CN101845169A - 一种防水卷材及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种防水卷材，具体为一种改性氯化聚乙烯防水卷材及其制备方法，解决现有防水卷材无法完全满足产品各项性能指标及配方成本太高的问题，由乙烯—辛烯共聚物、氯化聚乙烯、线性高压聚乙烯、填充增强剂、软化增塑剂、酚类抗氧剂、热稳定剂、润滑剂和光稳定剂制成，将各种原料混合，搅拌；依次采用炼塑机、双辊机和切粒机造粒；将粒料投入单螺杆挤出机挤出并经模具成型；将成型料投入三辊冷却压花机辊压出防水卷材。既保留了橡胶特有的柔软度和伸长率、回弹性，又保留了LLDPE较高的断裂拉伸強度，整体片材柔软度、平直度、平整度好，性能指标超过国家标准和铁道部有关标准，耐老化性能、物理性能和加工性能都比较优良，且生产成本低。

Description

一种防水卷材及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种防水卷材，具体为一种耐老化性能、物理性能和加工性能都比较优良的改性氯化聚乙烯防水卷材及其制备方法。
背景技术
目前各生产厂家生产的桥梁专用N类(无复合层卷材)、L类(双面复合无纺布)型防水卷材基本上采用高压聚乙烯或线性高压聚乙烯来改性氯化聚乙烯做防水卷材基体的。虽然各生产厂家的配方、工艺不同，但是都存在着很大的缺陷；(1)如果以高压聚乙烯或线性高压聚乙烯为主体，各项力学性能虽然能够达到铁道部的有关标准，但是，产品的柔软度、平整度、回弹性远远达不到施工的要求。因为桥梁工程专用防水卷材对它的柔软度、平整度和回弹性有一定的特殊要求，否则就很难使防水卷材全方位与桥面的水泥基粘结为一体。很多厂家因此项不合格而无法正常使用被退货；(2)如果以氯化聚乙烯(CPE)为主体，产品的柔软度、平整度、回弹性都比较好，但是其力学性能指标则相差甚远，特别是断裂强度只能在90N/cm/1.5mm左右(铁道部的有关标准是≥160N/cm/1.5mm-1.8mm)；(3)如果高压聚乙烯和氯化聚乙烯这两种材料为均相、对等的话，其力学性能和柔软度、平整度、回弹性则都不合格。此外，目前也有部分厂家用热塑性橡胶SBS、或热塑性弹性体TPE等为主体材料，虽然各种性能指标都能达到要求，但配方成本太高，不能适应现在市场经济的运作。迄今为止尚未见乙烯—辛烯共聚物(POE)成功的运用在桥梁工程专用防水卷材的报道。
发明内容
本发明为了解决现有桥梁工程专用两类防水卷材基本上采用高压聚乙烯来改性氯化聚乙烯做防水卷材基体，无法完全满足产品各项性能指标。如果采用热塑性橡胶SBS或热塑性弹性体TPE为主体材料，造成配方成本太高的问题，提供一种改性氯化聚乙烯防水卷材及其制备方法。
本发明是采用如下技术方案实现的：一种改性氯化聚乙烯防水卷材，由下列重量份数的原料制成：乙烯—辛烯共聚物80～100份，氯化聚乙烯10～30份，线性高压聚乙烯20～60份，填充增强剂10～130份，软化增塑剂5～20份，酚类抗氧剂0.2～2份，热稳定剂0.2～2份，润滑剂0.2～2份，光稳定剂0.5～1.5份；所述的酚类抗氧剂由重量比为50％的酚类主抗氧剂1010和50％的酚类辅助抗氧剂168制成，所述的热稳定剂由重量比为50％的二盐基亚磷酸铅和50％的三盐基硫酸铅制成。
所述的填充增强剂为活性碳酸钙或胶体碳酸钙；所述的软化增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯、氯化石蜡、仿氢油或环烷油中的任意一种；所述的润滑剂为硬脂酸或颗粒石蜡；所述的光稳定剂为紫外线吸收剂UV327或UV531；所述乙烯—辛烯共聚物中辛烯含量为30-50wt％，氯化聚乙烯中氯含量为25-45wt％。。
