本发明涉及防水材料领域，具体涉及一种新型非沥青基自粘防水卷材及其制备方法。
背景技术：
自粘防水卷材在施工时无需加热，特别是湿铺法施工的自粘卷材不需在基层涂刷基层处理剂，施工安全，对环境友好，是近些年来发展比较快的一种防水卷材。现市场上应用的自粘防水卷材主要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在低温条件下粘结性较差；而一般的非沥青基防水卷材的耐候性和耐水性较差，同时还存在高分子基材与高分子自粘胶容易分离现象，在卷材经过热老化后剥离现象更加明显。
申请号为201610462603.2的中国发明专利通过高分子片材中添加极性树脂的方法来提高非沥青高分子防水卷材的剥离强度，具体为通过低密度聚乙烯、马来酸酐接枝改性聚乙烯、经过硅烷偶联剂表面处理的轻质碳酸钙、紫外线吸收剂、主抗氧剂、辅抗氧剂、硬脂酸和铁白粉等原料基础的到高分子片材，再在高分子片材上熔融挤出sis压敏热熔胶，最后覆上保护层，如此得到非沥青高分子防水卷材。该方案对于防水卷材的剥离强度的提高主要是通过提高极性树脂——马来酸酐接枝改性聚乙烯，原料及加工成本较高。
技术实现要素：
为克服现有的技术缺陷，本发明提供了一种主体基材(高分子基材)与非沥青自粘胶料不容易分离的新型非沥青基自粘防水卷材及其制备方法。
为实现本发明的目的，采用以下技术方案予以实现：
一种新型非沥青基自粘防水卷材，包括主体基材、覆于主体基材上的非沥青自粘胶料以及隔离膜，所述非沥青自粘胶料由以下重量百分比的原料组成：c5/c9共聚树脂10～25％、聚异丁烯3～14％、环烷基橡胶油10～25％、sis橡胶3～12％、丁苯橡胶4～14％、填料15～35％、颜料0.5～2.5％、助剂4～6％。
进一步地，所述非沥青自粘胶料由以下重量百分比的原料组成：c5/c9共聚树脂15～22％、聚异丁烯5～12％、环烷基橡胶油15～22％、sis橡胶5～10％、丁苯橡胶5～10％、填料20～30％、颜料1～2％、助剂3～5％。
进一步地，所述非沥青自粘胶料由以下重量百分比的原料组成：c5/c9共聚树脂17～20％、聚异丁烯7～10％、环烷基橡胶油17～21％、sis橡胶7～9％、丁苯橡胶7～9％、填料25～27％、颜料1.3～1.7％、助剂3.5～4.5％。
目前，市场上无胎基沥青或非沥青基卷材高分子防水卷材的基材多为高密度聚乙烯膜，但是高密度聚乙烯膜耐热性、尺寸稳定性、与自粘胶料粘结性都较差。为解决此问题，本发明所提供的新型非沥青基自粘卷材的主体增强材料采用强力交叉层压膜。优选地，选用的强力交叉层压膜是用高密度聚乙烯膜斜45°角交叉层压的复合膜，这样可以赋予高密度聚乙烯膜很好尺寸稳定性和抗撕裂强度。
为了进一步地增强强力交叉层压膜与非沥青自粘胶料之间的附着，在交叉层压复合膜进行电晕处理，利用高频率高电压在交叉层压复合膜的表面电晕放电(高频交流电压高达5000～15000v/m2)而产生低温等离子体，使膜表面产生官能团反应而使聚合物发生交联，表面变粗糙以致增加表面的附着能力。
进一步地，所述的c5/c9共聚石油树脂是软化点为90～110℃。目前的非沥青基防水卷材的自粘胶料层大多采用c5加氢树脂或c9树脂。然而虽然c5加氢树脂在热熔胶行业使用普遍，但由于较高价格，使得生产的热熔胶成本较贵，这样相对于普通自粘卷材胶料成本上没有优势；而使用c9树脂成本较低，但由于c9树脂具有较高含量的异戊二烯等双键结构，使得自粘胶料层热老化和耐紫外性能降低。因此，综合以上因素，本发明选用c5/c9共聚石油树脂。优选地，所述c5/c9共聚石油树脂选用色度小于5号的加氢c5/c9共聚石油树脂。此非沥青基自粘料是可以染色成其他颜色，树脂颜色太深，不好染色成浅色调。色度对胶料性质不影响。
所述的聚异丁烯为分子量1000～5000左右的聚异丁烯(pib)。该段分子量的pib有比较好的耐热、耐氧、耐候、耐紫外线、耐酸和耐碱性。
