CN115433406B - 热塑性聚烯烃防水卷材底膜组合物、热塑性聚烯烃防水卷材底膜及其制备方法和应用 - Google Patents

热塑性聚烯烃防水卷材底膜组合物、热塑性聚烯烃防水卷材底膜及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明涉及高分子建筑防水材料领域，公开了热塑性聚烯烃防水卷材底膜组合物、热塑性聚烯烃防水卷材底膜及其制备方法和应用。该组合物中含有各自独立保存或者两者以上混合保存的以下组分：热塑性聚烯烃、聚丙烯、线性低密度聚乙烯、三元乙丙橡胶、补强填料、无机填料、偶联剂、交联剂、助交联剂、抗氧剂、钛白粉色母粒。本发明提供的热塑性聚烯烃防水卷材底膜具有拉伸性能好和抗穿刺性能优异的特点，且有很好的环境适应性。

Description

热塑性聚烯烃防水卷材底膜组合物、热塑性聚烯烃防水卷材 底膜及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及高分子建筑防水材料领域，具体涉及热塑性聚烯烃防水卷材底膜组合物、热塑性聚烯烃防水卷材底膜及其制备方法和应用。
背景技术
目前，热塑性聚烯烃类(TPO)防水卷材多采用高分子聚合物树脂原材，通过混料、挤出机塑化、压延成型制成防水片材，再涂覆有机高分子热熔胶层，最后覆以隔离材料制备而成。由于其产品绿色环保、易与混凝土形成皮肤式粘接等优点，深受防水界青睐。
但是，实际情况中，热塑性聚烯烃防水卷材的施工场地往往很复杂，如果防水卷材的耐穿刺性能较低会导致高分子柔性防水层的破损，从而导致柔性防水层成为漏水层，进而腐蚀整个建筑主体，致使其防水功能失效。
所以，提高热塑性聚烯烃防水卷材底膜的耐穿刺性能具有十分重要的意义。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术的防水材料存在耐穿刺性能差，环境适应性差的缺陷。
为了实现上述目的，本发明的第一方面提供一种热塑性聚烯烃防水卷材底膜的组合物，该组合物中含有各自独立保存或者两者以上混合保存的以下组分：
以所述组合物的总重量为基准，热塑性聚烯烃的含量为45-65重量份，聚丙烯的含量为5-35重量份，线性低密度聚乙烯的含量为5-25重量份，三元乙丙橡胶的含量为5-20重量份，补强填料的含量为7-30重量份，无机填料的含量为8-25重量份，偶联剂的含量为0.5-2重量份，交联剂的含量为1-6 重量份，助交联剂的含量为1-5重量份，抗氧剂的含量为0.5-1.2重量份，钛白粉色母粒的含量为1-5重量份；
所述交联剂选自2,5-二甲基-2,5-双(叔丁基过氧基)己烷、2,4-二氯过氧化苯甲酰和过氧化二异丙苯中的至少一种；
所述助交联剂选自苯并噻唑硫醇、四甲基二硫代秋兰姆和N-环己基-2- 苯并噻唑次磺酰胺中的至少一种。
本发明的第二方面提供一种制备热塑性聚烯烃防水卷材底膜的方法，该方法包括以下步骤：
(1)在搅拌条件下，将第一方面所述的热塑性聚烯烃防水卷材底膜组合物中的各组分进行混合，得到混合物I；
(2)将所述混合物I引入双螺杆挤出机进行挤出，得到混合物II；
(3)采用三辊压延机对所述混合物II定型冷却，得到所述热塑性聚烯烃防水卷材底膜。
本发明的第三方面提供第二方面所述的方法制备得到的热塑性聚烯烃防水卷材底膜。
本发明的第四方面提供第三方面所述的热塑性聚烯烃防水卷材底膜在建筑防水领域中的应用。
本发明提供的热塑性聚烯烃防水卷材底膜具有拉伸性能好和抗穿刺性能优异的特点，且有很好的环境适应性。
附图说明
图1是热塑性聚烯烃防水卷材底膜的组合物的分子链内局部结构示意图
具体实施方式
在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
