CN110317389A - 一种复合阻燃隧道防水板 - Google Patents

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Abstract

本发明属于防水板材技术领域，具体的讲涉及一种复合阻燃隧道防水板。其主要技术方案：其配方按照重量份比例在高密度聚乙烯、茂金属聚乙烯、线性低密度聚乙烯的组分中添加氢氧化镁/氢氧化铝‑氧化石墨烯复合阻燃剂，使氢氧化镁/氢氧化铝嵌入氧化石墨烯片层结构形成的“迷宫式”结构中，氢氧化镁/氢氧化铝与氧化石墨烯的二维片层结构能层层叠加，形成致密的物理隔绝层，提高阻燃性能，同时该片层结构将高分子树脂分割成许多小区间，有效降低材料内应力，消耗断裂能量，使防水板兼具良好的材料柔韧性、拉伸性能和抗撕裂性能的特点。

Description

一种复合阻燃隧道防水板
技术领域
本发明属于防水板材技术领域，具体的讲涉及一种复合阻燃隧道防水板。
背景技术
我国公路隧道主要施工方法有：新奥法、传统的矿山法、隧道掘进机法、盾构法、明挖法、盖挖法、浅埋暗挖法。穿越山岭的隧道一般采用矿山法（传统做法）和新奥法（即新奥地利隧道施工方法的简称，原文是new austrian tunnelling method,简称为natm）。上述两种方法修建的隧道其结构形式为复合衬砌结构，国内现行的防水措施一般为结构混凝土与防水层两道防水，国家《地下防水工程质量验收规范》GB50208-2011中对防水等级设防有一定的要求，即除二衬采用防水混凝土外，一般在初期支护与二衬混凝土间设置柔性防水板作为防水层，该防水层必须要有一定的拉伸强度、断裂延伸率、耐硌伤,耐根刺,耐腐蚀等特点。
随着防水板在隧道工程、地下工程的日益广泛应用，工程施工和运营中的防火问题也逐渐凸显出来。目前，在隧道内使用钢材越来越多，因此熔焊和切割的机会增多，又由于机械化、使用燃料、油脂类增加。另外，活动模板、给排水材料、木材（枕木、板桩）等可燃物比较集中，所以隧道内火灾的危险性极大。
在隧道中使用的防水板，氧指数为18-19，在大气中氧气的浓度为21%的范围内很容易燃烧。燃烧时不仅造成火灾事故，还会产生难闻的气体。所以研究阻燃型防水板势在必行。但现有的阻燃型防水板存在以下问题：
1、卤系阻燃剂遇火受热发生分解反应，生成自由基，使得OH•自由基的浓度减少，使燃烧的连锁反应受到抑制，燃烧速度减慢，直至熄灭。但是当发生火灾时，由于这些材料的分解和燃烧产生大量的烟尘和有毒腐蚀性气体造成“二次灾害”，且燃烧产物(卤化物)具有很长的大气寿命，一旦进入大气很难去除，严重地污染了大气环境，破坏臭氧层。
2、磷系阻燃剂的阻燃作用主要体现在火灾初期的高聚物分解阶段，因其能促进聚合物脱水发化，从而减少聚合物因热分解而产生的可燃性气体的数量，并且所生成的碳膜还能隔绝外界空气和热。但是被添加到高分子树脂中会造成物理性能指标（拉伸强度、撕裂强度）大幅衰减。
3、无机阻燃剂包括氢氧化铝、氢氧化镁、硼酸盐、草酸铝和硫化锌为基的阻燃剂。它们具有无毒性和低烟等特点。由于受热分解吸收大量燃烧区的热量，使燃烧区的温度降低到燃烧临界温度以下燃烧自熄，分解后生成的金属氧化物多数熔点高、热稳定性好、覆盖于燃烧固相表面阻挡热传导和热辐射，从而起到阻燃作用。同样存在被添加到高分子树脂中会造成物理性能指标（拉伸强度、撕裂强度）大幅衰减的问题。
发明内容
