合成高分子防水卷材的特点及其发展

  要】建筑防水材料是建筑防水、抗渗必需的重要功能性材料，合成高分子防水卷材由于其优异的耐老化性能，在我国建筑防水材料中所占比例逐年提升，本文综述了合成高分子防水卷材的种类、生产的基本工艺、特点以及该类防水材料国内外发展概况，并对合成高分子防水卷材未来发展趋势进行了展望。【关键词】合成高分子防水卷材防水材料发展状况合成高分子防水卷材的特点及其发展（辽宁省产品质量监督检验院，辽宁沈阳110032）建筑防水材料是建筑防水、抗渗必需的重要功能性材料，其应用领域从传统的屋面建筑，发展到室内如住宅的厨房、卫生间，又向高速铁路、高速公路、桥梁、隧道、城市轨道交通、城市高架道路、地下构筑物、建筑物、水利设施和机场码头、污水池、垃圾填埋场及建筑幕墙等工程领域延伸和拓展，其质量及性能，必然的联系到建筑安全和百姓民生。目前，我国的建筑防水材料大致可分为5大类，即高聚物改性沥青基防水卷材、合成高分子防水卷材、防水涂料、密封材料、刚性防水及堵漏材料。其中，合成高分子防水卷材由于其优异的耐老化性能，在我国建筑防水材料中所占比例逐年提升，到2012年其在防水材料中所占比例已达14.5%，其生产技术、产品品种以及应用技术仍处在持续不断的发展和完善之中。高分子防水卷材的种类及其生产的基本工艺合成高分子卷材也称高分子防水卷材，是以合成聚合物树脂及其共聚物或共混物为主要的组成原材料，与各种助剂和填料经共混加工成型的，用于防水工程的一种柔性片材防水材料。目前，国内外生产的合成高分子防水卷材的主要品种包括：三元乙丙橡胶（EPDM）防水卷材、聚氯乙烯（PVC）防水卷材、氯化聚乙烯（CPE）防水卷材、CPE与橡胶共混防水卷材、丁基橡胶防水卷材、氯磺化聚乙烯防水卷材、三元丁橡胶防水卷材、再生胶油毡、丙纶或涤纶复合聚乙烯防水卷材等各种复合防水卷材以及新兴的热塑性聚烯烃(TPO)防水卷材[1,3]虽然合成高分子防水卷材的种类非常之多，但其成型工艺主要可分为挤出、压延和吹塑等三大类。挤出工艺的显著特点是生产的产品致密性好、无气孔、表面十分光滑，但挤出工艺中物料的塑化均匀程度、挤出温度和压力等工艺参数及成型机头几何形状、尺寸、加工精度等因素均对产品质量和使用性能具备极其重大影响，因而对成型设备、加工工艺技术要求较高。压延生产线中，则大多采用预先挤出片材坯料，然后再压延成型的工艺路线。压延工艺的特点在于生产片材的宽度及厚度易于控制，但对某些物料(如三元乙丙、丁基胶等)或厚一点的片材，产品质量则容易失控，主要体现为断面多气孔且表面粗糙。吹塑工艺可用来生产幅宽较大的制品，但制品厚度一般局限在2mm以内高分子防水卷材的特点[1,6]相较于其它类防水材料，高分子防水卷材具有弹性高、延伸率大、耐老化、冷施工、单层防水性能优异和常规使用的寿命长等诸多优点。（1）弹性高，拉伸强度大，低温柔性好，延伸率大。合成高分子防水卷材的这一突出的特点，使得该材料对不同天气特征情况下建筑结构层的伸缩，变形等具有较强的适应性，解决了传统防水材料延伸率低、低温柔性差、易产生开裂的问题，从而确保了建筑物的防水质量。（2）抗腐蚀、耐老化、常规使用的寿命长。普通沥青类防水材料温度敏感性强、易老化、耐防水能力差、使用年数的限制短，一般寿命在5年以上。而一般合成高分子防水卷材的耐用年限均在10年以上，如EPDM防水卷材的使用的时间平均在30年以上，远高于传统沥青防水材料，这大幅度的降低了建筑物防水维修的成本。（3）采用冷施工。出于对工地防火及城市环境卫生的要求，很多城市已明令禁止明火施工和熬热沥青，而高分子防水卷材的黏结、机械固定、松浦压顶等施工方法均为冷作业，不仅改善了工人的施工条件和施工现场的管理，也减少了环境污（4）可作单层防水，施工方便、速度快，维修工作量小。这不仅可使屋顶轻量化，适应建筑新潮流，更可在城市劳动力费用日益上涨的今天，大幅度减少实施工程的成本。（5）应用场景范围广。合成高分子防水卷材除可用在建筑防水外，亦可大量用于水利及土木工程。这主要是由于一些高分子材料具备极佳的长期耐水性，用于地下、水中或其他潮湿环境，卷材的基本性能可长期保持不变，能有效地耐腐蚀和霉烂，提供良好的长期防水效果。（6）拥有非常良好的装饰性。高分子防水卷材在生产时可通过加入颜料的方法使卷材产品获得各种颜色，在防水的同时还可质量检验测试11品牌与标准化起到一定装饰作用。高分子防水卷材的发展及应用合成高分子防水卷材是以合成橡胶和合成树脂为主要材料复合制作而成的卷材,并以粘合剂与屋面基层粘结构成防水层。随着高层建筑和大跨度工业建筑的增加而出现的。由于兼具高弹性、大延伸、耐老化、冷施工、单层防水性能优异和常规使用的寿命长等诸多优点，高分子防水卷材从研制开发以来，在许多国家均得到迅速发展。