CN108485047A - 一种环保型eva防水卷材及制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种环保型EVA防水卷材及制备方法，所述EVA防水卷材包括以下组分：乙烯‑乙酸乙烯共聚物、茂金属聚乙烯、高密度聚乙烯、抗老化‑阻燃母粒；抗老化‑阻燃母粒包括乙烯‑乙酸乙烯共聚物、茂金属聚乙烯、高密度聚乙烯、光稳定剂、抗氧剂、热稳定剂、阻燃剂、阻燃协效剂、偶联剂以及分散剂。本发明制备的EVA防水卷材VA含量≥5%，性能优异、焊接效果佳；组分中选用的抗老化和阻燃用原材料可以起到相互促进的作用，从而使得EVA防水卷材同时具备良好的抗老化性能和阻燃性能，大大提高了防水卷材的品质。

Description

一种环保型EVA防水卷材及制备方法

技术领域

本发明涉及隧道防水材料技术领域，特备是一种EVA防水卷材及其制备方法。

背景技术

EVA防水卷材因其优异的加工性能、力学性能、不透水性、低温柔性、焊接性能而广泛应用于隧道防水领域。

目前，市场上的EVA防水卷材主要存在以下缺点：1）由于EVA防水卷材的主要原料为聚乙烯，但聚乙烯的耐老化性能和阻燃性能都很差（其中，EVA防水卷材的耐老化性能包括了光老化和热氧老化两个方面），因此使用效果较差；尽管目前部分EVA防水卷材的老化问题已得到基本解决，但是在老化问题解决的过程中过分关注了光老化的问题，而忽略了EVA防水卷材的热氧老化问题；然而在隧道防水过程中防水卷材则是以热氧老化为主的，因此，热氧老化的问题仍然是需要解决的问题之一；2）EVA防水卷材的原材料聚乙烯的极限氧指数为17.4%，易燃，离开火源后依然会持续燃烧，并伴有熔融滴落，而防水卷材在施工过程中搭接时需要采用焊接的方式，容易导致防水卷材着火，并且施工隧道内空间封闭狭小，燃烧释放的烟气和毒气无法扩散，因此防水卷材的阻燃也是亟待解决的问题；3）市场上部门防水卷材中的VA含量低，严重影响施工时的焊接性能，并且力学性能达不到标准要求。

中国专利CN106220984A公开了一种高抗撕裂强度EVA防水片材及其制备方法，所述EVA防水片材原料为EVA、聚乙烯、增粘树脂、油性过氧化物引发剂、抗氧剂、紫外光吸收剂、稀土氧化物，原料经过高速混合机混合后，投入单螺杆挤出机中加热熔融后挤出片材。此专利只有关注了断裂拉伸强度、断裂伸长率、撕断强度以及低温弯折性，抗老化性能，没有涉及阻燃性；且加工方式为单螺杆直接挤出，这样无机粉状添加剂无法均匀的分散在高分子树脂内，且容易出现相分离现象，粉料容易从防水板中析出，影响防水片材的抗老化性能。

中国专利CN106928527A公开了一种阻燃防水板及其制造方法，所述阻燃防水板原料包括高密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯、茂金属聚乙烯、乙烯-乙酸乙烯共聚物、乙烯-乙酸乙烯共聚物改性聚乙烯和阻燃母料，原料搅拌均匀后经过单螺杆挤出机挤出成防水板。其中阻燃母料只是单纯将六溴环十二烷、三氧化二锑、硼酸锌、氢氧化铝、氯化聚乙烯、乙烯-乙酸乙烯共聚物搅拌混合形成母料，在后续用单螺杆挤出防水板时阻燃剂依旧分散不均匀，也会出现相分离现象，影响防水板的阻燃性能。此专利只添加了阻燃剂，没有兼顾抗老化性能，所用的无机阻燃剂不仅会使防水板的性能降低，还会破坏材料的防老化性能；且所用的阻燃剂为含卤阻燃剂，在燃烧时存在有毒、发烟量较高并会释放高腐蚀性的卤化氢气体等问题，会造成施工人员窒息中毒和设备的腐蚀损坏等二次伤害。

