CN114672089A - 一种高抗穿刺耐老化预铺防水抗渗卷材及其制备方法 - Google Patents

一种高抗穿刺耐老化预铺防水抗渗卷材及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高抗穿刺耐老化预铺防水抗渗卷材，包括依次层叠的高分子片材、胶层和防粘层；所述高分子片材原料配方按重量份计包括：40～80份mPE，0.1～1.5份光引发剂，0.1～1.5份架桥剂，20～40份HDPE，0～20份LLDPE，0.5～2份色母，0.5～2份抗氧剂母粒。本发明的预铺防水抗渗卷材，通过紫外光辐照mPE产生部分交联结构，具有更好的抗渗透和抗穿刺性能。进一步地，本发明通过先交联mPE，再共混HDPE和LLDPE的制备方式，有效地提高了该预铺防水抗渗卷材的加工性。本发明通过后道加入抗氧剂等成分，有效地猝灭残留自由基，进一步提高材料的耐老化性能。

Description

一种高抗穿刺耐老化预铺防水抗渗卷材及其制备方法
技术领域
本发明属于建筑材料技术领域，具体涉及一种高抗穿刺耐老化预铺防水抗渗卷材及其制备方法。
背景技术
高分子防水抗渗卷材作为一种新型材料，已经普遍用于建筑工程之中，主要用于建筑地基，起到抵御外部雨水，地下水渗漏等效果。目前市场上主流的防水抗渗卷材一般由高分子片材、热熔压敏胶和砂粒组成，采用预铺反粘的是施工工艺，铺设在混凝土垫层之上，施工后可与后浇混凝土有效粘接。
目前市场上的防水抗渗卷材的高分子片材是以改性聚乙烯为基础，为达到更高的抗穿刺和抗渗透性能，通常办法是提高高分子片材的厚度，然而这种方法一方面提高了材料成本，另一方面使卷材的柔性下降，增加了施工难度。
现有申请号CN110228253A的中国专利公开了一种阻燃抗穿刺的高阻隔片材及其制备方法，其采用三层叠层结构，片材厚度做到了0.9mm，但是因为引入了大量的脆性阻隔材料，势必造成加工困难，喂料不匀等缺陷，且抗穿刺性能有待进一步提高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高抗穿刺耐老化预铺防水抗渗卷材，包括依次层叠的高分子片材、胶层和防粘层；其特征在于，所述高分子片材原料配方按重量份计包括：
Figure BDA0003606999930000011
Figure BDA0003606999930000021
优选的，所述胶层为热熔压敏胶层；所述防粘层为砂粒防粘层。
优选的，所述光引发剂选自二苯酮衍生物、硫杂蒽酮衍生物、烷基芳酮衍生物、苯偶酰衍生物中的一种或几种。
优选的，所述光引发剂选自二苯基甲酮、2-羟基-2甲基-1-苯基-1-丙酮、α-羟基异丁酰苯、1-羟基环己基苯基丙酮、2,3-二甲基-2,3-二苯基丁烷中的一种或几种。
优选的，所述架桥剂选自三烯丙基异氰脲酸酯、三聚氰酸三烯丙酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、二甲基丙烯酸二乙二醇酯中的一种或几种。
优选的，所述色母由50～70重量份钛白粉、30～50重量份LDPE树脂和0～5重量份其他加工助剂通过双螺杆挤出造粒而成。
优选的，所述抗氧剂母粒由10～30重量份抗氧剂和70～90重量份LLDPE通过双螺杆挤出造粒而成。
优选的，所述抗氧剂选自2,6-双(1,1-二甲基乙基)-4-甲基苯酚、四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、四(3,5-二叔丁基-4-羟基)苯丙酸季戊四醇酯、三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯中的一种或几种。
优选的，所述mPE为茂金属催化聚乙烯，其熔融指数为0.9～5g/10min(190℃，2.16kg)；
