CN105415820A - 一种高强度防水透气多层复合材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高强度防水透气多层复合材料，包括以下材料复合而成：防水透气功能层(6)、聚烯烃径向线条状粘结层(4)、高强度编织布增强层(5)；其中，所述防水透气功能层(6)由丙纶无纺布(1)、聚烯烃防水透气微孔膜(2)、丙纶无纺布(3)点热压复合而成。本发明方法采用聚烯烃熔融径向线条状涂覆工艺将一种高强度编织布和防水透气功能层复合，不仅去除热熔胶等粘合剂粘合所带来的胶黏剂耐温性差及易老化弊端，同时因其为条状粘结并且粘结面为透气的无纺布材料，因而制备得到的防水透气多层复合材料具有优良的防水、透气、透湿性能。

Description

一种高强度防水透气多层复合材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种建筑材料领域，特别是涉及一种高强度防水透气多层复合材料及其制备方法。
背景技术
防水透气材料是一种只允许气化水汽通过，而阻止液态水通过的一种新型节能、保温材料。在建筑领域中大多数建筑物为提高建筑物保温层的使用寿命，防止保温层导热系数的提高，必须用防水透气材料来阻隔水分渗透，同时将导致保温层内结露的水汽排除。这种防水透气材料在发达国家已经普遍运用于屋顶防水透气和墙体保温层的防水透气以及外墙干挂式装饰等。这种材料除材料本身的防水透气性能外，其力学性能，特别是拉伸断裂强度和撕裂强度的高低是决定在施工中会否出现施工缺陷的重要因素。例如，在建筑物屋顶施工时，因施工人员踩在材料上施工，材料强度差时就容易在钉子固定处出现撕裂，造成施工缺陷。
CN201010201936.2公开了一种塑料编织淋膜透气墙体材料，是塑料丝编织后淋膜及其它处理的塑料加工制作而成。主要技术包括利用微孔针刺技术将为实现防水要求而把聚乙烯或聚丙烯或聚卤乙烯作为在布上的淋膜材料的特种丝编织材料进行机械打孔。该方法制备的防水透气材料透气透湿量低。很难适应建筑领域的要求。专利CN138162A、US498372、US3903234、EP-A-2702026等也是用类似机械制孔的方法来制备防水透气材料。
发明人的授权专利CN102644158B涉及一种聚烯烃网格布及其制备方法和在制备聚烯烃网格布增强的丙纶无纺布及防水透湿复合材料中的应用。该专利的方法是将聚烯烃网格布复合在丙纶无纺布双喷头丝层中间进行热压复合。专利CN201020650600.X中公开防滑型反射防水透气复合布，涉及具有透气功能的防水布，由四层结构组成，最下层为聚丙烯无纺布层，在聚丙烯无纺布层的上面依次设置聚乙烯透气层、聚丙烯无纺布层和铝箔层，所述聚丙烯无纺布层的外表面均匀布十字形凹槽，该实用新型具有比小方格点更高的防滑系数，产品的断裂强度比普通的小方格防水透气布要高出20％。
发明人的授权专利CN101659759B公开了一种聚烯烃防水透气微孔膜及微孔膜和上下两层丙纶无纺布复合膜，其制备方法是以该微孔膜为中间层，与内外两层聚丙烯无纺布直接点热压复合制成三层复合材料，该复合材料虽然防水透气性能优异，但所用的材料外普通纺粘法丙纶无纺布，因而在其力学性能上稍显不足。
用于建筑领域的，以聚烯烃非织造布为材料的防水透气复合材料，在其强度上都有较大不足。而聚丙烯裂膜编织布或聚丙烯扁丝编织布或丙纶布或聚乙烯编织布或聚烯烃针织布等聚烯烃织物是比聚烯烃非织造布强度高很多的材料，特别是聚丙烯裂膜编织布，其材料价格低，生产工艺较简单。到目前为止，尚未见用聚烯烃织物和聚烯烃防水透湿微孔膜复合制成高强度防水透湿复合材料的相关报道；未见聚烯烃熔融径向线条状涂覆工艺及类似工艺报道。而且，采用聚烯烃熔融径向线条状涂覆工艺进行防水透湿多层材料复合，不仅去除热熔胶等粘合剂粘合所带来的胶黏剂耐温性差及易老化弊端，同时因其为条状粘结并且粘结面为透气的无纺布材料，因而此粘结工艺对多层复合材料的透气、透湿性能影响不明显。