專利名稱：一種乙烯-辛烯共聚物防水卷材及其制備方法
技術領域：
本發明涉及一種防水卷材，具體為一種耐老化性能、物理性能和加工性能都比較 優良的乙烯-辛烯共聚物防水卷材及其制備方法。
背景技術：
目前各生產廠家生產的橋梁專用N類(無復合層卷材)、L類(雙面復合無紡布) 型防水卷材基本上采用高壓聚乙烯或線性高壓聚乙烯來改性氯化聚乙烯做防水卷材基體 的。雖然各生產廠家的配方、工藝不同，但是都存在著很大的缺陷；(1)如果以高壓聚乙烯 或線性高壓聚乙烯為主體，各項力學性能雖然能夠達到鐵道部的有關標準，但是，產品的柔 軟度、平整度、回彈性遠遠達不到施工的要求。因為橋梁工程專用防水卷材對它的柔軟度、 平整度和回彈性有一定的特殊要求，否則就很難使防水卷材全方位與橋面的水泥基粘結為 一體。很多廠家因此項不合格而無法正常使用被退貨；(2)如果以氯化聚乙烯(CPE)為主 體，產品的柔軟度、平整度、回彈性都比較好，但是其力學性能指標則相差甚遠，特別是斷裂 強度只能在90N/cm/l. 5mm左右(鐵道部的有關標準是彡160N/cm/l. 5mm-1. 8mm) ； (3)如 果高壓聚乙烯和氯化聚乙烯這兩種材料為均相、對等的話，其力學性能和柔軟度、平整度、 回彈性則都不合格。此外，目前也有部分廠家用熱塑性橡膠SBS、或熱塑性彈性體TPE等為 主體材料，雖然各種性能指標都能達到要求，但配方成本太高，不能適應現在市場經濟的運 作。迄今為止尚未見乙烯一辛烯共聚物(POE)成功的運用在橋梁工程專用防水卷材的報 道。

發明內容
本發明為了解決現有橋梁工程專用兩類防水卷材基本上采用高壓聚乙烯來改性 氯化聚乙烯做防水卷材基體，無法完全滿足產品各項性能指標。如果采用熱塑性橡膠SBS 或熱塑性彈性體TPE為主體材料，造成配方成本太高的問題，提供一種改性氯化聚乙烯防 水卷材及其制備方法。本發明是采用如下技術方案實現的一種改性氯化聚乙烯防水卷材，由下列重量 份數的原料制成乙烯一辛烯共聚物90 110份，氯化聚乙烯30 50份，線性高壓聚乙 烯60 100份，填充增強劑30 150份，軟化增塑劑25 40份，酚類抗氧劑2 4份，熱 穩定劑2 4份，潤滑劑2 4份，光穩定劑1. 5 2. 5份；所述的酚類抗氧劑由重量比為 50%的酚類主抗氧劑1010和50%的酚類輔助抗氧劑168制成，所述的熱穩定劑由重量比為 50%的二鹽基亞磷酸鉛和50%的三鹽基硫酸鉛制成。所述的填充增強劑為活性碳酸鈣或膠體碳酸鈣；所述的軟化增塑劑為鄰苯二甲酸二辛酯、氯化石蠟、仿氫油或環烷油中的任意一種；所述的潤滑劑為硬脂酸或顆粒石蠟； 所述的光穩定劑為紫外線吸收劑UV327或UV531 ；所述乙烯一辛烯共聚物中辛烯含量為 30-50wt %，氯化聚乙烯中氯含量為25-45wt %。。上述配方中，乙烯一辛烯共聚物(POE)是美國DOW化學公司以茂金屬為催化劑的具有窄相對分子質量和均勻的短支鏈分布的熱塑性橡膠彈性體，這種帶有橡膠性的彈性體 的主要性能非常突出，在很多方面的性能指標超過了普通的彈性體。