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CN118813146A - 一种pvc基层表面与防水涂料粘结的方法 - Google Patents

一种pvc基层表面与防水涂料粘结的方法 Download PDF

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CN118813146A
CN118813146A CN202411029892.8A CN202411029892A CN118813146A CN 118813146 A CN118813146 A CN 118813146A CN 202411029892 A CN202411029892 A CN 202411029892A CN 118813146 A CN118813146 A CN 118813146A
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CN
China
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waterproof coating
cobalt
acetylacetonate
bonding
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CN202411029892.8A
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Inventor
史尚雯
张继
盛建松
周箭
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Zhejiang University ZJU
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Zhejiang University ZJU
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09JADHESIVES; NON-MECHANICAL ASPECTS OF ADHESIVE PROCESSES IN GENERAL; ADHESIVE PROCESSES NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE; USE OF MATERIALS AS ADHESIVES
    • C09J5/00Adhesive processes in general; Adhesive processes not provided for elsewhere, e.g. relating to primers
    • C09J5/02Adhesive processes in general; Adhesive processes not provided for elsewhere, e.g. relating to primers involving pretreatment of the surfaces to be joined

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
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Abstract

本发明涉及PVC粘结技术领域,公开一种PVC基层表面与防水涂料粘结的方法,包括步骤:将PVC基材擦拭后浸入乙酰丙酮钴的甲苯溶液中,取出涂覆防水涂料;贴覆胎基材料后固化,再涂覆第二层防水涂料,室温静置。本发明中意外发现以乙酰丙酮钴(II)为粘合剂,浆PVC基材浸泡在乙酰丙酮钴的甲苯溶液中,再经过高温固化使乙酰丙酮钴(II)在PVC表面有效接枝,在改性PVC表面上发现乙酰丙酮钴(II)的特征吸收峰,同时另一面与防水涂料相互作用,获得了非共价界面粘附,从而将PVC和防水涂料兼顾的结合在一起,能够抵抗各种潮湿和高盐的环境。

Description

一种PVC基层表面与防水涂料粘结的方法
技术领域
本发明涉及PVC粘结技术领域,具体涉及一种PVC基层表面与防水涂料粘结的方法。
背景技术
