1、自粘卷材的蠕變性能研究摘要：從理論與實驗兩方面對自粘卷材的蠕變性進行了分析，對自粘卷材的實際應用有著重要的指導意義。關鍵詞：自粘卷材；蠕變；剪切持粘力0前言自粘防水卷材最基本的性能之一就是它們具有對外加壓力敏感的粘合特性，除粘性外自粘卷材還具有一定的流動性、彈性以及抵抗外力作用引起的流動等性能。本文僅討論自粘卷材的流動性，即蠕變性能。自粘卷材的蠕變性能對卷材的實際應用具有重要的意義。自粘卷材有滿粘法施工的特點，可防止滲漏、竄流現象。基層變形時，可通過自粘層移位和厚度變化緩解、吸收基層應力，解決普通卷材滿粘法施工的“零延伸”問題。自粘卷材的這種適應基層變形的能力正是卷材自粘層蠕變的結果，蠕變能力

2、越強，對基層的適應性就會越強。然而，蠕變在自粘卷材的實際應用中也有著負面影響。當自粘卷材用于斜面或立面時，自粘層會受到卷材自身和保護層重力施加的持久剪切力作用，這時自粘卷材的蠕變會使其沿受力方向慢慢向下滑移，直至完全脫落。因而卷材自粘層的蠕變應控制在一個合適的范圍，使之既能起到有益的作用，又不會因此引起破壞。高分子材料的蠕變性能主要取決于材料自身的內聚力。內聚力是指材料抵抗外力的能力，內聚力越大，蠕變性就越小；反之就越大。對于自粘卷材的內聚力，人們常用其抵抗持久性剪切力所引起的剪切蠕變破壞能力，即剪切持粘力來表征，而持粘力可通過一定外力作用下材料的蠕變時間來反映。本文所研究的就是通過改變原料配

3、比來改變材料的內聚力從而改變材料的剪切持粘力。并以剪切蠕變時間來反映材料的蠕變特性。1蠕變性能理論分析和影響因素11 理論分析自粘防水卷材的蠕變破壞一般發生在自粘卷材的改性瀝青膠粘層，是由膠粘層的彈性流動引起的。當膠粘層材料屬于牛頓流體時，剪切蠕變時間t與重物質量w、剪切蠕變量f之間符合式(1)的關系： t= f2 b a (1) 2w g a 式中：a-膠粘層的厚度；g-重力加速度；b-自粘卷材的粘結面寬度；a-自粘改性瀝青膠粘劑的本體粘度。但一般的自粘改性瀝青膠粘層都不是牛頓流體，它們的本體粘度隨著剪切速率v的增加而降低，即 a=1v n (2)式中，1為v=1 s-1時的粘度值；n常數，

4、約為075085。在剪切蠕變測試時，剪切速率v隨蠕變時間t而變化可得 V = d l (3) adt將式(2)和式(3)代入式(1)中，經積分和簡化后可得 12影響蠕變時間的因素由式(1)、(4)可知，在自粘改性瀝青膠粘層的蠕變時間測試中，所得結果應該隨著自粘防水卷材的粘結面長度f和寬度b的增加而增加，隨重物質量加和膠粘層厚度w的增加而降低。所以，必須將這些因素固定后所得的結果才能互相比較。121測試溫度的影響式(1)和式(4)表明，自粘防水卷材的持粘力與自粘改性瀝青本體粘度有關，溫度就是通過影響自粘改性瀝青膠粘劑的本體粘度而起作用的。溫度升高，自粘改性瀝青膠粘劑的本體粘度降低，它的持粘力也就

5、減小。根據有關公式，自粘防水卷材的持粘力t與測試溫度T之間應有如下關系： lnt= A+ E (5) RT122膠粘劑分子量和分子量分布的影響自粘改性瀝青膠粘劑的本體粘度取決于其采用的瀝青、SBS及其它各組分的分子量分布。對于單分散均聚物來講，流動粘度與重均分子量Mw的34次方成正比，即 當然，自粘改性瀝青膠粘劑不是單分散的均聚物，它的本體粘度與分子量的關系會偏離式(6)，但是式(6)有很好的參考價值。若將式(6)與式(1)、式(4)合并考慮，持粘力t將與自粘改性瀝青膠粘劑的重均分子量的34次方(對于牛頓流體)或34(1-n)次方(對于非牛頓流體)成正比。也就是說，當改性瀝青的重均分子量增加一

