CN113799354A - 橡胶防水卷材及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种橡胶防水卷材及其制备方法，该制备方法包括：将聚烯烃类热塑性弹性体、聚烯烃类热焊接剂及补强剂在第一环境条件下胶化处理得到第一胶体；将第一胶体造粒处理得到第一颗粒物材料；将第一颗粒物材料、低密度聚乙烯及复合抗氧化母料混合挤出处理得到橡胶防水卷材。本申请提供的橡胶防水卷材的制备方法，通过将聚烯烃类热塑性弹性体、聚烯烃类热焊接剂及补强剂等进行胶化、造粒及挤出处理，能够制备得到具备可焊接性能的橡胶防水卷材。

Description

橡胶防水卷材及其制备方法
技术领域
本申请涉及防水卷材技术领域，尤其涉及一种橡胶防水卷材及其制备方法。
背景技术
防水卷材主要是用于建筑墙体、屋面、隧道、公路、垃圾填埋场等，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。在建筑防水层施工中，需要将防水卷材进行大规模铺设，普通的橡胶防水卷材多采用胶粘剂粘接和胶粘带粘接，这样的粘接方法存在卷材搭接部分粘接不牢、易出现开裂现象等问题，影响了卷材总体的防水效果，不能形成整体的防水层，并且胶粘剂和胶粘带不能与本体卷材同寿命。
发明内容
有鉴于此，本申请提供一种具有良好焊接性能的橡胶防水卷材及其制备方法。
本申请第一方面提供一种橡胶防水卷材的制备方法，包括：
将聚烯烃类热塑性弹性体、聚烯烃类热焊接剂及补强剂的第一混合物在第一环境条件下胶化处理得到第一胶体；
将第一胶体造粒处理，得到第一颗粒物材料；
将第一颗粒物材料、低密度聚乙烯及复合抗氧化母料混合挤出处理得到橡胶防水卷材。
根据本申请第一方面的任一实施方式，第一环境条件包括第一温度参数及第一压力参数，第一温度参数为190℃～210℃，第一压力参数为0.5MPa～0.65MPa。
根据本申请第一方面的任一实施方式，第一混合物在第一环境条件下胶化处理得到第一胶体包括：
将第一混合物在第一环境条件下胶化处理预设时间得到第一胶体，其中预设时间为15min～20min。
根据本申请第一方面的任一实施方式，将第一胶体造粒处理，得到第一颗粒物材料包括：
将第一胶体在第二温度参数下进行造粒处理得到第一颗粒物材料，其中第二温度参数为190℃～220℃。
根据本申请第一方面的任一实施方式，第一颗粒物材料的颗粒物平均粒径为2.5mm～3.0mm。
根据本申请第一方面的任一实施方式，将第一颗粒物材料、低密度聚乙烯及复合抗氧化母料混合挤出处理得到橡胶防水卷材包括：
将第一颗粒物材料、低密度聚乙烯及复合抗氧化母料混合得到第二混合物；
对第二混合物进行挤出处理得到橡胶防水卷材，其中挤出处理为同向双螺杆挤出处理。
根据本申请第一方面的任一实施方式，同向双螺杆挤出处理的挤出机螺杆温度控制为190℃～220℃，同向双螺杆挤出处理的挤出机模具温度控制为200℃～220℃。
根据本申请第一方面的任一实施方式，同向双螺杆挤出处理的挤出速率为3m/min～4m/min。
本申请第二方面提供一种橡胶防水卷材，采用第一方面提供的制备方法所得，该橡胶防水卷材的主原料按重量份计包括：
所述聚烯烃类热塑性弹性体，25份～30份；
所述聚烯烃类热焊接剂，20份～25份；
所述补强剂，28份～30份；
所述低密度聚乙烯，15份～20份；
所述复合抗氧化母料，2份～4份。
根据本申请第二方面的任一实施方式，聚烯烃类热塑性弹性体包括三元乙丙橡胶。
相对于现有技术，本申请至少具有以下有益效果：
本申请提供的橡胶防水卷材的制备方法，通过将聚烯烃类热塑性弹性体、聚烯烃类热焊接剂、低密度聚乙烯及补强剂等进行胶化、造粒及挤出处理，能够制备得到具备可焊接性能的橡胶防水卷材。其中造粒处理能够能够使补强剂及聚烯烃类热焊接剂更好的熔入整个胶体体系内，从而使补强剂对橡胶起到更好的强化作用；而且造粒处理可使聚烯烃类热焊接剂均匀分布于整个胶体体系内，提高焊接性能，同时对后续成品的焊接稳定性也能够起到促进作用。
利用本申请制备方法得到的橡胶防水卷材在施工过程中可直接进行焊接而无需额外使用胶黏剂等辅助产品，因而可降低施工难度，同时能够极大提升施工产品的耐候性、耐水性及使用寿命。本申请中橡胶防水卷材的制备方法操作简单，易于操控。
