CN109130400A - 一种hdpe高分子自粘胶膜防水卷材及其制造工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及防水工程技术领域，公开了一种HDPE高分子自粘胶膜防水卷材及其制造工艺，防水卷材包括高分子片材、织物和隔离膜，所述高分子片材与织物之间、所述织物与隔离膜之间均填充有自粘胶料，其中，高分子片材包括45%‑50%的高密度聚乙烯、5%‑10%的线性低密度聚乙烯、18%‑25%的改性剂、20%‑25%的轻质碳酸钙、3%‑5%的钛白粉以及0.5%‑1%的抗氧剂。制造工艺包括a、原料预混；b、挤出成型；c、复合织物；d、填充保护层；e、复合隔离膜以及f、卷材收卷。经上述工艺支持的卷材，具有高密度聚乙烯带来高韧性的特点、线性低密度聚乙烯带来的高强度特点，以及改性剂改性后的进一步强化，从而提高了防水卷材的力学性能，延长了防水卷材的使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及防水工程技术领域，特别涉及一种HDPE高分子自粘胶膜防水卷材及其制造工艺。
背景技术
防水卷材主要是用于建筑墙体、屋面、以及隧道、公路、垃圾填埋场等处，起到抵御外界雨水、地下水渗漏的一种可卷曲成卷状的柔性建材产品，作为工程基础与建筑物之间无渗漏连接，是整个工程防水的第一道屏障，对整个工程起着至关重要的作用。常见的防水卷材主要有沥青防水卷材和高分子防水卷材两种。沥青防水卷材是传统的防水卷材，成本低，拉伸强度和延伸率低，温度稳定性差，高温易流淌，低温易脆裂；耐老化性较差，使用年限短，属于低档防水卷材。高分子防水卷材是以合成橡胶、合成树脂或二者的共混体为基料，加入适量的化学助剂和填充剂等，采用密炼、挤出或压延等橡胶或塑料的加工工艺所制成的可卷曲片状防水材料。
目前，公告号为CN103467830A的中国发明专利公开了一种聚乙烯丙纶复合防水卷材及其生产工艺，由聚乙烯颗粒99％、消泡剂0.51％、防老剂0.26％、色母0.23％重量分数的原料制备而成，生产工艺包括配料、挤出复合、牵引和取卷。
上述技术方案，采用以聚乙烯为主的原料生产防水卷材，聚乙烯是乙烯经聚合制得的一种热塑性树脂，根据聚合方法、分子量高低、链结构之不同，分高密度聚乙烯、低密度聚乙烯及线性低密度聚乙烯。
低密度聚乙烯(LDPE)密度较低、材质最软，主要用在塑胶袋、农业用膜等。
高密度聚乙烯(HDPE)为白色粉末或颗粒状产品，使用温度可达100℃；硬度、拉伸强度和蠕变性优于低密度聚乙烯；耐磨性、电绝缘性、韧性及耐寒性较好；化学稳定性好，耐酸、碱和各种盐类的腐蚀。
线性低密度聚乙烯(LLDPE)则是乙烯与少量高级-烯烃在催化剂存在下聚合而成的共聚物，它与LDPE相比，具有较高的软化温度和熔融温度，有强度大、韧性好、刚性大、耐热、耐寒性好等优点，还具有良好的耐环境应力开裂性，耐冲击强度、撕裂强度等性能，并可耐酸、碱、有机溶剂等。
而上述的聚乙烯丙纶复合防水卷材原料单一，且未进行改性，其强度和韧性较差，使用寿命短。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的第一目的是提供一种HDPE高分子自粘胶膜防水卷材，具有良好的强度和韧性，使用寿命长。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种HDPE高分子自粘胶膜防水卷材，包括高分子片材、织物和隔离膜，所述高分子片材与织物之间、所述织物与隔离膜之间均填充有自粘胶料，所述高分子片材包括以下重量分数的原料：
