隔热瓦用高性能黏结剂的制备研究

黄昌政

（河源市普立隆新材料科技有限公司，广东 河源 517003）

科技的高速发展推动着人类社会飞跃的进步，随着生活水平的提高，提出了更舒适、安全、环保、健康的居住环境。因此，近年来，相关行业对节能环保建材开展了大量的研究并得到了广泛的应用[1-4]。

隔热瓦作为一种性能优异的新型建材在建筑领域中被推广与应用[5]，被大量运用于厂房、居民楼房、仓库或钢架结构等，高端隔热瓦还应用于航空航天等领域[6-7]。

传统的隔热瓦的制备是利用了材料本身的吸热性能，如石棉、水泥等，热量被吸收了大部分[8]，导致隔热瓦成为热源，温度高、散热慢，无法满足隔热要求[9-10]，而且利用水泥、石棉制造的隔热瓦，制造过程能耗大、污染严重、自重大，对建筑物结构本身有一定的要求，且由于易裂严重影响了使用寿命，产品无法达到客户的要求。

近年来，各种新型的复合隔热瓦受到了越来越多的青睐，对不锈钢材料、镁质胶凝材料、纳米材料、塑像材料、碳纤维材料等开展了研究。本文研究的隔热瓦[11]，是利用铝箔对日照高反射、低吸收的特点，具有优异的热量阻导性能，同时利用了不锈钢板的高强度的有点，新型的隔热瓦在环保性、隔热效果、防水、防火、腐蚀性、抗风性等均优于传统的隔热瓦，随着建筑节能、功能性要求的提高，市场需求越来与旺盛。

1 技术路线

本文提出的新型隔热瓦，主要由铝箔或镀铝膜、PET保护膜、镀锌钢板复合制备而成，铝箔或镀铝膜作为外层，大部分的热量被反射，具有良好的隔热效果，PET保护膜粘贴在铝箔表面，内层为钢板，强度高，同时在钢板上镀锌，增强了防腐效果[12]，此外，采用铝箔或镀铝膜与镀锌板复合而成的隔热瓦，还具有自身重量轻，建筑物承重要求低，装卸方便安全等优点。

在制备新型隔热瓦时，需要使用黏结剂粘合铝箔与镀锌钢板，目前现有的黏结剂技术，有比较成熟的粘接强度，且往环保、阻燃等多方向发展，但并不适合符合隔热瓦使用要求，极易导致铝箔与镀锌钢板粘接力不足，极易导致铝箔与镀锌钢板分离剥落，在安全和质量方面存在一定的不稳定性[13]。因此，本文对隔热瓦用高性能黏结剂的制备开展了研究，引入苯乙烯异戊二烯-苯乙烯-嵌段共聚物（SIS）作为制备官能化改性聚乙烯母粒的关键原材料，按照不同比列制备胶粘剂样品，并根据国内现有的隔热瓦黏结剂配方制备了黏结剂对比样，获得的样品与对比样分别对其熔融指数、拉伸性能、剥离强度、邵氏硬度、密度、以及晶点数量等主要性能进行测试对比。

2 实验方法

2.1 主要原料与仪器设备

本实验主要使用的主要原料与仪器设备见表1与表2。

表1 实验用到的主要原料

表2 实验主要用到的仪器设备

2.2 样品制备

2.2.1 官能化改性聚乙烯母粒的制备

1）制备三份官能化改性聚乙烯母粒样品，按重量份称取MLLDPE95份、均聚PP3份、SIS2份、引发剂双-2,5-己烷0.02份，马来酸酐单体1份，进入反应型双螺杆挤出机塑化共混，其中聚丙烯熔融指数为10～20 g·10 min-1。

2）原料经搅拌充分混合后，经过双螺杆挤出机挤出造粒获得官能化改性聚乙烯母粒，挤出机原料入口温度约为50℃，出口温度为210℃，转速300 r·min-1，挤出机的螺杆长径比不低于40倍。

