CN103541745B - 隧道用的耐高温耐腐蚀防水板及生产工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种隧道用的耐高温耐腐蚀防水板及其生产工艺，涉及防水材料技术领域，该防水板以高密度聚乙烯HDPE为主原料，以无规共聚聚丙烯PPR和含有抗氧剂的炭黑为辅料，采用上下两层复合结构，上层采用高密度聚乙烯HDPE、无规共聚聚丙烯PPR和含有抗氧剂的炭黑材料；下层采用高密度聚乙烯HDPE和无规共聚聚丙烯PPR和炭黑材料，该防水板通过并联混料挤压、双流道平模共挤、三辊压光工艺压制贴合制成。本发明有效提高了防水板的防腐蚀性能、耐高温性能以及耐老化性能，适用于高地温隧道环境中；本发明的防水板具有上下两层复合结构，现场铺设时上层紧贴洞壁，下层向外，方便了隧道防水等地下工程的施工。
Description
技术领域
本发明涉及防水材料技术领域，具体涉及一种隧道用的耐高温耐腐蚀防水板及生产工艺。
背景技术
随着我国铁路、公路的迅速发展，各种隧道工程也越来越多，隧道工程中的防水问题一直是关乎安全与质量的重大关键，目前常用的隧道防水材料有乙烯-醋酸乙烯共聚体和聚乙烯防水板，单层土工膜板或防水板土工织物复合板等，但是这些隧道防水材料只能满足在常温隧道内使用，如果遇到地热温度比较高的地区，例如西藏高原地区，高地温会造成作业环境恶化；影响岩石的稳定性；地热流体含有大量腐蚀性矿物成分，造成施工材料腐蚀。目前的隧道用的防水板不能满足34℃-80℃高地温环境下的隧道使用环境温度要求，行业内急需一种在高地温环境下使用的隧道防水板，这样的防水板应具有优良的耐高温、耐腐蚀，防水性能，同时还应保持一定拉伸强度和延伸率。
为了使防水材料达到耐高温、耐腐蚀的要求，我们试图从原材料着手，提高防水板的各项性能，通过实验我们对各种常用原材料的性能进行了比较，结果如下：
从上表中可以看出，高密度聚乙烯以其更加优越的高强度，稳定的化学性能和良好的生产加工性能，在聚乙烯系列产品中尤为突出，同时高密度聚乙烯为白色颗粒或粉末，无味、无毒，使用温度可高达100℃和低至-70℃，由于结晶度高相对密度大其力学性能优异，耐磨性及稳定性能良好在室温下几乎不溶于任何有机溶剂，耐酸碱溶液的腐蚀，吸水性和水蒸气渗透性很低。但是耐老化性能比较差。
无规共聚聚丙烯具有韧性好、强度高、加工性能优异、高温抗蠕变性能好、透明性高的优点，在高密度乙烯中添加无规共聚聚丙烯可以有效提高防水材料的韧性、强度以及加工性能。
含有抗氧剂的炭黑，添加在聚乙烯膜中，可使聚乙烯膜产品具有杰出的抗紫外线效果和优越的热稳定性。
发明内容
本发明的目的是提供一种隧道用的耐高温耐腐蚀防水板，本发明的另一个目的是提供该隧道用的耐高温耐腐蚀防水板的生产工艺，以解决现有技术的防水板不耐高温、不耐腐蚀，不能适应高地温隧道环境的问题。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种隧道用耐高温耐腐蚀防水板，以高密度聚乙烯HDPE为主原料，以无规共聚聚丙烯PPR和含有抗氧剂的炭黑为辅料，采用上下两层复合结构，上层采用高密度聚乙烯HDPE、无规共聚聚丙烯PPR和含有抗氧剂的炭黑材料，高密度聚乙烯HDPE、无规共聚聚丙烯PPR和含有抗氧剂的炭黑之间的使用质量比为1∶0.01-0.1∶0.15-0.35；下层采用高密度聚乙烯HDPE和无规共聚聚丙烯PPR和炭黑材料，高密度聚乙烯HDPE和无规共聚聚丙烯PPR的使用质量比为1∶0.1-0.4。
上述的上层采用的高密度聚乙烯HDPE、无规共聚聚丙烯PPR和炭黑之间的使用质量比优选为1∶0.02-0.06∶0.2-0.3。