具体实施方式
为了使本申请的申请目的、技术方案和有益技术效果更加清晰，以下结合实施例对本申请进行进一步详细说明。应当理解的是，本说明书中描述的实施例仅仅是为了解释本申请，并非为了限定本申请。
为了简便，本文仅明确地公开了一些数值范围。然而，任意下限可以与任何上限组合形成未明确记载的范围；以及任意下限可以与其它下限组合形成未明确记载的范围，同样任意上限可以与任意其它上限组合形成未明确记载的范围。此外，尽管未明确记载，但是范围端点间的每个点或单个数值都包含在该范围内。因而，每个点或单个数值可以作为自身的下限或上限与任意其它点或单个数值组合或与其它下限或上限组合形成未明确记载的范围。
在本文的描述中，需要说明的是，除非另有说明，“以上”、“以下”为包含本数，“一种或多种”中的“多种”的含义是两种以上。
本申请的上述申请内容并不意欲描述本申请中的每个公开的实施方式或每种实现方式。如下描述更具体地举例说明示例性实施方式。在整篇申请中的多处，通过一系列实施例提供了指导，这些实施例可以以各种组合形式使用。在各个实例中，列举仅作为代表性组，不应解释为穷举。
本申请实施例第一方面提供一种橡胶防水卷材的制备方法，包括：
将聚烯烃类热塑性弹性体、聚烯烃类热焊接剂及补强剂的第一混合物在第一环境条件下胶化处理得到第一胶体；
将第一胶体造粒处理，得到第一颗粒物材料；
将第一颗粒物材料、低密度聚乙烯及复合抗氧化母料混合挤出处理得到橡胶防水卷材。
本申请提供的橡胶防水卷材的制备方法，通过将聚烯烃类热塑性弹性体、聚烯烃类热焊接剂、低密度聚乙烯及补强剂等进行胶化、造粒及挤出处理，能够制备得到具备可焊接性能的橡胶防水卷材，其中造粒处理能够使补强剂及聚烯烃类热焊接剂更好的熔入整个胶体体系内，从而使补强剂对橡胶起到更好的强化作用；而且造粒处理可使聚烯烃类热焊接剂均匀分布于整个胶体体系内，提高焊接性能，同时对后续成品的焊接稳定性也能够起到促进作用。
利用本申请制备方法得到的橡胶防水卷材在施工过程中可直接进行焊接而无需额外使用胶黏剂等辅助产品，因而可降低施工难度，同时能够极大提升施工产品的耐候性、耐水性及使用寿命。本申请中橡胶防水卷材的制备方法操作简单，易于操控。
本申请实施例提供的橡胶防水卷材的制备方法中，聚烯烃类热塑性弹性体、聚烯烃类热焊接剂及低密度聚乙烯均为热塑性材料，热塑性材料内部结构因分子链的缠联而形成网状结构，因此当加热时其内部分子运动加快，分子链之间距离加大，原本不在一起的两部分同样的分子链会混合在一起，待温度降低后重新缠联在一起，由此该制备方法得到的橡胶防水卷材可以达到焊接的效果。
在一些实施方式中，胶化处理在一定的环境条件下进行，如第一环境条件；其中第一环境条件包括第一温度参数条件和第一压力参数条件。第一温度参数条件可以将温度控制在一定范围内，如190℃～210℃；第一压力参数条件可以将压力控制在一定范围内，如0.5MPa～0.65MPa。
在一些实施方式中，胶化处理的反应时间控制在一定范围内，如15min～20min。通过将胶化处理的温度、压力及反应时间控制在一定范围内，能够确保获得的第一胶体具备较好的分散度及粘度。
在一些实施例中，聚烯烃类热塑性弹性体为TPO，TPO在高温下具备较好的流动性，因而其可加工性能较好，能够方便后续的造粒及挤出处理。在一些实施例中，TPO的牌号可选为CA10A、CA60A等；优选的，TPO的牌号为CA10A。CA10A的熔融指数较低，其断裂强度、硬度、韧性及耐老化稳定性较好，由此通过其制备的橡胶防水卷材也能够具备上述的优异性能。
在一些实施例中，聚烯烃类热焊接剂可选为POE，POE为热塑性材料，热塑性材料内部结构因分子链的缠联而形成网状结构，当加热时其内部分子运动加快，分子链之间距离加大，原本不在一起的两部分同样的分子链会混在一起，待温度降低后重新缠联在一起，从而能够达到焊接的效果。在一些实施例中，POE的型号可选为2300、3020、8150及6102等；优选的，POE的型号为8150。8150热焊接剂的熔融指数低，其填料可加入量高和优秀的过氧化物固化能力能够使产品具有优异的热老化性能及耐候性能。