需要说明的是，在本发明的各方面中，针对各方面中的相同的组分或者术语，本发明仅在其中一方面中描述一次而不重复进行描述，本领域技术人员不应理解为对本发明的限制。
如前所述，本发明第一方面提供了一种热塑性聚烯烃防水卷材底膜的组合物，该组合物中含有各自独立保存或者两者以上混合保存的以下组分：
以所述组合物的总重量为基准，热塑性聚烯烃的含量为45-65重量份，聚丙烯的含量为5-35重量份，线性低密度聚乙烯的含量为5-25重量份，三元乙丙橡胶的含量为5-20重量份，补强填料的含量为7-30重量份，无机填料的含量为8-25重量份，偶联剂的含量为0.5-2重量份，交联剂的含量为1-6 重量份，助交联剂的含量为1-5重量份，抗氧剂的含量为0.5-1.2重量份，钛白粉色母粒的含量为1-5重量份；
所述交联剂选自2,5-二甲基-2,5-双(叔丁基过氧基)己烷、2,4-二氯过氧化苯甲酰和过氧化二异丙苯中的至少一种；
所述助交联剂选自苯并噻唑硫醇、四甲基二硫代秋兰姆和N-环己基-2- 苯并噻唑次磺酰胺中的至少一种。
优选地，所述交联剂为2,5-二甲基-2,5-双(叔丁基过氧基)己烷，所述助交联剂为苯并噻唑硫醇。发明人发现，该优选情况下，能够进一步提高由本发明提供的组合物制备得到的热塑性聚烯烃防水卷材底膜的抗穿刺性能。
图1中示出了热塑性聚烯烃防水卷材底膜的组合物的分子链内局部结构。本发明通过改变配方体系，改变了高分子链内部微观结构，于三元乙丙橡胶高分子链和热塑性聚烯烃高分子链之间形成化学交联点，提高了材料的强度、弹性和抗穿刺性能，进而使得由所述组合物制备的热塑性聚烯烃防水卷材底膜具有高耐穿刺性能。该高抗穿刺性能的热塑性聚烯烃防水卷材底膜的抗穿刺性能可以超越普通的预铺热塑性聚烯烃防水卷材产品，而且完全符合国家检测标准(T/CBMF43-2019热塑性聚烯烃预铺防水卷材)。
优选情况下，所述热塑性聚烯烃为乙烯-辛烯共聚物，密度为 0.81-0.90g/cm3。
优选地，所述聚丙烯的密度为0.91-0.93g/cm3。
优选地，所述线性低密度聚乙烯的密度为0.91-0.93g/cm3。
优选地，所述无机填料的平均粒径为800-1500目。
需要说明的是，所述无机填料的平均粒径为800-1500目，表示所述无机填料的平均粒径满足能从800目的网孔漏过而不能从1500目的网孔漏过。其中，所述平均粒径指的是体积平均粒径D(4，3)。
优选地，所述三元乙丙橡胶中的乙烯基含量为65-80wt％。
本发明的一些优选的实施方式中，所述热塑性聚烯烃选自陶氏化学公司的2300、陶氏化学公司的8150和埃克森美孚公司的3020FL中的至少一种。发明人发现，使用该优选情况下的热塑性聚烯烃制备得到的热塑性聚烯烃防水卷材底膜的抗穿刺性能更好。
优选地，在本发明的一些优选的实施方式中，所述聚丙烯选自中国石油化工集团公司的T03、埃克森美孚公司的CNU013、中国石油化工集团公司的5000SH中的至少一种。
优选地，所述线性低密度聚乙烯选自中海壳牌石油化工有限公司的7042、埃克森美孚6101XR和韩国LG公司的FB9500的至少一种。
优选地，所述抗氧剂选自抗氧剂1010、抗氧剂168、抗氧剂B225和抗氧剂1330中的至少一种。
根据一种特别优选的具体实施方式，所述无机填料为碳酸钙。
优选地，所述三元乙丙橡胶选自陶氏化学公司的3720P、4760P和4820P 中的至少一种。
优选地，所述色母粒为钛白粉色母粒。
优选情况下，所述补强填料为气相法白炭黑，且所述气相法白炭黑的比表面积≥200m2/g。发明人发现，使用该优选情况下的补强填料制备得到的热塑性聚烯烃防水卷材底膜的拉伸强度更高，环境适应性更好。
优选地，所述偶联剂选自3-氨基丙基三乙氧基硅烷、3-(2,3-环氧丙氧) 丙基三甲氧基硅烷、甲基丙烯酰基丙基三甲氧基硅烷中的至少一种。发明人发现，在该优选情况下由本发明提供的组合物制备的热塑性聚烯烃防水卷材底膜的弹性更好。