上述的下层采用的高密度聚乙烯HDPE和无规共聚聚丙烯PPR之间的使用质量比优选为1∶0.2-0.3。
上述的含有抗氧剂的炭黑优选北京益三友塑料技术有限公司生产的BE2045型双抗炭黑。
上述的隧道用耐高温耐腐蚀防水板的生产工艺，以高密度聚乙烯HDPE为主原料，以无规共聚聚丙烯PPR和含有抗氧剂的炭黑为辅料，采用并联混料挤压、双流道平模共挤、三辊压光工艺压制贴合制成，具体的工艺步骤如下：
(1)并联混料挤压：将HDPE、PPR和含有抗氧剂的炭黑在混料机A中混合，然后将混合物料送至螺杆挤压机A进行挤压出料，螺杆挤压机A的温度保持在200-230℃，HDPE、PPR和含有抗氧剂的炭黑的质量比为1∶0.01-0.1∶0.15-0.35，与之同时将HDPE和PPR在混料机B中混合，然后将混合物料送至螺杆挤压机B进行挤压出料，螺杆挤压机B的温度保持在200-230℃，HDPE和PPR的质量比为1∶0.1-0.4；
(2)双流道平模共挤：由步骤(1)得到的两种混合料，通过两个流道共同送至双层平板模具进行模制得到平板料，双层平板模具的磨口间隙控制在0.1-2毫米之间；
(3)三辊压光：步骤(2)得到的平板料，经三辊滚压机进行压光处理，温度控制在80-120℃；
(4)牵引切边：步骤(3)得到板材经牵引机牵引，切边机切边处理，经检验合格后便可入库保存。
上述的混料机A中高密度聚乙烯HDPE、无规共聚聚丙烯PPR和含有抗氧剂的炭黑之间的使用质量比优选为1∶0.02-0.06∶0.2-0.3。
上述的混料机B中高密度聚乙烯HDPE和无规共聚聚丙烯PPR之间的质量比优选为1∶0.2-0.3。
上述的含有抗氧剂的炭黑优选北京益三友塑料技术有限公司生产的BE2045型双抗炭黑。
经由上述生产工艺制成的防水板，断裂拉伸强度不小于23Mpa，拉断伸长率不小于650％，撕裂强度为110KN/m，低温折弯性不高于零下70℃，热空气老化试验合格，人工耐候性实验合格，防水性良好。
本发明的有益效果是：防水板主材质采用具有良好耐热耐寒性能，使用温度范围从零下70至100℃的高密度聚乙烯，上层添加无规共聚聚丙烯和含有抗氧剂的炭黑，由于添加炭黑，所以上层为黑色，下层添加无规共聚聚丙烯，为白色，无规共聚聚丙烯具有韧性好、强度高、加工性能优异、高温抗蠕变性能好、透明性高的优点，有效提高了防水板的防腐蚀性能、耐高温性能以及耐老化性能；两层共挤压制贴合制成提高了防水板的物理力学性能及耐高温、耐腐蚀性能；本发明的防水板使用方便，现场铺设时上层黑色紧贴洞壁，下层白色向外，更加方便隧道防水等地下工程的施工。
具体实施方式
例1一种隧道用耐高温耐腐蚀防水板，以高密度聚乙烯HDPE为主原料，以无规共聚聚丙烯PPR和北京益三友塑料技术有限公司生产的BE2045型双抗炭黑为辅料，采用上下两层复合结构，上层采用高密度聚乙烯HDPE、无规共聚聚丙烯PPR和含有抗氧剂的炭黑材料，高密度聚乙烯HDPE、无规共聚聚丙烯PPR和含有抗氧剂的炭黑之间的使用质量比为1∶0.04∶0.26；下层采用高密度聚乙烯HDPE和无规共聚聚丙烯PPR和炭黑材料，高密度聚乙烯HDPE和无规共聚聚丙烯PPR的使用质量比为1∶0.25。其具体的生产工艺如下：
(1)并联混料挤压：将HDPE、PPR和含有抗氧剂的炭黑在混料机A中混合，然后将混合物料送至螺杆挤压机A进行挤压出料，螺杆挤压机A的温度保持在220℃左右，HDPE、PPR和含有抗氧剂的炭黑的质量比为1∶0.04∶0.26，与之同时将HDPE和PPR在混料机B中混合，然后将混合物料送至螺杆挤压机