本发明的目的就是提供一种具有良好的阻燃性能同时保持较好拉伸强度和撕裂强度的复合阻燃隧道防水板。
为实现上述目的，本发明所采用的技术方案为：
一种复合阻燃隧道防水板，其特征在于，包括下列组分：
高密度聚乙烯（HDPE） 35--40重量份；
茂金属聚乙烯（MDPE） 25--30重量份；
线性低密度聚乙烯（LLDPE） 20--25重量份；
马来酸酐接枝聚烯烃 2--3重量份；
氢氧化镁（MDH） /氢氧化铝（ATH）-氧化石墨烯（GO）复合阻燃剂 10-15重量份；
抗氧剂 1--2重量份。
构成上述一种复合阻燃隧道防水板的附加技术特征还包括：
——所述的高密度聚乙烯为上海赛科 5502FA、齐鲁石化DGDA6098、扬子石化5000S或中国台湾化纤8010；
——所述的茂金属聚乙烯为埃克森美孚3518CB或埃克森美孚1018HA。
——所述的线性低密度聚乙烯为吉林/齐鲁石化7042（N）、大庆/吉化9047或沙特118WJ；
——所述的氢氧化镁（MDH） /氢氧化铝（ATH）-氧化石墨烯（GO）复合阻燃剂为氢氧化镁（MDH）、氢氧化铝（ATH）、氧化石墨烯（GO）与载体树脂混合、搅拌、加热并通过挤压塑化成熔体经冷却切断成的复合颗粒；
——所述的氢氧化镁（MDH） /氢氧化铝（ATH）-氧化石墨烯（GO）复合阻燃剂中，氢氧化镁（MDH） /氢氧化铝（ATH）-氧化石墨烯（GO）与载体树脂的重量比在10~20:70~100范围内选择，进一步优选为10~18:75~95，更优选为10~15:80~90，其中，氢氧化镁（MDH）、氢氧化铝（ATH）、氧化石墨烯（GO）的重量比为2：3：1；
——所述的载体树脂为聚乙烯类树脂；
——所述马来酸酐接枝聚烯烃为POE，其接枝率为1.0-1.5%；
——所述抗氧剂包括亚磷酸酯类抗氧剂168和大分子多功能受阻酚类抗氧剂1010且两者的重量比为2：1。
本发明所提供的一种复合阻燃隧道防水板同现有技术相比，具有以下优点：由于该复合阻燃隧道防水板的组成中具有氢氧化镁（MDH） /氢氧化铝（ATH）-氧化石墨烯（GO）复合阻燃剂，即将氧化石墨烯材料与传统氢氧化镁（MDH） /氢氧化铝（ATH）结合起来加入载体树脂进行造粒，氧化石墨烯片层结构可形成“迷宫式”结构，使氢氧化镁（MDH） /氢氧化铝（ATH）嵌入其中。氢氧化镁（MDH） /氢氧化铝（ATH）与氧化石墨烯的二维片层结构能层层叠加，形成致密的物理隔绝层，提高阻燃性能；同时氢氧化镁（MDH） /氢氧化铝（ATH）-氧化石墨烯（GO）可以与高分子树脂进行交联复合，进一步形成一层致密的保护膜，起到阻隔空气的作用，从而发挥阻燃的效果；再次是氢氧化镁（MDH） /氢氧化铝（ATH）-氧化石墨烯（GO）片层结构可以将高分子树脂分割成许多小区间，有效降低材料内应力，消耗断裂能量，提高材料的柔韧性、拉伸性能和抗撕裂性能。
附图说明
图1为本发明一种复合阻燃隧道防水板具体实施例的性能检测图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明所提供的复合阻燃隧道防水板的结构和工作原理作进一步的详细说明。
构成该复合阻燃隧道防水板包括下列组分：
高密度聚乙烯 35--40重量份；
茂金属聚乙烯 25--30重量份；
线性低密度聚乙烯 20--25重量份；
马来酸酐接枝聚烯烃 2--3重量份；
氢氧化镁/氢氧化铝-氧化石墨烯复合阻燃剂 10-15重量份；
抗氧剂 1--2重量份。