为使得非沥青自粘胶料在低温柔性和粘结性能方面表现优异，所述的sis橡胶为异戊二烯含量在80％以上的sis橡胶。
为进一步增加自粘胶料的粘性，所述的丁苯橡胶为胶含量为80％以上，水分含量小于0.5％的丁苯固体粉末橡胶。
所述的填料为碳酸钙、滑石粉、重钙、轻钙、煅烧高岭土的一种或多种。
所述的助剂为有机蒙脱土。为增加体系的热稳定性，所述的有机蒙脱土采用纳基蒙脱土。
进一步地，所述的颜料可以采用红棕色粉末铁红，起到物料染色作用。
所述非沥青基自粘胶料的制备方法具体为：
进一步地，所述非沥青基自粘胶料的制备方法具体为：
s1：向第一反应釜加入配方比例的环烷基橡胶油和聚异丁烯，然后开启搅拌，升温到150℃；
s2：待温度上升到160℃且c5/c9共聚树脂完全溶化后，加入sis橡胶和丁苯橡胶，继续升温到178～182℃，然后在此温度下搅拌改性2.5h；
s3：将步骤s2改性后的物料转移至高剪切研磨分散机中，通过高剪切研磨分散机研磨分散40～50min后进入第二反应釜，在第二反应釜中加入颜料、填料和助剂，在160～165℃下搅拌40～60min后即得到非沥青基自粘胶料。
一种上述的新型非沥青基自粘防水卷材的制备方法，具体包括以下步骤：
(1)对辊成型：将制备好的非沥青基自粘胶料加入到在线涂胶反应釜中，调整对辊间距和挡板距离，把交叉层压膜和隔离膜分别放于两个对辊表面后，放料挤压成型得到卷材；
(2)冷却定型：对辊挤压成型的卷材进行喷水后再进入水槽中，控制冷却水槽的温度在20～23℃之间，使其快速充分冷却定型；
(3)干燥：卷材经过冷却水槽冷却后，用风机将卷材表面的水吹干，再用海绵层把卷材表面剩余的水吸干，最后用热风机组烘干；
(4)展平：卷材烘干后，通过多个辊筒进行对卷材进行展平处理；
(5)收卷：要自动收卷机进行收卷；
(6)包装：用热收缩包装机进行包装。
本发明所提供的制备方法中，改进点具体为：
1)对于生产过程中成型温度控制
目前，大部分生产厂家在生产此类卷材时，为了提高生产效果，降低物料粘度，成型温度会控制在165℃～175℃之间，而本发明所提供的卷材的制备方法将成型工艺温度降低到160～165℃，温度不能超过165℃。低温成型使得增强的主体高密度聚乙烯膜免受高温瞬间烫膜，同时并不影响卷材的性质和质量。
2)生产过程中冷却水的设定及要求
卷材对辊成型后本身具有较高温度，常用的循环冷却水进行冷却定型。如果冷却水不进行制冷，冷却水的温度会不断提高，从而大大降低卷材的冷却效果。本发明所提供的新型非沥青基自粘卷材循环冷却水需经过制冷机冷却后对卷材进行冷却定型，冷却水温控制在20～23℃之间。
进一步地，对于生产过程的张力控制，由于很多厂家为提升生产效果和产能，生产速度在40～50m/min，导致张力过大，容易造成卷材本身形变表面出现皱褶。本发明所提供的非沥青基卷材在生产过程降低生产车速，车速控制在25～30m/min之间，降低生产线整体张力，让生产卷材不易起皱褶，不会影响后续施工搭接，使得搭接效果更加密实无间隙。
本发明提供了一种新型非沥青基自粘防水卷材及其制备方法，与现有技术相比，具有以下有益效果：
1、本发明使用的高密度聚乙烯膜为斜45°角交叉层压作为增强基体，膜的抗撕裂强度更高，同时膜经过高压静电处理，大大增强了膜与非沥青基自粘胶料的粘结力。
2、本发明所提供的非沥青基自粘胶料的配方设计中，对于pib和c5/c9共聚树脂的选择可以保证卷材在耐水、耐热老化、耐腐蚀、耐紫外线性能更加优异；同时在配方设计中还使用了高异戊二烯含量的sis和高胶含量的丁苯橡胶可以保证卷材具有更强的粘结力。
3、在生产过程中控制生产线速度，降低生产张力，可以使得卷材在生产过程中外观更加平整；在生产过程中控制对辊成型温度，避免生产过程出现烫膜现象及高温对膜的损伤；在生产过程中控制冷却水的水温，使得卷材的冷却效果更好，有利卷材的瞬间定型，对卷材厚度控制更加有利。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本发明实施方式作进一步详细地说明。