B进行挤压出料，螺杆挤压机B的温度保持在215℃左右，HDPE和PPR的质量比为1∶0.25；
(2)双流道平模共挤：由步骤(1)得到的两种混合料，通过两个流道共同送至双层平板模具进行模制得到平板料，双层平板模具的磨口间隙控制在1毫米；
(3)三辊压光：步骤(2)得到的平板料，经三辊滚压机进行压光处理，温度控制在100℃；
(4)牵引切边：步骤(3)得到板材经牵引机牵引，切边机切边处理，经检验合格后便可入库保存。
产品检验结果如下：
例2一种隧道用耐高温耐腐蚀防水板，以高密度聚乙烯HDPE为主原料，以无规共聚聚丙烯PPR和北京益三友塑料技术有限公司生产的BE2045型双抗炭黑为辅料，采用上下两层复合结构，上层采用高密度聚乙烯HDPE、无规共聚聚丙烯PPR和含有抗氧剂的炭黑材料，高密度聚乙烯HDPE、无规共聚聚丙烯PPR和含有抗氧剂的炭黑之间的使用质量比为1∶0.01∶0.15；下层采用高密度聚乙烯HDPE和无规共聚聚丙烯PPR和炭黑材料，高密度聚乙烯HDPE和无规共聚聚丙烯PPR的使用质量比为1∶0.1。其具体的生产工艺如下：
(1)并联混料挤压：将HDPE、PPR和含有抗氧剂的炭黑在混料机A中混合，然后将混合物料送至螺杆挤压机A进行挤压出料，螺杆挤压机A的温度保持在205℃左右，HDPE、PPR和含有抗氧剂的炭黑的质量比为1∶0.01∶0.15，与之同时将HDPE和PPR在混料机B中混合，然后将混合物料送至螺杆挤压机
B进行挤压出料，螺杆挤压机B的温度保持在201℃左右，HDPE和PPR的质量比为1∶0.1；
(2)双流道平模共挤：由步骤(1)得到的两种混合料，通过两个流道共同送至双层平板模具进行模制得到平板料，双层平板模具的磨口间隙控制在0.1毫米；
(3)三辊压光：步骤(2)得到的平板料，经三辊滚压机进行压光处理，温度控制在80℃；
(4)牵引切边：步骤(3)得到板材经牵引机牵引，切边机切边处理，经检验合格后便可入库保存。
产品检验结果如下：
例3一种隧道用耐高温耐腐蚀防水板，以高密度聚乙烯HDPE为主原料，以无规共聚聚丙烯PPR和北京益三友塑料技术有限公司生产的BE2045型双抗炭黑为辅料，采用上下两层复合结构，上层采用高密度聚乙烯HDPE、无规共聚聚丙烯PPR和含有抗氧剂的炭黑材料，高密度聚乙烯HDPE、无规共聚聚丙烯PPR和含有抗氧剂的炭黑之间的使用质量比为1∶0.1∶0.35；下层采用高密度聚乙烯HDPE和无规共聚聚丙烯PPR和炭黑材料，高密度聚乙烯HDPE和无规共聚聚丙烯PPR的使用质量比为1∶0.4。
其具体的生产工艺如下：
(1)并联混料挤压：将HDPE、PPR和含有抗氧剂的炭黑在混料机A中混合，然后将混合物料送至螺杆挤压机A进行挤压出料，螺杆挤压机A的温度保持在227℃左右，HDPE、PPR和含有抗氧剂的炭黑的质量比为1∶0.1∶0.35，与之同时将HDPE和PPR在混料机B中混合，然后将混合物料送至螺杆挤压机B进行挤压出料，螺杆挤压机B的温度保持在225℃左右，HDPE和PPR的质量比为1∶0.4；
(2)双流道平模共挤：由步骤(1)得到的两种混合料，通过两个流道共同送至双层平板模具进行模制得到平板料，双层平板模具的磨口间隙控制在2毫米；
(3)三辊压光：步骤(2)得到的平板料，经三辊滚压机进行压光处理，温度控制在120℃；
(4)牵引切边：步骤(3)得到板材经牵引机牵引，切边机切边处理，经检验合格后便可入库保存。
产品检验结果如下：
Claims (8)