其工作原理为：该复合阻燃隧道防水板的组分中，氧化石墨烯与氢氧化镁（MDH） /氢氧化铝（ATH）结合起来加入载体树脂进行造粒，使氢氧化镁（MDH） /氢氧化铝（ATH）嵌入氧化石墨烯片层结构形成“迷宫式”结构中，氢氧化镁（MDH） /氢氧化铝（ATH）与氧化石墨烯的二维片层结构能层层叠加，形成致密的物理隔绝层，提高阻燃性能；并且氢氧化镁（MDH）/氢氧化铝（ATH）-氧化石墨烯（GO）片层结构可以将高分子树脂分割成许多小区间，有效降低材料内应力，消耗断裂能量，提高材料的柔韧性、拉伸性能和抗撕裂性能。
在构成上述复合阻燃隧道防水板的结构中，
——为了便于加工制造，获得良好的技术效果，上述的高密度聚乙烯优选为上海赛科5502FA、齐鲁石化DGDA6098、扬子石化5000S或中国台湾化纤8010；
——上述的茂金属聚乙烯为埃克森美孚3518CB或埃克森美孚1018HA。
——上述的线性低密度聚乙烯为吉林/齐鲁石化7042（N）、大庆/吉化9047或沙特118WJ；
——为了实现更好的阻燃效果，添加在防水板组分中的上述的氢氧化镁（MDH） /氢氧化铝（ATH）-氧化石墨烯（GO）复合阻燃剂为氢氧化镁（MDH）、氢氧化铝（ATH）、氧化石墨烯（GO）与载体树脂混合、搅拌、加热并通过挤压塑化成熔体经冷却切断成的复合颗粒；
——优选地，上述的氢氧化镁（MDH） /氢氧化铝（ATH）-氧化石墨烯（GO）复合阻燃剂中，氢氧化镁（MDH） /氢氧化铝（ATH）-氧化石墨烯（GO）与载体树脂的重量比为10~15:80~90，其中，氢氧化镁（MDH）、氢氧化铝（ATH）、氧化石墨烯（GO）的重量比为2：3：1；
——上述的载体树脂为聚乙烯类树脂；
——上述马来酸酐接枝聚烯烃为POE，其接枝率为1.0-1.5%；
——上述抗氧剂包括亚磷酸酯类抗氧剂168和大分子多功能受阻酚类抗氧剂1010且两者的重量比为2：1。
实施例1
第一步：复合阻燃剂造粒：将氢氧化镁（MDH）：氢氧化铝（ATH）：氧化石墨烯（GO）：载体树脂按重量比4:6:2:88混合、搅拌、加热捏合并通过挤压系统挤出造粒，然后冷却切断成复合颗粒备用。
第二步：防水板生产工艺：将HDPE40份、MDPE25份、LLDPE21份、复合阻燃助剂10份、马来酸酐接枝聚烯烃2份和抗氧剂2份按重量份比例混合搅拌、加热塑化、挤出压延成一定厚度的防水板，然后冷却定型、牵引、收卷和包装。
实施例2
与实施例1不同之处在于：
第二步：防水板生产工艺：将HDPE38份、MDPE27份、LLDPE20份、复合阻燃助剂10份、马来酸酐接枝聚烯烃3份和抗氧剂2份按重量份比例混合搅拌、加热塑化、挤出压延成一定厚度的防水板，然后冷却定型、牵引、收卷和包装。
实施例3
与实施例1不同之处在于：
第二步：防水板生产工艺：将HDPE35份、MDPE27份、LLDPE22份、复合阻燃助剂11份、马来酸酐接枝聚烯烃3份和抗氧剂2份按重量份比例混合搅拌、加热塑化、挤出压延成一定厚度的防水板，然后冷却定型、牵引、收卷和包装。
实施例4
与实施例1不同之处在于：
第二步：防水板生产工艺：将HDPE36份、MDPE25份、LLDPE20份、复合阻燃助剂15份、马来酸酐接枝聚烯烃2份和抗氧剂2份按重量份比例混合搅拌、加热塑化、挤出压延成一定厚度的防水板，然后冷却定型、牵引、收卷和包装。
实施例5
第一步：同1