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种高强度的防水透气多层复合材料及其制备方法，本发明方法采用聚烯烃熔融径向线条状涂覆工艺将一种高强度编织布和防水透气功能层复合，不仅去除热熔胶等粘合剂粘合所带来的胶黏剂耐温性差及易老化弊端，同时因其为条状粘结并且粘结面为透气的无纺布材料，因而制备得到的防水透气多层复合材料具有优良的防水、透气、透湿性能。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种高强度防水透气多层复合材料，包括以下材料复合而成：防水透气功能层、聚烯烃径向线条状粘结层、高强度编织布增强层；其中，所述防水透气功能层由丙纶无纺布、聚烯烃防水透气微孔膜、丙纶无纺布点热压复合而成。
其中，所述的聚烯烃防水透气微孔膜的制备方法具体可参考公开号为：CN101659769B专利文献，其中优选所述聚丙烯、线性低密度聚乙烯、和乙烯-辛烯共聚物重量配比为(70～80)：(10～15)：(10～15)的防水透气微孔膜。
进一步的技术方案中，所述聚烯烃径向线条状粘结层由聚烯烃径向线条状粘合混合料制备，所述聚烯烃径向线条状粘合混合料含有以下重量份数的组分：聚烯烃85～96份，POE弹性体3～10份，分散剂0～3份，光稳定剂0～3份，抗氧剂1～3份；并且，所述聚烯烃的熔体流动速率在190℃、2.16kg条件下为5～100g/min。
进一步的技术方案中，所述聚烯烃径向线条状粘合混合料含有以下重量份数的组分：聚烯烃85～90份，POE弹性体5～8份，光稳定剂0.5份，抗氧剂1.0份，分散剂0.5份；其中所述聚烯烃的熔体流动速率在190℃、2.16kg条件下为2～50g/min。
进一步的技术方案中，所述高强度编织布增强层为聚丙烯裂膜丝编织布、聚丙烯扁丝编织布、聚乙烯编织布、丙纶布或锦纶布的一种，所述高强度编织布增强层的径向及纬向的拉伸强度是同克重的防水透气功能层拉伸强度的1.5～4倍。进一步的，所述高强度编织布增强层优选为聚丙烯裂膜丝编织布、丙纶长丝平纹布的一种。
进一步的技术方案中，所述丙纶无纺布、聚烯烃防水透气微孔膜、丙纶无纺布采用花纹滚筒点热压复合得到所述防水透气功能层；所述防水透气功能层和高强度编织布增强层之间通过聚烯烃径向线条状粘结层粘结；所述聚烯烃径向线条状粘结层由若干条平行排列的聚烯烃径向线条状粘结条构成。所述平行排列的聚烯烃径向线条状粘结条是通过聚烯烃熔融径向线条状涂覆工艺得到的。即在所述防水透气功能层和所述高强度编织布增强层之间采用聚烯烃熔融径向线条状涂覆工艺进行复合。
本发明所述一种高强度防水透气多层复合材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤1.将聚烯烃防水透气微孔膜拉伸制孔后，用花纹滚筒将其与上下两层丙纶无纺布点热压复合，复合温度120～150℃；制备得到防水透气功能层；
步骤2.将所述步骤1复合后的防水透气功能层，通过预热辊筒进行预热后与经预热辊筒预热后的高强度编织布增强层上下同步传送，在所述防水透气功能层和所述高强度编织布增强层之间聚烯烃径向线条状粘合混合料用螺杆塑化经涂覆模头挤出，将其淋涂在快速走动的所述高强度编织布上成线条状，在其固化前迅速将二层压合，经收卷切边后从而制得本发明所述高强度防水透气多层复合材料。
上述技术方案中，所述步骤2为本发明人首创的聚烯烃熔融径向线条状涂覆工艺，其功能是在不明显影响防水透气功能层的防水透气性能情况下将功能层和增强层有效的粘合。所述聚烯烃熔融径向线条状涂覆工艺是先制备聚烯烃径向线条状粘合混合料并将所述聚烯烃径向线条状粘合混合料经过单螺杆熔融挤出到涂覆模头，经过经改造的多孔平行线条涂覆模头挤出线条状熔融聚合物，在其固化前迅速将聚烯烃编织布与防水透气功能层压合，经收卷切边后得到高强度防水透气多层复合材料。
