CN117209871B - 用于防水材料的母粒组合物、母粒及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及防水材料领域,具体涉及一种用于防水材料的母粒组合物、母粒及其制备方法和应用。该母粒组合物包括乙烯树脂粉、钙粉、钛白粉、硬脂酸锌和聚乙烯蜡,相对于100质量份的乙烯树脂粉,所述钙粉的含量为125‑130质量份,所述钛白粉的含量为65‑75质量份,所述硬脂酸锌的含量为6‑7.5质量份,所述聚乙烯蜡的含量为10‑12质量份;所述乙烯树脂粉的颗粒平均直径为0.3mm‑0.45mm,密度为0.91‑0.93g/cm3,熔体质量流动速率在190℃、2.16kg的条件下为45‑55g/10min。该母粒组合物制成的母粒,用在防水材料中,既能够起到填充和着色的作用,还能够增强防水材料的力学性能。
Description
技术领域
本发明涉及防水材料领域,具体涉及一种用于防水材料的母粒组合物、母粒及其制备方法和应用。
背景技术
在制备防水片材或防水卷材的过程中,为了降低成本,通常会添加一些母粒作为填充材料,现有技术中,用于防水片材或防水卷材的母粒大多功能单一,且与防水片材或防水卷材中的其他成分相容性较差,容易对所述防水片材或防水卷材的力学性能等各项性能产生不良影响。
CN113354925A公开了一种阻光母粒,包括载体树脂和添加剂,所述载体树脂为聚对苯二甲酸乙二醇酯或者聚对苯二甲酸乙二醇酯与聚对苯二甲酸丁二醇酯的混合载体树脂,所述添加剂包括钛白粉、除钛白粉外的无机粉末和分散剂;以阻光母粒总体质量为基准,所述钛白粉含量为65~80%(例如66%、67%、68%、69%、70%、71%、72%、73%、74%、75%、76%、77%、78%或79%),除钛白粉外的无机粉末含量为0.1~2%(例如0.5%、1%或1.5%),所述分散剂含量为0.5~3.5%(例如1%、1.5%、2%、2.5%或3%),余量为载体树脂。该种母粒主要用于阻挡可见光,其与防水材料中的其他成分相容性较差,无法用于提高防水材料的力学性能。
CN114249935A公开了一种耐候色母粒,包括如下重量份的原料:聚乙烯树脂30-40份、颜料55-65份、抗氧剂4-8份以及颜料分散剂0-1份;所述聚乙烯树脂由重量比为3:1的LDPE和LLDPE组成;所述LDPE的密度为0.924g/cm3,熔融指数为1.9g/10min,LLDPE的密度为0.920g/cm3,熔融指数为2.0g/10min,熔融指数均是在2.16kg、190℃下测得的。然而,该母粒与防水材料的其他成分相容性较差,对防水材料的力学性能作用不大。
因此,研发出一种多功能、相容性优良,能够改善所述防水片材或防水卷材的各项性能的母粒及其制备方法,是具有高实用性和重大经济效益的。
发明内容
本发明的目的是为了提高防水材料的拉伸强度和断裂伸长率。
为了实现上述目的,本发明的第一方面提供一种用于防水材料的母粒组合物,包括乙烯树脂粉、钙粉、钛白粉、硬脂酸锌和聚乙烯蜡,相对于100质量份的乙烯树脂粉,所述钙粉的含量为125-130质量份,所述钛白粉的含量为65-75质量份,所述硬脂酸锌的含量为6-7.5质量份,所述聚乙烯蜡的含量为10-12质量份;
所述乙烯树脂粉的颗粒平均直径为0.3mm-0.45mm,密度为0.91-0.93g/cm3,熔体质量流动速率在190℃、2.16kg的条件下为45-55g/10min;
所述聚乙烯蜡的密度为0.90-0.93g/cm3,软化点为100℃-120℃。
本发明的第二方面提供一种母粒的制备方法,包括以下步骤:
S1:将母粒组合物中的各组分进行混合处理,得到混合物I;
S2:将所述混合物I进行螺杆挤出处理,得到母粒;
其中,在步骤S1中,所述母粒组合物为本发明第一方面提供的母粒组合物。
本发明的第三方面提供本发明第二方面提供的制备方法制得的母粒。
本发明的第四方面提供本发明第三方面提供的母粒在制备防水材料中的应用。
本发明的第五方面提供一种防水材料的制备方法,包括以下步骤:
S1:将高密度聚乙烯、茂金属聚乙烯、线性低密度聚乙烯和母粒混合后进行单螺杆挤出处理,得到混合物II;
S2:将所述混合物II进行压延定型处理,得到防水材料;
其中,在步骤S1中,所述母粒为本发明第三方面提供的母粒。
本发明的第六方面提供一种前述制备方法制得的防水材料。