高密度聚乙烯 45％-50％
线性低密度聚乙烯 5％-10％
改性剂 18％-25％
轻质碳酸钙 20％-25％
钛白粉 3％-5％
抗氧剂 0.5％-1％。
通过采用上述技术方案，采用高密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯、改性剂、轻质碳酸钙、钛白粉和抗氧剂制成高分子片材，再将高分子片材和织物以及隔离膜复合，以此形成防水卷材，其中，高密度聚乙烯占比最高，使得防水卷材具有较高的耐磨性和韧性；而线性低密度聚乙烯的加入则提高了防水卷材的强度和撕裂强度，再加入改性剂提高防水卷材的性能，从而使得防水卷材具有良好的强度和韧性，延长了防水卷材的使用寿命。
本发明进一步设置为，所述改性剂包括以下重量分数的成分：
聚烯烃弹性体 6％-10％
乙烯-醋酸乙烯共聚物 7％-8％
粘合树脂 5％-7％。
通过采用上述技术方案，采用聚烯烃弹性体、乙烯-醋酸乙烯共聚物和粘合树脂作为改性剂，聚烯烃弹性体是一种高性能聚烯烃产品，具有密度小、弹性好、低温抗冲击性能高等特点，聚烯烃弹性体的加入提高了片材的耐低温性能；乙烯-醋酸乙烯共聚物具有良好的防水性，提高了片材的防水性能；粘合树脂作为胶粘剂将各成分充分粘合，以此加强各成分之间的连接，提高片材的韧性和抗剪切强度。
本发明进一步设置为，所述粘合树脂包括聚氨基甲酸酯。
通过采用上述技术方案，选用聚氨基甲酸酯作为粘合树脂，聚氨基甲酸酯中含有很强极性和化学活泼性的异氰酸根和氨基甲酸酯基团，具有优良的化学粘接力，还具备优异的柔韧特性和抗剪切强度，是一种性能优异的胶粘剂，其加入进一步提高了片材的韧性和抗剪切强度。
本发明进一步设置为，所述抗氧剂包括烷基化二苯胺，所述烷基化二苯胺的氮含量为5％。
通过采用上述技术方案，烷基化二苯胺为二苯胺与苯乙烯和2，4，4-三甲基戊烯的反应产物，油溶性好，耐高温，且其氮含量为5％，能有效溶于片材的反应原料中，起到抗氧化作用，确保片材加工过程顺利进行。
本发明进一步设置为，所述织物包括无纺布，所述无纺布含有丙纶纤维、涤纶纤维、氨纶纤维和聚烯烃纤维。
通过采用上述技术方案，采用丙纶纤维、涤纶纤维、氨纶纤维和聚烯烃纤维作为无纺布的原材料，丙纶纤维和氨纶纤维吸湿性差、弹性好，提高了织物的防水性和韧性；涤纶纤维强度高、耐冲击性好、耐光性强，提高了织物的强度和耐晒性；聚烯烃纤维是由烯烃聚合成的线性大分子构成的合成纤维，具有强度高、耐磨性性好等特点，进一步提高了织物的强度。
本发明进一步设置为，所述织物与隔离膜之间均匀填充有细砂。
通过采用上述技术方案，在织物与隔离膜之间填充细砂，细砂均匀铺设在织物表面，形成保护层，由于细砂表面不规则，光线照射在细砂被反射，以此起到耐晒和抗紫外线的作用，进一步延长防水卷材的使用寿命。
本发明的第二目的是提供一种HDPE高分子自粘胶膜防水卷材的制造工艺，将上述的HDPE高分子自粘胶膜防水卷材制造成功，使其具有良好的强度和韧性，使用寿命长，包括以下步骤：
a.原料预混：将各原料初步混合形成反应物料，再加热烘干并通过真空泵将各反应物料吸入不同的储料罐中储存；
b.挤出成型：将各反应物料按配比输出至双螺杆挤出机中，双螺杆挤出机挤出所述高分子片材，所述高分子片材经过三辊成型机定厚成型后冷却至常温；
c.复合织物：将自粘胶料加热后涂覆在所述高分子片材与所述织物之间，复合后均匀挤压，再冷却至常温；
e.复合隔离膜：将自粘胶料涂覆在所述织物背对所述高分子片材的一侧表面，将隔离膜复合其上；
f.卷材收卷：将防水卷材牵引压实，再进行冷却和烘干，最后收卷并打包。