P0E之所以具有優異 的性能，可實現高速擠出與以下特點有關(1)辛烯的柔軟鏈卷曲結構和結晶乙烯鏈作為 物理交聯點，使其具有優異的韌性又具有良好的加工性；(2)相對分子質量分布窄，與聚烯 烴相容性好，具有較佳的流動性；(3)沒有不飽和雙鍵，耐候性優于其它彈性體；(4)較強的 剪切敏感性和熔體強度，可實現高速擠出，提高產量；(5)良好的流動性可改善填充料的分 散效果，同時亦可提高制品的熔接痕強度。P0E分子結構的特殊性賦于了其優異的力學性 能、流變性能和抗紫外線性能。乙烯一辛烯共聚物(P0E)是結合了橡膠與塑料優點一種材 料，它的塑料相在高溫下是可以流動的，在常溫下則起到物理交聯點的作用，這種物理交聯 是熱可逆的，因此它既可以使用熱塑性塑料的加工方法成型，它又在較寬的溫度范圍內具 有橡膠的彈性，本發明首次將乙烯一辛烯共聚物(P0E)成功的運用在橋梁工程專用防水卷 材上。
氯化聚乙烯(CPE)是由聚乙烯經氯化而制成的含氯聚烯烴，是一種線型非晶型含 氯飽和彈性體，根據含氯量的不同可分為軟性塑料(含氯量小于25% )、彈性體(含氯量 25% 45%)和硬質塑料(含氯量45% 70%)，由于氯原子的引入，使得原結構易引起化 學降解和熱降解的因素消失，因而使其具有優良的耐氣候性、耐燃性及耐低溫性能，本發明 在設計中引用氯化聚乙烯，除了上述因素外，還有一個重要因素就是N類防水卷材和水泥 基體粘結劑的粘結問題，因為氯化聚乙烯是一種帶有極性的高分子材料，與普通粘結劑的 粘結性能優越，而POE、LLDPE和普通粘結劑的粘結性能差，很難粘結。經過多次試驗證明， 本發明優選用含氯量在35%的氯化聚乙烯為宜。由于上述兩種類型的彈性體再加上一定的軟化劑，使它的拉伸強度大打折扣遠遠 達不到產品的設計要求，即使再加上適當的增強填充料，雖然強度有一定的改善，但與防水 卷材的設計要求還是有一定的差距，并且伸長率也會直線下降，為了既達到產品性能指標 的設計要求，又要考慮到產品的配方成本，申請人經過多次試驗及經驗總結，在配方上加入 了線性高壓聚乙烯(LLDPE)作為塑料相，經試驗在伸長率損失不大的情況下，其拉伸強度 有了很大的提高，N類防水卷材的斷裂拉伸強度> 18MPa、扯斷伸長率> 900%，L類雙面復 合無紡布防水卷材的斷裂拉伸強度> 200N/cm/l. 5mm，扯斷伸長率> 800%，其它各項指標 均超過國家標準和鐵道部的有關標準，而且產品的設計配方成本也大幅度的下降。為了進一步優化該產品的配方，提高產品性能指標，本發明還加入了以下原料，填 充增強劑的作用是部分的增加產品的強度和降低產品的配方成本；軟化增塑劑的主要作用 是增加產品的柔軟性；酚類抗氧劑的主要作用是提高產品在使用過程中的抗熱、抗老化性 能，延長防水卷材的使用壽命；熱穩定劑的作用主要是防止或阻止氯化聚乙烯在加工過程 中由于高溫而引起的熱分解；潤滑劑的主要作用是防止高聚物在加工產品的過程中，由于 摩擦過度而產生的高溫使高聚物分解；光穩定劑的主要作用是防止由于光的幅射而引起的 高聚物分解。一種制備乙烯-辛烯共聚物防水卷材的方法，包括以下步驟(1)配料將各種原料按比例混合，常溫下充分攪拌均勻；⑵造粒把攪拌均勻的 混合料投入密閉式煉塑機，密閉式煉塑機的溫度控制在150 170°C，密煉10 15分鐘后 出料，直接進入雙輥機，雙輥機的輥筒溫度控制在140 150°C、輥距設置為3. 5mm 4mm時