本发明提供的母粒组合物制成的母粒用在防水材料中,既能够起到填充和着色的作用,还能够增强防水材料的拉伸强度和断裂伸长率,尤其适用于HDPE类型的防水材料。
本发明提供的防水材料中的各组分相容性良好,共同协同增效,使得该防水材料的力学性能更加优异。
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。
如前所述,本发明提供一种用于防水材料的母粒组合物,包括乙烯树脂粉、钙粉、钛白粉、硬脂酸锌和聚乙烯蜡,相对于100质量份的乙烯树脂粉,所述钙粉的含量为125-130质量份,所述钛白粉的含量为65-75质量份,所述硬脂酸锌的含量为6-7.5质量份,所述聚乙烯蜡的含量为10-12质量份;
所述乙烯树脂粉的颗粒平均直径为0.3mm-0.45mm,密度为0.91-0.93g/cm3,熔体质量流动速率在190℃、2.16kg的条件下为45-55g/10min。
根据本发明一些优选的实施方式,所述乙烯树脂粉为线性低密度聚乙烯树脂粉,所述线性低密度聚乙烯树脂粉的密度为0.92-0.93g/cm3,熔体质量流动速率在190℃、2.16kg的条件下为48-52g/10min。该优选的情况下,所述母粒组合物制得的母粒能够进一步增强防水材料的拉伸强度和断裂伸长率,同时,还能够进一步增强防水材料的抗穿刺强度。
根据本发明一些优选的实施方式,所述钙粉的颗粒平均直径为10μm-30μm。根据本发明一个特别优选的具体实施方式,所述钙粉的颗粒平均直径为20μm。
根据本发明一些优选的实施方式,所述钛白粉的颗粒平均直径为5μm-15μm。根据本发明一个特别优选的具体实施方式,所述钛白粉的颗粒平均直径为10μm。
根据本发明一些优选的实施方式,所述硬脂酸锌的颗粒平均直径为10μm-20μm。
根据本发明一些优选的实施方式,所述聚乙烯蜡按照ASTM D1321标准测得的针入度为2-4,单位为10-1mm。
本发明的第二方面提供一种母粒的制备方法,包括以下步骤:
S1:将母粒组合物中的各组分进行混合处理,得到混合物I;
S2:将所述混合物I进行螺杆挤出处理,得到母粒;
其中,在步骤S1中,所述母粒组合物为本发明第一方面提供的母粒组合物。
根据本发明一些优选的实施方式,控制所述混合处理的条件使所述混合物I在190℃、2.16kg条件下的熔体质量流动速率为5.5-7.5g/10min。该优选条件下,制得的母粒增强防水材料力学性能的效果更好。
根据本发明一些优选的实施方式,在步骤S1中,所述混合处理的温度为110℃-120℃。
根据本发明一些优选的实施方式,在步骤S2中,所述螺杆挤出处理为单螺杆挤出处理。
更优选地,在步骤S2中,所述螺杆挤出处理为所述双螺杆挤出处理,所述双螺杆挤出处理的温度为215℃-225℃,螺杆长径比为45-50,主机转速为500rpm-600rpm,熔体压力7MPa-11.5MPa。该优选条件下,制得的母粒增强防水材料力学性能的效果更好。
本发明的第三方面提供本发明第二方面提供的制备方法制得的母粒。
根据本发明一些优选的实施方式,所述母粒的颗粒平均直径为3mm-5mm。该优选条件下,所述母粒与所述防水材料中的其他组分相容性更好,能够进一步提高所述防水材料的力学性能。
本发明的第四方面提供本发明第三方面提供的母粒在制备防水材料中的应用。
本发明的第五方面提供一种防水材料的制备方法,包括以下步骤:
S1:将高密度聚乙烯、茂金属聚乙烯、线性低密度聚乙烯和母粒混合后进行单螺杆挤出处理,得到混合物II;
S2:将所述混合物II进行压延定型处理,得到防水材料;
其中,在步骤S1中,所述母粒为本发明第三方面提供的母粒。
根据本发明一些优选的实施方式,在步骤S1中,相对于100质量份的高密度聚乙烯,所述茂金属聚乙烯的用量为8-15质量份,所述线性低密度聚乙烯的用量为15-25质量份,所述母粒的用量为4-10质量份。本发明的发明人发现,该优选条件下,能够进一步提升防水材料的拉伸强度、断裂伸长率和抗穿刺强度。
根据本发明一些优选的实施方式,在步骤S1中,所述单螺杆挤出处理的温度为210℃-230℃,背压为4.5MPa-6.5MPa,所述单螺杆挤出处理在单螺杆挤出机中进行。
需要说明的是,本发明对单螺杆挤出机的螺杆长径比没有特别的要求,采用本领域常规使用的单螺杆挤出机进行即可。
根据本发明一些特别优选的具体实施例,在步骤S1中,单螺杆挤出机的主机转速为50rpm-60rpm。
根据本发明一些优选的实施方式,在步骤S1中,控制所述单螺杆挤出处理的条件使所述混合物II的熔体质量流动速率在190℃、2.16kg条件下为2-3g/10min。