所述HDPE为高密度聚乙烯，其熔融指数为0.2～5g/10min(190℃，2.16kg)；
所述LLDPE为线性低密度聚乙烯，其熔融指数为0.2～5g/10min(190℃，2.16kg)。
优选的，所述高分子片材的厚度为0.7～1.2mm(优选厚度为0.75～1.0mm)。
本发明还提供上述高抗穿刺耐老化预铺防水抗渗卷材的制备方法，包括以下步骤：
1)将40～80重量份mPE、0.1～1.5重量份光引发剂、0.1～1.5重量份架桥剂加入混料釜进行混合，得到均匀混合料；
2)将步骤1)所得混合料投入双螺杆造粒机中，经过挤出塑化，拉条牵引，水冷干燥，得到直径不超过1.3mm的挤出条；
3)将步骤2)所得挤出条经过300～400nm波段紫外辐照灯照射，得到具有一定交联度的挤出条，再经过切粒机切粒得到挤出粒子；其中，照射能量为3000～10000mJ/cm2，照射后挤出条的交联度为10％～30％；
4)将步骤3)所得挤出粒子与20～40重量份HDPE、0～20重量份LLDPE、0.5～2重量份色母、0.5～2重量份抗氧剂母粒投入挤出机中，通过挤出、牵引、冷却、收卷定型得到高分子片材，高分子片材的厚度为0.75～1.2mm；
5)将SIS橡胶、环烷油、氢化C5石油树脂、抗氧剂和紫外稳定剂按照一定配比投入高分搅拌釜混合均匀，再涂布在步骤4)所得的高分子片材上，得到具有胶层的高分子片材；
6)将特种白水泥、聚羧酸减水剂、消泡剂和缓凝剂按照一定配比混合均匀并水化养护，制得粒径为30～80目的防粘砂粒；将防粘砂粒均匀撒在步骤5)所得的胶层上，并通过橡胶辊碾压成型制得具有防粘层、胶层和高分子片材层的高抗穿刺耐老化预铺防水抗渗卷材。
本发明的优点和有益效果在于：
本发明的预铺防水抗渗卷材，通过紫外光辐照mPE产生部分交联结构，具有更好的抗渗透和抗穿刺性能。进一步地，本发明通过先交联mPE，再共混HDPE和LLDPE的制备方式，有效地提高了该预铺防水抗渗卷材的加工性。本发明通过后道加入抗氧剂等成分，有效地猝灭残留自由基，进一步提高材料的耐老化性能。
本发明的预铺防水抗渗卷材由于通过紫外光辐射预交联，再使用抗氧剂消耗残余紫外光引发剂，能够进一步提高防水抗渗卷材的抗渗透性、抗穿刺性能和卷材的抗老化性能。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
本发明提供一种高抗穿刺耐老化预铺防水抗渗卷材，其通过以下步骤制备：
1)将40～80重量份mPE、0.1～1.5重量份光引发剂、0.1～1.5重量份架桥剂加入混料釜进行混合，得到均匀混合料；
所述mPE为茂金属催化聚乙烯，其熔融指数为0.9～5g/10min(190℃，2.16kg)；
所述光引发剂选自二苯酮衍生物、硫杂蒽酮衍生物、烷基芳酮衍生物、苯偶酰衍生物中的一种或几种；优选的，所述光引发剂选自二苯基甲酮、2-羟基-2甲基-1-苯基-1-丙酮、α-羟基异丁酰苯、1-羟基环己基苯基丙酮、2,3-二甲基-2,3-二苯基丁烷中的一种或几种；
所述架桥剂选自三烯丙基异氰脲酸酯、三聚氰酸三烯丙酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、二甲基丙烯酸二乙二醇酯中的一种或几种；
2)将步骤1)所得混合料投入双螺杆造粒机中，经过挤出塑化，拉条牵引，水冷干燥，得到直径不超过1.3mm的挤出条；
3)将步骤2)所得挤出条经过300～400nm波段紫外辐照灯照射，得到具有一定交联度的挤出条，再经过切粒机切粒得到挤出粒子；其中，照射能量为3000～10000mJ/cm2，照射后挤出条的交联度为10％～30％；
4)将步骤3)所得挤出粒子与20～40重量份HDPE、0～20重量份LLDPE、0.5～2重量份色母、0.5～2重量份抗氧剂母粒投入挤出机中，通过挤出、牵引、冷却、收卷定型得到高分子片材，高分子片材的厚度为0.75～1.2mm(优选厚度为0.75～1.0mm)；