中国专利CN106117769A公开了一种EVA防水板及其制备方法，防水板组成为高密度聚乙烯、茂金属聚乙烯、乙烯-乙酸乙烯共聚物、线性低密度聚乙烯、抗氧剂，原材料通过高速搅拌机混合均匀后，利用双螺杆挤出机共混造粒，之后经过单螺杆挤出机进行熔融挤出制备防水板。此方法使用了双螺杆挤出机可将无机粉状抗氧剂均匀地分散到高分子树脂中，但是全部先采用双螺杆造粒之后再采用单螺杆熔融挤出，这样造成电力、人力的浪费；同时，此专利只关注了抗氧化性能，没有关注抗紫外性能和阻燃性能。

综上可以看出，目前的EVA防水板多是解决现有问题的其中之一，而无法同时兼顾相互对抗的抗老化和阻燃性能，并且还同时存在由于粉料和粒料混合不均匀而出现相分离的现象，从而使得EVA防水卷材很难具备良好的性能。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是提供一种EVA防水卷材及其制备方法，能够使得制备的EVA防水卷材具有较高强度的基础上，同时具备良好的抗老化性能和阻燃性能，从而在达到环保要求的基础上提高防水卷材品质。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案如下。

一种环保型EVA防水卷材，包括以下重量分数的组分：乙烯-乙酸乙烯共聚物18%-40%、茂金属聚乙烯15%-30%、高密度聚乙烯30%-50%、抗老化-阻燃母粒10%-20%；其中乙烯-乙酸乙烯共聚物中VA的含量为15%-28%，茂金属聚乙烯的熔融指数为1 g/10min，高密度聚乙烯的熔融指数为0.9 g/10min。

上述一种环保型EVA防水卷材，包括以下重量分数的组分：乙烯-乙酸乙烯共聚物20%-35%、茂金属聚乙烯15%-30%、高密度聚乙烯35%-40%、抗老化-阻燃母粒15%；其中乙烯-乙酸乙烯共聚物中VA的含量为18%，茂金属聚乙烯的熔融指数为1 g/10min，高密度聚乙烯的熔融指数为0.9 g/10min。

上述一种环保型EVA防水卷材，所述抗老化-阻燃母粒包括以下重量分数的组分：乙烯-乙酸乙烯共聚物5%-25%、茂金属聚乙烯2%-12%、高密度聚乙烯3%-15%、光稳定剂0.5%-2%、抗氧剂1%-15%、热稳定剂5%-20%、阻燃剂40%-80%、阻燃协效剂3%-10%、偶联剂0.5%-2%、分散剂2%-4%。

上述一种环保型EVA防水卷材，所述光稳定剂为紫外线吸收剂中的一种和自由基捕获剂中一种的复配，紫外线吸收剂和自由基捕获剂的比例为2~3:1。

上述一种环保型EVA防水卷材，所述抗氧剂为主抗氧剂受阻酚类和辅抗氧剂亚磷酸酯类的复配或者抗氧剂由主抗氧剂受阻酚类和辅抗氧剂或环氧化合物的复配，主抗氧剂和辅抗氧剂的比例为1:1~4。

上述一种环保型EVA防水卷材，所述热稳定剂为主稳定剂金属皂类和辅稳定剂亚磷酸酯类的复配，主稳定剂和辅稳定剂的比例为2~10:1。

上述一种环保型EVA防水卷材，所述阻燃剂为主阻燃剂有机硅类和辅阻燃剂有机磷类的复配或者主阻燃剂有机硅类和辅阻燃剂硼系阻燃剂的复配，主阻燃剂和辅阻燃剂的比例为2~5:1；所述阻燃协效剂为硬脂酸类、金属氢氧化物和有机磷类中的一种。