4出片，然后再經切粒機切粒；(3)將步驟(2)得到的粒料投入單螺桿擠出機擠出并經模具成 型單螺桿擠出機的機筒最高溫度為180 200°C、螺桿轉速控制在30 40轉/分鐘、單螺 桿擠出機模具的中心溫度為180 220°C、模具的兩 側溫度高于模具的中心溫度10 15°C ； (4)將步驟(3)得到的成型料投入三輥冷卻壓花機輥壓出N類無復合層防水卷材或L類雙 面復合無紡布型防水卷材三輥冷卻壓花機的輥筒溫度控制在中輥筒溫度為50 70°C、下 輥筒溫度為40 60°C、上輥筒溫度為60 80°C;(5)自然冷卻、栽邊。上述密閉式煉塑機、 雙輥機、切粒機、單螺桿擠出機以及三輥冷卻壓花機均為現有公知設備，其結構和工作原理 是本領域的普通技術人員所熟知的。本發明采用熱塑性橡膠相為乙烯一辛烯共聚物和氯化聚乙烯，塑料相為線性高壓 聚乙烯，并適當的加以適量的增塑劑、填充增強劑及各種輔助材料，經共混擠出為基體的N 類、L類型的橋梁專用防水卷材，生產這種橡塑共混型防水卷材不需要硫化加工工藝，可以 采用加工普通熱塑性塑料的加工工藝，產品的最大特點是既保留了橡膠特有的柔軟度和較 高的伸長率、回彈性，又保留了 LLDPE較高的斷裂拉伸強度，整體片材的柔軟度、平直度、平 整度較好，其性能指標遠遠超過國家標準和鐵道部的有關標準，制成的N類防水卷材的斷 裂拉伸強度> 18MPa、扯斷伸長率> 900%，L類雙面復合無紡布防水卷材的斷裂拉伸強度 > 200N/cm/l. 5mm，扯斷伸長率> 800%。而且本發明采用熱塑性彈性體、熱塑性橡膠共同 改性線性高壓聚乙烯，不僅各項性能指標優越，更重要的是本發明的配方成本與用其它熱 塑性彈性體或橡膠相比，至少要低三分之一左右，總之，采用本發明所述的配方及方法得到 的防水卷材耐老化性能、物理性能和加工性能都比較優良而且生產成本較低，具有很好的 應用前景。
具體實施例方式實施例1 一種乙烯-辛烯共聚物防水卷材，由下列重量份數的原料制成辛烯含量為 40wt %的乙烯一辛烯共聚物90份，氯含量為30wt %的氯化聚乙烯70份，線性高壓聚乙烯 140份，活性碳酸鈣70份，鄰苯二甲酸二辛酯65份，酚類抗氧劑2份，熱穩定劑2份，硬脂 酸2份，紫外線吸收劑(UV327) 1. 5份；酚類抗氧劑由重量比為50%的酚類主抗氧劑1010和 50 %的酚類輔助抗氧劑168制成，熱穩定劑由重量比為50 %的二鹽基亞磷酸鉛和50 %的三 鹽基硫酸鉛制成。制備乙烯-辛烯共聚物防水卷材的方法，包括以下步驟(1)配料將各種原料按 比例混合，常溫下充分攪拌均勻；(2)造粒把攪拌均勻的混合料投入密閉式煉塑機，密閉 式煉塑機的溫度控制在150°C，密煉10分鐘后出料，直接進入雙輥機，雙輥機的輥筒溫度控 制在140°C、輥距設置為3. 5mm時出片，然后再經切粒機切粒；(3)將步驟(2)得到的粒料投 入單螺桿擠出機擠出并經模具成型單螺桿擠出機的機筒最高溫度為190°C、螺桿轉速控 制在30轉/分鐘、單螺桿擠出機模具的中心溫度為190°C、模具的兩側溫度高于模具的中 心溫度10°C ； (4)將步驟(3)得到的成型料投入三輥冷卻壓花機輥壓出N類無復合層防水 卷材或L類雙面復合無紡布型防水卷材三輥冷卻壓花機的輥筒溫度控制在中輥筒溫度為 50°C、下輥筒溫度為40°C、上輥筒溫度為60°C ； (5)自然冷卻、栽邊。實施例2:
一種乙烯-辛烯共聚物防水卷材，由下列重量份數的原料制成辛烯含量為 35wt %的乙烯一辛烯共聚物95份，氯含量為25wt %的氯化聚乙烯75份，線性高壓聚乙烯 150份，膠體碳酸鈣100份，氯化石蠟70份，酚類抗氧劑2. 5份，熱穩定劑2. 5份，顆粒石蠟
2.5份，紫外線吸收劑(UV327) 1. 5份；酚類抗氧劑由重量比為50%的酚類主抗氧劑1010和 50 %的酚類輔助抗氧劑168制成，熱穩定劑由重量比為50 %的二鹽基亞磷酸鉛和50 %的三 鹽基硫酸鉛制成。制備乙烯-辛烯共聚物防水卷材的方法，包括以下步驟(1)配 料將各種原料按 比例混合，常溫下充分攪拌均勻；(2)造粒把攪拌均勻的混合料投入密閉式煉塑機，密閉 式煉塑機的溫度控制在170°C，密煉15分鐘后出料，直接進入雙輥機，雙輥機的輥筒溫度控 制在150°C、輥距設置為4mm時出片，然后再經切粒機切粒；(3)將步驟(2)得到的粒料投 入單螺桿擠出機擠出并經模具成型單螺桿擠出機的機筒最高溫度為200°C、螺桿轉速控 制在40轉/分鐘、單螺桿擠出機模具的中心溫度為220°C、模具的兩側溫度高于模具的中 心溫度15°C ;(4)將步驟(3)得到的成型料投入三輥冷卻壓花機輥壓出N類無復合層防水 卷材或L類雙面復合無紡布型防水卷材三輥冷卻壓花機的輥筒溫度控制在中輥筒溫度為 70°C、下輥筒溫度為60°C、上輥筒溫度為80°C ； (5)自然冷卻、栽邊。實施例3:一種乙烯-辛烯共聚物防水卷材，由下列重量份數的原料制成辛烯含量為 45wt%的乙烯一辛烯共聚物100份，氯含量為40wt%的氯化聚乙烯80份，線性高壓聚乙烯 160份，活性碳酸鈣130份，仿氫油75份，酚類抗氧劑3份，熱穩定劑3份，顆粒石蠟3份，紫 外線吸收劑(UV531)2份；酚類抗氧劑由重量比為50%的酚類主抗氧劑1010和50%的酚類 輔助抗氧劑168制成，熱穩定劑由重量比為50%的二鹽基亞磷酸鉛和50%的三鹽基硫酸鉛 制成。制備乙烯-辛烯共聚物防水卷材的方法，包括以下步驟⑴配料將各種原料按 比例混合，常溫下充分攪拌均勻；(2)造粒把攪拌均勻的混合料投入密閉式煉塑機，密閉 式煉塑機的溫度控制在170°C，密煉10分鐘后出料，直接進入雙輥機，雙輥機的輥筒溫度控 制在150°C、輥距設置為3. 5mm時出片，然后再經切粒機切粒；(3)將步驟(2)得到的粒料投 入單螺桿擠出機擠出并經模具成型單螺桿擠出機的機筒最高溫度為185°C、螺桿轉速控 制在35轉/分鐘、單螺桿擠出機模具的中心溫度為200°C、模具的兩側溫度高于模具的中 心溫度10°C ;(4)將步驟(3)得到的成型料投入三輥冷卻壓花機輥壓出N類無復合層防水 卷材或L類雙面復合無紡布型防水卷材三輥冷卻壓花機的輥筒溫度控制在中輥筒溫度為 55°C、下輥筒溫度為50°C、上輥筒溫度為65°C ； (5)自然冷卻、栽邊。實施例4 一種乙烯-辛烯共聚物防水卷材，由下列重量份數的原料制成辛烯含量為 40wt%的乙烯一辛烯共聚物110份，氯含量為40wt%的氯化聚乙烯85份，線性高壓聚乙 烯170份，活性碳酸鈣160份，環烷油75份，酚類抗氧劑3. 5份，熱穩定劑3. 5份，硬脂酸
