CN116082745A - 一种防水卷材片材的制备方法及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及建筑防水领域，公开了一种防水卷材片材的制备方法及其应用。该方法包括：(1)将聚丙烯、线性低密度聚乙烯、高密度聚乙烯、聚烯烃弹性体、滑石粉混合后引入双螺杆挤出机进行挤出，得到柱状的混合物I；(2)采用三辊压延机对所述混合物I压延定型，得到所述防水卷材片材。本发明提供的防水卷材片材拉伸强度高，断裂伸长率大，并且在加工和应用过程中不易出现断裂分层的现象。
Description
技术领域
本发明涉及建筑防水领域，具体涉及一种防水卷材片材的制备方法及其应用。
背景技术
预铺防水卷材主要由片材、压敏自粘胶和莫来砂三部分组成，其中，莫来砂起到和水泥砂浆固化粘接的作用，压敏自粘胶起到粘接莫来砂和片材的作用，片材则赋予预铺防水卷材应有的力学性能，主要有拉伸强度、抗穿刺强度、钉杆撕裂强度等指标。其中，拉伸强度是衡量预铺防水卷材是否满足防水施工要求的一个重要指标，高拉伸强度的预铺防水卷材具有更强的环境适应性。
CN103804935A公开了一种多元高分子树脂与石油沥青共混材料及制备的防水卷材，所述的多元高分子树脂是：耐热增强树脂、热塑弹性树脂和低碳石油树脂，其组成和质量份数为：耐热增强树脂6-12、热塑弹性树脂：12-15、低碳石油树脂2-8、机油4-8、矿物粉体10-20、沥青40-50。虽然该现有技术提供的防水卷材能够在一定程度上提高拉伸强度，但是，其具有污染环境，防水效果差，以及施工方式不便捷等劣势。
因此，有必要提供一种拉伸强度高，不易分层，且环境适应性好的防水卷材。
发明内容
本发明的目的是在保证防水卷材片材高拉伸强度和高断裂伸长率的前提下，减少防水卷材片材在加工和应用过程中出现的断裂分层的现象。
为了实现上述目的，本发明第一方面提供一种制备防水卷材片材的方法，该方法包括：
(1)将聚丙烯、线性低密度聚乙烯、高密度聚乙烯、聚烯烃弹性体、滑石粉混合后引入双螺杆挤出机进行挤出，得到柱状的混合物I；控制所述挤出的条件，使得所述混合物I的平均横截面积为1.5-3.5cm2；
(2)采用三辊压延机对所述混合物I压延定型，得到所述防水卷材片材；所述压延定型的温度为30-40℃；
相对于100重量份的所述聚丙烯，所述线性低密度聚乙烯的用量为42-100重量份，所述高密度聚乙烯的用量为28-80重量份，所述聚烯烃弹性体的用量为28-80重量份，所述滑石粉的用量为7-22重量份；
所述聚烯烃弹性体选自乙烯-辛烯共聚物、乙烯-己烯共聚物、乙烯-丁烯共聚物中的至少一种。
本发明第二方面提供由前述第一方面所述的方法制备得到的防水卷材片材。
本发明第三方面提供前述第二方面所述的防水卷材片材在防水材料中的应用。
本发明提供的技术方案相较于现有技术至少具有以下优势：
(1)本发明控制双螺杆挤出机挤出物料的平均横截面积在特定水平，使得物料中的分子排布更加均匀，配合低辊温压延的生产工艺以及特定的原料组合比例，提高其拉伸强度的同时，减少防水卷材片材在加工过程的分层、异常断裂现象；
(2)本发明采用聚烯烃弹性体作为相容剂，能够赋予片材更高的韧性，避免低软化点的线性低密度聚乙烯和高密度聚乙烯先行熔融包覆聚丙烯出现混合不均匀的现象；
(3)本发明采用滑石粉作为成核剂，能够提高结晶聚合物的结晶度，为大分子链段的成核提供成核表面，增加成核数目，进而提高结晶速率。
附图说明
图1是本方案片材成型示意图；
图2是现有技术片材成型示意图。
A：混合物I
B：压延辊
C：成型片材
D：混合物II
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。
本发明所述的平均粒径均表示平均直径。
如前所述，本发明第一方面提供了一种制备防水卷材片材的方法，该方法包括：
(1)将聚丙烯、线性低密度聚乙烯、高密度聚乙烯、聚烯烃弹性体、滑石粉混合后引入双螺杆挤出机进行挤出，得到柱状的混合物I；控制所述挤出的条件，使得所述混合物I的平均横截面积为1.5-3.5cm2；