所述HDPE为高密度聚乙烯，其熔融指数为0.2～5g/10min(190℃，2.16kg)；
所述LLDPE为线性低密度聚乙烯，其熔融指数为0.2～5g/10min(190℃，2.16kg)；
所述色母由50～70重量份钛白粉、30～50重量份LDPE树脂和0～5重量份其他加工助剂通过双螺杆挤出造粒而成；
所述抗氧剂母粒由10～30重量份抗氧剂和70～90重量份LLDPE通过双螺杆挤出造粒而成；所述抗氧剂选自2,6-双(1,1-二甲基乙基)-4-甲基苯酚、四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、四(3,5-二叔丁基-4-羟基)苯丙酸季戊四醇酯、三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯中的一种或几种；
5)将SIS橡胶、环烷油、氢化C5石油树脂、抗氧剂和紫外稳定剂按照一定配比投入高分搅拌釜混合均匀，再涂布在步骤4)所得的高分子片材上，得到具有胶层的高分子片材；
6)将特种白水泥、聚羧酸减水剂、消泡剂和缓凝剂按照一定配比混合均匀并水化养护，制得粒径为30～80目的防粘砂粒；将防粘砂粒均匀撒在步骤5)所得的胶层上，并通过橡胶辊碾压成型制得具有防粘层、胶层和高分子片材层的高抗穿刺耐老化预铺防水抗渗卷材。
本发明的具体实施例如下：
实施例1
按重量份分别称取60份熔融指数为2g/10min的mPE树脂，0.5份光引发剂(2-羟基-2甲基-1-苯基-1-丙酮)，0.3份架桥剂(三烯丙基异氰脲酸酯)投入混合釜充分混合，搅拌速度为200RPM；将混合料投入双螺杆造粒机中，经过挤出塑化，拉条牵引，水冷干燥，得到直径为0.6～0.9mm的挤出条；将挤出条经过300～400nm波段紫外辐照灯照射，累计照射量为5000mJ/cm2，再经过切粒机切粒得到挤出粒子；
按重量份分别称取60.7份上述挤出粒子和30份熔融指数为2.5g/10min的HDPE、10份熔融指数为1.9的LLDPE，1份色母和1份抗氧剂母粒(抗氧剂为四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯和三[2,4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯按质量份1:1复配)投入双螺杆挤出机，挤出温度为200℃，通过挤出，牵引，冷却，收卷定型得到厚度为0.8mm的高分子片材；
将SIS橡胶、环烷油、氢化C5石油树脂、抗氧剂和紫外稳定剂按照质量份30：25：45：0.2：0.1通过高温搅拌釜进行混合，其中搅拌釜温度为190℃，搅拌速率为60～100RPM，得到热熔压敏胶并涂布在所述高分子片材上；
将特种白水泥、聚羧酸减水剂、消泡剂和缓凝剂按照质量比99.62：0.3：0.06：0.02混合均匀并水化养护，制成粒径为30～80目的防粘砂粒，将防粘砂粒均匀撒在胶层上，通过橡胶辊碾压成型制得含有防粘层、胶层和高分子片材层的预铺防水抗渗卷材，整体厚度为1.1mm。
实施例2
按重量份分别称取60份熔融指数为2g/10min的mPE树脂，1份光引发剂(2-羟基-2甲基-1-苯基-1-丙酮)，0.8份架桥剂(三烯丙基异氰脲酸酯)投入混合釜充分混合，搅拌速度为200RPM；将混合料投入双螺杆造粒机中，经过挤出塑化，拉条牵引，水冷干燥，得到直径为0.6～0.9mm的挤出条；将挤出条经过300～400nm波段紫外辐照灯照射，累计照射量为5000mJ/cm2，再经过切粒机切粒得到挤出粒子；