上述配方中，乙烯—辛烯共聚物(POE)是美国DOW化学公司以茂金属为催化剂的具有窄相对分子质量和均匀的短支链分布的热塑性橡胶弹性体，这种带有橡胶性的弹性体的主要性能非常突出，在很多方面的性能指标超过了普通的弹性体。POE之所以具有优异的性能，可实现高速挤出与以下特点有关：(1)辛烯的柔软链卷曲结构和结晶乙烯链作为物理交联点，使其具有优异的韧性又具有良好的加工性；(2)相对分子质量分布窄，与聚烯烃相容性好，具有较佳的流动性；(3)没有不饱和双键，耐候性优于其它弹性体；(4)较强的剪切敏感性和熔体强度，可实现高速挤出，提高产量；(5)良好的流动性可改善填充料的分散效果，同时亦可提高制品的熔接痕强度。POE分子结构的特殊性赋于了其优异的力学性能、流变性能和抗紫外线性能。乙烯—辛烯共聚物(POE)是结合了橡胶与塑料优点一种材料，它的塑料相在高温下是可以流动的，在常温下则起到物理交联点的作用，这种物理交联是热可逆的，因此它既可以使用热塑性塑料的加工方法成型，它又在较宽的温度范围内具有橡胶的弹性，本发明首次将乙烯—辛烯共聚物(POE)成功的运用在桥梁工程专用防水卷材上。
氯化聚乙烯(CPE)是由聚乙烯经氯化而制成的含氯聚烯烃，是一种线型非晶型含氯饱和弹性体，根据含氯量的不同可分为软性塑料(含氯量小于25％)、弹性体(含氯量25％～45％)和硬质塑料(含氯量45％～70％)，由于氯原子的引入，使得原结构易引起化学降解和热降解的因素消失，因而使其具有优良的耐气候性、耐燃性及耐低温性能，本发明在设计中引用氯化聚乙烯，除了上述因素外，还有一个重要因素就是N类防水卷材和水泥基体粘结剂的粘结问题，因为氯化聚乙烯是一种带有极性的高分子材料，与普通粘结剂的粘结性能优越，而POE、LLDPE和普通粘结剂的粘结性能差，很难粘结。经过多次试验证明，本发明优选用含氯量在35％的氯化聚乙烯为宜。
由于上述两种类型的弹性体再加上一定的软化剂，使它的拉伸强度大打折扣远远达不到产品的设计要求，即使再加上适当的增强填充料，虽然强度有一定的改善，但与防水卷材的设计要求还是有一定的差距，并且伸长率也会直线下降，为了既达到产品性能指标的设计要求，又要考虑到产品的配方成本，申请人经过多次试验及经验总结，在配方上加入了线性高压聚乙烯(LLDPE)作为塑料相，经试验在伸长率损失不大的情况下，其拉伸强度有了很大的提高，N类防水卷材的断裂拉伸强度≥18MPa、扯断伸长率≥900％，L类双面复合无纺布防水卷材的断裂拉伸强度≥200N/cm/1.5mm，扯断伸长率≥800％，其它各项指标均超过国家标准和铁道部的有关标准，而且产品的设计配方成本也大幅度的下降。
为了进一步优化该产品的配方，提高产品性能指标，本发明还加入了以下原料，填充增强剂的作用是部分的增加产品的强度和降低产品的配方成本；软化增塑剂的主要作用是增加产品的柔软性；酚类抗氧剂的主要作用是提高产品在使用过程中的抗热、抗老化性能，延长防水卷材的使用寿命；热稳定剂的作用主要是防止或阻止氯化聚乙烯在加工过程中由于高温而引起的热分解；润滑剂的主要作用是防止高聚物在加工产品的过程中，由于摩擦过度而产生的高温使高聚物分解；光稳定剂的主要作用是防止由于光的幅射而引起的高聚物分解。
一种制备改性氯化聚乙烯防水卷材的方法，包括以下步骤：