3.5份，紫外線吸收劑(UV531) 2. 5份；酚類抗氧劑由重量比為50%的酚類主抗氧劑1010和 50 %的酚類輔助抗氧劑168制成，熱穩定劑由重量比為50 %的二鹽基亞磷酸鉛和50 %的三 鹽基硫酸鉛制成。制備乙烯-辛烯共聚物防水卷材的方法，包括以下步驟⑴配料將各種原料按比例混合，常溫下充分攪拌均勻；(2)造粒把攪拌均勻的混合料投入密閉式煉塑機，密閉 式煉塑機的溫度控制在165°C，密煉12分鐘后出料，直接進入雙輥機，雙輥機的輥筒溫度控 制在145°C、輥距設置為3. 5mm 4mm時出片，然后再經切粒機切粒；(3)將步驟(2)得到的 粒料投入單螺桿擠出機擠出并經模具成型單螺桿擠出機的機筒最高溫度為195°C、螺桿 轉速控制在38轉/分鐘、單螺桿擠出機模具的中心溫度為210°C、模具的兩側溫度高于模具 的中心溫度14°C ； (4)將步驟(3)得到的成型料投入三輥冷卻壓花機輥壓出N類無復合層 防水卷材或L類雙面復合無紡布型防水卷材三輥冷卻壓花機的輥筒溫度控制在中輥筒溫 度為60°C、下輥筒溫度為55°C、上輥筒溫度為75°C ； (5)自然冷卻、栽邊。實施例5 一種乙烯-辛烯共聚物防水卷材，由下列重量份數的原料制成辛烯含量為 35wt%的乙烯一辛烯共聚物110份，氯含量為25wt%的氯化聚乙烯90份，線性高壓聚乙烯 180份，膠體碳酸鈣190份，氯化石蠟80份，酚類抗氧劑4份，熱穩定劑4份，潤滑劑4份，紫 外線吸收劑(UV327) 2. 5份；酚類抗氧劑由重量比為50 %的酚類主抗氧劑1010和50 %的酚 類輔助抗氧劑168制成，熱穩定劑由重量比為50%的二鹽基亞磷酸鉛和50%的三鹽基硫酸 鉛制成。制備乙烯-辛烯共聚物防水卷材的方法，包括以下步驟⑴配料將各種原料按 比例混合，常溫下充分攪拌均勻；(2)造粒把攪拌均勻的混合料投入密閉式煉塑機，密閉 式煉塑機的溫度控制在155°C，密煉14分鐘后出料，直接進入雙輥機，雙輥機的輥筒溫度控 制在147°C、輥距設置為3. 5mm 4mm時出片，然后再經切粒機切粒；(3)將步驟(2)得到的 粒料投入單螺桿擠出機擠出并經模具成型單螺桿擠出機的機筒最高溫度為188°C、螺桿 轉速控制在32轉/分鐘、單螺桿擠出機模具的中心溫度為205°C、模具的兩側溫度高于模具 的中心溫度12°C ； (4)將步驟(3)得到的成型料投入三輥冷卻壓花機輥壓出N類無復合層 防水卷材或L類雙面復合無紡布型防水卷材三輥冷卻壓花機的輥筒溫度控制在中輥筒溫 度為68°C、下輥筒溫度為48°C、上輥筒溫度為80°C ； (5)自然冷卻、栽邊。
權利要求
