CN110696455B - 一种防水卷材用增韧型聚酯胎体膜及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种防水卷材用增韧型聚酯胎体膜及其制备方法，属于薄膜生产制造技术领域。该薄膜由上表层、芯层和下表层组成；上表层由PET和含SiO2抗粘结剂的PET母料组成，芯层由PET、SEBS热塑性弹性体、PE‑g‑MAH组成，下表层由PET组成。制备方法是将原料按照各层的配方混合后，分别经三套挤出系统熔融、抽真空、过滤后挤出，三种熔体汇合至T型模头后挤出铸片，再经双向拉伸定型、牵引收卷、分切即可得防水卷材用胎体膜。本发明增韧型聚酯胎体膜强度高、刚性好，耐高温，尺寸稳定性好，而且具有良好的韧性和较高的延伸率，克服了PET防水卷材脆性大、易开裂、不易收卷等缺陷。

Description

一种防水卷材用增韧型聚酯胎体膜及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种防水卷材用增韧型聚酯胎体膜及其制备方法，属于薄膜生产制造技术领域。
背景技术
随着我国国民经济的快速发展，不仅工业建筑与民用建筑对防水材料提出了多品种高质量的要求，桥梁、隧道、国防军工、农业水利和交通运输等领域对防水材料的要求也进一步提升，国内的防水市场需求相当之大。防水材料一般分为5大类，即高聚物改性沥青基防水卷材、合成高分子防水卷材、防水涂料、密封材料、刚性防水及堵漏材料。其中，防水卷材在我国建筑防水材料的应用中处于主导地位，约占防水材料的60％左右。
目前，市场上使用最广泛的自粘防水卷材是SBS改性沥青防水卷材，其使用的胎体膜主要有HDPE交叉合金膜和PET膜(聚对苯二甲酸乙二醇酯膜)，厚度一般为0.04～0.2mm，宽度为980～1000mm。其中，HDPE交叉合金膜具有优异的撕裂强度和抗穿刺性能，但不耐高温，与130℃以上的高温沥青胶接触时容易烫膜，限制了防水卷材的产品品质；PET膜机械强度高，耐高温性好，但延伸率只有30％～120％左右，不能满足防水卷材抗变形开裂的要求，且PET膜韧性差，生产的卷材较硬，开口撕裂性差。
发明内容
本发明的目的在于提供一种防水卷材用增韧型聚酯胎体膜及其制备方法，用于制备防水卷材，以满足建筑防水行业的发展需求。
针对现有技术中存在的问题，本发明开发了一种耐高温、高韧性、高强度的聚酯胎体膜，通过在PET中添加适量的SEBS热塑性弹性体(氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物)和PE(聚乙烯)，在保持PET膜高强度、耐高温特性的同时，增加其韧性和延伸率，从而满足新型防水市场的需求。
本发明的目的通过以下技术方案来实现：
一种防水卷材用增韧型聚酯胎体膜，该薄膜由上表层、芯层和下表层组成；所述上表层由PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)和含抗粘结剂的PET母料组成，所述芯层由PET、SEBS(氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物)热塑性弹性体、PE-g-MAH(马来酸酐接枝聚乙烯，即接枝马来酸酐相容剂的聚乙烯)组成，所述下表层由PET组成。
进一步地，上表层中，按照重量百分比计，PET的含量为80％～85％，PET母料的含量为15～20％。