(1)配料：将各种原料按比例混合，常温下充分搅拌均匀；(2)造粒：把搅拌均匀的混合料投入密闭式炼塑机，密闭式炼塑机的温度控制在150～170℃，密炼10～15分钟后出料，直接进入双辊机，双辊机的辊筒温度控制在140～150℃、辊距设置为3.5mm～4mm时出片，然后再经切粒机切粒；(3)将步骤(2)得到的粒料投入单螺杆挤出机挤出并经模具成型：单螺杆挤出机的机筒最高温度为180～200℃、螺杆转速控制在30～40转/分钟、单螺杆挤出机模具的中心温度为180～220℃、模具的两侧温度高于模具的中心温度10～15℃；(4)将步骤(3)得到的成型料投入三辊冷却压花机辊压出N类无复合层防水卷材或L类双面复合无纺布型防水卷材：三辊冷却压花机的辊筒温度控制在中辊筒温度为50～70℃、下辊筒温度为40～60℃、上辊筒温度为60～80℃；(5)自然冷却、栽边。上述密闭式炼塑机、双辊机、切粒机、单螺杆挤出机以及三辊冷却压花机均为现有公知设备，其结构和工作原理是本领域的普通技术人员所熟知的。
本发明采用热塑性橡胶相为乙烯—辛烯共聚物和氯化聚乙烯，塑料相为线性高压聚乙烯，并适当的加以适量的增塑剂、填充增强剂及各种辅助材料，经共混挤出为基体的N类、L类型的桥梁专用防水卷材，生产这种橡塑共混型防水卷材不需要硫化加工工艺，可以采用加工普通热塑性塑料的加工工艺，产品的最大特点是既保留了橡胶特有的柔软度和较高的伸长率、回弹性，又保留了LLDPE较高的断裂拉伸強度，整体片材的柔软度、平直度、平整度较好，其性能指标远远超过国家标准和铁道部的有关标准，制成的N类防水卷材的断裂拉伸强度＞18MPa、扯断伸长率＞900％，L类双面复合无纺布防水卷材的断裂拉伸強度＞200N/cm/1.5mm，扯断伸长率＞800％。而且本发明采用热塑性弹性体、热塑性橡胶共同改性线性高压聚乙烯，不仅各项性能指标优越，更重要的是本发明的配方成本与用其它热塑性弹性体或橡胶相比，至少要低三分之一左右，总之，采用本发明所述的配方及方法得到的防水卷材耐老化性能、物理性能和加工性能都比较优良而且生产成本较低，具有很好的应用前景。
具体实施方式
实施例1：
一种改性氯化聚乙烯防水卷材，由下列重量份数的原料制成：辛烯含量为30wt％的乙烯—辛烯共聚物80份，氯含量为25wt％的氯化聚乙烯10份，线性高压聚乙烯20份，活性碳酸钙10份，邻苯二甲酸二辛酯5份，酚类抗氧剂0.2份，热稳定剂0.2份，硬脂酸0.2份，紫外线吸收剂(UV327)0.5份；酚类抗氧剂由重量比为50％的酚类主抗氧剂1010和50％的酚类辅助抗氧剂168制成，热稳定剂由重量比为50％的二盐基亚磷酸铅和50％的三盐基硫酸铅制成。
制备改性氯化聚乙烯防水卷材的方法，包括以下步骤：(1)配料：将各种原料按比例混合，常温下充分搅拌均匀；(2)造粒：把搅拌均匀的混合料投入密闭式炼塑机，密闭式炼塑机的温度控制在150℃，密炼10分钟后出料，直接进入双辊机，双辊机的辊筒温度控制在140℃、辊距设置为3.5mm时出片，然后再经切粒机切粒；(3)将步骤(2)得到的粒料投入单螺杆挤出机挤出并经模具成型：单螺杆挤出机的机筒最高温度为190℃、螺杆转速控制在30转/分钟、单螺杆挤出机模具的中心温度为190℃、模具的两侧温度高于模具的中心温度10℃；(4)将步骤(3)得到的成型料投入三辊冷却压花机辊压出N类无复合层防水卷材或L类双面复合无纺布型防水卷材：三辊冷却压花机的辊筒温度控制在中辊筒温度为50℃、下辊筒温度为40℃、上辊筒温度为60℃；(5)自然冷却、栽边。
实施例2：
一种改性氯化聚乙烯防水卷材，由下列重量份数的原料制成：辛烯含量为30wt％的乙烯—辛烯共聚物85份，氯含量为25wt％的氯化聚乙烯15份，线性高压聚乙烯25份，胶体碳酸钙30份，氯化石蜡10份，酚类抗氧剂0.5份，热稳定剂0.5份，颗粒石蜡0.5份，紫外线吸收剂(UV327)0.5份；酚类抗氧剂由重量比为50％的酚类主抗氧剂1010和50％的酚类辅助抗氧剂168制成，热稳定剂由重量比为50％的二盐基亚磷酸铅和50％的三盐基硫酸铅制成。