在一些实施例中，补强剂可选为塑料基橡胶补强剂、木质型橡胶补强剂、海绵石橡胶补强剂及炭黑等。补强剂能够在一定程度上提高三元乙丙橡胶的强度。优选的，补强剂为炭黑，炭黑的紧密堆积的网状链结构能够对三元乙丙橡胶的结构起强化作用，从而提升其强度。作为具体的示例，炭黑可选为330N、234N及326N等；优选的，炭黑为330N。
在一些实施方式中，将胶化处理得到的第一胶体进行造粒处理，造粒处理能够使补强剂及聚烯烃类热焊接剂更好的熔入整个胶体体系内，从而使补强剂对橡胶起到更好的强化作用；而且造粒处理可使聚烯烃类热焊接剂均匀分布于整个胶体体系内，提高焊接性能，同时对后续成品的焊接稳定性也能够起到促进作用。通过造粒处理，能够得到粒径分布均匀的颗粒物材料。
在一些实施方式中，造粒处理的温度控制在一定范围内，如190℃～220℃。通过造粒处理能够将胶体制成流动性好且粒径均匀的颗粒物材料。在一些实施例中，造粒处理后得到的第一颗粒物材料的颗粒物粒径均匀分布在一定范围内，如颗粒物平均粒径分布在2.5mm～3.0mm之间。
在一些实施方式中，将造粒处理得到的第一颗物材料、低密度聚乙烯及复合抗氧化母料混合挤出处理得到橡胶防水卷材。在一些实施例中，挤出处理可选为单螺杆挤出处理和双螺杆挤出处理。优选的，挤出处理为同向双螺杆挤出处理，同向双螺杆挤出处理能够产生很好的混合效果。
在一些实施例中，低密度聚乙烯可选为橡胶型胶黏剂用低密度聚乙烯；优选的，低密度聚乙烯可以选为LLDPE(线型低密度聚乙烯)，LLDPE为热塑性材料，热塑性材料内部结构因分子链的缠联而形成网状结构，当加热的时候，其内部分子运动加快，分子链之间距离加大，原本不在一起的两部分同样的分子链会混在一起，待温度降低后重新缠联在一起，从而能够起到辅助焊接的作用。作为具体的示例，线型低密度聚乙烯的型号可以为7042。
在一些实施方式中，同向双螺杆挤出处理的温度需控制在一定范围内；其中，同向双螺杆挤出处理的挤出机螺杆温度需控制在一定范围内，如190℃～220℃；同向双螺杆挤出处理的挤出机模具温度需控制在一定范围内，如200℃～220℃。
在一些实施方式中，同向双螺杆挤出处理的挤出速率需控制在一定范围内，如3m/min～4m/min；通过将挤出速率控制在较低范围内，可以实现缓慢匀速挤出，获得较好的挤出效果。
在本申请实施例中，挤出处理的各反应条件均控制在一定范围内，可以保障各种原材料在加工过程中能够更好的塑化，共混更均匀，从而对成品性能不会有较大影响，保障成品性能的稳定。
本申请实施例第二方面提供一种橡胶防水卷材，采用前述的制备方法所得，其中橡胶防水卷材的主原料按重量份计包括：
聚烯烃类热塑性弹性体，25份～30份；聚烯烃类热焊接剂，20份～25份；补强剂，28份～30份；低密度聚乙烯，15份～20份；复合抗氧化母料，2份～4份。
在一些实施方式中，聚烯烃类热塑性弹性体可选用三元乙丙橡胶(EPDM)。发明人在长期深入的研究中发现，三元乙丙橡胶是乙烯、丙烯和少量的非共轭二烯烃的共聚物，其主链是由化学稳定的饱和烃组成，侧链中含有不饱和双键，这种链段结构造成了其在使用过程中无法焊接的问题。
利用本申请制备方法中的胶化、造粒及挤出处理等对三元乙丙橡胶进行改性，由于聚烯烃类热焊接剂及低密度聚乙烯均为热塑性材料，热塑性材料内部结构因分子链的缠联而形成网状结构，因此当加热时其内部分子运动加快，分子链之间距离加大，原本不在一起的两部分同样的分子链会混合在一起，待温度降低后重新缠联在一起，由此通过本申请制备方法得到的三元乙丙橡胶防水卷材能够具备可焊接性能。
在一些实施例中，本申请橡胶防水卷材的主原料按重量份计还包括：颜料，3份～5份。在一些实施例中，颜料可选为无机颜料；优选的，无机颜料可选为黑色母料。
本申请实施例提供的橡胶防水卷材具备焊接性能，在施工过程中可直接进行焊接而无需额外使用胶黏剂等辅助产品，从而可以降低施工难度及成本，同时提升了施工产品的耐候性、耐水及使用寿命长。
实施例
下述实施例更具体地描述了本申请公开的内容，这些实施例仅仅用于阐述性说明，因为在本申请公开内容的范围内进行各种修改和变化对本领域技术人员来说是明显的。除非另有声明，以下实施例中所报道的所有份、百分比、和比值都是基于重量计，而且实施例中使用的所有试剂都可商购获得或是按照常规方法进行合成获得，并且可直接使用而无需进一步处理，以及实施例中使用的仪器均可商购获得。