所述制备方法进一步的技术方案中，所述涂覆模头的模口设置一排或多排圆形点状孔或长方形孔；并且出口面积为0.5～10mm2，开孔密度为50～200孔/m。该涂覆摸头是在一般涂覆模头的基础上改造得到，即将涂覆模头的线型模口改造成一排或多排特定间距的多个圆形点状孔或同面积的长方形孔。
所述制备方法进一步的技术方案中，所述步骤1复合温度优选为130～140℃；所述步骤2中高强度编织布增强层经过预热温度至80～140℃；所述防水透气功能层通过预热辊筒预热温度至85～95℃度。
所述制备方法进一步的技术方案中，所述聚烯烃防水透气微孔膜优选包括以下重量份数的组分制备：聚丙烯70～80份、线性低密度聚乙烯10～15份、和乙烯-辛烯共聚物10～15份。
附图说明
图1为本发明一种高强度防水透气多层复合材料的结构示意图；
图2为本发明增强层与防水透气功能层的复合工艺图；
图中各个附图标记对应的名称是：
1-丙纶无纺布；3-丙纶无纺布；2-聚烯烃防水透湿微孔膜；4-聚烯烃径向熔融线条状粘合层；5-高强度编织布；41-聚烯烃径向线条状粘结条。
具体实施方式
为了更好地理解本发明的内容，下面结合具体实施例和附图作进一步说明。应理解，这些实施例仅用于对本发明进一步说明，而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明所述的内容后，该领域的技术人员对本发明作出一些非本质的改动或调整，仍属于本发明的保护范围。
实施例1
以下结合实施例和试验数据，对本发明上述的和另外的技术特征和优点作更详细的说明。
实施例1
将聚乙烯(LLDPE，茂名石化/DNDA-7144)60Kg，聚丙烯(s2040，上海赛科石化)30Kg，POE(POE8200，陶氏)8.5Kg，热稳定剂(B215，北京燕联化工厂)0.5Kg，乙撑双硬脂酰胺0.8Kg，聚丁二酸(4-羟基-2,2,6,6-四甲基-1-哌啶乙醇)酯0.2Kg在高速预混机预混均匀后，用双螺杆挤出机挤出造粒，得到聚烯烃熔融径向线条状粘合用聚烯烃混合材料母粒。
增强层为聚丙烯裂膜丝编织布(50g/m2，莱芜宝利工程材料有限公司)。裂膜丝编织布是以聚丙烯裂膜扁丝为原料，由两组平行的纱线(其形状是扁线)组成，一组沿织机的纵(织物行进的方向)向布置称经纱，另一组横向布置称为纬纱。用不同的编制编织设备和工艺将经纱与纬纱交织在一起织成布状，可根据不同的使用范围编织成不同的厚度与密实度，一般编织布较薄，纵横向都具有相当强的抗拉强度(经向略大于纬向)，具有很好的稳定性能。
将涂覆淋模头加工成，单排，面积为2mm2淋出孔，开孔间隙6mm，其中为开孔密度100孔/m。如图2所示，将上述聚烯烃混合材料母粒用单螺杆挤出机塑化输送到涂覆模头200℃淋出条状熔融粘合线。将此组粘合线条平行粘结在110℃预热辊预热后的编织增强材料上。同时将按专利公告号为CN101659769B的技术制备方法制备聚丙烯、线性低密度聚乙烯、乙烯-辛烯共聚物共混拉伸制孔膜(即聚烯烃防水透气微孔膜，所述聚烯烃防水透气微孔膜包括以下重量份数的组分制备：聚丙烯70～80份、线性低密度聚乙烯10～15份、和乙烯-辛烯共聚物10～15份。)，然后和其上下层纺粘法丙纶无纺布点热压复合成防水透气功能层，将此功能层在预热辊筒90℃预热，并利用预热辊将防水透气功能层和织物增强层在聚烯烃熔融径向条状粘结层粘合作用下迅速复合。切边收卷后得到本发明材料。复合材料的测试性能见表1。
实施例1制备得到的产品结构如图1所示，包括以下材料复合而成：防水透气功能层6、聚烯烃径向线条状粘结层4、高强度编织布增强层5。其中，所述防水透气功能层6由丙纶无纺布1、聚烯烃防水透气微孔膜2、丙纶无纺布3点热压复合而成。所述聚烯烃径向线条状粘结层4由若干条平行排列的聚烯烃径向线条状粘结条41构成。