1.一种隧道用的耐高温耐腐蚀防水板，其特征在于以高密度聚乙烯HDPE为主原料，以无规共聚聚丙烯PPR和含有抗氧剂的炭黑为辅料，采用上下两层复合结构，上层采用高密度聚乙烯HDPE、无规共聚聚丙烯PPR和含有抗氧剂的炭黑材料，高密度聚乙烯HDPE、无规共聚聚丙烯PPR和含有抗氧剂的炭黑之间的使用质量比为1∶0.01-0.1∶0.15-0.35；下层采用高密度聚乙烯HDPE和无规共聚聚丙烯PPR和炭黑材料，高密度聚乙烯HDPE和无规共聚聚丙烯PPR的使用质量比为1∶0.1-0.4。
2.根据权利要求1所述的隧道用的耐高温耐腐蚀防水板，其特征在于：上层采用的高密度聚乙烯HDPE、无规共聚聚丙烯PPR和炭黑之间的使用质量比为1∶0.02-0.06∶0.2-0.3。
3.根据权利要求1所述的隧道用的耐高温耐腐蚀防水板，其特征在于：下层采用的高密度聚乙烯HDPE和无规共聚聚丙烯PPR之间的使用质量比为1∶0.2-0.3。
4.根据权利要求1所述的隧道用的耐高温耐腐蚀防水板，其特征在于：含有抗氧剂的炭黑为北京益三友塑料技术有限公司生产的BE2045型炭黑色母。
5.权利要求1所述的隧道用的耐高温耐腐蚀防水板的生产工艺，其特征在于以高密度聚乙烯HDPE为主原料，以无规共聚聚丙烯PPR和含有抗氧剂的炭黑为辅料，采用并联混料挤压、双流道平模共挤、三辊压光工艺压制贴合制成，具体的工艺步骤如下：
(1)并联混料挤压：将HDPE、PPR和含有抗氧剂的炭黑在混料机A中混合，然后将混合物料送至螺杆挤压机A进行挤压出料，螺杆挤压机A的温度保持在200-230℃，HDPE、PPR和含有抗氧剂的炭黑的质量比为1∶0.01-0.1∶0.15-0.35，与之同时将HDPE和PPR在混料机B中混合，然后将混合物料送至螺杆挤压机B进行挤压出料，螺杆挤压机B的温度保持在200-230℃，HDPE和PPR的质量比为1∶0.1-0.4；
(2)双流道平模共挤：由步骤(1)得到的两种混合料，通过两个流道共同送至双层平板模具进行模制得到平板料，双层平板模具的磨口间隙控制在0.1-2毫米之间；
(3)三辊压光：步骤(2)得到的平板料，经三辊滚压机进行压光处理，温度控制在80-120℃；
(4)牵引切边：步骤(3)得到板材经牵引机牵引，切边机切边处理，经检验合格后便可入库保存。
6.根据权利要求5所述的隧道用的耐高温耐腐蚀防水板的生产工艺，其特征在于混料机A中HDPE、PPR和含有抗氧剂的炭黑的质量比为1∶0.02-0.06∶0.2-0.3。
7.根据权利要求5所述的隧道用的耐高温耐腐蚀防水板的生产工艺，其特征在于混料机B中HDPE和PPR的质量比为1∶0.2-0.3。
8.根据权利要求5所述的隧道用的耐高温耐腐蚀防水板的生产工艺，其特征在于含有抗氧剂的炭黑为北京益三友塑料技术有限公司生产的BE2045型炭黑色母。
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Denomination of invention: High temperature and corrosion resistant waterproof board for tunnels and its production process Effective date of registration: 20230317 Granted publication date: 20160810 Pledgee: Dezhou Lingcheng Rural Commercial Bank Co.,Ltd. Pledgor: HONGXIANG NEW GEO-MATERIAL Co.,Ltd. Registration number: Y2023980035054 |