制备改性氯化聚乙烯防水卷材的方法，包括以下步骤：(1)配料：将各种原料按比例混合，常温下充分搅拌均匀；(2)造粒：把搅拌均匀的混合料投入密闭式炼塑机，密闭式炼塑机的温度控制在170℃，密炼15分钟后出料，直接进入双辊机，双辊机的辊筒温度控制在150℃、辊距设置为4mm时出片，然后再经切粒机切粒；(3)将步骤(2)得到的粒料投入单螺杆挤出机挤出并经模具成型：单螺杆挤出机的机筒最高温度为200℃、螺杆转速控制在40转/分钟、单螺杆挤出机模具的中心温度为220℃、模具的两侧温度高于模具的中心温度15℃；(4)将步骤(3)得到的成型料投入三辊冷却压花机辊压出N类无复合层防水卷材或L类双面复合无纺布型防水卷材：三辊冷却压花机的辊筒温度控制在中辊筒温度为70℃、下辊筒温度为60℃、上辊筒温度为80℃；(5)自然冷却、栽边。
实施例3：
一种改性氯化聚乙烯防水卷材，由下列重量份数的原料制成：辛烯含量为30wt％的乙烯—辛烯共聚物90份，氯含量为25wt％的氯化聚乙烯20份，线性高压聚乙烯30份，活性碳酸钙50份，仿氢油15份，酚类抗氧剂1份，热稳定剂1份，颗粒石蜡1份，紫外线吸收剂(UV531)1份；酚类抗氧剂由重量比为50％的酚类主抗氧剂1010和50％的酚类辅助抗氧剂168制成，热稳定剂由重量比为50％的二盐基亚磷酸铅和50％的三盐基硫酸铅制成。
制备改性氯化聚乙烯防水卷材的方法，包括以下步骤：(1)配料：将各种原料按比例混合，常温下充分搅拌均匀；(2)造粒：把搅拌均匀的混合料投入密闭式炼塑机，密闭式炼塑机的温度控制在170℃，密炼10分钟后出料，直接进入双辊机，双辊机的辊筒温度控制在150℃、辊距设置为3.5mm时出片，然后再经切粒机切粒；(3)将步骤(2)得到的粒料投入单螺杆挤出机挤出并经模具成型：单螺杆挤出机的机筒最高温度为185℃、螺杆转速控制在35转/分钟、单螺杆挤出机模具的中心温度为200℃、模具的两侧温度高于模具的中心温度10℃；(4)将步骤(3)得到的成型料投入三辊冷却压花机辊压出N类无复合层防水卷材或L类双面复合无纺布型防水卷材：三辊冷却压花机的辊筒温度控制在中辊筒温度为55℃、下辊筒温度为50℃、上辊筒温度为65℃；(5)自然冷却、栽边。
实施例4：
一种改性氯化聚乙烯防水卷材，由下列重量份数的原料制成：辛烯含量为30wt％的乙烯—辛烯共聚物95份，氯含量为25wt％的氯化聚乙烯25份，线性高压聚乙烯50份，活性碳酸钙100份，环烷油15份，酚类抗氧剂1.5份，热稳定剂1.5份，硬脂酸1.5份，紫外线吸收剂(UV531)1.5份；酚类抗氧剂由重量比为50％的酚类主抗氧剂1010和50％的酚类辅助抗氧剂168制成，热稳定剂由重量比为50％的二盐基亚磷酸铅和50％的三盐基硫酸铅制成。
制备改性氯化聚乙烯防水卷材的方法，包括以下步骤：(1)配料：将各种原料按比例混合，常温下充分搅拌均匀；(2)造粒：把搅拌均匀的混合料投入密闭式炼塑机，密闭式炼塑机的温度控制在165℃，密炼12分钟后出料，直接进入双辊机，双辊机的辊筒温度控制在145℃、辊距设置为3.5mm～4mm时出片，然后再经切粒机切粒；(3)将步骤(2)得到的粒料投入单螺杆挤出机挤出并经模具成型：单螺杆挤出机的机筒最高温度为195℃、螺杆转速控制在38转/分钟、单螺杆挤出机模具的中心温度为210℃、模具的两侧温度高于模具的中心温度14℃；(4)将步骤(3)得到的成型料投入三辊冷却压花机辊压出N类无复合层防水卷材或L类双面复合无纺布型防水卷材：三辊冷却压花机的辊筒温度控制在中辊筒温度为60℃、下辊筒温度为55℃、上辊筒温度为75℃；(5)自然冷却、栽边。
实施例5：