通过采用上述技术方案，将原料制成片材后进行与织物以及隔离膜的复合，使得防水卷材具有多重防水结构，且每一次复合后均进行挤压，以此提高防水卷材的密实度和均匀性，将其力学性能充分发挥。
本发明进一步设置为，还包括可选步骤d，步骤d为填充保护层：将由细砂振动筛筛选出的细砂铺设在所述织物背对所述高分子片材的一侧表面，挤压均匀。
通过采用上述技术方案，利用步骤d将细砂填充在织物与隔离膜之间，以此实现保护层的铺设，提高卷材的耐晒性能和抗紫外线性能。
本发明进一步设置为，所述隔离膜包括聚酯薄膜。
通过采用上述技术方案，采用聚酯薄膜作为隔离膜，聚酯薄膜具有耐高温、耐穿刺和耐摩擦等特性，聚酯薄膜的复合使得防水卷材的耐高温性能得以提高，避免了防水卷材在夏季受地表温度影响而降低防水性能；还增加了防水卷材的强度，提高了防水卷材的耐穿刺性能。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
1、本方案采用原料预混、挤出成型、复合织物、填充保护层、复合隔离膜以及卷材收卷六个步骤制成高分子片材，并通过对成分的控制使得防水卷材具有较高的强度和韧性，延长了防水卷材的使用寿命；
2、本方案在织物与隔离膜之间填充细砂，细砂均匀铺设在织物表面，形成保护层，由于细砂表面不规则，光线照射在细砂被反射，以此起到耐晒和抗紫外线的作用，进一步延长防水卷材的使用寿命；
3、采用聚烯烃弹性体、乙烯-醋酸乙烯共聚物和粘合树脂作为改性剂，聚烯烃弹性体是一种高性能聚烯烃产品，具有密度小、弹性好、低温抗冲击性能高等特点，聚烯烃弹性体的加入提高了片材的耐低温性能；乙烯-醋酸乙烯共聚物具有良好的防水性，提高了片材的防水性能；粘合树脂作为胶粘剂将各成分充分粘合，以此加强各成分之间的连接，提高片材的韧性和抗剪切强度。
附图说明
图1是实施例中防水卷材的整体结构示意图；
图2是实施例中织物的纤维结构示意图；
图3是实施例中制造工艺的流程图。
图中：1、高分子片材；2、织物；3、隔离膜；4、自粘胶料；51、丙纶纤维；52、涤纶纤维；53、氨纶纤维；54、聚烯烃纤维；a、原料预混；b、挤出成型；c、复合织物；d、填充保护层；e、复合隔离膜；f、卷材收卷。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
如图1所示，一种HDPE高分子自粘胶膜防水卷材，包括依次铺设的高分子片材1、织物2和隔离膜3，高分子片材1与织物2之间以及织物2与隔离膜3之间均填充有自粘胶料4，且织物2与隔离膜3之间还填充有一层细砂。细砂均匀铺设在织物2表面，由于细砂表面不规则，光线照射在细砂被反射，形成耐晒的保护层，以此起到耐晒和抗紫外线的作用，从而延缓防水卷材的老化，延长防水卷材的使用寿命。
高分子片材1由以下质量分数的原料混合制成：
高密度聚乙烯 45％-50％
线性低密度聚乙烯 5％-10％
聚烯烃弹性体 6％-10％
乙烯-醋酸乙烯共聚物 7％-8％
粘合树脂 5％-7％
轻质碳酸钙 20％-25％
钛白粉 3％-5％
抗氧剂 0.5％-1％。
高分子片材1的原料，一般以聚乙烯作为主要原料。根据聚合方法、分子量高低、链结构之不同，分高密度聚乙烯、低密度聚乙烯及线性低密度聚乙烯。低密度聚乙烯(LDPE)密度较低、材质最软，不符合生产防水卷材的要求。高密度聚乙烯(HDPE)的硬度、拉伸强度和蠕变性优于低密度聚乙烯，是常见的片材原料。而线性低密度聚乙烯(LLDPE)与低密度聚乙烯(LDPE)相比，具有较高的软化温度和熔融温度，有强度大、韧性好、刚性大、耐热、耐寒性好等优点，还具有良好的耐冲击强度和撕裂强度等性能。如表1所示，采用不同密度和占比的聚乙烯，制成的片材的力学性能存在差异。
