CN113493583A - 一种改善卷材耐根穿刺强度的组合物 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种改善卷材耐根穿刺强度的组合物，包括以下质量份数的原料：聚乙烯75‑150份、填料3‑10份、补强剂0.01‑10份、着色剂0.01‑3份，所述聚乙烯为茂金属催化聚乙烯(MPE)、高密度聚乙烯(HDPE)和线性低密度聚乙烯(LLDPE)的混合物，本发明提供的一种改善卷材耐根穿刺强度的组合物，采用茂金属催化聚乙烯、高强度聚乙烯、线型低密度聚乙烯、填料、着色剂搭配使用，在能够满足抗穿刺强度的同时还能够保持片材的柔性与韧性，此外还具有生产成本较低的优势。
Description
技术领域
本发明属于防水卷材领域，具体涉及一种改善卷材耐根穿刺强度的组合物。
背景技术
种植屋面系统系指屋顶花园与地下车库顶面上的种植面。由于其有美化城市景观、净化空气、调节环境温度、减少热岛效应、充分利用雨水灌溉等优点，备受人们推崇，被称为“改善地球气候变暖的十大有效措施之一”，种植屋面系统对防水卷材具有很高的要求，不但要能防水，还要能长期抵挡植物根部侵入到卷材中。
公开号为CN104060775A的中国发明专利公布了一种种植屋面用复合型耐根穿刺防水卷材及其制备方法，属于建筑防水卷材技术领域。它包括胎基、浸涂在胎基上的沥青层和高密度强力交叉膜，所述沥青层由以下重量份数的组分组成：10#沥青700～1500份，90#沥青700～1500份，胶粉600～1200份，SBS50～250份，APP50～250份，IPP0～150份，机油100～400份，石粉1000～1800份，化学阻根剂20～80份，本方案的沥青层组成分复杂且性能检测过程耗时久。
公开号为CN108340637A的中国发明专利公布了一种石墨烯自粘胶膜阻根防水卷材，所述卷材自上而下依次包括上胶膜、SEBS自粘胶层和下胶膜，所述上胶膜和所述下胶膜均为交叉层HDPE压膜，所述SEBS自粘胶层由如下组分和重量份组成:沥青38-49份，SEBS橡胶 51-69份，石墨烯纳米片13-21份，阻根剂6-15份，环烷油0.2-0.8份，本方案中的沥SEBS自粘胶层使用了石墨烯纳米片这一材料，使得产品的生产成本较高，很难实现大规模应用。
现今，随着GB/T23457-2017《预铺防水卷材》的正式实施，对于卷材的耐根穿刺强度提出了新的要求，新国标中规定P类防水卷材的抗穿刺强度需≥350N。
为满足GB/T23457-2017中对卷材耐根穿刺强度的要求，研究一种具有较高的耐根穿刺强度的组合物十分有必要。
发明内容
本发明的目的在于提供一种改善耐根穿刺强度的组合物，以满足GB/T23457-2017中对卷材耐根穿刺强度的要求。本发明的技术方案如下所述。
一种改善卷材耐根穿刺强度的组合物，包括以下质量份数的原料：聚乙烯75-150份、填料3-10份、补强剂0.01-10份、着色剂0.01-3份，所述聚乙烯为茂金属催化聚乙烯(MPE)、高密度聚乙烯(HDPE)和线性低密度聚乙烯(LLDPE)的混合物。
通过使用茂金属催化聚乙烯、高密度聚乙烯和线性低密度聚乙烯的混合物，使得组合物整体具有较好的机械强度、硬度以及韧性，其中茂金属催化聚乙烯具有优良的耐应力开裂性、机械强度好，且茂金属催化聚乙烯在受到应力影响时会出现明显的硬化现象，对整体的抗穿刺强度有提升作用。高强度聚乙烯具有较强的刚性与硬度，少量使用以提升材料整体的硬度与强度。线型低密度聚乙烯具有良好的流变性与较好的韧性，少量使用以增强材料整体的韧性。
作为优选，所述茂金属催化聚乙烯(MPE)、高密度聚乙烯(HDPE)和线性低密度聚乙烯(LLDPE)的质量比例为(6-10):(1-3):(1-2)。
通过将茂金属催化聚乙烯、高密度聚乙烯和线性低密度聚乙烯混合并调整三者的比例，从而使得组合物具有优良的抗穿刺强度。