按重量份分别称取61.8份上述挤出粒子和30份熔融指数为2.5g/10min的HDPE、10份熔融指数为1.9的LLDPE，1份色母和2份抗氧剂母粒(抗氧剂为四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯和三[2,4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯按质量份1:1复配)投入双螺杆挤出机，挤出温度为200℃，通过挤出，牵引，冷却，收卷定型得到厚度为0.8mm的高分子片材；
其余步骤同实施例1。
实施例3
按重量份分别称取60份熔融指数为2g/10min的mPE树脂，0.5份光引发剂(2-羟基-2甲基-1-苯基-1-丙酮)，0.3份架桥剂(三烯丙基异氰脲酸酯)投入混合釜充分混合，搅拌速度为200RPM；将混合料投入双螺杆造粒机中，经过挤出塑化，拉条牵引，水冷干燥，得到直径为0.6～0.9mm的挤出条；将挤出条经过300～400nm波段紫外辐照灯照射，累计照射量为5000mJ/cm2，再经过切粒机切粒得到挤出粒子；
按重量份分别称取60.8份上述挤出粒子和30份熔融指数为2.5g/10min的HDPE、10份熔融指数为1.9的LLDPE，1份色母和0.5份抗氧剂母粒(抗氧剂为四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯和三[2,4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯按质量份1:1复配)投入双螺杆挤出机，挤出温度为200℃，通过挤出，牵引，冷却，收卷定型得到厚度为0.8mm的高分子片材；
其余步骤同实施例1。
实施例4
按重量份分别称取60份熔融指数为2g/10min的mPE树脂，0.2份光引发剂(2-羟基-2甲基-1-苯基-1-丙酮)，0.3份架桥剂(三烯丙基异氰脲酸酯)投入混合釜充分混合，搅拌速度为200RPM。将混合料投入双螺杆造粒机中，经过挤出塑化，拉条牵引，水冷干燥，得到直径为0.6～0.9mm的挤出条；将挤出条经过300～400nm波段紫外辐照灯照射，累计照射量为5000mJ/cm2，再经过切粒机切粒得到挤出粒子；
按重量份分别称取60.5份上述挤出粒子和30份熔融指数为2.5g/10min的HDPE、10份熔融指数为1.9的LLDPE，1份色母和1份抗氧剂母粒(抗氧剂为四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯和三[2,4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯按质量份1:1复配)投入双螺杆挤出机，挤出温度为200℃，通过挤出，牵引，冷却，收卷定型得到厚度为0.8mm的高分子片材；
其余步骤同实施例1。
对比例1
该对比例不添加光引发剂和架桥剂，且没有紫外辐照交联的工艺步骤；具体如下：
按重量份分别称取60份熔融指数为2g/10min的mPE树脂、30份熔融指数为2.5g/10min的HDPE、10份熔融指数为1.9的LLDPE，1份色母和1份抗氧剂母粒(四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯和三[2,4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯按质量份1:1复配)投入混合釜充分混合，搅拌速度为200RPM；将混合料投入双螺杆造粒机中，挤出温度为200℃，通过挤出，牵引，冷却，收卷定型得到厚度为0.8mm的高分子片材；
其余步骤同实施例1。
对比例2
该对比例添加更多光引发剂和架桥剂，添加更少抗氧剂母粒；具体如下：