一种环保型EVA防水卷材的制备方法，具体包括以下步骤：

A.按照配比称取相应原料；

B.将原料加入预热至70-100℃的高速混合机中混合15-30min；

C.将混合均匀的物料加入到单螺杆挤出机中熔融挤出，并经过T型模头、三辊压光、冷却、牵引、收卷后制成厚度为0.8mm2.0mm的EVA防水卷材。

上述一种环保型EVA防水卷材的制备方法，步骤C中单螺杆挤出机的加热温度为120-220℃，模头加热温度为210-235℃。

上述一种环保型EVA防水卷材的制备方法，步骤A在原料称取前首先制备抗老化-阻燃母粒，抗老化-阻燃母粒的制备方法包括以下步骤：

A1.将阻燃剂、阻燃协效剂研磨，过800目筛；

A2.将阻燃剂、阻燃协效剂加入到预热至70-90℃的高速混合机中，加入偶联剂混合活化5-10min；

A3.根据配比称取光稳定剂、抗氧剂、热稳定剂依次加入到高速混合机中搅拌5-10min；

A4.根据配比分别称取乙烯-乙酸乙烯共聚物、茂金属聚乙烯和高密度聚乙烯加入到高速混合机中继续搅拌10-20min；

A5.将混合好的物料加入到预热至150-200℃的密炼机中，混炼5-20min；

A6.将混炼好的物料用开炼机压制成0.5-1mm厚的片材；

A7.将片材冷却造粒，即制得抗老化-阻燃母粒。

由于采用了以上技术方案，本发明所取得技术进步如下。

本发明制备的EVA防水卷材VA含量≥5%，性能优异、焊接效果佳；组分中选用的抗老化和阻燃用原材料可以起到相互促进的作用，从而使得EVA防水卷材同时具备良好的抗老化性能和阻燃性能，大大提高了防水卷材的品质。

本发明中的乙烯-乙酸乙烯共聚物、茂金属聚乙烯和高密度聚乙烯构成高分子聚合物树脂，采用密炼机将高聚物、抗老化剂和阻燃剂混合后造粒，制成抗老化-阻燃母粒，之后将抗老化-阻燃母粒和其他组分均匀混合后加入单螺杆中挤出生产防水卷材，其中高聚物为抗老化-阻燃母粒的载体树脂，这样可以使抗老化-阻燃母粒与防水卷材中有很好的相容性，有效的将抗老化剂和阻燃剂分散在防水卷材中，避免相分离和析出现象；此生产工艺不仅大量节约人力、电力，还可以将抗老化和阻燃性能二合一到一种母粒中，使母粒中的粉体含量明显高于采用双螺杆造粒技术制备的母粒中粉体含量，这样就可以减少抗老化-阻燃母粒在防水卷材中的相对加入量，从而减小对防水卷材性能的影响。

抗老化-阻燃母粒中的阻燃剂采用无卤阻燃剂，具有高效、低毒、防熔滴、环保等优点，其中有机硅类还是一种成炭抑烟剂，燃烧时不会产生毒气，不会对施工人员造成伤害，使制备出的防水卷材不仅阻燃性能满足要求，产烟特性等级、燃烧滴落物等级和烟气毒性等级也都能够满足要求。同时，阻燃剂中的有机硅作为阻燃剂加入到防水卷材中不仅可以起到阻燃的作用，还会改善防水卷材表面的光滑性、加工性能、力学性能、耐热性能等；有机磷类中的磷酸酯不仅具有阻燃作用，还是一种良好的增塑剂，加上同为增塑剂的热稳定剂环氧化合物，可使抗老化-阻燃母粒中无需另加增塑剂；热稳定剂中的金属皂类为优异的润滑剂，可使抗老化-阻燃母粒中无需另加润滑剂，亚磷酸酯类不仅为辅助抗氧剂和辅助稳定剂，还与光稳定剂有良好的协同作用。因此，本发明制备的抗老化-阻燃母粒具备了良好的环保、阻燃和抗老化性能。

另外，本发明组分中的EVA是一种阻燃树脂，因此阻燃剂的加入量可适当减少，还可以补偿防水卷材中的总VA含量，使防水卷材的性能更加优异；并且EVA是一种相容剂、增韧剂，在制备抗老化-阻燃母粒时可以促进抗老化剂和阻燃剂与树脂相容，使制备的抗老化-阻燃母粒相较其他母粒粉体含量高。