聚氯乙烯(Polyvinyl chloride,PVC)是一种通用型热塑性材料,由于其具有优良的耐候及耐化学性等,常应用于制造防风罩系统组件、窗框、污水和自来水管道等。其中,PVC消耗最多的行业是建筑和工业管道安装,由于PVC建材的安装范围非常广泛,PVC与水泥等其他建筑材料之间的密封施工成为必要的研究内容。
在过去的几十年里,人们致力于PVC表面改性以提高表面能,高自由表面能结合合适的粗糙度预示着PVC基层表面润湿性的增加和粘附性能的改善。因此,PVC与其他材料(例如:沥青基防水涂料)之间粘合强度的提升在很大程度上取决于对PVC的表面处理技术。目前,对于PVC表面改性的方法主要分为两类:化学处理和物理处理。物理处理包含了火焰处理法、电晕处理法以及低温等离子处理技术等。
其中,PVC表面化学处理包括:试剂处理、有机溶剂处理、底涂剂处理、表面活性剂处理。底涂剂处理是最简单、最容易的表面改性方法之一,用于改善PVC的表面性能。该过程仅涉及在PVC塑料板材上刷涂底涂剂。底涂剂包括各种类型的钴配合物、胺类底漆、聚氨酯、聚乙烯亚胺和氯化聚丙烯等。
CN113773704A公开了一种PVC水性底涂剂及其制备方法,包括乳胶和与所述乳胶相互交联的丙烯酸树脂,所述丙烯酸树脂由丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、羟乙酯以及甲基丙烯酸在水中乳液聚合而成,所述丙烯酸树脂的固体含量为45~50%,该底涂剂具有在高温下增粘效果不失效的特点。
CN113402695A公开了一种水性聚氨酯树脂,按质量份计,包括:15~20份异佛尔酮二异氰酸酯、5~15份端羟基聚丁二烯、5~18份有机溶剂、5~12份蓖麻油改性聚酯多元醇、2~8份亲水扩链剂、2~6份中和剂、0.4~5份后扩链剂、0.01~0.25份催化剂、50~65份去离子水。具有良好的耐低温性能以及耐低温高潮性能。端羟基聚丁二烯具有良好的高粘附性和耐低温的性能,蓖麻油改性聚酯多元醇结晶性强,耐高温高湿性优异,二者与异佛尔酮二异氰酸酯反应生成互穿的网状结构树脂,成膜后具有良好的耐低温、高湿性能,使其在低温高湿下具有良好的粘附力。
PVC作为塑料基材的代表,其无孔表面具有化学惰性、低表面能特性。PVC表面所用的改性材料可以通过表面润湿的方式,增加PVC基材表面能、表面极性。PVC基层与沥青基防水涂料良好粘合的前提是需要PVC表面呈润湿形态,表面改性材料越能润湿PVC基材,覆盖的表面积越大,会允许更多的活性基团相互作用,从而可以与上方防水涂料形成更强的粘结。
但针对潮湿、高盐环境下极容易导致PVC基材与沥青基防水涂料脱粘,粘附性下降。
发明内容
本发明针对潮湿、高盐环境下水乳型橡胶沥青胶料与PVC基材粘结性能较差的问题,提供一种PVC基层表面与防水涂料粘结的方法,该方法利用乙酰丙酮钴实现PVC与防水涂料的有效化学结合,成分简单,更适用于潮湿、高盐的建筑防水领域。
为实现上述目的,本发明采用的技术方案是:
一种PVC基层表面与防水涂料粘结的方法,包括步骤:将PVC基材擦拭后浸入乙酰丙酮钴(II)的甲苯溶液中,取出涂覆防水涂料;贴覆胎基材料后固化,再涂覆第二层防水涂料,室温静置。
本发明中意外发现以乙酰丙酮钴(II)为粘合剂,将PVC基材浸泡在乙酰丙酮钴的甲苯溶液中,再经过高温固化使乙酰丙酮钴(II)在PVC表面有效接枝,在改性PVC表面上发现乙酰丙酮钴(II)的特征吸收峰,同时另一面与防水涂料相互作用,获得了非共价界面粘附,从而将PVC和防水涂料兼顾的结合在一起,能够抵抗各种潮湿和高盐的环境。
所述乙酰丙酮钴的甲苯溶液中乙酰丙酮钴质量浓度为0.3-0.7wt%。优选地。
PVC基材浸入乙酰丙酮钴的甲苯溶液中时静置拉伸,通过静置拉伸的方式,使得PVC表面均匀附着乙酰丙酮钴,减少溶液中的气泡产生,填充其塑料表面的波峰和波谷,允许更多活性基团相互作用,便于后续与上方防水涂料进行良好接触。
PVC基材浸入乙酰丙酮钴的甲苯溶液时间为10-20s。本发明中仅以极短时间的浸渍,使PVC表面负载乙酰丙酮钴,再经过加热固化即可将PVC和防水涂料粘结,处理时间极简单高效。
固化温度为50-70℃,处理3-5h。通过加热的方式,乙酰丙酮钴会催化沥青基防水胶料种的高分子链裂解或断裂,促进沥青中低分子量烃类化合物与PVC基材之间形成浸润性的紧密粘结,减缓外环境中水在两者界面处的渗透。