本发明第二方面提供了一种制备热塑性聚烯烃防水卷材底膜的方法，该方法包括以下步骤：
(1)在搅拌条件下，将上述第一方面所述的热塑性聚烯烃防水卷材底膜组合物中的各组分进行混合，得到混合物I；
(2)将所述混合物I引入双螺杆挤出机进行挤出，得到混合物II；
(3)采用三辊压延机对所述混合物II定型冷却，得到所述热塑性聚烯烃防水卷材底膜。
优选情况下，在步骤(1)中，所述搅拌条件至少满足：搅拌温度为50-60℃，搅拌速度为15-25r/min，搅拌时间为20-40min。
优选情况下，在步骤(2)中，所述双螺杆挤出机的加工温度为200-220℃，主机转速为30-50r/min。
需要说明的是，在步骤(2)中，本发明对将混合物I引入双螺杆挤出机的方式和双螺杆挤出机的挤出方法没有特别限定，均可采用本领域已知的操作进行。其中，将混合物I引入双螺杆挤出机的方式，可以示例性地为使用真空吸料机吸料将混合物I吸入双螺杆挤出机，本领域技术人员不应理解为对本发明的限制。
优选情况下，在步骤(3)中，所述三辊压延机的加工温度为：30-50℃。
同样的，需要说明的是，本发明对步骤(3)中三辊压延机的冷却定型过程没有具体要求，可采用本领域已知的常规方法进行。
本发明的第三方面提供了第二方面所述的方法制备得到的热塑性聚烯烃防水卷材底膜。
本发明的第四方面提供了第三方面所述的热塑性聚烯烃防水卷材底膜在建筑防水领域中的应用。
以下将通过实例对本发明进行详细描述。以下实例中，在没有特别说明的情况下，使用的原料均为普通市售品。
以下实例中使用的部分原料及来源如下：
热塑性聚烯烃：
聚烯烃I：陶氏化学公司的2300，密度0.867g/cm3；
聚烯烃II：埃克森美孚公司的3020FL，密度0.874g/cm3。
聚丙烯：中国石油化工集团公司的T03，密度0.91g/cm3。
线性低密度聚乙烯：
聚乙烯：中海壳牌石油化工有限公司的7042，密度0.92g/cm3。
三元乙丙橡胶：陶氏化学公司的3720P，乙烯基含量69wt％。
补强填料：瓦克白炭黑T40，气相法白炭黑比表面积400m2/g。
无机填料：
无机填料I：欧米亚碳酸钙，平均粒径为11μm；
无机填料II：欧米亚碳酸钙，平均粒径为9μm。
偶联剂：3-氨基丙基三乙氧基硅烷，购自南京辰工有机硅材料有限公司，牌号CG-550。
交联剂：
交联剂I：2,5-二甲基-2,5-双(叔丁基过氧基)己烷，购自阿克苏诺贝尔公司，牌号Trigonox101-SC15S；
交联剂II：过氧化二异丙苯，购自阿克苏诺贝尔公司，牌号14S-FL；
交联剂III：硫磺，购自嘉兴北化高分子助剂有限公司，牌号S-80。
助交联剂：
助交联剂I：苯并噻唑硫醇，购自山东尚舜化工公司，牌号MBT；
助交联剂II：N-环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺，购自山东尚舜化工公司，牌号CZ；
助交联剂III：四硫化双五亚甲基秋兰姆，购自山东尚舜化工公司，牌号 DPTT。
抗氧剂：抗氧剂1010(BASF1010)，密度1.15g/cm3。
钛白粉色母粒：
色母粒：钛白粉色母粒，购自宁波色母粒公司，牌号TIO2。
以下实例中，在没有特别说明的情况下，每“份”或每“重量份”表示 100g。
低温弯折性、拉伸强度、膜断裂时伸长率、钉杆撕裂强度和抗穿刺强度：均根据标准《T/CBMF43-2019热塑性聚烯烃预铺防水卷材》测试得到。
双螺杆挤出机：型号为φ180，购自苏州金纬机械公司；
三辊压延机：规格为φ500mm*L1400mm，购自苏州金纬机械公司。
制备例1
本制备例用于说明按照表1中制备例1的配方，并按照如下所述的方法制备热塑性聚烯烃防水卷材底膜。该方法包括：