具体实施方式

本发明提供一种环保型EVA防水卷材，包括以下重量分数的组分：乙烯-乙酸乙烯共聚物18%-40%、茂金属聚乙烯15%-30%、高密度聚乙烯30%-50%、抗老化-阻燃母粒10%-20%；其中乙烯-乙酸乙烯共聚物中VA的含量为15%-28%，茂金属聚乙烯的熔融指数为1 g/10min，高密度聚乙烯的熔融指数为0.9 g/10min。

本发明抗老化-阻燃母粒包括以下重量分数的组分：乙烯-乙酸乙烯共聚物5%-25%、茂金属聚乙烯2%-12%、高密度聚乙烯3%-15%、光稳定剂0.5%-2%、抗氧剂1%-15%、热稳定剂5%-20%、阻燃剂40%-80%、阻燃协效剂3%-10%、偶联剂0.5%-2%、分散剂2%-4%。

抗老化-阻燃母粒中的光稳定剂为紫外线吸收剂中的一种和自由基捕获剂中一种的复配，紫外线吸收剂和自由基捕获剂的比例为2~3:1；抗氧剂为主抗氧剂受阻酚类和辅抗氧剂亚磷酸酯类的复配或者抗氧剂由主抗氧剂受阻酚类和辅抗氧剂或环氧化合物的复配，主抗氧剂和辅抗氧剂的比例为1:1~4；热稳定剂为主稳定剂金属皂类和辅稳定剂亚磷酸酯类的复配，主稳定剂和辅稳定剂的比例为2~10:1；阻燃剂为主阻燃剂有机硅类和辅阻燃剂有机磷类的复配或者主阻燃剂有机硅类和辅阻燃剂硼系阻燃剂的复配，主阻燃剂和辅阻燃剂的比例为2~5:1；所述阻燃协效剂为硬脂酸类、金属氢氧化物和有机磷类中的一种；偶联剂为硅烷偶联剂；分散剂为EVA蜡、聚乙烯蜡、OP蜡中的一种。

一种环保型EVA防水卷材的制备方法，具体包括以下步骤：

A.按照配比称取相应原料。

在原料称取前首先制备抗老化-阻燃母粒，抗老化-阻燃母粒的制备方法包括以下步骤：

A1.将阻燃剂、阻燃协效剂研磨，过800目筛；

A2.将阻燃剂、阻燃协效剂加入到预热至70-90℃的高速混合机中，加入偶联剂混合活化5-10min；

A3.根据配比称取光稳定剂、抗氧剂、热稳定剂依次加入到高速混合机中搅拌5-10min；

A4.根据配比分别称取乙烯-乙酸乙烯共聚物、茂金属聚乙烯和高密度聚乙烯加入到高速混合机中继续搅拌10-20min；

A5.将混合好的物料加入到预热至150-200℃的密炼机中，混炼5-20min；

A6.将混炼好的物料用开炼机压制成0.5-1mm厚的片材；

A7.将片材冷却造粒，即制得抗老化-阻燃母粒。

B.将原料加入预热至70-100℃的高速混合机中混合15-30min。

C.将混合均匀的物料加入到单螺杆挤出机中熔融挤出，并经过T型模头、三辊压光、冷却、牵引、收卷后制成厚度为0.8mm-2.0mm的EVA防水卷材；其中，单螺杆挤出机的加热温度为120-220℃，模头加热温度为210-235℃。

下面将结合具体实施例对本发明进行进一步详细说明。

实施例1

一种环保型EVA防水卷材，包括以下重量分数的组分：乙烯-乙酸乙烯共聚物EVA（VA含量18%）为30%、茂金属聚乙烯mPE为15%、高密度聚乙烯HDPE为40%、抗老化-阻燃母粒15%。其中，抗老化-阻燃母粒包括以下重量分数的组分：乙烯-乙酸乙烯共聚物EVA（VA含量18%）25%，茂金属聚乙烯mPE为5%，高密度聚乙烯HDPE为5%，紫外线吸收剂UV-327为2%，自由基捕获剂LS744为1%，受阻酚类抗氧剂1010为3%，辅抗氧剂168为4%，主稳定剂硬脂酸锌为5%，辅稳定剂亚磷酸三苯酯为2%，阻燃剂有机硅烷醇酰胺为30%，磷酸酯10%，阻燃协效剂硬脂酸镁为5%，硅烷偶联剂为1%，EVA蜡为2%。

