隔熱瓦用高性能黏結(jié)劑的制備研究

黃昌政

（河源市普立隆新材料科技有限公司，廣東 河源 517003）

科技的高速發(fā)展推動著人類社會飛躍的進(jìn)步，隨著生活水平的提高，提出了更舒適、安全、環(huán)保、健康的居住環(huán)境。因此，近年來，相關(guān)行業(yè)對節(jié)能環(huán)保建材開展了大量的研究并得到了廣泛的應(yīng)用[1-4]。

隔熱瓦作為一種性能優(yōu)異的新型建材在建筑領(lǐng)域中被推廣與應(yīng)用[5]，被大量運(yùn)用于廠房、居民樓房、倉庫或鋼架結(jié)構(gòu)等，高端隔熱瓦還應(yīng)用于航空航天等領(lǐng)域[6-7]。

傳統(tǒng)的隔熱瓦的制備是利用了材料本身的吸熱性能，如石棉、水泥等，熱量被吸收了大部分[8]，導(dǎo)致隔熱瓦成為熱源，溫度高、散熱慢，無法滿足隔熱要求[9-10]，而且利用水泥、石棉制造的隔熱瓦，制造過程能耗大、污染嚴(yán)重、自重大，對建筑物結(jié)構(gòu)本身有一定的要求，且由于易裂嚴(yán)重影響了使用壽命，產(chǎn)品無法達(dá)到客戶的要求。

近年來，各種新型的復(fù)合隔熱瓦受到了越來越多的青睞，對不銹鋼材料、鎂質(zhì)膠凝材料、納米材料、塑像材料、碳纖維材料等開展了研究。本文研究的隔熱瓦[11]，是利用鋁箔對日照高反射、低吸收的特點，具有優(yōu)異的熱量阻導(dǎo)性能，同時利用了不銹鋼板的高強(qiáng)度的有點，新型的隔熱瓦在環(huán)保性、隔熱效果、防水、防火、腐蝕性、抗風(fēng)性等均優(yōu)于傳統(tǒng)的隔熱瓦，隨著建筑節(jié)能、功能性要求的提高，市場需求越來與旺盛。

1 技術(shù)路線

本文提出的新型隔熱瓦，主要由鋁箔或鍍鋁膜、PET保護(hù)膜、鍍鋅鋼板復(fù)合制備而成，鋁箔或鍍鋁膜作為外層，大部分的熱量被反射，具有良好的隔熱效果，PET保護(hù)膜粘貼在鋁箔表面，內(nèi)層為鋼板，強(qiáng)度高，同時在鋼板上鍍鋅，增強(qiáng)了防腐效果[12]，此外，采用鋁箔或鍍鋁膜與鍍鋅板復(fù)合而成的隔熱瓦，還具有自身重量輕，建筑物承重要求低，裝卸方便安全等優(yōu)點。

在制備新型隔熱瓦時，需要使用黏結(jié)劑粘合鋁箔與鍍鋅鋼板，目前現(xiàn)有的黏結(jié)劑技術(shù)，有比較成熟的粘接強(qiáng)度，且往環(huán)保、阻燃等多方向發(fā)展，但并不適合符合隔熱瓦使用要求，極易導(dǎo)致鋁箔與鍍鋅鋼板粘接力不足，極易導(dǎo)致鋁箔與鍍鋅鋼板分離剝落，在安全和質(zhì)量方面存在一定的不穩(wěn)定性[13]。因此，本文對隔熱瓦用高性能黏結(jié)劑的制備開展了研究，引入苯乙烯異戊二烯-苯乙烯-嵌段共聚物（SIS）作為制備官能化改性聚乙烯母粒的關(guān)鍵原材料，按照不同比列制備膠粘劑樣品，并根據(jù)國內(nèi)現(xiàn)有的隔熱瓦黏結(jié)劑配方制備了黏結(jié)劑對比樣，獲得的樣品與對比樣分別對其熔融指數(shù)、拉伸性能、剝離強(qiáng)度、邵氏硬度、密度、以及晶點數(shù)量等主要性能進(jìn)行測試對比。

2 實驗方法

2.1 主要原料與儀器設(shè)備

本實驗主要使用的主要原料與儀器設(shè)備見表1與表2。

表1 實驗用到的主要原料

表2 實驗主要用到的儀器設(shè)備

2.2 樣品制備

2.2.1 官能化改性聚乙烯母粒的制備

1）制備三份官能化改性聚乙烯母粒樣品，按重量份稱取MLLDPE95份、均聚PP3份、SIS2份、引發(fā)劑雙-2,5-己烷0.02份，馬來酸酐單體1份，進(jìn)入反應(yīng)型雙螺桿擠出機(jī)塑化共混，其中聚丙烯熔融指數(shù)為10～20 g·10 min-1。

2）原料經(jīng)攪拌充分混合后，經(jīng)過雙螺桿擠出機(jī)擠出造粒獲得官能化改性聚乙烯母粒，擠出機(jī)原料入口溫度約為50℃，出口溫度為210℃，轉(zhuǎn)速300 r·min-1，擠出機(jī)的螺桿長徑比不低于40倍。