欧美各国在上世纪三、四十年代已开始将高分子防水卷材用于建筑物的防水，随着六、七十年代建筑物的轻质高层化和屋顶结构的日益复杂化的发展，高分子防水卷材逐渐得到推广和普及。美国是高分子防水卷材发展比较迅速的国家。七十年代中期只占平屋顶防水材料的1%，但八十年代末已达30%以上。德国首先使用增塑聚氯乙烯和聚异丁烯作卷材,并颁布了国家标准。八十年代又增加了增强型和加弹性底层的新品种卷材，并提高了其性能。日本高分子防水卷材发展也比较迅速，上世纪八十年代高分子防水卷材占防水材料的比例已达到15%~20%，主要品种已发展至包括丁基橡胶(IRR)、氯丁橡胶(CR)、三元乙丙与丁基橡胶(DEPM/IRR)、聚异丁烯(PIB)等合成橡胶系卷材和聚氯乙烯(PVC)、聚乙烯(PE)、丙烯酸醋(MMA)等合成树脂系卷材我国高分子防水卷材在上世纪七十年代末才开始研究和开发，八十年代初开始发展起来。自1980年，我国从日本先后引进了4条三元乙丙防水卷材生产线年保定橡胶一厂建成第一条引进生产线条分别由包头橡胶制品二厂、辽阳第一橡胶厂、山东滕州橡塑集团引进生产。此外，还有12条年生产能力在100万m的国内消化吸收生产线。这一些企业成为中国三元乙丙防水卷材生产的骨干企业。八十年代中期，由我国航空航天部621研究所与绍兴橡胶厂共同研制，成功开发出氯化聚乙烯（CPE）防水卷材。八十年代末由我国济南塑料一厂引进意大利技术和设备，成功生产出宽幅2m的聚氯乙烯（PVC）防水卷材。九十年代以来，随着我们国家建筑规模的扩大和单位面积造价的提高，我国中高档防水材料市场的发展得以促进，高分子防水卷材也呈增长趋势，防水卷材品种也进一步得到了丰富，逐渐出现了丁基橡胶、氯磺化聚乙烯等多种类型的高分子防水卷材。到九十年代中期已拥有数十条高分子防水卷材生产线，产品质量及生产技术也有了突破性的进展。至2009年我国高分子防水卷材的生产厂商约有100家，生产能力已突破1亿m，其中以三元乙丙橡胶为主要的组成原材料生产的防水卷材的性能有了进一步提升，常规使用的寿命可达50年，可在-45～80环境中经常使用。聚烯烃防水卷材（TPO卷材）是上世纪九十年代末新兴起来的一种高分子防水卷材，上海于2009年建成了1条年产可达3000。虽然经业界人士几十年的不懈努力，我国的高分子防水卷材生产技术及产品质量有了长足的进步， 但由于其造价较高，应用及市场占有率的上涨的速度并不快，与纸 胎油毡、高聚物改性沥青防水卷材和防水涂料相比, 在全部 防水材料的市场占有率中所占比重是很小的。至2012年年底，我 国合成高分防水卷材仍仅占国内建筑防水材料总量的14.5%， 远低于发达国家高分子防水卷材的应用水平。 展望建筑防水材料是建筑防水、抗渗必需的重要功能性材料，与 建筑安全和百姓民生紧密关联，因此开发防水能力优异、耐候性 更好、常规使用的寿命更长的防水材料一直是防水工程科研工作人员的 努力解决的课题。而合成高分子材料兼具耐腐蚀、耐老化、使用 寿命长、防水性能好等优点，具有广阔的发展前景。目前合成高 分子卷材使用过程中较大的缺点仍主要在于卷材接缝及卷材与 无机建筑材料的粘接性能差，易导致渗漏的问题。因此，开发有 机高分子与无机高分子复合物新型卷材，或开发粘合力强、固化 快、耐老化性同等优良的含有机硅或有机氟高分子的粘接密封剂 是目前研究较多的方向。此外，采用纳米无机材料填充有机高分 子复合防水卷材,如TiO2、ZnO及SiO2等，使有机高分子免遭阳光 的照射而降解变质,从而提高防水卷材的耐侯性及常规使用的寿命，也 是近年来比较热门的研究方向。随着社会经济的加快速度进行发展，城市 化进程的不断推进，现代建筑尤其是高层建筑的质量发展要求不断提 高，其有效期也远不只十几、二十几年,许多房屋的使用期甚至 要达到百年以上，因此，开发耐候性更好、防水保质期更久、可适 应现代建筑轻量化的防水材料任重而道远。 参考文献: [1]雍奎刚,孙晓丹.高分子防水卷材的应用及发展.塑料科 技.2008,36(12):60-64 [2]李良波,孟平蕊.超高分子童聚氛乙烯防水卷材的研制. 化学建材.1999,15(2):20-22 [3]顾正亮,陈国荣.防水卷材的现状和发展.化学建材.1987, (4):15-19 [4]高正志,林育江.橡胶防水片材挤出连续硫化生产线的国 产化.中国建筑防水,1997,(l):29-31 [5]宿果英.宽幅高分子防水卷材挤出成型CAE研究—基于 三维有限元流场模拟分析的L型宽幅片材挤出机头流道设计 及流动均匀性分析.硕士研究生论文.北京化工大学,2001 [6]赵军.高分子防水卷材国内外概况.新型建筑材料.1996, (6):12-16 [7]沈春林.国内外建筑防水材料现状和我们国家发展规划及建 议.新型建筑材料.2003,(4):36-40 [8]王伟.建筑防水材料发展的现状与展望.成都航空职业技 术学院学报.2011,(86):45-48 质量检验测试 12