根据本发明一些优选的实施方式,在步骤S1中,所述高密度聚乙烯的粘均分子量为10万-20万,密度为0.94-0.95g/cm3,熔体质量流动速率在190℃、2.16kg条件下为0.17-0.2g/10min。本发明的发明人发现,该优选条件下,能够进一步提升防水材料的拉伸强度、断裂伸长率和抗穿刺强度。
根据本发明一些优选的实施方式,在步骤S1中,所述茂金属聚乙烯的粘均分子量为30万-40万,密度为0.91-0.92g/cm3,熔体质量流动速率在190℃、2.16kg条件下为0.9-1.1g/10min。本发明的发明人发现,该优选条件下,能够进一步提升防水材料的拉伸强度、断裂伸长率和抗穿刺强度。
根据本发明一些优选的实施方式,在步骤S1中,所述线性低密度聚乙烯的粘均分子量为2万-5万,密度为0.92-0.93g/cm3,熔体质量流动速率在190℃、2.16kg条件下为2.0-2.5g/10min。本发明的发明人发现,该优选条件下,能够进一步提升防水材料的拉伸强度、断裂伸长率和抗穿刺强度。
根据本发明一些优选的实施方式,在步骤S2中,所述压延定型处理在三辊压延机中进行,所述三辊压延机的辊筒线速度为5m/min-7m/min,辊筒直径为70cm-80cm。
本发明的第六方面提供一种前述制备方法制得的防水材料。
以下将通过实施例对本发明进行详细描述。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。
以下实例中使用的原料组合物中的原料及来源如表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CTE-45,厂家为科倍隆机械有限公司;
单螺杆挤出机:型号为中塑180,厂家为武汉中塑海创塑料技术开发有限有限公司;
三辊压延机:型号为中塑机,厂家为武汉中塑海创塑料技术开发有限有限公司。
制备例1
S1:将母粒组合物中的各组分进行混合处理,得到混合物I;
S2:将所述混合物I进行螺杆挤出处理,得到母粒;
其中,在步骤S2中,所述螺杆挤出处理在所述双螺杆挤出机中进行,满足以下条件:温度220℃,主机转速500rpm,熔体压力7.5MPa。
具体地,原料组合物及其他各项参数如下表2所示。
制备例2-5
按照实施例1的方法进行,部分工艺参数不同,具体地,原料组合物及其他各项参数如下表2所示。
对比制备例1
按照实施例1的方法进行,不同的是,将乙烯树脂粉替换为乙烯树脂颗粒,具体地,原料组合物及其他各项参数如下表2所示。
对比例制备例2
按照实施例1的方法进行,不同的是,原料组合物的组分配比不同,具体地,原料组合物及其他各项参数如下表2所示。
对比制备例3
按照实施例1的方法进行,不同的是,将硬脂酸锌替换为硬脂酸钙,具体地,原料组合物及其他各项参数如下表2所示。
对比制备例4
按照实施例1的方法进行,不同的是,将聚乙烯蜡1替换为聚乙烯蜡2,具体地,原料组合物及其他各项参数如下表2所示。
表2
注:V1表示混合物I的熔体质量流动速率(190℃、2.16kg)。
表2(续表)
实施例1
S1:将高密度聚乙烯、茂金属聚乙烯、线性低密度聚乙烯和母粒混合后进行单螺杆挤出处理,得到混合物II;
S2:将所述混合物II进行压延定型处理,得到防水材料;
其中,在步骤S1中,所述单螺杆挤出处理在单螺杆挤出机中进行,满足以下条件:温度220℃,主机转速55rpm,背压5.0MPa;
在步骤S2中,所述压延定型处理在所述三辊压延机中进行,满足以下条件:辊筒线速度5.5m/min,辊筒直径为75cm。
其中,高密度聚乙烯、茂金属聚乙烯、线性低密度聚乙烯和母粒的种类及配比如下表3所示。
实施例2-5
按照实施例1的方法进行,不同的是,改变组分配比和母粒的种类,具体地,如下表3所示。
实施例6
按照实施例1的方法进行,不同的是,改变组分配比,具体地,如下表3所示。
实施例7
按照实施例1的方法进行,不同的是,改变高密度聚乙烯、茂金属聚乙烯、线性低密度聚乙烯的种类,具体地,如下表3所示。
对比例1-4
按照实施例1的方法进行,不同的是,改变母粒的种类,具体地,如下表3所示。
对比例5
按照实施例1的方法进行,不同的是,不添加母粒。
表3
表3(续表)
测试例
按照GB/T 23457-2017标准测定各实施例和对比例制得的防水材料的拉伸强度和断裂伸长率。