实施例2
本实施例中高强度多层防水透气复合材料的制备工艺过程及条件同实施例1。不同之处在于，增强层的编织布为丙纶长丝平纹布(522-62×64，上海天苑过滤设备有限公司)。复合材料的测试性能见表1。
实施例3
本实施例中高强度多层防水透气复合材料的制备工艺过程及条件同实施例1。不同之处在于，增强层的编织布为聚乙烯编织布(50g/m2，宁波嘉仕美塑料有限公司)。复合材料的测试性能见表1。
实施例4
将马来酸酐接枝聚丙烯(pp-g-1，南京德巴化工有限公司)60Kg，聚丙烯(是2040，上海赛科石化)33Kg，POE(POE8200，陶氏5Kg，热稳定剂(B215，北京燕联化工厂)0.8，乙撑双硬脂酰胺0.8Kg，聚丁二酸(4-羟基-2,2,6,6-四甲基-1-哌啶乙醇)酯0.5在高速预混机预混均匀后，用双螺杆挤出机挤出造粒，得到聚烯烃熔融径向线条状粘合用聚烯烃混合材料母粒。
增强层为230T平纹尼龙布(KH1014-18gsm，汕头市百亨纺织有限公司)。
将特制涂覆模头加工成,单排，面积为3mm2淋出孔，开孔间隙5mm，其中为开孔密度125孔/m。将上述聚烯烃混合材料母粒用单螺杆挤出机塑化输送到特制涂覆模头220℃挤出条状熔融粘合线。将此组粘合线条平行粘结在140℃预热辊预热后的编织增强材料上。同时将按专利公告号为CN101659769B的技术制备方法制备的聚丙烯、线性低密度聚乙烯、乙烯-辛烯共聚物共混拉伸制孔，然后和其上下层纺粘法丙纶无纺布点热压复合成防水透气功能层，将此功能层在预热辊筒90℃预热，并利用预热辊将防水透气功能层和织物增强层在聚烯烃熔融径向条状粘结线粘合作用下迅速复合。切边收卷后得到本发明材料。材料的测试性能见表1
对比例1
将按专利公告号为CN101659769B的技术制备方法制备的聚丙烯、线性低密度聚乙烯、乙烯-辛烯共聚物共混拉伸制孔，然后和其上下层纺粘法丙纶无纺布点热压复合成防水透气功能复合材料。将此防水透气复合材料选用的双层丙纶无纺布的每平方米重量和实施例1中，两层丙纶无纺布加上增强层后的每平方米重量相等；同时两种复合材料中的拉伸制孔透气膜相同。材料的测试性能见表1
试验例1
本发明实施例1-4、对比例1所制备的复合材料透气量、透湿量、防水性能、纵向抗拉及横向抗拉性能指标按照国家标准测试：用国产Y-561型两箱式低压透气量试验仪(GB/T5453-1997纺织织物透气量试验)测定透气量；透湿量用干燥剂正杯法测定(GB/T12704-91纺织织物透湿量测试方法干燥剂法)；防水性能(耐静水压)用YG-812型水压仪测定(GB/T4744-1991，抗渗水性测定静水压试验)；纵向抗拉强度及横向抗拉强度按照GB/T4757-1997(纺织织物抗拉强度试验)测定。测定结果见表1。
表1上述实施例和比较例得到的复合材料各项物理性能(以下实例克重均为：170g/m2)
由表1可知，经过增强层增强后的高强度多层防水复合材料的纵向抗拉和横向抗拉强度远大于无编织布增强的防水透湿复合材料的纵向抗拉和横向抗拉强度。
由表1还可知，当高强度多层防水复合材料采用聚烯烃径向熔融线条状淋粘工艺，其防水透湿、透气性能影响不明显。
由表1可知，增强层选用的材料在相同单位克重下，锦纶布的强度最高，达到纵向拉伸强度700N/5cm、横向拉伸强度650N/5cm，但锦纶布的价格高，所以综合考虑，聚丙烯裂膜丝编织布作为增强层的性价比最高。
应用例
本发明的防水透气多层复合材料与现有技术相比具有较高的强度，纵向拉伸强度和横向拉伸强度分别高达550～700N/5cm和380～650N/5cm。可用于建筑领域，作为屋面的防水透湿垫层、外墙干挂式装饰或保温材料内侧的防水透湿衬垫层。透气量可达0.28～0.35cm3/cm2.s，透湿量高达3100～3900g/m2.24h，防水性能高达0.020～0.024MPa。