(2)采用三辊压延机对所述混合物I压延定型，得到所述防水卷材片材；所述压延定型的温度为30-40℃；
相对于100重量份的所述聚丙烯，所述线性低密度聚乙烯的用量为42-100重量份，所述高密度聚乙烯的用量为28-80重量份，所述聚烯烃弹性体的用量为28-80重量份，所述滑石粉的用量为7-22重量份；
所述聚烯烃弹性体选自乙烯-辛烯共聚物、乙烯-己烯共聚物、乙烯-丁烯共聚物中的至少一种。
优选地，所述混合物I的平均横截面积为1.7-3.2cm2。本发明的发明人发现在该优选情况下，本发明的方案制备得到的防水卷材片材具有更高的拉伸强度和断裂伸长率，并且在加工和应用过程中不易断裂分层。
优选地，所述压延定型的温度为32-36℃。本发明的发明人发现在该优选情况下，本发明的方案制备得到的防水卷材片材具有更高的拉伸强度和断裂伸长率，并且在加工和应用过程中不易断裂分层。
特别优选地，本发明采用模温机控制所述压延定型的温度。
本发明对所述模温机的具体种类没有特别的限制，本领域技术人员可以选用本领域常规类型的模温机，只要能够满足生产工艺需求即可，本发明在后文中示例性的提供一种模温机种类，本领域技术人员不应理解为对本发明的限制。
本发明通过调整混合物I的形态，使其平均横截面积维持在特定水平，保证混合物I中的高分子链段排布更加均匀，配合低辊温压延的生产工艺以及特定的原料组合比例，进一步提高其拉伸强度，减少防水卷材片材在加工过程的分层、异常断裂现象。该防水卷材片材的拉伸强度能够超越普通的防水卷材片材产品，并且完全符合国家检测标准(GB/T23457-2017预铺防水卷材)。
优选地，所述聚丙烯的密度为0.890-0.910g/cm3，在230℃，负荷2.16kg条件下的熔体质量流动速率为2.4-3.6g/10min。
优选情况下，所述聚丙烯的拉伸屈服应力≥29MPa，等规指数≥95％。
在本发明中，所述聚丙烯的拉伸屈服应力的测定方法参照GB/T1040.2-2006，所述聚丙烯的等规指数的测定方法参照GB/T2412-2008。
特别优选地，所述聚丙烯购自中石油大庆石化公司，牌号为T30S。
优选地，所述线性低密度聚乙烯的密度为0.918-0.922g/cm3，在190℃，负荷2.16kg条件下的熔体质量流动速率为1.5-2.5g/10min。
优选情况下，所述线性低密度聚乙烯的拉伸断裂伸长率≥400％，拉伸屈服应力≥8.5MPa。
在本发明中，所述线性低密度聚乙烯的拉伸断裂伸长率和拉伸屈服应力的测定方法参照GB/T1040.2-2006。
特别优选地，所述线性低密度聚乙烯购自中石油吉林石化公司，牌号为DFDA-7042。
优选地，所述高密度聚乙烯的密度为0.940-0.950g/cm3，在190℃，负荷2.16kg条件下的熔体质量流动速率为0.15-0.25g/10min。
优选情况下，所述高密度聚乙烯的拉伸断裂伸长率≥480％，拉伸屈服应力≥24MPa。
在本发明中，所述高密度聚乙烯的拉伸断裂伸长率和拉伸屈服应力的测定方法参照ASTM D882。
特别优选地，所述高密度聚乙烯购自沙特雪佛龙菲利普，牌号为HHM TR-144。
优选地，所述聚烯烃弹性体的密度为0.860-0.880g/cm3，在190℃，负荷2.16kg条件下的熔体质量流动速率为0.38-0.62g/min。
优选情况下，所述聚烯烃弹性体的拉伸屈服应力≥9.5MPa。
在本发明中，所述聚烯烃弹性体的拉伸屈服应力的测定方法参照ASTM D638。
更加优选地，所述聚烯烃弹性体为乙烯-辛烯共聚物。本发明的发明人发现在该优选情况下，本发明的方案制备得到的防水卷材片材具有更高的拉伸强度和断裂伸长率，并且在加工和应用过程中不易断裂分层。
特别优选地，所述聚烯烃弹性体购自美国陶氏公司，牌号8150。
优选地，所述滑石粉的平均粒径为5.5-6.5μm。更加优选地，所述滑石粉的平均粒径为5.8-6.2μm。
优选情况下，所述滑石粉的水分含量≤0.3wt％，pH值为8.0-9.5，白度为90-95％。