6、倍時，其持粘力將會增加106倍 (對于牛頓流體)乃至幾十上百倍(對于非牛頓流體)。由此可見分子量對改性瀝青的持粘力影響之大。在自粘改性瀝青膠粘劑分子量分布中,高分子量成分對持粘力有本質的貢獻。將SBS分別以瀝青質量的75、10、125、15摻入，分別制成自粘改性瀝青膠粘劑及自粘防水卷材，其持粘力從62 min提高到309 min。所以，在高質量的自粘改性瀝青膠粘劑中，具有高分子量的SBS的存在是自粘防水卷材有良好持粘力的根本原因。2實驗部分21 原材料100#石油瀝青、增粘劑A、改性劑B、改性劑C、填料、聚酯布、隔離紙等，均為市場采購。22 自粘卷材試樣的制備稱取設計配方量的100#瀝青，加熱

7、升溫至180190，依次加入B、C、A等，進行攪拌和熔融3 h以上，加入適量填料，攪拌均勻，將混合料均勻涂覆在聚酯布上，并在表面覆蓋一層隔離紙，避免混入氣泡，用壓輥壓平、壓勻，即成自粘卷材試樣。2.3蠕變性的測試231測試方法 通過測試一定外力作用下材料的蠕變時間來測試材料的蠕變性。蠕變時間越長，說明材料的持粘力越好，其內聚力也越大，蠕變性越小；反之蠕變性越大。目前，對于自粘卷材蠕變時間的測試方法還沒有國家或行業標準，但可以參考GB/T 48511998壓敏膠粘帶持粘性試驗方法。 將被測試的自粘防水卷材以一定面積(長f x寬b)用一定質量的壓輥滾壓粘貼在干凈的標準被粘物(材質為不銹鋼或鋁板，包

8、括試驗板和加載板)上，使試驗板長度為f的23倍，確保測試過程中卷材的滑移全部發生在試驗板上。上述制備好的試件在規定溫度下放置24 h后將其懸掛在特制的試驗架上，然后在加載板下端懸掛一定質量的重物，使卷材測試段的受力方向與粘貼面保持平行，記錄卷材在試驗板上向下滑移直至完全脫落的時間t，作為該卷材持粘力的量度。由于測試結果的分散性較大，一般測試5個試樣，取其算術平均值作為結果。記錄測試結果時應記錄被粘材料的性質、粘貼面積(fb)、加載總質量(w)、測試時環境的溫度等條件。為使實驗結果便于對比本實驗采用固定的粘貼面積25 mm25 mm、相同的加載質量(20005)g和相同的測試溫度23，被粘貼材料

9、為光滑潔凈的鋁板。232實驗方案與測試結果自粘卷材的蠕變時間取決于白粘材料膠粘層的內聚力，而對自粘材料的內聚力影響較大的因素是瀝青改性劑B和C。實驗配方：100份100#瀝青、5份增粘劑A采用占瀝青質量不同比例的瀝青改性劑B和C，制得不同的實驗樣品，測試其蠕變時間。實驗設計方案與實驗結果見表1。 表1 不同比例的改性劑B和C的自粘卷材的蠕變時間實 驗 編 號因 素蠕 變 時 間改性劑B改性劑C1#6715155430”粘合面脫開2#9.215125l3”粘合面脫開3#1171546625粘合面脫開4#142153091”部分粘合面破壞5#14.212519224粘合面破壞6#142109315

10、”粘合面破壞7#14575625l”粘合面破壞 24結果分析從表1的測試結果可以看出，當其它條件確定時，在相同的剪切外力作用下。蠕變破壞的表現形式不一樣，自粘卷材的蠕變時間隨著改性劑B的增加而減小，隨著改性劑C的增加而增大。改性劑B對材料的各組分起軟化、增塑作用，降低了材料的本體粘度，因而對材料的內聚力有削弱作用。而隨著大分子改性劑C的增加，膠粘層的分子量變大本體粘度變大，硬度和拉伸模量得到了提高，即內聚力變大，因而蠕變時間增加。這些都與理論分析的結果相吻合。然而，自粘卷材的蠕變時間并不是越長越好。因為蠕變時間過長，對壓敏膠的粘結特性有負面影響如實驗中的l#、2#配方，其抗蠕變性很好，但粘結性下降，剝離強度已達不到相關標準要求。而6#、7#雖具有較強的粘結性，但易引起蠕變破壞，其低溫柔性指標也達不到相關標準要求。因而其蠕變性應控制在合適的范圍內，使之既有良好的粘結性，又不會引起蠕變破壞。3結語自粘卷材蠕變性能的影響因素較多，但在實際應用中，白粘卷材