作为优选，所述茂金属催化聚乙烯(MPE)占组合物的质量百分比为60％-80％。
通过使用茂金属催化聚乙烯(MPE)作为主体材料，使得组合物的整体强度得到提升，从而提升卷材的抗穿刺强度。
作为优选，所述高密度聚乙烯(HDPE)的数均分子量在200000-300000之间。
通过使用数均分子量200000-300000之间的高密度聚乙烯(HDPE)，使得高密度聚乙烯 (HDPE)具有较高的聚合物粘度，从而使得使得组合物整体的硬度与强度得到进一步提升。
作为优选，所述线性低密度聚乙烯(LLDPE)是以丁烯、己烯或辛烯三者中的任意两种或三种作为共聚单体所得到的线性低密度聚乙烯(LLDPE)。
作为优选，所述线性低密度聚乙烯(LLDPE)是以己烯和辛烯作为共聚单体所得到的线性低密度聚乙烯(LLDPE)的混合物。
作为优选，所述线性低密度聚乙烯(LLDPE)的共聚单体中己烯和辛烯的质量比例为 (3-8)：(1-2)。
通过使用以己烯和辛烯为共聚单体所得到的线性低密度聚乙烯(LLDPE)所得到的混合物，且二者的混合比例为(3-8)：(1-2)，使得生产出的卷材在拉伸强度、冲击强度、撕裂强度、耐穿刺性、耐环境应力开裂性等方面均有提升。
作为优选，所述填料为碳酸钙以及树脂的混合物，所述树脂为ASA树脂，所述填料中碳酸钙以及树脂的质量比例为(1-2):(2-9)。
通过使用碳酸钙以及树脂的混合物作为填料，其中树脂为ASA树脂，即丙烯酸酯类橡胶体与丙烯腈、苯乙烯的接枝共聚物，碳酸钙以及树脂的质量比例为(1-2):(2-9)，能够在不影响组合物性能前提下降低生产成本。
作为优选，所述碳酸钙的粒径在10nm-600nm之间。
通过使用粒径在10nm-600nm之间的碳酸钙，有利于减少因填料的添加对组合物整体的韧性造成的不良影响。
作为优选，所述补强剂为硫酸镁、钛白粉以及氧化锌中的一种或者多种。
作为优选，所述补强剂为钛白粉。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明采用茂金属催化聚乙烯、高强度聚乙烯、线型低密度聚乙烯、填料、着色剂搭配使用，其中茂金属催化聚乙烯具有优良的耐应力开裂性、机械强度好，且茂金属催化聚乙烯在受到应力影响时会出现明显的硬化现象，作为主体材料，对整体的抗穿刺强度有提升作用。高强度聚乙烯具有较强的刚性与硬度，少量使用以提升材料整体的硬度与强度。填料可以提升材料的抗冲击性能，并能有效降低整体成本。线型低密度聚乙烯具有良好的流变性与较好的韧性，少量使用以增强材料整体的韧性。三种聚乙烯与无机填料的协同作用，在能够满足抗穿刺强度的同时还能够保持片材的柔性与韧性。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，对本发明进一步详细说明，但本发明要求的保护范围并不局限于实施例。
下述实施例所采用的原料如无特殊说明，均为市售，其中钛白粉为杜邦公司生产的R105 型钛白粉，炭黑为江西黑豹公司生产的N330型炭黑，茂金属催化聚乙烯为ExxonMobil公司生产的4009型茂金属催化聚乙烯，高强度聚乙烯为齐鲁石化公司生产的6098型高强度聚乙烯，线型低密度聚乙烯为齐鲁石化生产的7042型线型低密度聚乙烯。
制备实施例1
本实施例提供一种改善卷材耐根穿刺强度的组合物的组合物，其各组分的质量份数如表一所示。
将制备实施例1的原料使用双螺杆挤出机在185℃下以螺杆速度40转每分钟条件挤出片材，制片厚度1.0mm。养护条件：温度23℃，湿度60％，待养护24h后进行观察，片材表面平整、边缘整齐，无裂纹、空洞、粘结、气泡和疤痕。之后进行抗穿刺强度测试，抗穿刺强度测试按照CJ/T 234-2006中附录B进行(选择量程-安装试样-进行穿刺试验-记录数据)，平均抗穿刺强度为543N。
制备实施例2：
本实施例提供一种改善卷材耐根穿刺强度的组合物的组合物，其各组分的质量份数如表一所示。