本实施例的制备方法包括以下步骤。

1）制备抗老化-阻燃母粒

将阻燃剂、阻燃协效剂分别经研磨过800目筛，根据母粒配方称取阻燃剂、阻燃协效剂和硅烷偶联剂，加入到预热至90℃的高速混合机中，高速搅拌10min；称取光稳定剂、抗氧剂、热稳定剂加入到高速混合机中，高速搅拌10min，与阻燃剂完全混合均匀；称取EVA、mPE、HDPE加入到高速混合机中，混合高速搅拌20min；将混合完成后的物料加入到预热至200℃的密炼机中，混炼20min；将混炼完成后的物料加入到开炼机中压制成1㎜厚的片材，冷却后造粒即得抗老化-阻燃母粒。

2）制备EVA防水卷材

根据配方称取EVA、mPE、HDPE和抗老化-阻燃母粒，加入到预热至100℃的高速混合机中，高速混合30min；将混合完成后的物料加入到单螺杆挤出机中熔融挤出，经T型模头、三辊压光机、冷却、牵引、收卷后制得宽为4m，厚度为1.5㎜的EVA防水卷材，其中单螺杆挤出机的八区温度分别为180℃、185℃、190℃、195℃、200℃、205℃、210℃、215℃，模头21区的温度全部设定为225℃。

实施例2

本实施例中，环保型EVA防水卷材包括以下重量分数的组分：乙烯-乙酸乙烯共聚物EVA（VA含量28%）为20%、茂金属聚乙烯mPE为30%、高密度聚乙烯HDPE为35%、抗老化-阻燃母粒15%。其中，抗老化-阻燃母粒包括以下重量分数的组分：乙烯-乙酸乙烯共聚物EVA（VA含量28%）20%，茂金属聚乙烯mPE为5%，高密度聚乙烯HDPE为5%，紫外线吸收剂UV-531为2%，自由基捕获剂LS744为1%，受阻酚类抗氧剂1076为5%，辅抗氧剂168为7%，主稳定剂硬脂酸锌为5%，辅稳定剂亚磷酸三苯酯为2%，阻燃剂有机硅烷醇酰胺为30%，磷酸酯10%，阻燃协效剂硬脂酸镁为5%，硅烷偶联剂为1%，EVA蜡为2%。

本实施例的制备方法与实施例1相同，区别仅在于制备EVA防水卷材时，单螺杆挤出机的八区温度分别为175℃、180℃、185℃、190℃、195℃、200℃、205℃、210℃，模头21区温度全部设定为215℃。

将实施例1和实施例2制备的EVA防水卷材按照TB/T 3360.1-2014铁路隧道防水材料第一部分防水板进行测试，阻燃性能的测试按GB/T 8624进行测试，产烟特性等级和燃烧滴落物按照GB/T 20284进行测试，烟气毒性等级按照GB/T20285进行测试，测试性能结果如表1所示。

表1

通过表1得出，实施例1和实施例2制备出的环保型EVA防水卷材不仅力学性能远远超过其他防水卷材，还克服了横纵向力学性能不均匀的现象，耐老化性能和阻燃性能也同时满足标准要求，而且产烟等级、燃烧滴落物等级和烟气毒性等级都能够满足标准要求，而这些特性是其他防水卷材所不具备的。

Claims (10)

1.一种环保型EVA防水卷材，其特征在于，包括以下重量分数的组分：

乙烯-乙酸乙烯共聚物18%-40%、茂金属聚乙烯15%-30%、高密度聚乙烯30%-50%、抗老化-阻燃母粒10%-20%；其中乙烯-乙酸乙烯共聚物中VA的含量为15%-28%，茂金属聚乙烯的熔融指数为1 g/10min，高密度聚乙烯的熔融指数为0.9 g/10min。

