[2021/09/27]對高分子自粘膠膜防水卷材熱熔膠的探討

高分子自粘膠膜防水卷材經過這幾年的發展，應用量迅速增加的同時，產品質量也在提高，但仍然存在一些應用上的問題，主要表現在：1）與基層粘接后，常出現膠粘層與基層脫離的情況，形成空鼓；2）搭接邊在搭接施工完后慢慢脫開，形成漏水點；3）在較長時間受到日光照射、水侵襲后，膠層粘接力下降，導致卷材脫落。以上問題的根源，是高分自粘膠膜防水卷材的熱熔膠層并不能很好地適應應用環境。目前，卷材生產企業主要采用苯乙烯嵌段共聚物（SBC）熱熔膠作為高分子自粘膠膜卷材膠層，亦有一些企業采用丁基（IIR）熱熔膠。在此，對兩者作一些比較研究，供相關人員參考。


01.

對比前提


目前，應用于防水市場的熱熔膠產品，銷售單價在10~40元/kg，差距懸殊。筆者認為，忽略成本，單純比較膠與膠之間的差異，有失客觀，而且可能會得出不正確的結論。所以，本文中我們選擇市場價格居中、約25元/kg的SBC與IIR進行比較，以確保所比較的產品具有代表性。


02.結構對比

材料性能很大程度上是由材料的結構所決定的。SBC的結構式如圖1所示。在SBC熱熔膠中，SIS和SBS為熱熔壓敏膠的橡膠成分，一般聚丁二烯或聚異戊二烯含量大于60%，具有較多不飽和C=C雙鍵，不飽和度高。

  SBC結構式

IIR結構式如圖2所示。IIR由異丁烯和1.5%～4.5%異戊二烯合成。在IIR中，同樣具有不飽和C=C雙鍵，但其含量較低。相對而言，IIR的不飽和度比SBC要低得多。
 IIR結構式

從結構的角度來講，IIR的結構穩定性要高于SBC，表現在對環境的適應性更強，比如耐熱、光線等。這是IIR先天的優勢，但也并不是所有的IIR熱熔膠產品在耐熱、耐光上一定比SBC熱熔膠產品要優秀。比如，市場上價格較高的SBC就可能會比價格較低的IIR有更好的耐老化性。這也是筆者提出比較前提的原因。


03.力學性能對比

在高分子自粘膠膜防水卷材適應標準GB/T 23457—2017《預鋪防水卷材》中，對產品的各項力學性能作出了規定?；谀壳皣鴥茸哉衬z膜防水卷材的發展狀況，本文僅就以下與熱熔膠相關的指標進行比較。

①持粘性
多批次產品的測試數據顯示，SBC熱熔膠的持粘時間大于45 min，多數可超過60 min，而IIR熱熔膠的持粘時間在20~40 min。從持粘性指標上看，SBC熱熔膠明顯優于IIR熱熔膠。

②耐熱性
根據GB/T 23457—2017測試要求，耐熱性需在80 ℃環境下，垂直放置2 h。我們在對比測試中發現，SBC熱熔膠較IIR熱熔膠容易流淌；SBC熱熔膠測試結果雖在合格范圍內，但底部邊緣可發現膠相對厚一些。提高測試溫度，也可證明IIR熱熔膠耐熱性更好。

③與后澆混凝土粘結剝離強度（無處理/熱處理/浸水處理）
根據GB/T 23457—2017測試要求，對多批次產品進行與后澆混凝土粘結剝離強度（無處理/熱處理/浸水處理）測試，數據取平均值。SBC熱熔膠與IIR熱熔膠比較結果如表1。數據表明，IIR熱熔膠較SBC熱熔膠，耐水性能更優。

  按GB/T 23457—2017測試要求比較數據

04.應用對比

在工程應用環境中，許多條件并不受控，也遠沒有產品測試條件下那么完美、穩定，陽光照射、酷暑高溫、潮濕水浸、灰塵污染等等均在考驗我們的產品。我們對涂敷兩種熱熔膠的高分子自粘膠膜防水卷材進行了為期12個月的工程應用追蹤，以評估產品對環境的適應性。

①戶外曝曬
目的是考察防水施工中未能及時回填時，防水卷材長時間暴露于戶外，熱熔膠是否仍能保持良好的粘接。實際工程中，并不是所有工程都能在短時間完成后續回填，暴露時間過長可能導致膠層性能下降。

實驗方案：將涂覆有不同膠的自粘膠膜防水卷材截成約50 cm×50 cm的塊，貼合在彩鋼瓦楞板上。僅在瓦楞板波峰處粘貼，波谷作為空氣通道，以考量長期外界風力及粉塵作用對卷材粘接效果的影響（圖3）。
圖片

   戶外曝曬實驗安裝示意

實驗時間：開始時間為2019年8月30日，目前仍在繼續。
實驗現象：SBC熱熔膠產品在過程查看（2個月）時已經脫落；IIR熱熔膠產品至本文撰寫開始時（2020年9月9日）仍粘接良好，見圖4。

 戶外暴露1年后IIR熱熔膠產品粘接效果

以上實驗說明，SBC熱熔膠并不適合較長時間暴露于戶外，而IIR熱熔膠產品可以滿足工地不可控因素導致的戶外暴露。

②浸水處理
目的是考察地下水侵入卷材基材層后，對膠層性能的影響，如果使膠層性能下降或失效，可能導致竄水發生，“皮膚式防水”將不能實現。

實驗方案：將混凝土澆在防水卷材膠層側，經過養護后浸入到水中（圖5）。

 浸水處理實驗示意

實驗時間：2020年4月
實驗現象：SBC熱熔膠產品在過程查看（2個月）時已經脫落；IIR熱熔膠產品至本文撰寫開始時（2020年9月9日）仍粘接良好，見圖6。

浸水5個月后IIR熱熔膠產品粘接效果

實驗表明，SBC熱熔膠不適合長期浸水，而IIR熱熔膠產品可以保證高分子自粘膠膜卷材在地下長期潮濕狀態仍具備良好的防水性。

05.其他

IIR熱熔膠具有蠕變性，這是優點亦是缺點。蠕變是指固體材料在保持應力不變的條件下，應變隨時間延長而增加的現象。IIR熱熔膠在存放過程中趨于流平，涂履有IIR熱熔膠的高分子自粘膠膜卷材容易在卷材邊緣出現溢膠現象，導致施工解卷時產生粘連，特別是在高溫堆壓的情況下，這也是IIR熱熔膠遭人吐槽較多的地方。也正是因為IIR熱熔膠具有蠕變性，又賦予其另一特點：越粘越牢、自愈性。在壓力作用下，IIR熱熔膠產生蠕變流動填補表面凹坑，增加其粘接面積，這是也IIR熱熔膠為什么能越粘越牢的原因。同時，當膠層出現破壞時，其蠕變行為可填補破損處從而實現自愈。

說明：用于預防鋪反粘法施工的高分子自粘膠膜防水卷材，在產品結構上都是由防水主材+自粘膠粘層+隔離減粘層組成的。本文主要考察自粘膠粘層（SBC與IIR）在性能上的區別，在試驗設計上，自粘膠粘層或者直接與混凝土基層粘接，或者直接暴露于自然環境中，與高分子自粘膠膜卷材的實際應用狀態有一定的出入。