室温静置时间为12-24h,使各层粘固更牢。
PVC基材的擦拭采用水或质量浓度10-35%的氢氧化钠溶液。去除PVC表面的杂质和油脂,可在擦洗后放置30min直至PVC表面干燥无水分残留。
所述防水涂料为水乳型橡胶沥青防水涂料。
所述防水涂料涂覆厚度为0.5-3mm。
与现有技术相比,本发明具有以下有益效果:
(1)本发明的PVC基层表面预处理施工方法中包含了底涂剂制备、高温固化方法,为应对水损害、盐腐蚀对PVC基层与防水涂料的粘结损害,选择使用乙酰丙酮钴(II)甲苯溶液作为底涂剂。乙酰丙酮钴(II)改善了PVC基层表面低表面能、非润湿性的特性,通过乙酰丙酮钴(II)甲苯溶液的浸润,使其覆盖在PVC的表面积变大,可提升更多的活性基团相互作用,从而使得防水涂料与PVC基层形成更强的粘结。
(2)本发明中乙酰丙酮钴(II)的添加量低、改善效果优良、耐久性好且可以保持较好的机械强度,为使其更好抵抗水损害、盐腐蚀对界面粘结的影响,通过高温固化(热处理)的方式,使其水泥基层表面温度升高,有利于通过乙酰丙酮钴(II)活性的更多PVC表面基团与上方防水涂料所含基团相互作用,形成更为紧密的粘结。本发明在施工技术性能上做出了突破,在水性涂料以及PVC界面改性体系中具有很大的优越性。
(3)本发明制备方法操作简单,易于控制,生产效率高,适用于工业化生产。
附图说明
图1为实施例1中PVC表面改性前后的水接触角图。
图2为实施例1中PVC表面改性前后的全反射红外谱图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。本领域技术人员在理解本发明的技术方案基础上进行修改或等同替换,而未脱离本发明技术方案的精神和范围,均应涵盖在本发明的保护范围内。
以下具体实施方式中所采用的原料均购于市场,净水、氢氧化钠溶液、PVC板材。水为常见净水,所述氢氧化钠溶液使用AR 90%以上的氢氧化钠,质量浓度为30%。PVC基层使用的是70×70×10(mm3)板材,实验条件为温度(23±2)℃,相对湿度(50±10)%。
实施例1
PVC基层表面预处理方法及防水涂料施工工艺:
(1)将乙酰丙酮钴(II)溶解于溶剂甲苯中形成混合溶液;再利用搅拌方式,将其搅拌均匀,得到浓度为0.3wt%的乙酰丙酮钴甲苯溶液。
(2)将PVC基层表面进行擦拭,去除表面油脂和污渍。
(3)PVC表面干燥后,采用静置拉伸方式,将PVC基材完全浸润于乙酰丙酮钴甲苯溶液中,静置向上拉伸12s。
(4)将防水涂料涂覆PVC表面,贴覆胎基材料,随后放入温度为60℃烘箱中进行高温固化2h,随后贴覆第二层防水涂料,在室温条件下放置120h。注:后续实施例种均使用AR90%以上的氢氧化钠,质量浓度为30%。PVC基层使用的是70×70×10(mm3)板材,
实施例2
PVC基层表面预处理方法及防水涂料施工工艺:
(1)将乙酰丙酮钴(II)溶解于溶剂甲苯中形成混合溶液;再利用搅拌方式,将其搅拌均匀,得到浓度为0.5wt%的乙酰丙酮钴甲苯溶液。
(2)将PVC基层表面进行擦拭,去除表面油脂和污渍。
(3)PVC表面干燥后,采用静置拉伸方式,将PVC基材完全浸润于乙酰丙酮钴甲苯溶液中,静置向上拉伸12s。
(4)将防水涂料涂覆PVC表面,贴覆胎基材料,随后放入温度为60℃烘箱中进行高温固化2h,随后贴覆第二层防水涂料,在室温条件下放置120h。
水浸泡实验:将整体粘结试件放入恒温(25℃)水环境中7d,随后在室温环境下放置24h以上做水浸泡实验。
耐盐试验:将整体粘结试样置于10wt%NaCl溶液(盐溶液),液面需高于试件10mm以上,连续浸泡48h,充分用水冲洗,擦干。在浸泡取出擦干后,在(50±2)℃的电热鼓风烘箱中放6h±15min,取出在标准试验条件下放置(18±2)h。
实施例3
PVC基层表面预处理方法及防水涂料施工工艺:
(1)将乙酰丙酮钴(II)溶解于溶剂甲苯中形成混合溶液;再利用搅拌方式,将其搅拌均匀,得到浓度为0.7wt%的乙酰丙酮钴甲苯溶液。
(2)将PVC基层表面进行擦拭,去除表面油脂和污渍。
(3)PVC表面干燥后,采用静置拉伸方式,将PVC基材完全浸润于乙酰丙酮钴甲苯溶液中,静置向上拉伸12s。
(4)将防水涂料涂覆PVC表面,贴覆胎基材料,随后放入温度为60℃烘箱中进行高温固化2h,随后贴覆第二层防水涂料,在室温条件下放置120h。
对比例1
PVC基层与防水涂料施工工艺:
(1)将PVC基层表面进行擦拭,去除表面油脂和污渍。
(2)在PVC表面干燥无水分后涂覆第一层防水涂料,随后贴覆胎基材料,放置12-24h后涂覆第二层防水涂料,在室温条件下放置120h。
水浸泡试验:
将整体粘结试件放入恒温(25℃)水环境中不同天数7d,随后在室温环境下放置24h以上。
耐盐试验:
将整体粘结试样置于10wt%NaCl溶液(盐溶液),液面需高于试件10mm以上,连续浸泡24h,充分用水冲洗,擦干。在浸泡取出擦干后,在(50±2)℃的电热鼓风烘箱中放6h±15min,取出在标准试验条件下放置(18±2)h。
对比例2
PVC基层表面预处理方法及防水涂料施工工艺:
(1)将乙酰丙酮钴(II)溶解于溶剂甲苯中形成混合溶液;再利用搅拌方式,将其搅拌均匀,得到浓度为0.1wt%的乙酰丙酮钴甲苯溶液。
(2)将PVC基层表面进行擦拭,去除表面油脂和污渍。
(3)PVC表面干燥后,采用静置拉伸方式,将PVC基材完全浸润于乙酰丙酮钴甲苯溶液中,静置向上拉伸12s。
(4)将防水涂料涂覆PVC表面,贴覆胎基材料,随后放入温度为60℃烘箱中进行高温固化2h,随后贴覆第二层防水涂料,在室温条件下放置120h。
对比例3
PVC基层表面预处理方法及防水涂料施工工艺:
(1)将乙酰丙酮钴(II)溶解于溶剂甲苯中形成混合溶液;再利用搅拌方式,将其搅拌均匀,得到浓度为1wt%的乙酰丙酮钴甲苯溶液。
(2)将PVC基层表面进行擦拭,去除表面油脂和污渍。
(3)PVC表面干燥后,采用静置拉伸方式,将PVC基材完全浸润于乙酰丙酮钴甲苯溶液中,静置向上拉伸12s。
(4)将防水涂料涂覆PVC表面,贴覆胎基材料,随后放入温度为60℃烘箱中进行高温固化2h,随后贴覆第二层防水涂料,在室温条件下放置120h。
对比例4
PVC基层与防水涂料施工工艺:
(1)将PVC基层表面进行擦拭,去除表面油脂和污渍。
(2)在PVC表面干燥无水分后涂覆第一层防水涂料,随后贴覆胎基材料,放置60℃烘箱中高温固化2h,随后涂覆第二层防水涂料,在室温条件下放置120h。
将实施例1-3利用不同浓度地乙酰丙酮钴甲苯溶液预处理制备的防水试件和对比例1、2得到的防水试件,进行水浸泡、耐盐环境模拟试验,对其粘结强度进行比较,检测标准依据GB/T 16777-2008《建筑防水涂料试验方法》。试验前制备好的防水试件应在标准试验条件下放置24h以上。以(5±1)mm/min的速度拉伸至试件破坏,试验温度为(23±2)℃,检测结果见表1。
表1实施例和对比例的粘结强度(MPa)
序号 无环境模拟实验 水浸泡实验 耐盐实验
实施例1 1.50 - -
实施例2 1.62 1.17 1.50
实施例3 1.56 - -
对比例1 1.40 0.9 1.39
对比例2 1.42 - -
对比例3 1.44 - -
对比例4 1.47 - -
采用DSA-100接触角测定仪测定液体与固体的接触角。由于液体和固体的界面张力不同,接触角出现的球冠形状也不同。当液体与固体之间的粘附力较强时,两者的接触面积较大,球冠较为平整。当液固之间的粘附力较弱时,液固之间的接触面积较小。每个样品和试剂的接触角测试重复5次,取平均值作为最终接触角。
实施例1中PVC基材改性前后的水接触角图,从测试结果得到PVC未改性前的平均水接触角为91.2°(a),改性后的PVC表面的平均水接触角为66.5°(b)。从图1可以看出乙酰丙酮钴(II)“润湿”PVC基材,使其覆盖的表面积变大,填充了塑料表面的波峰和波谷,使其可以更好的机械互锁,同时可以允许更多的活性基团相互作用,从而形成更强的粘结,便于后续与上方防水涂料进行粘结反应。
通过全反射红外表征的手段,来证明乙酰丙酮钴(II)在PVC表面的有效接枝。图2为实施例1的PVC基材改性前后表面全反射红外图,可见PVC表面与改性后的PVC表面它们拥有许多共同的特征峰,如图2所示,位于1431cm-1处的-CH2Cl的变形振动吸收峰,以及1244cm-1处的CH-Cl的吸收振动峰,C-Cl的吸收振动峰出现在611cm-1处。它与改性PVC的谱图区别在于谱带的强度不同,这可能由于乙酰丙酮钴(II)对其表面的覆盖,导致吸收峰强度减弱。在改性PVC基面上发现乙酰丙酮钴(II)的特征吸收峰位于1589cm-1、1507cm-1,由于乙酰丙酮钴(II)中负离子与钴(II)配位后,形成2个大键,使得C=O键减弱,伸缩振动峰向右(低频)移动。位于757cm-1、649cm-1处属于Co-O键的伸缩振动以及螯合环的变形振动。以上结果验证了乙酰丙酮钴(II)在PVC表面有效接枝。