3）根据现有的性能优异的官能化改性聚乙烯配方按上述方法制备对比样品，官能化改性聚乙烯原料配方详见表3。

表3 官能化改性聚乙烯原料配方

2.2.2 黏结剂的制备

1）根据2.2.1步骤获得的三个官能化改性聚乙烯样品和现有配方的官能化改性聚乙烯样品按不同配方制备三个黏结剂样品及一个黏结剂对比样品。

2）按重量份分别称取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，抗氧剂A10100.1份，抗氧剂B245份备用原料4份。其中EVA要求醋酸乙烯含量质量分数为25%～30%，LLDPE熔融指数为10～20 g·10 min-1，HIPS熔融指数为2～10 g·10 min-1。原料配方详见表4。

表4 胶粘剂原料配方

3）上述称量好的原料，先将官能化改性聚乙烯母粒与LLDPE搅拌混合均匀，后逐步加入EVA、LDPE、HIPS搅拌30 min以上，上述充分混合后，最后加入PPA加工助剂母粒与抗氧剂，挤出造粒获得黏结剂，挤出机原料入口温度约为50 ℃，出口温度为210 ℃，螺杆转速为300 r·min-1，挤出机的螺杆长径比不低于40倍。

黏结剂的制备工艺流程如图1所示。

图1 黏结剂的制备工艺流程图

2.2.3 隔热瓦的制备

1）制作镀锌板，尺寸：长×宽×厚=120 mm×60 mm×0.3 mm。

2）制作铝箔，尺寸：长×宽×厚=120 mm×60 mm×0.08 mm。

3）制作黏结剂薄膜，尺寸：长×宽×厚=120 mm×60 mm×0.03 mm。

4）制作隔热瓦，按照铝箔-黏结剂薄膜-镀锌板的结构制备。

3 测试结果与讨论

对通过2.2.3步骤制备的隔热瓦进行性能测试，分别对剥熔融指数、拉伸性能、剥离强度、邵氏硬度、密度、以及晶点数量等主要性能进行测试对比。各性能测试参考标准及检测要求参考表5，性能测试结果详见表6。

表5 性能测试参考标准/检测要求

表6 隔热瓦性能检测结

由上表数据中可以看出，通过本文制备的黏结剂样品1-3的剥离强度明显优于对比样品，其晶点数量样品亦具有较大的优势，这是由于在制备官能化改性聚乙烯母粒时，样品1-3选取了SIS替代了对比样品中的POE，当SIS与HIPS配合使用时，其协同效应可以有效提高铝箔和镀锌钢板的粘接强度，晶点少，且HIPS在2.2.2提及的配比重量份越低越有优势；其余测试指标如密度、屈服强、断裂强、断裂伸长率、邵氏硬度等均可达到对比样品指标要求，总体性能较对比样品更加优异。

通过本方法制备的黏结剂，性能优异，成本低，在选取合适原料的同时优化产品配方，马来酸酐单体其高接枝率和极性，实现粘接稳定性；EVA的加入能有效的降低黏结剂的加工温度；HIPS能高效分离树脂中极性与非极性物质的分离，使粘接速度加快，工业应用中有力生产速度的提高；各原料的性能得以充分利用与配合，获得的黏结剂性能优异，可使铝箔与镀锌板有效粘接，粘接强度和粘接速度有极大的提高。

4 结论

本文制备的隔热瓦黏结剂，通过加入苯乙烯异戊二烯-苯乙烯-嵌段共聚物（SIS），SIS与高抗冲聚苯乙烯配合使用，有效地提高了新型隔热瓦铝箔和镀锌钢板的粘接强度，且充分利用了各原料之间的协同效应，合成的黏结剂熔点低、成膜性能优异、晶点少、粘接强度高、粘接速度快、成本低，实现铝箔与镀锌板的安全高效粘结，符合新型复合隔热瓦的使用要求，是一种经济环保的高效隔热瓦黏结剂，适合工业化生产。