实施例1
本实施例提供了一种新型非沥青基自粘防水卷材，包括主体基材、覆于主体基材上的非沥青自粘胶料以及隔离膜。所述非沥青自粘胶料由以下重量百分比的原料组成：c5/c9共聚树脂10％、聚异丁烯14％、环烷基橡胶油25％、sis橡胶12％、丁苯橡胶14％、填料16.5％、颜料2.5％、助剂6％。
其中，c5/c9共聚石油树脂是软化点为90～110℃，色度小于5号的加氢c5/c9共聚石油树脂；聚异丁烯为分子量1000～5000左右的聚异丁烯；sis橡胶为异戊二烯含量在80％以上的sis橡胶；丁苯橡胶为胶含量为80％以上，水分含量小于0.5％的丁苯固体粉末橡胶；填料为碳酸钙、滑石粉、重钙、轻钙、煅烧高岭土的一种或多种；助剂为有机蒙脱土。
其中，主体基材采用强力交叉层压膜。优选地，选用的强力交叉层压膜是用高密度聚乙烯膜斜45°角交叉层压的复合膜，且对交叉层压膜进行等离子体表面处理，以提高交叉层压膜与非沥青自粘胶料之间的附着能力。
上述的非沥青基自粘胶料的制备方法具体为：
s1：向第一反应釜加入配方比例的环烷基橡胶油和聚异丁烯，然后开启搅拌，升温到150℃；
s2：待温度上升到160℃且c5/c9共聚树脂完全溶化后，加入sis橡胶和丁苯橡胶，继续升温到178～182℃，然后在此温度下搅拌改性2.5h；
s3：将步骤s2改性后的物料转移至高剪切研磨分散机中，通过高剪切研磨分散机研磨分散40～50min后进入第二反应釜，在第二反应釜中加入颜料、填料和助剂，在160～165℃下搅拌40～60min后即得到非沥青基自粘胶料。
一种上述新型非沥青基自粘防水卷材的制备方法，具体包括以下步骤：
(1)对辊成型：将制备好的非沥青基自粘胶料加入到在线涂胶反应釜中，调整对辊间距和挡板距离，把交叉层压膜和隔离膜分别放于两个对辊表面后，放料挤压成型得到卷材；
(2)冷却定型：对辊挤压成型的卷材进行喷水后再进入水槽中，控制冷却水槽的温度在20～23℃之间，使其快速充分冷却定型；
(3)干燥：卷材经过冷却水槽冷却后，用风机将卷材表面的水吹干，再用海绵层把卷材表面剩余的水吸干，最后用热风机组烘干；
(4)展平：卷材烘干后，通过多个辊筒进行对卷材进行展平处理；
(5)收卷：要自动收卷机进行收卷；
(6)包装：用热收缩包装机进行包装。
实施例2
本实施例提供了一种新型非沥青基自粘防水卷材，包括主体基材、覆于主体基材上的非沥青自粘胶料以及隔离膜。所述非沥青自粘胶料由以下重量百分比的原料组成：c5/c9共聚树脂25％、聚异丁烯3％、环烷基橡胶油25％、sis橡胶3％、丁苯橡胶4％、填料35％、颜料0.5％、助剂4.5％。
其中，c5/c9共聚石油树脂是软化点为90～110℃，色度小于5号的加氢c5/c9共聚石油树脂；聚异丁烯为分子量1000～5000左右的聚异丁烯；sis橡胶为异戊二烯含量在80％以上的sis橡胶；丁苯橡胶为胶含量为80％以上，水分含量小于0.5％的丁苯固体粉末橡胶；填料为碳酸钙、滑石粉、重钙、轻钙、煅烧高岭土的一种或多种；助剂为有机蒙脱土。
其中，主体基材采用强力交叉层压膜。优选地，选用的强力交叉层压膜是用高密度聚乙烯膜斜45°角交叉层压的复合膜，且对交叉层压膜进行等离子体表面处理，以提高交叉层压膜与非沥青自粘胶料之间的附着能力。
其中，非沥青基自粘胶料以及卷材的制备方法参照实施例1。
实施例3
本实施例提供了一种新型非沥青基自粘防水卷材，包括主体基材、覆于主体基材上的非沥青自粘胶料以及隔离膜。所述非沥青自粘胶料由以下重量百分比的原料组成：c5/c9共聚树脂15％、聚异丁烯12％、环烷基橡胶油22％、sis橡胶6％、丁苯橡胶10％、填料28％、颜料2％、助剂5％。
其中，c5/c9共聚石油树脂是软化点为90～110℃，色度小于5号的加氢c5/c9共聚石油树脂；聚异丁烯为分子量1000～5000左右的聚异丁烯；sis橡胶为异戊二烯含量在80％以上的sis橡胶；丁苯橡胶为胶含量为80％以上，水分含量小于0.5％的丁苯固体粉末橡胶；填料为碳酸钙、滑石粉、重钙、轻钙、煅烧高岭土的一种或多种；助剂为有机蒙脱土。