表1：不同密度和占比的聚乙烯制成的片材的力学性能
由表1可得，随着高密度聚乙烯的占比逐渐升高，片材的拉伸强度先增大后减小；而片材的撕裂强度逐渐减小。结合国家标准，聚乙烯制成的高分子片材应具有大于等于16MPa的拉伸强度，且撕裂强度应大于60KN/m。综上所述，本实施例选取高密度聚乙烯的占比为45％-50％、线性低密度聚乙烯占比为5％-10％的区间，使得片材具有较国家标准更高的拉伸强度并达到撕拉强度的标准，从而确保防水卷材具有良好的强度。
本实施例中，采用聚烯烃弹性体、乙烯-醋酸乙烯共聚物和粘合树脂作为改性剂，其中，粘合树脂采用聚氨基甲酸酯。如表2所示，不同成分的改性剂的改性效果存在差异：
表2：加入不同成分的改性剂所得的片材性能表
由表2可知，加入聚烯烃弹性体时，随着聚烯烃弹性体含量的增加，所得的片材的耐低温性能先增强后减弱，当聚烯烃弹性体含量在6％-10％时，片材的耐低温性能较优；而加入乙烯-醋酸乙烯共聚物时，随着乙烯-醋酸乙烯共聚物含量的增加，所得的片材的防水性能先增强后减弱，当乙烯-醋酸乙烯共聚物含量在7％-8％时，片材的防水性能较优；而加入聚氨基甲酸酯时，随着聚氨基甲酸酯含量的增加，所得的片材的抗剪切强度先增强后减弱，当聚氨基甲酸酯含量在6％-10％时，片材的抗剪切强度较高。综上所述，本实施例采用聚烯烃弹性体的含量为6％-10％，乙烯-醋酸乙烯共聚物的含量为7％-8％，聚氨基甲酸酯的含量为5％-7％。
本实施例中，采用烷基化二苯胺作为抗氧剂，且烷基化二苯胺的氮含量为5％。氮含量太低，会弱化烷基化二苯胺的效果，氮含量太高会对烷基化二苯胺的相容性及挥发性产生不利影响，固选用氮含量为5％的烷基化二苯胺。
如图1、2所示，本实施例中织物2采用由丙纶纤维51、涤纶纤维52、氨纶纤维53和聚烯烃纤维54四种纤维混合粘结而成的无纺布，丙纶纤维51和氨纶纤维53吸湿性差、弹性好，提高了织物2的防水性和韧性；涤纶纤维52强度高、耐冲击性好、耐光性强，提高了织物2的强度和耐晒性；聚烯烃纤维54是由烯烃聚合成的线性大分子构成的合成纤维，具有强度高、耐磨性性好等特点，进一步提高了织物2的强度。
隔离膜3采用聚酯薄膜，聚酯薄膜具有耐高温、耐穿刺和耐摩擦等特性，聚酯薄膜的复合使得防水卷材的耐高温性能得以提高，避免了防水卷材在夏季受地表温度影响而降低防水性能；还增加了防水卷材的强度，提高了防水卷材的耐穿刺性能。
如图3所示，一种HDPE高分子自粘胶膜防水卷材的制造工艺，包括以下步骤：
a.原料预混：将各原料初步混合形成反应物料，再加热烘干并通过真空泵将各反应物料吸入不同的储料罐中储存；
b.挤出成型：将各反应物料按配比输出至双螺杆挤出机中，双螺杆挤出机挤出高分子片材1，高分子片材1经过三辊成型机定厚成型后冷却至常温；
c.复合织物：将自粘胶料4加热后涂覆在高分子片材1与织物2之间，复合后均匀挤压，再冷却至常温；
d.填充保护层：将由细砂振动筛筛选出的细砂铺设在织物2背对高分子片材1的一侧表面，挤压均匀；
e.复合隔离膜：将自粘胶料4涂覆在织物2背对高分子片材1的一侧表面，将隔离膜3复合其上；
f.卷材收卷：将防水卷材牵引压实，再进行冷却和烘干，最后收卷并打包。