按重量份分别称取60份熔融指数为2g/10min的mPE树脂，1.6份光引发剂(2-羟基-2甲基-1-苯基-1-丙酮)，1.5份架桥剂(三烯丙基异氰脲酸酯)投入混合釜充分混合，搅拌速度为200RPM；将混合料投入双螺杆造粒机中，经过挤出塑化，拉条牵引，水冷干燥，得到直径为0.6～0.9mm的挤出条；将挤出条经过300～400nm波段紫外辐照灯照射，累计照射量为5000mJ/cm2，再经过切粒机切粒得到挤出粒子；
按重量份分别称取63.1份上述挤出粒子和30份熔融指数为2.5g/10min的HDPE、10份熔融指数为1.9的LLDPE，1份色母和1份抗氧剂母粒(抗氧剂为四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯和三[2,4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯按质量份1:1复配)投入双螺杆挤出机，挤出温度为200℃，通过挤出，牵引，冷却，收卷定型得到厚度为0.8mm的高分子片材；
其余步骤同实施例1。
对比例3
该对比例将所有组分一次性进行熔融共混，在进行紫外辐照交联步骤；具体如下：
按重量份分别称取60份熔融指数为2g/10min的mPE树脂，0.5份光引发剂(2-羟基-2甲基-1-苯基-1-丙酮)，0.3份架桥剂(三烯丙基异氰脲酸酯)30份熔融指数为2.5g/10min的HDPE、10份熔融指数为1.9的LLDPE，1份色母和1份抗氧剂母粒(抗氧剂为四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯和三[2,4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯按质量份1:1复配)投入混合釜充分混合，搅拌速度为200RPM；将混合料投入双螺杆造粒机中，经过挤出塑化，拉条牵引，水冷干燥，得到直径为0.6～0.9mm的挤出条；将挤出条经过300～400nm波段紫外辐照灯照射，累计照射量为5000mJ/cm2，再经过切粒机切粒得到挤出粒子；
将上述挤出粒子投入双螺杆挤出机，挤出温度为200℃，通过挤出，牵引，冷却，收卷定型得到厚度为0.8mm的高分子片材；
其余步骤同实施例1。
测试效果对比：
将按照实施例1至4和对比例1至3制备的防水抗渗卷材按照ASTM E960-2000方法测试抗渗透性和按照GB/T23457-2007方法测试，其中纵向最大拉力，断裂伸长率，抗穿刺强度，热尺寸变化率和热老化后最大拉力保持率的测试结果见表1。
表1测试效果对比数据
Figure BDA0003606999930000101
根据实施例1至4和对比例1可知，本发明预铺防水抗渗卷材能够有效的提高抗穿刺强度，并且在抗渗透性能，最大拉力和热尺寸稳定性上都有一定的提高。这是通过紫外辐照技术有效对mPE进行交联，提高了分子链强度和阻隔性，通过后道添加抗氧剂母粒，有效猝灭残留自由基，提高了片材的稳定性和热老化后性能保持率。
根据实施例1至4和对比例1至2可知，提高光引发剂和架桥剂含量可以进一部提高抗渗透性和热稳定性但对抗穿刺强度的提升并不明显，这是因为片材分子链交联过量，容易导致后道加工共混中分散不均，显示出较大脆性，且因为引发剂和架桥剂的残余导致热老化后拉伸强度保持率严重下降。
根据实施例1和对比例3可知，色母和抗氧剂母粒在mPE紫外线辐照交联后加入，能有效避免色母中二氧化钛对紫外线的遮蔽，和抗氧剂对光引发剂形成自由基引发mPE交联的副作用，提高紫外线交联的有效性，同时后道加入抗氧剂还能保证在第二次熔融过程中有效猝灭残余自由基，提高防水抗渗卷材的耐热老化性能。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种高抗穿刺耐老化预铺防水抗渗卷材，包括依次层叠的高分子片材、胶层和防粘层；其特征在于，所述高分子片材原料配方按重量份计包括：
Figure FDA0003606999920000011