(1)将热塑性聚烯烃、聚丙烯、线性低密度聚乙烯、三元乙丙橡胶、补强填料、无机填料、偶联剂、交联剂、助交联剂、抗氧剂、钛白粉色母粒按照表1中的配方加入到搅拌罐中进行搅拌，搅拌温度、搅拌速度、搅拌时间参见表1中所列举，得到混合物I；
(2)设定双螺杆挤出机加工温度和主机转速参见表1中所列举，使用真空吸料机吸料将混合物I吸入双螺杆挤出机进行挤出，得到混合物II；
(3)设定三辊压延机的加工温度参见表1中所列举，通过三辊压延机对混合物II定型冷却，得到热塑性聚烯烃防水卷材底膜P1。
在没有特别说明的情况下，其余实例采用与制备例1相同的流程进行，不同的是所采用的热塑性聚烯烃防水卷材底膜的配方和工艺参数不同，具体参见表1。
制备例2
本制备例按照与制备例1相似的方法制备热塑性聚烯烃防水卷材底膜，所不同的是，按照表1中制备例2的配方和参数进行。
其余均与制备例1相同。
得到热塑性聚烯烃防水卷材底膜P2。
制备例3
本制备例按照与制备例1相似的方法制备热塑性聚烯烃防水卷材底膜，所不同的是，按照表1中制备例3的配方和参数进行。
其余均与制备例1相同。
得到热塑性聚烯烃防水卷材底膜P3。
制备例4
本制备例按照与制备例1相似的方法制备热塑性聚烯烃防水卷材底膜，所不同的是，使用的交联剂为交联剂II，其余均与制备例1相同，具体参照表1。
得到热塑性聚烯烃防水卷材底膜P4。
制备例5
本制备例按照与制备例1相似的方法制备热塑性聚烯烃防水卷材底膜，所不同的是，使用的助交联剂为助交联剂II，其余均与制备例1相同，具体参照表1。
得到热塑性聚烯烃防水卷材底膜P5。
对比例1
本对比例按照制备例1相似的方法制备热塑性聚烯烃防水卷材底膜，所不同的是，按照表1中对比例1的配方进行，且在步骤(1)中，交联剂为交联剂III。
其余均与制备例1相同。
得到热塑性聚烯烃防水卷材底膜DP1。
对比例2
本对比例按照制备例1相似的方法制备热塑性聚烯烃防水卷材底膜，所不同的是，按照表1中对比例2的配方进行，且在步骤(1)中，交联剂的添加量为10重量份。
其余均与制备例1相同。
得到热塑性聚烯烃防水卷材底膜DP2。
对比例3
本对比例按照制备例1相似的方法制备热塑性聚烯烃防水卷材底膜，所不同的是，按照表1中对比例2的配方进行，且在步骤(1)中，助交联剂为助交联剂III。
其余均与制备例1相同。
得到热塑性聚烯烃防水卷材底膜DP3。
表1
表1(续表)
测试例
按照标准T/CBMF43-2019，对使用上述制备例、对比例得到的热塑性聚烯烃防水卷材底膜制备的防水卷材和常规热塑性聚烯烃防水卷材(普通市售产品，牌号为TPO-YPS，购自东方雨虹防水技术公司)进行性能检测，包括：低温弯折性、拉伸强度、膜断裂时伸长率、钉杆撕裂强度和抗穿刺强度。具体检测结果见表2。
其中防水卷材的制备方法为：将P1、P2、P3、P4、P5、DP1、DP2和 DP3卷曲成型后，安置于放卷架上，通过牵引张力将片材牵引至涂胶模具处涂覆热熔胶，涂覆的温度为160℃，厚度为0.3mm，再通过撒砂装置(型号为ZS-01，购自中塑海创公司)进行均匀撒砂、覆砂，最终收卷成型，得到热塑性聚烯烃防水卷材，分别依次记为P1卷材、P2卷材、P3卷材、P4卷材、P5卷材、DP1卷材、DP2卷材和DP3卷材。
表2
从表2的结果可以看出，本发明提供的热塑性聚烯烃防水卷材底膜制备得到的防水卷材环境适应性好，具有优异的抗穿刺和拉伸性能，其中，耐穿刺性能尤为突出。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合，这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种热塑性聚烯烃防水卷材底膜的组合物，其特征在于，所述组合物中含有各自独立保存或者两者以上混合保存的以下组分：