进一步地，芯层中，按照重量百分比计，PET的含量为70％～80％，PE-g-MAH的含量为10～20％，SEBS的含量为5～10％。
进一步地，下表层中PET的含量为100％。
进一步地，PET母料切片优选含二氧化硅(SiO2)的抗粘结母料。上表层中，二氧化硅(SiO2)的添加重量为0.1％～1％。
进一步地，该胎体膜的总厚度为40～200μm，上表层厚度约占薄膜总厚度的10％～20％，芯层厚度约占薄膜总厚度的60％～80％，下表层厚度约占薄膜总厚度的10％～20％。
本方法中，采用的PET、PET母料、PETG原料分别为PET切片、PET母料切片、PETG切片。
本发明防水卷材用增韧型聚酯胎体膜的性能测试指标见表1。
表1本发明增韧型聚酯胎体膜的性能参数
测试项目 测试值 测试标准
厚度(μm) 40～200 GB/T 6672-2001
横向拉伸强度(MPa) ≧200 GB/T 1040.3-2006
纵向拉伸强度(MPa) ≧200 GB/T 1040.3-2006
横向延伸率(％) ≧180 GB/T 1040.3-2006
纵向延伸率(％) ≧180 GB/T 1040.3-2006
横向收缩率(％) ≦3 GB/T 16958-2008
纵向收缩率(％) ≦3 GB/T 16958-2008
撕裂强度(N) ≧25 GB/T 23457-2017
本发明还提供了一种制备上述防水卷材用胎体膜的方法，将原料按照上述配方混合均匀，经挤出机熔融塑化、铸片、双向拉伸、牵引收卷、分切，即可得所述防水卷材用增韧型聚酯胎体膜。
一种防水卷材用增韧型聚酯胎体膜的制备方法，包括如下步骤：
(1)按照芯层的组成配方将各组分按比例混合均匀，在主挤出机中经熔融、抽真空处理后，过滤除去原料中的水分与杂质得到作为芯层的主挤熔体；
(2)按照上表层和下表层的组成配方分别将各组分按比例混合均匀，经各自对应的辅助挤出机熔融、抽真空处理后，得到作为上表层和下表层的辅挤熔体；
(3)将主挤熔体与上、下表层的辅挤熔体在三层模头中汇合挤出，挤出的混合熔体通过静电吸附丝后，再与接地的冷鼓表面紧密贴附形成铸片；
(4)将铸片从冷鼓上剥离形成片材，经预热后进入纵向拉伸区域，通过双点拉伸完成纵向拉伸；纵向拉伸后的片材经预热直接进入横向拉伸区域，经多阶段拉伸完成横向拉伸，然后对纵、横向拉伸后的薄膜进行热定型处理，最后冷却；
(5)薄膜经冷却后进入牵引装置，该装置将拉伸的薄膜展平，并利用薄膜测厚仪检测薄膜的纵、横向厚度，然后切除两个废边，再以恒定的速度将薄膜送往收卷机收卷，最后经分切即可得所述防水卷材用胎体膜。
步骤(1)和(2)中，所述主挤熔体和辅挤熔体的挤出温度为255～275℃，所述主挤熔体和辅挤熔体经抽真空处理和过滤器过滤后，其水分含量≦50ppm。
步骤(3)中，上表层、芯层和下表层熔体分别对应三套挤出系统，三种熔体汇合至模头后实现三层共挤，模头为ABC三流道T型模头。模头温度为270℃～275℃，冷鼓温度为25～35℃。
步骤(4)中，纵向拉伸的预热温度为70～80℃，慢拉伸辊的温度为80～85℃，快拉伸辊的温度为35～40℃，拉伸倍数1.5～3.5倍。横向拉伸的预热温度为85～105℃，拉伸温度为105～110℃，拉伸倍数1.5～3.5倍。所述的热定型处理的温度为180～220℃。
步骤(5)中，所述防水卷材用胎体膜的厚度为40-200μm。
上述方法中，薄膜芯层使用的PET可添加一定比例的回收料，所述回收料为制备双向拉伸PET薄膜过程中产生的废片、废膜及切边料，可大大降低生产成本。