其中，主体基材采用强力交叉层压膜。优选地，选用的强力交叉层压膜是用高密度聚乙烯膜斜45°角交叉层压的复合膜，且对交叉层压膜进行等离子体表面处理，以提高交叉层压膜与非沥青自粘胶料之间的附着能力。
其中，非沥青基自粘胶料以及卷材的制备方法参照实施例1。
实施例4
本实施例提供了一种新型非沥青基自粘防水卷材，包括主体基材、覆于主体基材上的非沥青自粘胶料以及隔离膜。所述非沥青自粘胶料由以下重量百分比的原料组成：c5/c9共聚树脂22％、聚异丁烯8％、环烷基橡胶油18％、sis橡胶10％、丁苯橡胶8％、填料30％、颜料1％、助剂3％。
其中，c5/c9共聚石油树脂是软化点为90～110℃，色度小于5号的加氢c5/c9共聚石油树脂；聚异丁烯为分子量1000～5000左右的聚异丁烯；sis橡胶为异戊二烯含量在80％以上的sis橡胶；丁苯橡胶为胶含量为80％以上，水分含量小于0.5％的丁苯固体粉末橡胶；填料为碳酸钙、滑石粉、重钙、轻钙、煅烧高岭土的一种或多种；助剂为有机蒙脱土。
其中，主体基材采用强力交叉层压膜。优选地，选用的强力交叉层压膜是用高密度聚乙烯膜斜45°角交叉层压的复合膜，且对交叉层压膜进行等离子体表面处理，以提高交叉层压膜与非沥青自粘胶料之间的附着能力。
其中，非沥青基自粘胶料以及卷材的制备方法参照实施例1。
实施例5
本实施例提供了一种新型非沥青基自粘防水卷材，包括主体基材、覆于主体基材上的非沥青自粘胶料以及隔离膜。所述非沥青自粘胶料由以下重量百分比的原料组成：c5/c9共聚树脂20％、聚异丁烯10％、环烷基橡胶油21％、sis橡胶9％、丁苯橡胶9％、填料26％、颜料1.5％、助剂4.5％。
其中，c5/c9共聚石油树脂是软化点为90～110℃，色度小于5号的加氢c5/c9共聚石油树脂；聚异丁烯为分子量1000～5000左右的聚异丁烯；sis橡胶为异戊二烯含量在80％以上的sis橡胶；丁苯橡胶为胶含量为80％以上，水分含量小于0.5％的丁苯固体粉末橡胶；填料为碳酸钙、滑石粉、重钙、轻钙、煅烧高岭土的一种或多种；助剂为有机蒙脱土。
其中，主体基材采用强力交叉层压膜。优选地，选用的强力交叉层压膜是用高密度聚乙烯膜斜45°角交叉层压的复合膜，且对交叉层压膜进行等离子体表面处理，以提高交叉层压膜与非沥青自粘胶料之间的附着能力。
其中，非沥青基自粘胶料以及卷材的制备方法参照实施例1。
对比例1
以实施例1相比，作为主体基材的强力交叉层压膜未经过等离子体处理。
对比例2
本对比例2提供了一种普通沥青基自粘防水卷材，包括主体基材、覆于主体基材上的沥青自粘胶料以及隔离膜。所述沥青基自粘胶料由以下重量百分比的原料组成：沥青45％、基础油10％、sbs7％、丁苯橡胶4％、增粘石油树脂5％、橡胶粉：7％、填料22％。
其中，主体基材采用聚乙烯复合膜。优选地，选用的双层聚乙烯的复合膜。
对比例3
本对比例3提供了一种普通非沥青基自粘防水卷材，包括主体基材、覆于主体基材上的非沥青自粘胶料以及隔离膜。所述沥青基自粘胶料由以下重量百分比的原料组成：碳5加氢树脂30％、环烷油20％、sis20％、填充料28％、助剂2％。
其中，主体基材采用强力交叉层压膜。优选地，选用的强力交叉层压膜是用高密度聚乙烯膜斜45°角交叉层压的复合膜。
性能测试
按gb/t23457-2009和gb/t35467-2017中标准要求，对实施例1～5所提供新型非沥青基防水卷材与普通自粘防水卷材在不同条件下与水泥砂浆的剥离强度进行测试，具体测试结果如表1所示。
表1
根据表1的数据可知，实施例1～5所提供的新型非沥青基防水卷材的剥离强度高于沥青基防水卷材和普通的非沥青基防水卷材，尤其是经过热老化、盐处理、碱处理、浸水30天以及外露30天后的剥离强度。
上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。