在本发明中，所述滑石粉的水分含量和白度的测定参照GB/T15344-2012。
特别优选地，所述滑石粉购自鑫达滑石集团有限公司，平均粒径为5.9μm。
根据一种优选地具体实施方式，所述滑石粉由滑石粉母粒提供，且所述滑石粉母粒含有滑石粉和聚合物载体，所述滑石粉与所述聚合物载体的含量质量比为1-1.5：1。
优选情况下，所述滑石粉母粒的密度为1.8-2.0g/cm3，灰分含量为46-51wt％，水分含量≤0.2wt％。
在本发明中，所述滑石粉母粒的水分含量测定参照GB/T15344-2012，灰分含量测定参照GB/T9345.1-2008。
优选情况下，所述聚合物载体为聚乙烯。
优选地，所述双螺杆挤出机的加工温度为195-230℃，主机转速为380-420rpm，螺杆长径比为42-46：1。
需要说明的是，本发明对将混合物料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。示例性地，将混合物料引入双螺杆挤出机的方式可以为采用真空吸料机吸料将混合物料吸入双螺杆挤出机，本领域技术人员不应理解为对本发明的限制。
优选地，所述三辊压延机的辊筒线速度为6-8m/min，辊筒直径为68-72cm。
同样地，本发明对三辊压延机的压延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。
如前所述，本发明第二方面提供了由前述第一方面所述的方法制备得到的防水卷材片材。
本发明第三方面提供了前述第二方面所述的防水卷材片材在防水材料中的应用。
本发明提供的防水卷材片材成型方式如图1所示，通过控制操作参数，各物料组分混合后通过双螺杆挤出机挤出，得到特定平均横截面积的柱状混合物I，采用三辊压延技术，低辊温压延的生产工艺，再配合本方案的其余技术特征制备得到拉伸强度和断裂伸长率高，在加工和应用过程中不易出现断裂分层，环境适应性好的防水卷材片材。
现有技术防水卷材片材成型方式如图2所示，熔融挤出的混合物II的平均横截面积大，制备得到的防水卷材片材易断裂分层，拉伸强度和断裂伸长率均较低。
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表1所示：
表1
以下实例中，在没有特别说明的情况下，每“份”或每“重量份”均表示100g。
双螺杆挤出机：型号为CTE75plus，厂家为科倍隆机械有限公司；
三辊压延机：型号为耀安机，厂家为耀安塑料制品有限公司；
模温机：型号为RWT-75-36，厂家为东莞市行锐机械有限公司。
实施例1
(1)将聚丙烯、线性低密度聚乙烯、高密度聚乙烯、聚烯烃弹性体、滑石粉混合后引入双螺杆挤出机进行挤出，得到柱状的混合物I；
(2)采用三辊压延机对所述混合物I压延定型，得到所述防水卷材片材，命名为P1。
各组分的用量及生产工艺参数参见表2中所列举。
实施例2和实施例3采用与实施例1相似的流程进行，所不同的是：采用的防水卷材片材的配方和生产工艺参数不同，制备得到防水卷材片材，分别命名为P2和P3，具体参见表2。
实施例4
本实施例采用与实施例1相似的流程进行，所不同的是：将28重量份的滑石粉母粒I替换为15重量份的滑石粉，制备得到防水卷材片材，命名为P4。
实施例5
本实施例采用与实施例1相似的流程进行，所不同的是：将滑石粉母粒I替换为等重量份的滑石粉母粒II，制备得到防水卷材片材，命名为P5。
实施例6
本实施例采用与实施例1相似的流程进行，所不同的是：将聚烯烃弹性体I替换为等重量份的聚烯烃弹性体II，制备得到防水卷材片材，命名为P6。
实施例7
本实施例采用与实施例1相似的流程进行，所不同的是：调整双螺杆挤出机，使得混合物I的平均横截面积由2.5cm2调整为3.5cm2，制备得到防水卷材片材，命名为P7。
实施例8
本实施例采用与实施例1相似的流程进行，所不同的是：将压延温度由35℃调整为30℃，制备得到防水卷材片材，命名为P8。
对比例1