实施例1
一种橡胶防水卷材，原材料按重量份计包括：
聚烯烃类热塑性弹性体TPO CA10A，30份；聚烯烃类热焊接剂POE 8150，25份；炭黑330N，30份；线型低密度聚乙烯LLDPE 7042，15份；复合抗氧化母料，2份；黑色母料，4份。
实施例2
一种橡胶防水卷材，原材料按重量份计包括：
聚烯烃类热塑性弹性体TPO CA10A，30份；聚烯烃类热焊接剂POE 8150，22份；炭黑330N，28份；线型低密度聚乙烯LLDPE 7042，20份；复合抗氧化母料，2份；黑色母料，4份。
实施例3
一种橡胶防水卷材，原材料按重量份计包括：
聚烯烃类热塑性弹性体TPO CA10A，25份；聚烯烃类热焊接剂POE 8150，25份；炭黑330N，30份；线型低密度聚乙烯LLDPE 7042，20份；复合抗氧化母料，2份；黑色母料，4份。
实施例4
一种橡胶防水卷材，原材料按重量份计包括：
聚烯烃类热塑性弹性体TPO CA10A，27份；聚烯烃类热焊接剂POE 8150，25份；炭黑330N，28份；线型低密度聚乙烯LLDPE 7042，20份；复合抗氧化母料，2份；黑色母料，4份。
实施例5
一种橡胶防水卷材，原材料按重量份计包括：
聚烯烃类热塑性弹性体TPO CA10A，26份；聚烯烃类热焊接剂POE 8150，26份；炭黑330N，28份；线型低密度聚乙烯LLDPE 7042，20份；复合抗氧化母料，2份；黑色母料，4份。
上述实施例1～5的橡胶防水卷材的制备方法如下：
将聚烯烃类热塑性弹性体TPO CA10A、聚烯烃类热焊接剂POE 8150及炭黑330N混合后，在温度为190℃～210℃、压力为0.5MPa～0.65MPa的条件下胶化处理15min～20min得到第一胶体；
将第一胶体在温度为190℃～220℃的条件下进行造粒处理得到第一颗粒物材料；
将第一颗粒物材料、线型低密度聚乙烯LLDPE 7042、复合抗氧化母料及黑色母料混合后，在挤出速率为3m/min～4m/min的条件下进行同向双螺杆挤出处理得到三元乙丙橡胶防水卷材。
其中，上述同向双螺杆挤出处理的挤出机螺杆温度控制为190℃～220℃，挤出机模具温度控制为200℃～220℃。
对比例1
一种橡胶防水卷材，原材料按重量份计包括：
聚烯烃类热塑性弹性体TPO CA10A，55份；炭黑330N，30份；线型低密度聚乙烯LLDPE 7042，15份；复合抗氧化母料，2份；黑色母料，4份。
对比例1的橡胶防水卷材的制备步骤与实施例1相似。
对比例2
一种橡胶防水卷材，原材料按重量份计包括：
聚烯烃类热塑性弹性体TPO CA10A，30份；聚烯烃类热焊接剂POE8150，25份；炭黑330N，30份；线型低密度聚乙烯LLDPE 7042，15份；复合抗氧化母料，2份；黑色母料，4份。
对比例2的橡胶防水卷材的制备步骤如下：
将聚烯烃类热塑性弹性体TPO CA10A、聚烯烃类热焊接剂POE 8150及炭黑330N、线型低密度聚乙烯LLDPE 7042、复合抗氧化母料及黑色母料混合后，在挤出速率为3m/min～4m/min的条件下进行同向双螺杆挤出处理得到三元乙丙橡胶防水卷材。其中，同向双螺杆挤出处理的挤出机螺杆温度控制为190℃～220℃，挤出机模具温度控制为200℃～220℃。
上述对比例1中橡胶防水卷材的制备步骤与实施例1相似，区别在于对比例1的原材料中不包括聚烯烃类热焊接剂POE 8150；对比例2中橡胶防水卷材的原材料与实施例1相似，区别在于对比例2的橡胶防水卷材的制备步骤中不包括造粒步骤。
上述实施例1～5及对比例1～2的原材料重量份数示于如下表1。
表1
Figure BDA0003225783960000091
Figure BDA0003225783960000101
测试部分
将上述实施例1～5中制备的橡胶防水卷材和对比例1～2中的三元乙丙橡胶防水卷材进行相关的物理力学性能测试(相关测试均按照GB/T 18173.1-2012及《可焊接三元乙丙(WEP)防水卷材》(Q/0783WHY001-2012)进行)，测试结果示于如下表2。
