幅度

    下降,達不到國家標準要求的情況。

    但瀝青軟化油添加比例超過一定量時,卷材放置一段時間后,不能完全被鎖定于瀝青中的軟化油會析出,但油層的表面張力低于改性瀝青的表面張力,故油層比改性瀝青層更易與被粘物吸附,形成不易消除的吸附層(弱界面),從而降低改性瀝青對被粘物的親合力,降低剝離性能。[4]此外還可能引起自粘卷材隔離材料發黃,隔離性能下降,使隔離膜與自粘改性瀝青層完全粘結,施工時無法撕下。這就需要嚴格的用量,在恰好滿足施工要求的初粘性的同時,盡可能減少瀝青軟化油的添加比例。

    3 橡膠改性劑

        熱塑性彈性體SBS具有熱可塑交聯的PS區域和彈性優良的PB區域,呈微觀兩相分離狀態,常溫下為橡膠態,高溫下呈黏流狀。將其加入瀝青中,既能改善加工性又能顯著提高瀝青的高、低溫性能和粘結性能,是聚合物改性瀝青的最佳改性劑。SBS按分子結構可分為線型和星型,線型SBS的相對分子質量較低,溶解性好,剝離強度高;星型SBS雖然能使改性后的瀝青內聚強度更大,但其低溫柔性和粘結力較差。因此生產中一般用線型結構的SBS改性瀝青分子。

    隨著SBS添加量的增加,體系的軟化點逐漸增加,低溫柔性逐漸變好;而剝離強度和持黏性均呈現出先上升后下降的趨勢,這是因為在開始階段,改性劑的加入使改性瀝青內聚強度增加,剝離性能和持黏性也逐漸增加達到最大值;而后再繼續加入改性劑,內聚強度的增加阻礙了瀝青分子與基面的分散與潤濕,從而使得剝離強度和持黏性大幅下降。 

        因此,從提高剝離強度的角度出發,SBS的添加量最好控制在一定范圍內。

    4 增黏劑

        增黏劑的加入可以提高自粘瀝青與被粘物的潤濕性,使得自粘瀝青具有良好的初黏性、持黏性和抗剝離性能。常用的增黏劑有松香、萜烯樹脂、石油樹

    脂、古馬隆樹脂等。

        適量加入增黏劑后,對體系高低溫性能的影響并不顯著,對體系的抗剝離性能和持黏性有所改善。但是這種改善有一定的限度,加入過量的增黏劑后反而會影響體系的低溫柔性,降低抗剝離性能和持黏性。

    5 填料

        填料可以改善材料的硬度、剛度以及儲存穩定性,并且可以降低生產成本。自粘卷材中所添加的填料主要為滑石粉、碳酸鈣等無機填料。

    在防水卷材中,以滑石粉等作為無機填料和瀝青共混,形成了一種骨架一空隙一密實的空間網狀分散系結構,能提高改性瀝青分子的內聚強度,增強分子

    間的力學性能,主要表現為提高瀝青軟化點、硬挺度以及儲存穩定性。過量的填料會吸附體系中的油分,減弱瀝青與被粘物的潤濕,從而降低了體系的剝離強度和持黏性。 


    小結

         自粘卷材原材料中瀝青既要考慮其基礎性能,又要考慮瀝青改性后的粘結力和內聚強度。改性聚合物材料一般選擇低溫柔性好、粘結性高、相容性好、蠟含量低的基質瀝青。有機溶劑的加入可以增加瀝青層和被粘物在界面層上的潤濕性,分子之間緊密接觸而使吸附力增加,剝離強度隨之升高;但如果加入過量的有機溶劑,會使瀝青分子間的作用力逐漸下降,減弱內聚強度,剝離強度隨之降低。橡膠改性劑的加入使得改性瀝青內聚強度增加,從而使剝離強度增加;但加入過多的改性劑,內聚強度的增加會阻礙瀝青分子與基面的分散與潤濕,反而使得剝離強度大幅下降。增黏劑的加入能改善體系的抗剝離性能和持黏性,但這種改善有一定的限度,過量加入增黏劑會影響體系的低溫柔性,降低抗剝離性能和持黏性。填料的加入增加了瀝青分子間的作用力,增大瀝青的內聚強度,提高了材料的硬度、剛度以及儲存穩定性,并且可以降低生產成本。但過量的填料會吸附體系中的油分,減弱瀝青與被粘物的潤濕,從而降低體系的剝離強度和持粘性。


        改性聚合物材料.jpg


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