以上方法中使用的PETG切片、PET切片及母料切片为市售或本公司自产产品(公开销售的产品)，PE-g-MAH、SEBS热塑性弹性体均为市售产品。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：(1)通过在薄膜芯层中添加SEBS弹性体和PE，在保持PET膜高强度、耐高温特性的同时，提高了其韧性和回复能力，断裂延伸率可达到180％以上，满足了防水卷材抗变形开裂的要求；(2)采用添加PE-g-MAH的方式引入相容剂，有利于相容剂的分散，增加PE和PET之间的相容性；(3)通过调节拉伸温度、拉伸比及热定型温度，提高了薄膜的机械性能和厚度均匀性，薄膜的耐热温度可达160℃以上。
实践证明，采用本发明增韧型聚酯胎体膜制备的防水卷材，具有优异的抗拉强度和延伸率、良好的热稳定性和耐撕裂性能、优良的耐腐蚀及耐老化能力，优异的防水效果，可在潮湿基面上施工，对基层要求低，达到了国内领先水平。
具体实施方式
本发明聚酯胎体膜由上表层、芯层和下表层组成，上表层由PET切片和含SiO2抗粘结剂的PET母料制得，芯层由PET切片、SEBS热塑性弹性体、PE-g-MAH(接枝马来酸酐相容剂的聚乙烯)制得，下表层由PET切片制得。制备方法是将原料按照各层的配方混合后，分别经三套挤出系统熔融、抽真空、过滤后挤出，三种熔体汇合至T型模头后挤出铸片，模头为ABC三流道T型模头，铸片再经双向拉伸定型、牵引收卷、分切即可得防水卷材用胎体膜。
实施例1
1、原料配制(均为重量份配比，以下相同)
上表层：80份PET聚酯切片，20份抗粘结PET母料
芯层：70份PET，20份PE-g-MAH，10份SEBS弹性体
下表层：100份PET
2、生产工艺
(1)按照芯层的组成配方将各组分混合均匀，在主挤出机中经熔融、抽真空处理后，过滤除去原料中的水分与杂质得到作为芯层的主挤熔体，控制熔体中水分含量≦50ppm。
(2)按照上表层和下表层的组成配方分别将各组分按比例混合均匀，经各自对应的辅助挤出机熔融、抽真空处理后，得到作为上表层和下表层的辅挤熔体，控制熔体中水分含量≦50ppm。
(3)将主挤熔体与上、下表层熔体在三层模头中汇合挤出，挤出温度265℃，模头温度270℃；挤出的混合熔体通过静电吸附丝后，再与接地的冷鼓表面紧密贴附形成铸片，冷鼓温度为25℃。
(4)将铸片从冷鼓上剥离形成片材，经预热后进入纵向拉伸区域，预热温度为70℃，慢拉伸辊的温度为85℃，快拉伸辊的温度为35℃，通过双点拉伸完成2.5倍拉伸。
(5)纵向拉伸后的片材经预热直接进入横向拉伸区域，预热温度为90℃，拉伸温度为105℃；经多阶段拉伸完成2.5倍拉伸，然后在200℃的温度下对纵、横向拉伸后的薄膜进行热定型，最后冷却。
(6)薄膜经冷却后进入牵引装置，该装置将拉伸的薄膜展平，并利用薄膜测厚仪检测薄膜的纵、横向厚度，然后切除两个废边，再以恒定的速度将薄膜送往收卷机收卷，最后经分切即可得所述防水卷材用胎体膜。该胎体膜中，上表层厚度约占薄膜总厚度的15％，芯层厚度约占薄膜总厚度的70％，下表层厚度约占薄膜总厚度的15％。
实施例2
1、原料配制
上表层：80份PET聚酯切片，20份抗粘结PET母料
芯层：75份PET，15份PE-g-MAH，10份SEBS弹性体
下表层：100份PET
2、生产工艺
(1)按照芯层的组成配方将各组分混合均匀，在主挤出机中经熔融、抽真空处理后，过滤除去原料中的水分与杂质得到作为芯层的主挤熔体，控制熔体中水分含量≦50ppm。