按照GB/T 23457-2017标准测定各实施例和对比例制得的防水材料的抗穿刺强度。
测试结果如下表4所示。
表4
拉伸强度/MPa | 断裂伸长率/% | 抗穿刺强度/N | |
L1 | 28 | 700 | 500 |
L2 | 27 | 690 | 490 |
L3 | 30 | 750 | 530 |
L4 | 25 | 650 | 480 |
L5 | 26 | 670 | 485 |
L6 | 26 | 650 | 475 |
L7 | 25 | 630 | 460 |
DL1 | 23 | 600 | 450 |
DL2 | 23 | 580 | 440 |
DL3 | 22 | 590 | 450 |
DL4 | 21 | 550 | 450 |
DL5 | 20 | 535 | 430 |
通过表1-4的结果可以看出,本发明提供的母粒能够有效增强防水材料的拉伸强度、断裂伸长率和抗穿刺强度。
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)
1.一种用于防水材料的母粒组合物,其特征在于,包括乙烯树脂粉、钙粉、钛白粉、硬脂酸锌和聚乙烯蜡,相对于100质量份的乙烯树脂粉,所述钙粉的含量为125-130质量份,所述钛白粉的含量为65-75质量份,所述硬脂酸锌的含量为6-7.5质量份,所述聚乙烯蜡的含量为10-12质量份;
所述乙烯树脂粉的颗粒平均直径为0.3mm-0.45mm,密度为0.91-0.93g/cm3,熔体质量流动速率在190℃、2.16kg的条件下为45-55g/10min;
所述聚乙烯蜡的密度为0.90-0.93g/cm3,软化点为100℃-120℃。
2.根据权利要求1所述的母粒组合物,其特征在于,所述乙烯树脂粉为线性低密度聚乙烯树脂粉,所述线性低密度聚乙烯树脂粉的密度为0.92-0.93g/cm3,熔体质量流动速率在190℃、2.16kg的条件下为48-52g/10min。
3.一种母粒的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1:将母粒组合物中的各组分进行混合处理,得到混合物I;
S2:将所述混合物I进行螺杆挤出处理,得到母粒;
其中,在步骤S1中,所述母粒组合物为权利要求1或2所述的母粒组合物。
4.根据权利要求3所述的制备方法,其特征在于,控制所述混合处理的条件使所述混合物I在190℃、2.16kg条件下的熔体质量流动速率为5.5-7.5g/10min。
5.由权利要求3或4所述的制备方法制得的母粒。
6.权利要求5所述的母粒在制备防水材料中的应用。
7.一种防水材料的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1:将高密度聚乙烯、茂金属聚乙烯、线性低密度聚乙烯和母粒混合后进行单螺杆挤出处理,得到混合物II;
S2:将所述混合物II进行压延定型处理,得到防水材料;
其中,在步骤S1中,所述母粒为权利要求5所述的母粒。
8.根据权利要求7所述的制备方法,其特征在于,相对于100质量份的高密度聚乙烯,所述茂金属聚乙烯的用量为8-15质量份,所述线性低密度聚乙烯的用量为15-25质量份,所述母粒的用量为4-10质量份;
和/或,在步骤S1中,所述单螺杆挤出处理的温度为225℃-230℃,背压为5.5MPa-6.5MPa;
和/或,在步骤S1中,控制所述单螺杆挤出处理的条件使所述混合物II的熔体质量流动速率在190℃、2.16kg条件下为2-3g/10min。
9.根据权利要求7或8所述的制备方法,其特征在于,在步骤S1中,所述高密度聚乙烯的粘均分子量为10万-20万,密度为0.94-0.95g/cm3,熔体质量流动速率在190℃、2.16kg条件下为0.17-0.2g/10min;
和/或,在步骤S1中,所述茂金属聚乙烯的粘均分子量为30万-40万,密度为0.91-0.92g/cm3,熔体质量流动速率在190℃、2.16kg条件下为0.9-1.1g/10min;
和/或,在步骤S1中,所述线性低密度聚乙烯的粘均分子量为2万-5万,密度为0.92-0.93g/cm3,熔体质量流动速率在190℃、2.16kg条件下为2.0-2.5g/10min。
10.权利要求7-9中任意一项所述的制备方法制得的防水材料。
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