观察表1获得的性能测试结果,对比例1中未改性前的PVC基层与沥青基防水涂料的粘结强度为1.40MPa,而实施例2中改性后的PVC与沥青基防水涂料(M-PVC)的粘结强度为1.62MPa。结果表明,虽然沥青基防水涂料和PVC基层自身的粘结强度较高,但当在PVC表面进一步添加乙酰丙酮钴(II)时,粘结强度得到进一步提高。这说明了乙酰丙酮钴(II)可能与上方的防水涂料相互作用,获得了非共价界面粘附。观察实施例1-3,可以看出当乙酰丙酮钴甲苯溶液浓度为0.3-0.7wt%时,其粘结强度均高于对比例1,但最优乙酰丙酮钴甲苯溶液浓度是0.5wt%。
实施例2与对比例1的试件同样经过耐盐实验后,可看到改性后的PVC基层与沥青防水涂料的粘结强度在耐盐试验中有所下降,但仍均高于对比例1中无处理的PVC基层与防水涂料在耐盐实验中的粘结强度。这说明预处理的底涂剂乙酰丙酮钴(II)有效阻挡了部分盐分对界面的侵蚀,仍保持一个较高的粘结性能。
实施例2与对比例1的试件在经过水浸泡后,经历水浸泡7d后,利用乙酰丙酮钴(II)改性的PVC基材与沥青基防水涂料的粘结强度仍保持在1.0MPa以上。未改性的PVC基材与沥青基防水涂料的粘结强度在经历7d水浸泡实验后,变化率为-35.81%。未改性的防水试件的粘结强度下降幅度更大,说明未改性的防水试件其遭受更多的水侵害,以至于粘附能力下降。然而,利用乙酰丙酮钴(II)改性的PVC基材与沥青基防水涂料,在施工过程中采用高温固化的工艺,促进了沥青基防水涂料与下层乙酰丙酮钴(II)反应,并与PVC基材产生强有力地粘结,以至于可以抵抗水侵害带来的脱粘的后果。
观察对比例1、4可以看出,当防水涂料涂覆于PVC基层时,采用高温固化2h的施工工艺,可以提高其整体防水试件的粘结强度。这说明高温条件下,可以促进防水涂料与PVC基层的有效粘结。
综上可见,无论是底涂剂乙酰丙酮钴(II)的添加,还是防水试件高温固化的施工工艺都对整体防水试件在潮湿环境、盐腐蚀情况下粘结性能起到重要作用,组分添加不当、施工工艺不对都将导致产品粘结性能下降。表1实施例1-3得到的防水试件具有较高的粘结强度,并且在经历水浸泡、耐盐环境模拟试验后,仍保持一个较为稳定且优异的粘结强度。
本发明,底涂剂中各组分在本发明限定的用量范围内的组合均可得到具有较好效果,如不同厂家生产的乙酰丙酮钴(II)及浓度变化、甲苯的变化等均可得到具有优良性能的底涂剂,制备过程中一些参数如搅拌速度均没有严格的现制,搅拌的速度均以便于各组分混合均匀为宜。PVC基层表面涂覆的防水涂料可为水乳型沥青基防水涂料中任一种。因此,在本发明限定的用量范围内的任意组合均适用于本发明。在此不再赘述。

Claims (9)

1.一种PVC基层表面与防水涂料粘结的方法,其特征在于,包括步骤:将PVC基材擦拭后浸入乙酰丙酮钴的甲苯溶液中,取出涂覆防水涂料;贴覆胎基材料后固化,再涂覆第二层防水涂料,室温静置。
2.根据权利要求1所述的PVC基层表面与防水涂料粘结的方法,其特征在于,所述乙酰丙酮钴的甲苯溶液中乙酰丙酮钴质量浓度为0.3-0.7wt%。
3.根据权利要求1所述的PVC基层表面与防水涂料粘结的方法,其特征在于,PVC基材浸入乙酰丙酮钴的甲苯溶液中时静置拉伸。
4.根据权利要求1所述的PVC基层表面与防水涂料粘结的方法,其特征在于,PVC基材浸入乙酰丙酮钴的甲苯溶液时间为10-20s。
5.根据权利要求1所述的PVC基层表面与防水涂料粘结的方法,其特征在于,固化温度为50-70℃,处理3-5h。
6.根据权利要求1所述的PVC基层表面与防水涂料粘结的方法,其特征在于,室温静置12-24h。
7.根据权利要求1所述的PVC基层表面与防水涂料粘结的方法,其特征在于,PVC基材的擦拭采用水或质量浓度10-35%的氢氧化钠溶液。
8.根据权利要求1所述的PVC基层表面与防水涂料粘结的方法,其特征在于,所述防水涂料为水乳型橡胶沥青防水涂料。
9.根据权利要求1所述的PVC基层表面与防水涂料粘结的方法,其特征在于,所述防水涂料涂覆厚度为0.5-3mm。
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