(2)按照上表层和下表层的组成配方分别将各组分按比例混合均匀，经各自对应的辅助挤出机熔融、抽真空处理后，得到作为上表层和下表层的辅挤熔体，控制熔体中水分含量≦50ppm。
(3)将主挤熔体与上、下表层熔体在三层模头中汇合挤出，挤出温度270℃，模头温度270℃；挤出的混合熔体通过静电吸附丝后，再与接地的冷鼓表面紧密贴附形成铸片，冷鼓温度为25℃。
(4)将铸片从冷鼓上剥离形成片材，经预热后进入纵向拉伸区域，预热温度为80℃，慢拉伸辊的温度为85℃，快拉伸辊的温度为40℃；通过双点拉伸完成3倍拉伸。
(5)纵向拉伸后的片材经预热直接进入横向拉伸区域，预热温度为85℃，拉伸温度为106℃；经多阶段拉伸完成2.5倍拉伸，然后在180℃的温度下对纵、横向拉伸后的薄膜进行热定型，最后冷却。
(6)薄膜经冷却后进入牵引装置，该装置将拉伸的薄膜展平，并利用薄膜测厚仪检测薄膜的纵、横向厚度，然后切除两个废边，再以恒定的速度将薄膜送往收卷机收卷，最后经分切即可得所述防水卷材用胎体膜。该胎体膜中，上表层厚度约占薄膜总厚度的20％，芯层厚度约占薄膜总厚度的60％，下表层厚度约占薄膜总厚度的20％。
实施例3
1、原料配制
上表层：85份PET聚酯切片，15份抗粘结PET母料
芯层：80份PET，10份PE-g-MAH，10份SEBS弹性体
下表层：100份PET
2、生产工艺
(1)按照芯层的组成配方将各组分混合均匀，在主挤出机中经熔融、抽真空处理后，过滤除去原料中的水分与杂质得到作为芯层的主挤熔体，控制熔体中水分含量≦50ppm。
(2)按照上表层和下表层的组成配方分别将各组分按比例混合均匀，经各自对应的辅助挤出机熔融、抽真空处理后，得到作为上表层和下表层的辅挤熔体，控制熔体中水分含量≦50ppm。
(3)将主挤熔体与上、下表层熔体在三层模头中汇合挤出，挤出温度255℃，模头温度272℃；挤出的混合熔体通过静电吸附丝后，再与接地的冷鼓表面紧密贴附形成铸片，冷鼓温度为30℃。
(4)将铸片从冷鼓上剥离形成片材，经预热后进入纵向拉伸区域，预热温度为77℃，慢拉伸辊的温度为80℃，快拉伸辊的温度为35℃；通过双点拉伸完成3倍拉伸。
(5)纵向拉伸后的片材经预热直接进入横向拉伸区域，预热温度为105℃，拉伸温度为110℃；经多阶段拉伸完成3倍拉伸，然后在220℃的温度下对纵、横向拉伸后的薄膜进行热定型，最后冷却。
(6)薄膜经冷却后进入牵引装置，该装置将拉伸的薄膜展平，并利用薄膜测厚仪检测薄膜的纵、横向厚度，然后切除两个废边，再以恒定的速度将薄膜送往收卷机收卷，最后经分切即可得所述防水卷材用胎体膜。该胎体膜中，上表层厚度约占薄膜总厚度的10％，芯层厚度约占薄膜总厚度的80％，下表层厚度约占薄膜总厚度的10％。
实施例4
1、原料配制
上表层：85份PET聚酯切片，15份抗粘结PET母料
芯层：80份PET，15份PE-g-MAH，5份SEBS弹性体
下表层：100份PET
2、生产工艺
(1)按照芯层的组成配方将各组分混合均匀，在主挤出机中经熔融、抽真空处理后，过滤除去原料中的水分与杂质得到作为芯层的主挤熔体，控制熔体中水分含量≦50ppm。
(2)按照上表层和下表层的组成配方分别将各组分按比例混合均匀，经各自对应的辅助挤出机熔融、抽真空处理后，得到作为上表层和下表层的辅挤熔体，控制熔体中水分含量≦50ppm。
