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(diǎn),具有優(yōu)異的熱量阻導(dǎo)性能,同時(shí)利用了不銹鋼板的高強(qiáng)度的有點(diǎn),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。
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(shí)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(diǎn)。
在制備新型隔熱瓦時(shí),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(diǎn)數(shù)量等主要性能進(jìn)行測試對比。
本實(shí)驗(yàn)主要使用的主要原料與儀器設(shè)備見表1與表2。
表1 實(shí)驗(yàn)用到的主要原料
表2 實(shí)驗(yàn)主要用到的儀器設(shè)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(gè)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(gè)黏結(jié)劑樣品及一個(gè)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。
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(diǎn)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(diǎn)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(shí),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(shí),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(diǎn)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(shí)優(yōu)化產(chǎn)品配方,馬來酸酐單體其高接枝率和極性,實(shí)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。
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(diǎn)低、成膜性能優(yōu)異、晶點(diǎn)少、粘接強(qiáng)度高、粘接速度快、成本低,實(shí)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)。