2.根据权利要求1所述的高抗穿刺耐老化预铺防水抗渗卷材，其特征在于，所述光引发剂选自二苯酮衍生物、硫杂蒽酮衍生物、烷基芳酮衍生物、苯偶酰衍生物中的一种或几种。
3.根据权利要求2所述的高抗穿刺耐老化预铺防水抗渗卷材，其特征在于，所述光引发剂选自二苯基甲酮、2-羟基-2甲基-1-苯基-1-丙酮、α-羟基异丁酰苯、1-羟基环己基苯基丙酮、2,3-二甲基-2,3-二苯基丁烷中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的高抗穿刺耐老化预铺防水抗渗卷材，其特征在于，所述架桥剂选自三烯丙基异氰脲酸酯、三聚氰酸三烯丙酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、二甲基丙烯酸二乙二醇酯中的一种或几种。
5.根据权利要求1所述的高抗穿刺耐老化预铺防水抗渗卷材，其特征在于，所述色母由50～70重量份钛白粉、30～50重量份LDPE树脂和0～5重量份其他加工助剂通过双螺杆挤出造粒而成。
6.根据权利要求1所述的高抗穿刺耐老化预铺防水抗渗卷材，其特征在于，所述抗氧剂母粒由10～30重量份抗氧剂和70～90重量份LLDPE通过双螺杆挤出造粒而成。
7.根据权利要求6所述的高抗穿刺耐老化预铺防水抗渗卷材，其特征在于，所述抗氧剂选自2,6-双(1,1-二甲基乙基)-4-甲基苯酚、四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、四(3,5-二叔丁基-4-羟基)苯丙酸季戊四醇酯、三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯中的一种或几种。
8.根据权利要求1所述的高抗穿刺耐老化预铺防水抗渗卷材，其特征在于，所述mPE为茂金属催化聚乙烯，其熔融指数为0.9～5g/10min(190℃，2.16kg)；
所述HDPE为高密度聚乙烯，其熔融指数为0.2～5g/10min(190℃，2.16kg)；
所述LLDPE为线性低密度聚乙烯，其熔融指数为0.2～5g/10min(190℃，2.16kg)。
9.根据权利要求1所述的高抗穿刺耐老化预铺防水抗渗卷材，其特征在于，所述高分子片材的厚度为0.7～1.2mm。
10.权利要求1至9中任一项所述的高抗穿刺耐老化预铺防水抗渗卷材的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)将40～80重量份mPE、0.1～1.5重量份光引发剂、0.1～1.5重量份架桥剂加入混料釜进行混合，得到均匀混合料；
2)将步骤1)所得混合料投入双螺杆造粒机中，经过挤出塑化，拉条牵引，水冷干燥，得到直径不超过1.3mm的挤出条；
3)将步骤2)所得挤出条经过300～400nm波段紫外辐照灯照射，得到具有一定交联度的挤出条，再经过切粒机切粒得到挤出粒子；其中，照射能量为3000～10000mJ/cm2，照射后挤出条的交联度为10％～30％；
4)将步骤3)所得挤出粒子与20～40重量份HDPE、0～20重量份LLDPE、0.5～2重量份色母、0.5～2重量份抗氧剂母粒投入挤出机中，通过挤出、牵引、冷却、收卷定型得到高分子片材；
5)将SIS橡胶、环烷油、氢化C5石油树脂、抗氧剂和紫外稳定剂按照一定配比投入高分搅拌釜混合均匀，再涂布在步骤4)所得的高分子片材上，得到具有胶层的高分子片材；
6)将特种白水泥、聚羧酸减水剂、消泡剂和缓凝剂按照一定配比混合均匀并水化养护，制得粒径为30～80目的防粘砂粒；将防粘砂粒均匀撒在步骤5)所得的胶层上，并通过橡胶辊碾压成型制得具有防粘层、胶层和高分子片材层的高抗穿刺耐老化预铺防水抗渗卷材。
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