一種乙烯-辛烯共聚物防水卷材，其特征是由下列重量份數的原料制成乙烯-辛烯共聚物90～110份，氯化聚乙烯70～90份，線性高壓聚乙烯140～180份，填充增強劑70～190份，軟化增塑劑65～80份，酚類抗氧劑2～4份，熱穩定劑2～4份，潤滑劑2～4份，光穩定劑1.5～2.5份；所述的酚類抗氧劑由重量比為50％的酚類主抗氧劑1010和50％的酚類輔助抗氧劑168制成，所述的熱穩定劑由重量比為50％的二鹽基亞磷酸鉛和50％的三鹽基硫酸鉛制成。
2.根據權利要求1所述的一種乙烯-辛烯共聚物防水卷材，其特征是所述的填充增強 劑為活性碳酸鈣或膠體碳酸鈣。
3.根據權利要求1或2所述的一種乙烯_辛烯共聚物防水卷材，其特征是所述的軟化 增塑劑為鄰苯二甲酸二辛酯、氯化石蠟、仿氫油或環烷油中的任意一種。
4.根據權利要求1或2所述的一種乙烯_辛烯共聚物防水卷材，其特征是所述的潤滑 劑為硬脂酸或顆粒石蠟。
5.根據權利要求1或2所述的一種乙烯_辛烯共聚物防水卷材，其特征是所述的光穩 定劑為紫外線吸收劑UV327或UV531。
6.根據權利要求1或2所述的一種乙烯-辛烯共聚物防水卷材，其特征是所述乙烯-辛 烯共聚物中辛烯含量為30-50wt%，氯化聚乙烯中氯含量為25-45wt%。
7.一種制備權利要求1-6任意一項所述乙烯-辛烯共聚物防水卷材的方法，其特征是 包括以下步驟(1)配料將各種原料按比例混合，常溫下充分攪拌均勻；(2)造粒把攪拌均勻的混合料投入密閉式煉塑機，密閉式煉塑機的溫度控制在150 170°C，密煉10 15分鐘后出料，直接進入雙輥機，雙輥機的輥筒溫度控制在140 150°C、 輥距設置為3. 5mm 4mm時出片，然后再經切粒機切粒；(3)將步驟(2)得到的粒料投入單螺桿擠出機擠出并經模具成型單螺桿擠出機的機 筒最高溫度為180 200°C、螺桿轉速控制在30 40轉/分鐘、單螺桿擠出機模具的中心 溫度為180 220°C、模具的兩側溫度高于模具的中心溫度10 15°C ；(4)將步驟(3)得到的成型料投入三輥冷卻壓花機輥壓出N類無復合層防水卷材或 L類雙面復合無紡布型防水卷材三輥冷卻壓花機的輥筒溫度控制在中輥筒溫度為50 70°C、下輥筒溫度為40 60°C、上輥筒溫度為60 80°C ；(5)自然冷卻、栽邊。
全文摘要
本發明涉及一種防水產品，具體為一種乙烯-辛烯共聚物防水卷材及其制備方法，解決現有防水卷材無法完全滿足產品各項性能指標及配方成本太高的問題，由乙烯-辛烯共聚物、氯化聚乙烯、線性高壓聚乙烯、填充增強劑、軟化增塑劑、酚類抗氧劑、熱穩定劑、潤滑劑和光穩定劑制成，將各種原料混合，攪拌；依次采用煉塑機、雙輥機和切粒機造粒；將粒料投入單螺桿擠出機擠出并經模具成型；將成型料投入三輥冷卻壓花機輥壓出防水卷材。既保留了橡膠特有的柔軟度和伸長率、回彈性，又保留了LLDPE較高的斷裂拉伸強度，整體片材柔軟度、平直度、平整度好，性能指標超過國家標準和鐵道部有關標準，耐老化性能、物理性能和加工性能都比較優良，且生產成本低。
文檔編號C08K3/32GK101831105SQ20101016768
公開日2010年9月15日 申請日期2010年5月11日 優先權日2010年5月11日
發明者馮青連 申請人:馮青連