本对比例采用与实施例1相似的流程进行，所不同的是：本对比例在制备防水卷材片材时不加入滑石粉，制备得到防水卷材片材，命名为DP1。
对比例2
本对比例采用与实施例1相似的流程进行，所不同的是：调整双螺杆挤出机，使得混合物I的平均横截面积由2.5cm2调整为5.0cm2，制备得到防水卷材片材，命名为DP2。
对比例3
本对比例采用与实施例1相似的流程进行，所不同的是：将压延温度由35℃调整为50℃，制备得到防水卷材片材，命名为DP3。
表2
测试例
按照GB/T 23457-2017标准测定各实例中制得的防水卷材片材的拉伸强度和断裂伸长率。
按照GB/T 328.9-2007B标准，将同一片材平行制样100个进行测试，检测防水卷材片材在测试过程中以及测试结束后断裂面出现的分层现象。
断裂分层出现率＝出现断裂分层现象的次数/测试总次数×100％。
表3
从上述结果中可以看出，采用本发明提供的方法得到的防水卷材片材具有更高的拉伸强度和断裂伸长率，并且防水卷材片材在加工和应用过程中不易出现断裂分层现象，具有更高的市场价值和经济价值。
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)
1.一种制备防水卷材片材的方法，其特征在于，该方法包括：
(1)将聚丙烯、线性低密度聚乙烯、高密度聚乙烯、聚烯烃弹性体、滑石粉混合后引入双螺杆挤出机进行挤出，得到柱状的混合物I；控制所述挤出的条件，使得所述混合物I的平均横截面积为1.5-3.5cm2；
(2)采用三辊压延机对所述混合物I压延定型，得到所述防水卷材片材；所述压延定型的温度为30-40℃；
相对于100重量份的所述聚丙烯，所述线性低密度聚乙烯的用量为42-100重量份，所述高密度聚乙烯的用量为28-80重量份，所述聚烯烃弹性体的用量为28-80重量份，所述滑石粉的用量为7-22重量份；
所述聚烯烃弹性体选自乙烯-辛烯共聚物、乙烯-己烯共聚物、乙烯-丁烯共聚物中的至少一种。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述混合物I的平均横截面积为1.7-3.2cm2。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述压延定型的温度为32-36℃。
4.根据权利要求1-3中任意一项所述的方法，其中，所述聚丙烯的密度为0.890-0.910g/cm3，在230℃，负荷2.16kg条件下的熔体质量流动速率为2.4-3.6g/10min；和/或，
所述线性低密度聚乙烯的密度为0.918-0.922g/cm3，在190℃，负荷2.16kg条件下的熔体质量流动速率为1.5-2.5g/10min；和/或，
所述高密度聚乙烯的密度为0.940-0.950g/cm3，在190℃，负荷2.16kg条件下的熔体质量流动速率为0.15-0.25g/10min；和/或，
所述聚烯烃弹性体的密度为0.860-0.880g/cm3，在190℃，负荷2.16kg条件下的熔体质量流动速率为0.38-0.62g/min。
5.根据权利要求1-4中任意一项所述的方法，其中，所述滑石粉的平均粒径为5.5-6.5μm；
优选地，所述滑石粉的平均粒径为5.8-6.2μm。
6.根据权利要求1-5中任意一项所述的方法，其中，所述滑石粉由滑石粉母粒提供，且所述滑石粉母粒含有滑石粉和聚合物载体，所述滑石粉与所述聚合物载体的含量质量比为1-1.5：1。
7.根据权利要求1-6中任意一项所述的方法，其中，所述双螺杆挤出机的加工温度为195-230℃，主机转速为380-420rpm，螺杆长径比为42-46：1。
8.根据权利要求1-7中任意一项所述的方法，其中，所述三辊压延机的辊筒线速度为6-8m/min，辊筒直径为68-72cm。
9.由权利要求1-8中任意一项所述的方法制备得到的防水卷材片材。
10.权利要求9所述的防水卷材片材在防水材料中的应用。
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