一种改性氯化聚乙烯防水卷材，由下列重量份数的原料制成：辛烯含量为30wt％的乙烯—辛烯共聚物100份，氯含量为25wt％的氯化聚乙烯30份，线性高压聚乙烯60份，胶体碳酸钙130份，氯化石蜡20份，酚类抗氧剂2份，热稳定剂2份，润滑剂2份，紫外线吸收剂(UV327)2份；酚类抗氧剂由重量比为50％的酚类主抗氧剂1010和50％的酚类辅助抗氧剂168制成，热稳定剂由重量比为50％的二盐基亚磷酸铅和50％的三盐基硫酸铅制成。
制备改性氯化聚乙烯防水卷材的方法，包括以下步骤：(1)配料：将各种原料按比例混合，常温下充分搅拌均匀；(2)造粒：把搅拌均匀的混合料投入密闭式炼塑机，密闭式炼塑机的温度控制在155℃，密炼14分钟后出料，直接进入双辊机，双辊机的辊筒温度控制在147℃、辊距设置为3.5mm～4mm时出片，然后再经切粒机切粒；(3)将步骤(2)得到的粒料投入单螺杆挤出机挤出并经模具成型：单螺杆挤出机的机筒最高温度为188℃、螺杆转速控制在32转/分钟、单螺杆挤出机模具的中心温度为205℃、模具的两侧温度高于模具的中心温度12℃；(4)将步骤(3)得到的成型料投入三辊冷却压花机辊压出N类无复合层防水卷材或L类双面复合无纺布型防水卷材：三辊冷却压花机的辊筒温度控制在中辊筒温度为68℃、下辊筒温度为48℃、上辊筒温度为80℃；(5)自然冷却、栽边。

Claims (7)

1.一种改性氯化聚乙烯防水卷材，其特征是由下列重量份数的原料制成：
乙烯-辛烯共聚物80～100份，氯化聚乙烯10～30份，线性高压聚乙烯20～60份，填充增强剂10～130份，软化增塑剂5～20份，酚类抗氧剂0.2～2份，热稳定剂0.2～2份，润滑剂0.2～2份，光稳定剂0.5～1.5份；所述的酚类抗氧剂由重量比为50％的酚类主抗氧剂1010和50％的酚类辅助抗氧剂168制成，所述的热稳定剂由重量比为50％的二盐基亚磷酸铅和50％的三盐基硫酸铅制成。
2.根据权利要求1所述的一种改性氯化聚乙烯防水卷材，其特征是所述的填充增强剂为活性碳酸钙或胶体碳酸钙。
3.根据权利要求1或2所述的一种改性氯化聚乙烯防水卷材，其特征是所述的软化增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯、氯化石蜡、仿氢油或环烷油中的任意一种。
4.根据权利要求1或2所述的一种改性氯化聚乙烯防水卷材，其特征是所述的润滑剂为硬脂酸或颗粒石蜡。
5.根据权利要求1或2所述的一种改性氯化聚乙烯防水卷材，其特征是所述的光稳定剂为紫外线吸收剂UV327或UV531。
6.根据权利要求1或2所述的一种改性氯化聚乙烯防水卷材，其特征是所述乙烯-辛烯共聚物中辛烯含量为30-50wt％，氯化聚乙烯中氯含量为25-45wt％。
7.一种制备权利要求1-6任一项所述改性氯化聚乙烯防水卷材的方法，其特征是包括以下步骤：
(1)配料：将各种原料按比例混合，常温下充分搅拌均匀；
(2)造粒：把搅拌均匀的混合料投入密闭式炼塑机，密闭式炼塑机的温度控制在150～170℃，密炼10～15分钟后出料，直接进入双辊机，双辊机的辊筒温度控制在140～150℃、辊距设置为3.5mm～4mm时出片，然后再经切粒机切粒；
(3)将步骤(2)得到的粒料投入单螺杆挤出机挤出并经模具成型：单螺杆挤出机的机筒最高温度为180～200℃、螺杆转速控制在30～40转/分钟、单螺杆挤出机模具的中心温度为180～220℃、模具的两侧温度高于模具的中心温度10～15℃；
(4)将步骤(3)得到的成型料投入三辊冷却压花机辊压出N类无复合层防水卷材或L类双面复合无纺布型防水卷材：三辊冷却压花机的辊筒温度控制在中辊筒温度为50～70℃、下辊筒温度为40～60℃、上辊筒温度为60～80℃；
(5)自然冷却、栽边。
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