经上述制造工艺生产的防水卷材具有图1中的各层结构，其中，高分子片材1中，高密度聚乙烯占比最高，使得防水卷材具有较高的耐磨性和韧性；而线性低密度聚乙烯的加入则提高了防水卷材的强度和撕裂强度，再加入改性剂提高防水卷材的性能，从而使得防水卷材具有良好的强度和韧性，延长了防水卷材的使用寿命。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种HDPE高分子自粘胶膜防水卷材，包括高分子片材(1)、织物(2)和隔离膜(3)，所述高分子片材(1)与织物(2)之间、所述织物(2)与隔离膜(3)之间均填充有自粘胶料(4)，其特征在于，所述高分子片材(1)包括以下重量分数的原料：
高密度聚乙烯 45%-50%
线性低密度聚乙烯 5%-10%
改性剂 18%-25%
轻质碳酸钙 20%-25%
钛白粉 3%-5%
抗氧剂 0.5%-1%。
2.根据权利要求1所述的一种HDPE高分子自粘胶膜防水卷材，其特征在于，所述改性剂包括以下重量分数的成分：
聚烯烃弹性体 6%-10%
乙烯-醋酸乙烯共聚物 7%-8%
粘合树脂 5%-7%。
3.根据权利要求2所述的一种HDPE高分子自粘胶膜防水卷材，其特征在于，所述粘合树脂包括聚氨基甲酸酯。
4.根据权利要求1所述的一种HDPE高分子自粘胶膜防水卷材，其特征在于，所述抗氧剂包括烷基化二苯胺，所述烷基化二苯胺的氮含量为5%。
5.根据权利要求1所述的一种HDPE高分子自粘胶膜防水卷材，其特征在于，所述织物(2)包括无纺布，所述无纺布含有丙纶纤维(51)、涤纶纤维(52)、氨纶纤维(53)和聚烯烃纤维(54)。
6.根据权利要求1所述的一种HDPE高分子自粘胶膜防水卷材，其特征在于，所述织物(2)与隔离膜(3)之间均匀填充有细砂。
7.一种如权利要求1至6任意一条所述的HDPE高分子自粘胶膜防水卷材的制造工艺，其特征在于，包括以下步骤：
a.原料预混：将各原料初步混合形成反应物料，再加热烘干并通过真空泵将各反应物料吸入不同的储料罐中储存；
b.挤出成型：将各反应物料按配比输出至双螺杆挤出机中，双螺杆挤出机挤出所述高分子片材(1)，所述高分子片材(1)经过三辊成型机定厚成型后冷却至常温；
c.复合织物(2)：将自粘胶料(4)加热后涂覆在所述高分子片材(1)与所述织物(2)之间，复合后均匀挤压，再冷却至常温；
e.复合隔离膜(3)：将自粘胶料(4)涂覆在所述织物(2)背对所述高分子片材(1)的一侧表面，将隔离膜(3)复合其上；
f.卷材收卷：将防水卷材牵引压实，再进行冷却和烘干，最后收卷并打包。
8.根据权利要求7所述的一种HDPE高分子自粘胶膜防水卷材制造工艺，其特征在于，还包括可选步骤d，步骤d为填充保护层：将由细砂振动筛筛选出的细砂铺设在所述织物(2)背对所述高分子片材(1)的一侧表面，挤压均匀。
9.根据权利要求8所述的一种HDPE高分子自粘胶膜防水卷材制造工艺，其特征在于，所述隔离膜(3)包括聚酯薄膜。
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Denomination of invention: A HDPE polymer self-adhesive waterproof membrane and its manufacturing process Effective date of registration: 20231228 Granted publication date: 20210330 Pledgee: Hefei Xingtai technology financing Company limited by guarantee Pledgor: HEFEI ZHONGTONG WATERPROOF ENGINEERING Co.,Ltd. Registration number: Y2023980074801 |