以上实施例对本发明进行具体描述，这些实施例仅用于对本发明作用作进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，本领域的技术人员根据本发明的内容作出一些非本质性改变，均属本发明保护范围。

Claims (9)

1.一种高强度防水透气多层复合材料，其特征在于，包括以下材料复合而成：防水透气功能层(6)、聚烯烃径向线条状粘结层(4)、高强度编织布增强层(5)；其中，所述防水透气功能层(6)由丙纶无纺布(1)、聚烯烃防水透气微孔膜(2)、丙纶无纺布(3)点热压复合而成。
2.根据权利要求1所述的一种高强度防水透气多层复合材料，其特征在于：所述聚烯烃径向线条状粘结层(4)采用聚烯烃径向线条状粘合混合料制备，所述聚烯烃径向线条状粘合混合料含有以下重量份数的组分：聚烯烃85～96份，POE弹性体3～10份，分散剂0～3份，光稳定剂0～3份，抗氧剂1～3份；并且，所述聚烯烃的熔体流动速率在190℃、2.16kg条件下为5～100g/min。
3.根据权利要求1所述的一种高强度防水透气多层复合材料，其特征在于：所述聚烯烃径向线条状粘合混合料含有以下重量份数的组分：聚烯烃85～90份，POE弹性体5～8份，光稳定剂0.5份，抗氧剂1.0份，分散剂0.5份；其中所述聚烯烃的熔体流动速率在190℃、2.16kg条件下为2～50g/min。
4.根据权利要求2所述的一种高强度防水透气多层复合材料，其特征在于：所述高强度编织布增强层(5)为聚丙烯裂膜丝编织布、聚丙烯扁丝编织布、聚乙烯编织布、丙纶布或锦纶布的一种，所述高强度编织布增强层(5)的径向及纬向的拉伸强度是同克重的防水透气功能层(6)拉伸强度的1.5～4倍。
5.根据权利要求4所述的一种高强度防水透气多层复合材料，其特征在于：所述丙纶无纺布(1)、聚烯烃防水透气微孔膜(2)、丙纶无纺布(3)采用花纹滚筒点热压复合得到所述防水透气功能层(6)；所述防水透气功能层(6)和高强度编织布增强层(5)之间通过聚烯烃径向线条状粘结层(4)粘结；所述聚烯烃径向线条状粘结层(4)由若干条平行排列的聚烯烃径向线条状粘结条(41)构成。
6.根据权利要求1-5任意一项所述一种高强度防水透气多层复合材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1.将聚烯烃防水透气微孔膜拉伸制孔后，用花纹滚筒将其与上下两层丙纶无纺布点热压复合，复合温度120～150℃；制备得到防水透气功能层；
步骤2.将所述步骤1复合后的防水透气功能层，通过预热辊筒进行预热后与经预热辊筒预热后的高强度编织布增强层上下同步传送，在所述防水透气功能层和所述高强度编织布增强层之间聚烯烃径向线条状粘合混合料用螺杆塑化经涂覆模头挤出，将其淋涂在快速走动的所述高强度编织布上成线条状，在其固化前迅速将二层压合，经收卷切边后从而制得本发明所述高强度防水透气多层复合材料。
7.根据权利要求6所述的一种高强度防水透气多层复合材料的制备方法，其特征在于：所述涂覆模头的模口设置一排或多排圆形点状孔或长方形孔；并且出口面积为0.5～10mm2，开孔密度为50～200孔/m。
8.根据权利要求7所述的一种高强度防水透气多层复合材料的制备方法，其特征在于：所述步骤1复合温度优选为130～140℃；
所述步骤2中高强度编织布增强层经过预热温度至80～140℃；所述防水透气功能层通过预热辊筒预热温度至85～95℃度。
9.根据权利要求8任意一项所述的一种高强度防水透气多层复合材料的制备方法，其特征在于：所述聚烯烃防水透气微孔膜包括以下重量份数的组分：聚丙烯70～80份、线性低密度聚乙烯10～15份、和乙烯-辛烯共聚物10～15份。
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