(3)将主挤熔体与上、下表层熔体在三层模头中汇合挤出，挤出温度275℃，模头温度275℃；挤出的混合熔体通过静电吸附丝后，再与接地的冷鼓表面紧密贴附形成铸片，冷鼓温度为35℃。
(4)将铸片从冷鼓上剥离形成片材，经预热后进入纵向拉伸区域，预热温度为75℃，慢拉伸辊的温度为82℃，快拉伸辊的温度为38℃；通过双点拉伸完成3.5倍拉伸。
(5)纵向拉伸后的片材经预热直接进入横向拉伸区域，预热温度为100℃，拉伸温度为105℃；经多阶段拉伸完成3倍拉伸，然后在210℃的温度下对纵、横向拉伸后的薄膜进行热定型，最后冷却。
(6)薄膜经冷却后进入牵引装置，该装置将拉伸的薄膜展平，并利用薄膜测厚仪检测薄膜的纵、横向厚度，然后切除两个废边，再以恒定的速度将薄膜送往收卷机收卷，最后经分切即可得所述防水卷材用胎体膜。该胎体膜中，上表层厚度约占薄膜总厚度的15％，芯层厚度约占薄膜总厚度的75％，下表层厚度约占薄膜总厚度的10％。
实施例1-4制备得到的增韧聚酯胎体膜的性能测试结果见表2。
表2实施例1-4制备的增韧聚酯胎体膜的性能测试结果
测试项目 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4
厚度(μm) 50 70 80 100
横向拉伸强度(MPa) 218 226 249 254
纵向拉伸强度(MPa) 213 237 245 267
横向延伸率(％) 221 215 197 189
纵向延伸率(％) 223 209 200 184
横向收缩率(％) 1.3 1.5 2.2 2.5
纵向收缩率(％) 1.4 1.8 2.2 2.7
撕裂强度(N) 32 37 39 42
本发明制备的增韧聚酯胎体膜相容性好、厚度均匀，抗拉强度和耐撕裂强度高，断裂延伸率可达180％以上，耐热温度超过160℃，完全满足防水卷材的使用要求。
本发明增韧型聚酯胎体膜强度高、刚性好，耐高温，尺寸稳定性好，而且具有良好的韧性和较高的延伸率，克服了PET防水卷材脆性大、易开裂、不易收卷等缺陷。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (7)

1.一种防水卷材用增韧型聚酯胎体膜，其特征在于：该薄膜由上表层、芯层和下表层组成；所述上表层由PET和含SiO2抗粘结剂的PET母料组成，芯层由PET、SEBS热塑性弹性体、PE-g-MAH组成，下表层由PET组成；按照重量百分比计，上表层中PET的含量为80％～85％、PET母料的含量为15～20％，芯层中PET的含量为70％～80％、PE-g-MAH的含量为10～20％、SEBS的含量为5～10％，下表层中PET的含量为100％；
所述的防水卷材用增韧型聚酯胎体膜采用如下方法制备得到：
(1)按照芯层的组成配方将各组分按比例混合均匀，在主挤出机中经熔融、抽真空处理后，过滤除去原料中的水分与杂质得到作为芯层的主挤熔体；所述主挤熔体的挤出温度为255～275℃，所述主挤熔体经抽真空处理和过滤器过滤后，水分含量≦50ppm；
(2)按照上表层和下表层的组成配方分别将各组分按比例混合均匀，经各自对应的辅助挤出机熔融、抽真空处理后，得到作为上表层和下表层的辅挤熔体；所述辅挤熔体的挤出温度为255～275℃，所述辅挤熔体经抽真空处理和过滤器过滤后，水分含量≦50ppm；
(3)将主挤熔体与上、下表层的辅挤熔体在三层模头中汇合挤出，挤出的混合熔体通过静电吸附丝后，再与接地的冷鼓表面紧密贴附形成铸片；