表2
Figure BDA0003225783960000102
对比分析实施例1～5与对比例1～2可知，利用本申请制备方法得到的橡胶防水卷材，其物理力学性能参数均可以达到相应的技术指标要求；与对比例1～2相比，实施例1～5中橡胶防水卷材的断裂拉伸强度保持率及扯断伸长率保持率在常温下及规定温度下均远高于对比例1～2；而且实施例1～5中橡胶防水卷材的耐老化性及耐碱性与对比例1～2相比也具有大幅度提升；更关键的，在常温下浸水168h后，实施例1～5中橡胶防水卷材之间的焊接缝粘接剥离强度保持率仍然能够达到80％及以上，而对比例1和2的这一性能参数远低于实施例1～5，由此本申请实施例制备的橡胶防水卷材具备良好的可焊接性能。
结合实施例1～5可知，本申请实施例的橡胶防水卷材的制备方法，通过将聚烯烃类热塑性弹性体、聚烯烃类热焊接剂、低密度聚乙烯及补强剂等进行胶化、造粒及挤出处理，能够制备得到具备可焊接性能的橡胶防水卷材，在施工过程中可直接进行焊接而无需额外使用胶黏剂等辅助产品，因而可降低施工难度，同时可极大提升施工产品的耐候性、耐水性及使用寿命。
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种橡胶防水卷材的制备方法，其特征在于，包括：
将聚烯烃类热塑性弹性体、聚烯烃类热焊接剂及补强剂的第一混合物在第一环境条件下胶化处理得到第一胶体；
将所述第一胶体造粒处理，得到第一颗粒物材料；
将所述第一颗粒物材料、低密度聚乙烯及复合抗氧化母料混合挤出处理得到橡胶防水卷材。
2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述第一环境条件包括第一温度参数及第一压力参数，所述第一温度参数为190℃～210℃，所述第一压力参数为0.5MPa～0.65MPa。
3.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述第一混合物在第一环境条件下胶化处理得到第一胶体包括：
将所述第一混合物在所述第一环境条件下胶化处理预设时间得到所述第一胶体，其中所述预设时间为15min～20min。
4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述将所述第一胶体造粒处理，得到第一颗粒物材料包括：
将所述第一胶体在第二温度参数下进行造粒处理得到所述第一颗粒物材料，其中所述第二温度参数为190℃～220℃。
5.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述第一颗粒物材料的颗粒物平均粒径为2.5mm～3.0mm。
6.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述将所述第一颗粒物材料、低密度聚乙烯及复合抗氧化母料混合挤出处理得到橡胶防水卷材包括：
将所述第一颗粒物材料、低密度聚乙烯及复合抗氧化母料混合得到第二混合物；
对所述第二混合物进行挤出处理得到所述橡胶防水卷材，其中所述挤出处理为同向双螺杆挤出处理。
7.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述同向双螺杆挤出处理的挤出机螺杆温度控制为190℃～220℃，所述同向双螺杆挤出处理的挤出机模具温度控制为200℃～220℃。
8.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述同向双螺杆挤出处理的挤出速率为3m/min～4m/min。
9.一种橡胶防水卷材，采用如权利要求1-8任一项所述的制备方法所得，其特征在于，所述橡胶防水卷材的主原料按重量份计包括：
所述聚烯烃类热塑性弹性体，25份～30份；
所述聚烯烃类热焊接剂，20份～25份；
所述补强剂，28份～30份；
所述低密度聚乙烯，15份～20份；
所述复合抗氧化母料，2份～4份。
10.如权利要求9所述的橡胶防水卷材，其特征在于，所述聚烯烃类热塑性弹性体包括三元乙丙橡胶。
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