3）根據(jù)現(xiàn)有的性能優(yōu)異的官能化改性聚乙烯配方按上述方法制備對比樣品，官能化改性聚乙烯原料配方詳見表3。

表3 官能化改性聚乙烯原料配方

2.2.2 黏結(jié)劑的制備

1）根據(jù)2.2.1步驟獲得的三個官能化改性聚乙烯樣品和現(xiàn)有配方的官能化改性聚乙烯樣品按不同配方制備三個黏結(jié)劑樣品及一個黏結(jié)劑對比樣品。

2）按重量份分別稱取LLDP 10～15份、官能化改性聚乙烯母粒15～25份、EVA 20～28份、LDPE 30～32份、HIPS 10～20份、PPA母粒0.5份，抗氧劑A10100.1份，抗氧劑B245份備用原料4份。其中EVA要求醋酸乙烯含量質(zhì)量分?jǐn)?shù)為25%～30%，LLDPE熔融指數(shù)為10～20 g·10 min-1，HIPS熔融指數(shù)為2～10 g·10 min-1。原料配方詳見表4。

表4 膠粘劑原料配方

3）上述稱量好的原料，先將官能化改性聚乙烯母粒與LLDPE攪拌混合均勻，后逐步加入EVA、LDPE、HIPS攪拌30 min以上，上述充分混合后，最后加入PPA加工助劑母粒與抗氧劑，擠出造粒獲得黏結(jié)劑，擠出機(jī)原料入口溫度約為50 ℃，出口溫度為210 ℃，螺桿轉(zhuǎn)速為300 r·min-1，擠出機(jī)的螺桿長徑比不低于40倍。

黏結(jié)劑的制備工藝流程如圖1所示。

圖1 黏結(jié)劑的制備工藝流程圖

2.2.3 隔熱瓦的制備

1）制作鍍鋅板，尺寸：長×寬×厚=120 mm×60 mm×0.3 mm。

2）制作鋁箔，尺寸：長×寬×厚=120 mm×60 mm×0.08 mm。

3）制作黏結(jié)劑薄膜，尺寸：長×寬×厚=120 mm×60 mm×0.03 mm。

4）制作隔熱瓦，按照鋁箔-黏結(jié)劑薄膜-鍍鋅板的結(jié)構(gòu)制備。

3 測試結(jié)果與討論

對通過2.2.3步驟制備的隔熱瓦進(jìn)行性能測試，分別對剝?nèi)廴谥笖?shù)、拉伸性能、剝離強(qiáng)度、邵氏硬度、密度、以及晶點數(shù)量等主要性能進(jìn)行測試對比。各性能測試參考標(biāo)準(zhǔn)及檢測要求參考表5，性能測試結(jié)果詳見表6。

表5 性能測試參考標(biāo)準(zhǔn)/檢測要求

表6 隔熱瓦性能檢測結(jié)

由上表數(shù)據(jù)中可以看出，通過本文制備的黏結(jié)劑樣品1-3的剝離強(qiáng)度明顯優(yōu)于對比樣品，其晶點數(shù)量樣品亦具有較大的優(yōu)勢，這是由于在制備官能化改性聚乙烯母粒時，樣品1-3選取了SIS替代了對比樣品中的POE，當(dāng)SIS與HIPS配合使用時，其協(xié)同效應(yīng)可以有效提高鋁箔和鍍鋅鋼板的粘接強(qiáng)度，晶點少，且HIPS在2.2.2提及的配比重量份越低越有優(yōu)勢；其余測試指標(biāo)如密度、屈服強(qiáng)、斷裂強(qiáng)、斷裂伸長率、邵氏硬度等均可達(dá)到對比樣品指標(biāo)要求，總體性能較對比樣品更加優(yōu)異。

通過本方法制備的黏結(jié)劑，性能優(yōu)異，成本低，在選取合適原料的同時優(yōu)化產(chǎn)品配方，馬來酸酐單體其高接枝率和極性，實現(xiàn)粘接穩(wěn)定性；EVA的加入能有效的降低黏結(jié)劑的加工溫度；HIPS能高效分離樹脂中極性與非極性物質(zhì)的分離，使粘接速度加快，工業(yè)應(yīng)用中有力生產(chǎn)速度的提高；各原料的性能得以充分利用與配合，獲得的黏結(jié)劑性能優(yōu)異，可使鋁箔與鍍鋅板有效粘接，粘接強(qiáng)度和粘接速度有極大的提高。

4 結(jié)論

本文制備的隔熱瓦黏結(jié)劑，通過加入苯乙烯異戊二烯-苯乙烯-嵌段共聚物（SIS），SIS與高抗沖聚苯乙烯配合使用，有效地提高了新型隔熱瓦鋁箔和鍍鋅鋼板的粘接強(qiáng)度，且充分利用了各原料之間的協(xié)同效應(yīng)，合成的黏結(jié)劑熔點低、成膜性能優(yōu)異、晶點少、粘接強(qiáng)度高、粘接速度快、成本低，實現(xiàn)鋁箔與鍍鋅板的安全高效粘結(jié)，符合新型復(fù)合隔熱瓦的使用要求，是一種經(jīng)濟(jì)環(huán)保的高效隔熱瓦黏結(jié)劑，適合工業(yè)化生產(chǎn)。