以所述组合物的总重量为基准，热塑性聚烯烃的含量为45-65重量份，聚丙烯的含量为5-35重量份，线性低密度聚乙烯的含量为5-25重量份，三元乙丙橡胶的含量为5-20重量份，补强填料的含量为7-30重量份，无机填料的含量为8-25重量份，偶联剂的含量为0.5-2重量份，交联剂的含量为1-6重量份，助交联剂的含量为1-5重量份，抗氧剂的含量为0.5-1.2重量份，钛白粉色母粒的含量为1-5重量份；
所述交联剂选自2,5-二甲基-2,5-双(叔丁基过氧基)己烷、2,4-二氯过氧化苯甲酰和过氧化二异丙苯中的至少一种；
所述助交联剂选自苯并噻唑硫醇、四甲基二硫代秋兰姆和N-环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺中的至少一种；
所述热塑性聚烯烃为乙烯-辛烯共聚物，密度为0.81-0.90g/cm3。
2.根据权利要求1所述的组合物，其中，所述交联剂为2,5-二甲基-2,5-双(叔丁基过氧基)己烷，所述助交联剂为苯并噻唑硫醇。
3.根据权利要求1所述的组合物，其中，所述聚丙烯的密度为0.91-0.93g/cm3；和/或
所述线性低密度聚乙烯的密度为0.91-0.93g/cm3；和/或
所述无机填料的平均粒径为800-1500目；和/或
所述三元乙丙橡胶中的乙烯基含量为65-80wt％。
4.根据权利要求1所述的组合物，其中，所述热塑性聚烯烃选自陶氏化学公司的2300、陶氏化学公司的8150和埃克森美孚公司的3020FL中的至少一种；和/或
所述聚丙烯选自中国石油化工集团公司的T03、埃克森美孚公司的CNU013、中国石油化工集团公司的5000SH中的至少一种；和/或
所述线性低密度聚乙烯选自中海壳牌石油化工有限公司的7042、埃克森美孚6101XR和韩国LG公司的FB9500中的至少一种；和/或
所述抗氧剂选自抗氧剂1010、抗氧剂168、抗氧剂B225和抗氧剂1330中的至少一种；和/或
所述无机填料为碳酸钙；和/或
所述三元乙丙橡胶选自陶氏化学公司的3720P、4760P、4820P中的至少一种；和/或
所述色母粒为钛白粉色母粒。
5.根据权利要求1所述的组合物，其中，所述补强填料为气相法白炭黑，且所述气相法白炭黑的比表面积≥200m2/g。
6.根据权利要求1所述的组合物，其中，所述偶联剂选自3-氨基丙基三乙氧基硅烷、3-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷、甲基丙烯酰基丙基三甲氧基硅烷中的至少一种。
7.一种制备热塑性聚烯烃防水卷材底膜的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
(1)在搅拌条件下，将权利要求1-6中任意一项所述的热塑性聚烯烃防水卷材底膜组合物中的各组分进行混合，得到混合物I；
(2)将所述混合物I引入双螺杆挤出机进行挤出，得到混合物II；
(3)采用三辊压延机对所述混合物II定型冷却，得到所述热塑性聚烯烃防水卷材底膜。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，在步骤(1)中，所述搅拌条件至少满足：搅拌温度为50-60℃，搅拌速度为15-25r/min，搅拌时间为20-40min；和/或
在步骤(2)中，所述双螺杆挤出机的加工温度为200-220℃，主机转速为30-50r/min；和/或
在步骤(3)中，所述三辊压延机的加工温度为：30-50℃。
9.由权利要求7或8所述的方法制备得到的热塑性聚烯烃防水卷材底膜。
10.权利要求9所述的热塑性聚烯烃防水卷材底膜在建筑防水领域中的应用。
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