(4)将铸片从冷鼓上剥离形成片材，经预热后进入纵向拉伸区域，通过双点拉伸完成纵向拉伸；纵向拉伸后的片材经预热直接进入横向拉伸区域，经多阶段拉伸完成横向拉伸，然后对纵、横向拉伸后的薄膜进行热定型处理，最后冷却；所述的纵向拉伸的预热温度为70～80℃，慢拉伸辊的温度为80～85℃，快拉伸辊的温度为35～40℃，拉伸倍数1.5～3.5倍；所述的横向拉伸的预热温度为85～105℃，拉伸温度为105～110℃，拉伸倍数1.5～3.5倍，所述热定型处理的温度为180～220℃；
(5)薄膜经冷却后进入牵引装置，该装置将拉伸的薄膜展平，并利用薄膜测厚仪检测薄膜的纵、横向厚度，然后切除两个废边，再将薄膜送往收卷机收卷，最后经分切即可得所述防水卷材用胎体膜。
2.根据权利要求1所述的防水卷材用增韧型聚酯胎体膜，其特征在于：所述胎体膜中，上表层厚度占薄膜总厚度的10％～20％，芯层厚度占薄膜总厚度的60％～80％，下表层厚度占薄膜总厚度的10％～20％。
3.根据权利要求2所述的防水卷材用增韧型聚酯胎体膜，其特征在于：所述胎体膜的总厚度为40～200μm。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的防水卷材用增韧型聚酯胎体膜的制备方法，包括如下步骤：
(1)按照芯层的组成配方将各组分按比例混合均匀，在主挤出机中经熔融、抽真空处理后，过滤除去原料中的水分与杂质得到作为芯层的主挤熔体；所述主挤熔体的挤出温度为255～275℃，所述主挤熔体经抽真空处理和过滤器过滤后，水分含量≦50ppm；
(2)按照上表层和下表层的组成配方分别将各组分按比例混合均匀，经各自对应的辅助挤出机熔融、抽真空处理后，得到作为上表层和下表层的辅挤熔体；所述辅挤熔体的挤出温度为255～275℃，所述辅挤熔体经抽真空处理和过滤器过滤后，水分含量≦50ppm；
(3)将主挤熔体与上、下表层的辅挤熔体在三层模头中汇合挤出，挤出的混合熔体通过静电吸附丝后，再与接地的冷鼓表面紧密贴附形成铸片；
(4)将铸片从冷鼓上剥离形成片材，经预热后进入纵向拉伸区域，通过双点拉伸完成纵向拉伸；纵向拉伸后的片材经预热直接进入横向拉伸区域，经多阶段拉伸完成横向拉伸，然后对纵、横向拉伸后的薄膜进行热定型处理，最后冷却；所述的纵向拉伸的预热温度为70～80℃，慢拉伸辊的温度为80～85℃，快拉伸辊的温度为35～40℃，拉伸倍数1.5～3.5倍；所述的横向拉伸的预热温度为85～105℃，拉伸温度为105～110℃，拉伸倍数1.5～3.5倍，所述热定型处理的温度为180～220℃；
(5)薄膜经冷却后进入牵引装置，该装置将拉伸的薄膜展平，并利用薄膜测厚仪检测薄膜的纵、横向厚度，然后切除两个废边，再将薄膜送往收卷机收卷，最后经分切即可得所述防水卷材用胎体膜。
5.根据权利要求4所述的防水卷材用增韧型聚酯胎体膜的制备方法，其特征在于：上表层、芯层和下表层熔体分别对应三套挤出系统，三种熔体汇合至模头后实现三层共挤，模头为ABC三流道T型模头。
6.根据权利要求5所述的防水卷材用增韧型聚酯胎体膜的制备方法，其特征在于：所述模头的温度为270℃～275℃，冷鼓温度为25～35℃。
7.根据权利要求4所述的防水卷材用增韧型聚酯胎体膜的制备方法，其特征在于：所述的芯层使用的PET中添加回收料，所述回收料为制备双向拉伸PET薄膜过程中产生的废片、废膜及切边料。
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