将制备实施例2的原料使用双螺杆挤出机在185℃下以螺杆速度40转每分钟条件挤出片材，制片厚度1.0mm。养护条件：温度23℃，湿度60％，待养护24h后进行观察，片材表面平整、边缘整齐，无裂纹、空洞、粘结、气泡和疤痕。之后进行抗穿刺强度测试，抗穿刺强度测试按照CJ/T 234-2006中附录B进行(选择量程-安装试样-进行穿刺试验-记录数据)，平均抗穿刺强度为559N。
制备实施例3：
本实施例提供一种改善卷材耐根穿刺强度的组合物的组合物，其各组分的质量份数如表一所示。
将制备实施例3的原料使用双螺杆挤出机在185℃下以螺杆速度40转每分钟条件挤出片材，制片厚度1.0mm。养护条件：温度23℃，湿度60％，待养护24h后进行观察，片材表面平整、边缘整齐，无裂纹、空洞、粘结、气泡和疤痕。之后进行抗穿刺强度测试，抗穿刺强度测试按照CJ/T 234-2006中附录B进行(选择量程-安装试样-进行穿刺试验-记录数据)，平均抗穿刺强度为562N。
制备实施例4：
本实施例提供一种改善卷材耐根穿刺强度的组合物的组合物，其各组分的质量份数如表一所示。
将制备实施例4的原料使用双螺杆挤出机在185℃下以螺杆速度40转每分钟条件挤出片材，制片厚度1.0mm。养护条件：温度23℃，湿度60％，待养护24h后进行观察，片材表面平整、边缘整齐，无裂纹、空洞、粘结、气泡和疤痕。之后进行抗穿刺强度测试，抗穿刺强度测试按照CJ/T 234-2006中附录B进行(选择量程-安装试样-进行穿刺试验-记录数据)，平均抗穿刺强度为568N。
制备实施例5：
本实施例提供一种改善卷材耐根穿刺强度的组合物的组合物，其各组分的质量份数如表一所示。
将制备实施例5的原料使用双螺杆挤出机在185℃下以螺杆速度40转每分钟条件挤出片材，制片厚度1.0mm。养护条件：温度23℃，湿度60％，待养护24h后进行观察，片材表面平整、边缘整齐，无裂纹、空洞、粘结、气泡和疤痕。之后进行抗穿刺强度测试，抗穿刺强度测试按照CJ/T 234-2006中附录B进行(选择量程-安装试样-进行穿刺试验-记录数据)，平均抗穿刺强度为579N。
制备实施例6：
本实施例提供一种改善卷材耐根穿刺强度的组合物的组合物，其各组分的质量份数如表一所示。
将制备实施例6的原料使用双螺杆挤出机在185℃下以螺杆速度40转每分钟条件挤出片材，制片厚度1.0mm。养护条件：温度23℃，湿度60％，待养护24h后进行观察，片材表面平整、边缘整齐，无裂纹、空洞、粘结、气泡和疤痕。之后进行抗穿刺强度测试，抗穿刺强度测试按照CJ/T 234-2006中附录B进行(选择量程-安装试样-进行穿刺试验-记录数据)，平均抗穿刺强度为586N。
制备实施例7：
本实施例提供一种改善卷材耐根穿刺强度的组合物的组合物，其各组分的质量份数如表一所示。
将制备实施例7的原料使用双螺杆挤出机在185℃下以螺杆速度40转每分钟条件挤出片材，制片厚度1.0mm。养护条件：温度23℃，湿度60％，待养护24h后进行观察，片材表面平整、边缘整齐，无裂纹、空洞、粘结、气泡和疤痕。之后进行抗穿刺强度测试，抗穿刺强度测试按照CJ/T 234-2006中附录B进行，平均抗穿刺强度为596N。
对比实施例1
本实施例提供一种普通高分子预铺卷材的组合物，其各组分的质量份数如表一所示。
将对比实施例1的原料使用双螺杆挤出机在185℃下以螺杆速度40转每分钟条件挤出片材，制片厚度1.0mm。养护条件：温度23℃，湿度60％，待养护24h后进行观察，片材表面平整、边缘整齐，无裂纹、空洞、粘结、气泡和疤痕。之后进行抗穿刺强度测试，抗穿刺强度测试按照CJ/T 234-2006中附录B进行(选择量程-安装试样-进行穿刺试验-记录数据)，平均抗穿刺强度为335N。
对比实施例2：
本实施例提供一种普通高分子预铺卷材的组合物，其各组分的质量份数如表一所示。