2.根据权利要求1所述的一种环保型EVA防水卷材，其特征在于，包括以下重量分数的组分：

乙烯-乙酸乙烯共聚物20%-35%、茂金属聚乙烯15%-30%、高密度聚乙烯35%-40%、抗老化-阻燃母粒15%；其中乙烯-乙酸乙烯共聚物中VA的含量为18%，茂金属聚乙烯的熔融指数为1 g/10min，高密度聚乙烯的熔融指数为0.9 g/10min。

3.根据权利要求1或2所述的一种环保型EVA防水卷材，其特征在于，所述抗老化-阻燃母粒包括以下重量分数的组分：

乙烯-乙酸乙烯共聚物5%-25%、茂金属聚乙烯2%-12%、高密度聚乙烯3%-15%、光稳定剂0.5%-2%、抗氧剂1%-15%、热稳定剂5%-20%、阻燃剂40%-80%、阻燃协效剂3%-10%、偶联剂0.5%-2%、分散剂2%-4%。

4.根据权利要求3所述的一种环保型EVA防水卷材，其特征在于，所述光稳定剂为紫外线吸收剂中的一种和自由基捕获剂中一种的复配，紫外线吸收剂和自由基捕获剂的比例为2~3:1。

5.根据权利要求3所述的一种环保型EVA防水卷材，其特征在于，所述抗氧剂为主抗氧剂受阻酚类和辅抗氧剂亚磷酸酯类的复配或者抗氧剂由主抗氧剂受阻酚类和辅抗氧剂或环氧化合物的复配，主抗氧剂和辅抗氧剂的比例为1:1~4。

6.根据权利要求3所述的一种环保型EVA防水卷材，其特征在于，所述热稳定剂为主稳定剂金属皂类和辅稳定剂亚磷酸酯类的复配，主稳定剂和辅稳定剂的比例为2~10:1。

7.根据权利要求3所述的一种环保型EVA防水卷材，其特征在于，所述阻燃剂为主阻燃剂有机硅类和辅阻燃剂有机磷类的复配或者主阻燃剂有机硅类和辅阻燃剂硼系阻燃剂的复配，主阻燃剂和辅阻燃剂的比例为2~5:1；所述阻燃协效剂为硬脂酸类、金属氢氧化物和有机磷类中的一种。

8.一种如权利要求1至7所述的环保型EVA防水卷材的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

A.按照配比称取相应原料；

B.将原料加入预热至70-100℃的高速混合机中混合15-30min；

C.将混合均匀的物料加入到单螺杆挤出机中熔融挤出，并经过T型模头、三辊压光、冷却、牵引、收卷后制成厚度为0.8mm-2.0mm的EVA防水卷材。

9.根据权利要求8所述的一种环保型EVA防水卷材的制备方法，其特征在于，步骤C中单螺杆挤出机的加热温度为120-220℃，模头加热温度为210-235℃。

10.根据权利要求8或9所述的一种环保型EVA防水卷材的制备方法，其特征在于，步骤A在原料称取前首先制备抗老化-阻燃母粒，抗老化-阻燃母粒的制备方法包括以下步骤：

A1.将阻燃剂、阻燃协效剂研磨，过800目筛；

A2.将阻燃剂、阻燃协效剂加入到预热至70-90℃的高速混合机中，加入偶联剂混合活化5-10min；

A3.根据配比称取光稳定剂、抗氧剂、热稳定剂依次加入到高速混合机中搅拌5-10min；

A4.根据配比分别称取乙烯-乙酸乙烯共聚物、茂金属聚乙烯和高密度聚乙烯加入到高速混合机中继续搅拌10-20min；

A5.将混合好的物料加入到预热至150-200℃的密炼机中，混炼5-20min；

A6.将混炼好的物料用开炼机压制成0.5-1mm厚的片材；

A7.将片材冷却造粒，即制得抗老化-阻燃母粒。