第二步：防水板生产工艺：将HDPE37份、MDPE26份、LLDPE20份、复合阻燃助剂13份、马来酸酐接枝聚烯烃3份和抗氧剂2份按重量份比例混合搅拌、加热塑化、挤出压延成一定厚度的防水板，然后冷却定型、牵引、收卷和包装。
将制成的阻燃隧道防水板（厚度1.5mm），进行物理性能和阻燃性能检测：物理指标和阻燃性能如图1所示。

Claims (10)

1.一种复合阻燃隧道防水板，其特征在于，包括下列组分：
高密度聚乙烯 35--40重量份；
茂金属聚乙烯 25--30重量份；
线性低密度聚乙烯 20--25重量份；
马来酸酐接枝聚烯烃 2--3重量份；
氢氧化镁/氢氧化铝-氧化石墨烯复合阻燃剂 10-15重量份；
抗氧剂 1--2重量份。
2.根据权利要求1所述的一种复合阻燃隧道防水板，其特征在于：所述的高密度聚乙烯为上海赛科 5502FA、齐鲁石化DGDA6098、扬子石化5000S或中国台湾化纤8010。
3.根据权利要求1所述的一种复合阻燃隧道防水板，其特征在于：所述的茂金属聚乙烯为埃克森美孚3518CB或埃克森美孚1018HA。
4.根据权利要求1所述的一种复合阻燃隧道防水板，其特征在于：所述的线性低密度聚乙烯为吉林/齐鲁石化7042（N）、大庆/吉化9047或沙特118WJ。
5.根据权利要求1所述的一种复合阻燃隧道防水板，其特征在于：所述的氢氧化镁/氢氧化铝-氧化石墨烯复合阻燃剂为氢氧化镁、氢氧化铝、氧化石墨烯与载体树脂混合、搅拌、加热并通过挤压塑化成熔体经冷却切断成的复合颗粒。
6.根据权利要求5所述的一种复合阻燃隧道防水板，其特征在于：所述的氢氧化镁/氢氧化铝-氧化石墨烯复合阻燃剂中，氢氧化镁/氢氧化铝-氧化石墨烯与载体树脂的重量比为10~15:80~90，其中，氢氧化镁、氢氧化铝、氧化石墨烯的重量比为2：3：1。
7.根据权利要求5所述的一种复合阻燃隧道防水板，其特征在于：所述的载体树脂为聚乙烯类树脂。
8.根据权利要求1所述的一种复合阻燃隧道防水板，其特征在于：所述马来酸酐接枝聚烯烃为POE，其接枝率为1.0%-1.5%。
9.根据权利要求1所述的一种复合阻燃隧道防水板，其特征在于：所述抗氧剂包括亚磷酸酯类抗氧剂168和大分子多功能受阻酚类抗氧剂1010且两者的重量比为2：1。
10.一种复合阻燃隧道防水板的制备方法，其特征在于，该方法用于制备如权利要求1至9任一所述的复合阻燃隧道防水板，包括以下步骤：
步骤一，复合阻燃剂造粒：将氢氧化镁、氢氧化铝、氧化石墨烯与载体树脂首先按重量份比例在混料仓中混合搅拌0.5h，然后逐级加热至180-210℃，将熔融状态的混料进行捏合，继而通过挤压机构挤出，最后冷却切断成复合颗粒；
步骤二，防水板加工：将高密度聚乙烯、茂金属聚乙烯（MDPE）、线性低密度聚乙烯、由步骤一得到的复合阻燃助剂颗粒、马来酸酐接枝聚烯烃和抗氧剂按重量份比例在混料仓中混合搅拌0.5h，然后经过螺杆挤出机逐级加热至180-210℃塑化通过磨头挤出后，再经过三辊机压延成1.0-1.5mm厚度的防水板，最后冷却定型、牵引收卷和包装。
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WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication
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Application publication date: 20191011