将对比实施例2的原料使用双螺杆挤出机在185℃下以螺杆速度40转每分钟条件挤出片材，制片厚度1.0mm。养护条件：23℃±2℃，湿度60％±15％，待养护24h后进行观察，片材表面平整、边缘整齐，无裂纹、空洞、粘结、气泡和疤痕。随后进行抗穿刺强度测试，抗穿刺强度测试按照CJ/T 234-2006中附录B进行(选择量程-安装试样-进行穿刺试验-记录数据)，平均抗穿刺强度为339N。
对比实施例3
本实施例提供一种普通高分子预铺卷材的组合物，其各组分的质量份数如表一所示。
将对比实施例3的原料使用双螺杆挤出机在185℃下以螺杆速度40转每分钟条件挤出片材，制片厚度1.0mm。养护条件：温度23℃，湿度60％，待养护24h后进行观察，片材表面平整、边缘整齐，无裂纹、空洞、粘结、气泡和疤痕。之后进行抗穿刺强度测试，抗穿刺强度测试按照CJ/T 234-2006中附录B进行(选择量程-安装试样-进行穿刺试验-记录数据)，平均抗穿刺强度为340N。
对比实施例4
本实施例提供一种普通高分子预铺卷材的组合物，其各组分的质量份数如表一所示。
将对比实施例4的原料使用双螺杆挤出机在185℃下以螺杆速度40转每分钟条件挤出片材，制片厚度1.0mm。养护条件：温度23℃，湿度60％，待养护24h后进行观察，片材表面平整、边缘整齐，无裂纹、空洞、粘结、气泡和疤痕。之后进行抗穿刺强度测试，抗穿刺强度测试按照CJ/T 234-2006中附录B进行(选择量程-安装试样-进行穿刺试验-记录数据)，平均抗穿刺强度为342N。
对比实施例5
本实施例提供一种普通高分子预铺卷材的组合物，其各组分的质量份数如表一所示。
将对比实施例5的原料使用双螺杆挤出机在185℃下以螺杆速度40转每分钟条件挤出片材，制片厚度1.0mm。养护条件：温度23℃，湿度60％，待养护24h后进行观察，片材表面平整、边缘整齐，无裂纹、空洞、粘结、气泡和疤痕。之后进行抗穿刺强度测试，抗穿刺强度测试按照CJ/T 234-2006中附录B进行(选择量程-安装试样-进行穿刺试验-记录数据)，平均抗穿刺强度为345N。
表一各个实施例中组分质量的份数表
| MPE | HDPE | LLDPE | 填料 | 补强剂 | 着色剂 | |
| 制备实施例1 | 65 | 20 | 7 | 9 | 3 | 1 |
| 制备实施例2 | 70 | 20 | 7 | 9 | 3 | 1 |
| 制备实施例3 | 75 | 18 | 9 | 7 | 5 | 2 |
| 制备实施例4 | 80 | 18 | 9 | 7 | 5 | 2 |
| 制备实施例5 | 85 | 15 | 10 | 5 | 7 | 3 |
| 制备实施例6 | 90 | 15 | 10 | 5 | 9 | 3 |
| 制备实施例7 | 95 | 13 | 12 | 3 | 9 | 3 |
| 对比实施例1 | 0 | 70 | 30 | 0 | 0 | 0 |
| 对比实施例2 | 5 | 70 | 5 | 30 | 7 | 2 |
| 对比实施例3 | 10 | 65 | 15 | 30 | 7 | 2 |
| 对比实施例4 | 15 | 55 | 25 | 25 | 8 | 1 |
| 对比实施例5 | 20 | 50 | 35 | 25 | 8 | 1 |
表二抗穿刺强度检测以及表面观察结果
| 平均抗穿刺强度/N | 外观状况 | |
| 制备实施例1 | 543 | 表面平整，无裂纹、空洞、粘结、气泡和疤痕 |
| 制备实施例2 | 559 | 表面平整，无裂纹、空洞、粘结、气泡和疤痕 |
| 制备实施例3 | 562 | 表面平整，无裂纹、空洞、粘结、气泡和疤痕 |
| 制备实施例4 | 568 | 表面平整，无裂纹、空洞、粘结、气泡和疤痕 |
| 制备实施例5 | 579 | 表面平整，无裂纹、空洞、粘结、气泡和疤痕 |
| 制备实施例6 | 586 | 表面平整，无裂纹、空洞、粘结、气泡和疤痕 |
| 制备实施例7 | 596 | 表面平整，无裂纹、空洞、粘结、气泡和疤痕 |
| 对比实施例1 | 335 | 表面平整，无空洞、粘结和疤痕，有微量气泡和裂纹 |
| 对比实施例2 | 339 | 表面平整，无空洞、粘结、气泡和疤痕，有少量裂纹 |
| 对比实施例3 | 340 | 表面平整，无空洞、粘结、气泡和疤痕，有少量裂纹 |
| 对比实施例4 | 342 | 表面平整，无空洞、粘结、气泡和疤痕，有少量裂纹 |
| 对比实施例5 | 345 | 表面平整，无裂纹、空洞、粘结、气泡和疤痕 |
通过对比表一以及表二可知，制备实施例中添加了茂金属催化聚乙烯(MPE)的片材的抗穿刺强度远大于国标要求350N且表面状况良好，满足施工要求，而对比实施例中没有添加茂金属催化聚乙烯(MPE)的片材的抗穿刺强度达不到国标要求的350N，少量添加茂金属催化聚乙烯(MPE)的相较于没有添加茂金属催化聚乙烯(MPE)的抗穿刺强度有所提升，但仍达不到国标要求的350N，部分实施例中样品的表面甚至会出现瑕疵。由此，本发明的改善卷材耐根穿刺强度的组合物解决了预铺材料无法满足国标中抗穿刺强度要求的问题。
以上所述，仅是说明本发明的较佳优选实施例而已，并非对本发明的保护范围有具体的限制。任何熟悉本项技术的人员可能利用上述所示的技术加以变更或修饰为等同变化的等效实施例。可见凡是未脱离本发明技术方案的内容，尤其是权利要求之内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改，等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。
Claims (9)
1.一种改善卷材耐根穿刺强度的组合物，其特征在于，包括以下质量份数的原料：聚乙烯75-150份、填料3-10份、补强剂0.01-10份、着色剂0.01-3份，所述聚乙烯为茂金属催化聚乙烯(MPE)、高密度聚乙烯(HDPE)和线性低密度聚乙烯(LLDPE)的混合物。
2.根据权利要求1所述的改善卷材耐根穿刺强度的组合物，其特征在于，所述茂金属催化聚乙烯(MPE)、高密度聚乙烯(HDPE)和线性低密度聚乙烯(LLDPE)的质量比例为(6-10):(1-3):(1-2)。
3.根据权利要求1所述的改善卷材耐根穿刺强度的组合物，其特征在于，所述茂金属催化聚乙烯(MPE)的质量占所述组合物的总质量的百分比为60％-80％。
4.根据权利要求1所述的改善卷材耐根穿刺强度的组合物，其特征在于，所述高密度聚乙烯(HDPE)的数均分子量在200000-300000之间。
5.根据权利要求1所述的改善卷材耐根穿刺强度的组合物，其特征在于，所述线性低密度聚乙烯(LLDPE)是以丁烯、己烯或辛烯三者中的任意两种或三种作为共聚单体所得到的线性低密度聚乙烯(LLDPE)。
6.根据权利要求5所述的改善卷材耐根穿刺强度的组合物，其特征在于，所述线性低密度聚乙烯(LLDPE)是以己烯和辛烯作为共聚单体所得到的线性低密度聚乙烯(LLDPE)的混合物。
7.根据权利要求6所述的改善卷材耐根穿刺强度的组合物，其特征在于，所述线性低密度聚乙烯(LLDPE)的共聚单体中己烯和辛烯的质量比例为(3-8)：(1-2)。
8.根据权利要求1所述的改善卷材耐根穿刺强度的组合物，其特征在于，所述填料为碳酸钙以及树脂的混合物，所述树脂为ASA树脂，所述填料中碳酸钙以及树脂的质量比例为(1-2):(2-9)，所述碳酸钙的粒径在10nm-600nm之间。
9.根据权利要求1所述的改善卷材耐根穿刺强度的组合物，其特征在于，所述补强剂为硫酸镁、钛白粉以及氧化锌中的一种或者多种。
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