高性能聚乙烯树脂在高分子预铺反粘防水卷材配方中的应用研究.pdf

高性能聚乙烯树脂在高分子预铺反粘防水卷材配方中的应用研究摘要：探讨了埃克森美孚高性能聚乙烯在高分子预铺反粘防水卷材中的应用优势：主体片材全部采用埃克森美孚高性能聚乙烯时，片材厚度降到 0.9 mm 的机械性能优于 1.2 mm 厚的参考配方片材；选用埃克森美孚埃能宝TM4009 部分代替参考配方中的线型低密度聚乙烯制备的高分子预铺反粘防水卷材，在主体片材厚度为 0.9 mm 时的机械性能和其他性能仍符合 GB/T 234572017 预铺防水卷材 的要求。关键词：高分子预铺反粘防水卷材；茂金属催化线性低密度聚乙烯；机械性能；片材厚度文章编号：1007-497X（2023）-08-0019-03中图分类号：TU502；TU57+3文献标志码：A以聚乙烯作为基材的高分子预铺反粘防水卷材机械性能优异、施工便利、防水效果良好，在地下防水工程中受到了广泛认可。目前，从聚乙烯原材料角度出发，探讨高分子预铺反粘防水卷材主体片材的配方及厚度对卷材机械性能影响的研究较少见。1高分子预铺反粘防水卷材的性能需求现行的 GB/T 234572017 预铺防水卷材 标准1中关于卷材机械性能的要求，与聚乙烯原料、配方、厚度关系较大的主要有以下几个方面：1）拉伸性能，2017 版国标提高了对拉力的要求，增加了拉伸强度收稿日期：2023-02-06作者简介：任璐瑛，女，1994 年生，聚乙烯应用开发工程师。联系地址：200241 上海市闵行区紫星路 1099 号埃克森美孚亚太研发有限公司。任璐瑛，熊锦琳，姚增增（埃克森美孚亚太研发有限公司，上海 200241）Abstract:This article discusses the application advantages of ExxonMobil high-performance polyethylene in polymer pre-laidreverse adhering waterproofing membrane:when the whole main sheet are made of ExxonMobil high-performancepolyethylene,and the sheet thickness is reduced to 0.9 mm,its mechanical properties are better than those of 1.2 mm thicksheet of reference formula;partially replacing the linear low-density polyethylene in the reference formula with ExxonMobilEnableTM4009,the mechanical and other properties of the obtained polymer pre-laid reverse adhering waterproofingmembrane still meets the requirements of GB/T 234572017“Pre-applied waterproofing sheets”when the thickness of themain sheet is 0.9 mm.Key words:polymer pre-laid reverse adhering waterproofing membrane;metallocene catalyzed linear low densitypolyethylene;mechanical property;sheet thicknessResearch on Application of High Performance Polyethylene Resinin the Formulation of Polymer Pre-laid ReverseAdhering Waterproofing MembraneRen Luying，Xiong Jinlin，Yao Zengzeng（ExxonMobil Asia Pacific R&D Co.,Ltd.,Shanghai 200241,China）中国建筑防水China Building Waterproofing2023 年第 8 期8 月2023 No.8AugustDOI:10.15901/ki.1007-497x.2023.08.00519-项目，拉伸强度是针对厚度归一化的指标，与聚乙烯原材料的性能直接相关；2）抗穿刺强度，2017 版国标中新增加的测试项目，对于主体片材的性能要求较高；3）抗冲击性能，在 2017 版国标中，测试仪器和测试条件均有较大改变，抗冲击仪器下部支撑由软支撑改为硬支撑，落锤重量、冲击头形状尺寸以及落锤落差高度也进行了修改，抗冲击性能与主体片材的柔韧性相关；4）钉杆撕裂强度以及热老化后的拉伸性能等项目也和聚乙烯原材料的性能相关。本研究对比了不同聚乙烯片材厚度的高分子预铺反粘防水卷材的机械性能，探讨了埃克森美孚高性能聚乙烯在高分子预铺反粘防水卷材的应用优势。本研究涉及的所有样品均在常规商业化的高分子预铺反粘防水卷材生产线上生产采样。2高分子预铺反粘防水卷材配方优化研究2.1埃克森美孚高性能聚乙烯简介埃克森美孚高性能聚乙烯为茂金属催化的线性低密度聚乙烯（mLLDPE），相较于熔融指数、密度相似 的 齐 格 勒-纳 塔 催 化 的 线 性 低 密 度 聚 乙 烯（LLDPE），在机械性能和加工性能方面均有不同程度的提升，已被广泛应用于各类薄膜中。高分子预铺反粘防水卷材中常用的埃克森美孚高性能聚乙烯牌号见表 1，包含埃能宝TM高性能聚乙烯和埃奇得TM高性能聚乙烯系列。与埃奇得TM系列相比，埃能宝TM系列具有长支链和较宽的分子量分布，在高分子预铺反粘防水卷材的生产过程中，对于机械性能和加工性能的平衡具有较大的贡献。2.2埃克森美孚高性能聚乙烯的应用研究以聚乙烯作为基材的高分子预铺反粘防水卷材配方体系中，高密度聚乙烯（HDPE）可以提供挺度和强度，线性低密度聚乙烯（LLDPE）可以提供韧性、调节流动性。本研究参考配方选用 70%HDPE+30%LLDPE（质量百分数，下同），选用的 HDPE熔融指数为 1（g/10 min）、密度为 0.952 g/cm3和 LLDPE熔融指数为 2（g/10 min）、密度为 0.918 g/cm3为防水市场中比较常见的聚乙烯牌号；高性能配方的聚乙烯选用表 1 中的埃能宝TM4009（30%）和埃能宝TM4002（70%）。生产高分子预铺反粘防水卷材所用的热熔压敏胶以及防粘保护层等材料均为市售产品。本研究中的聚乙烯片材均由同一台单螺杆挤出机生产，加工温度范围为 180220 益，加工线速度为3.5 m/min。参考配方聚乙烯片材目标厚度为 1.2 mm，高性能配方聚乙烯片材目标厚度为 0.9 mm。聚乙烯片材配方及实际厚度见表 2。本研究制备的聚乙烯片材和高分子预铺反粘防水卷材样品均被送往中国建材检验认证集团苏州有限公司，按 GB/T 234572017 的要求进行拉伸性能、抗冲击性能和抗穿刺性能等的测试；埃克森美孚上海研发中心实验室进行弯曲模量的测试。结果见表 3。从表 3 可以看出：1）高性能聚乙烯应用于高分子预铺反粘防水卷材时，即使主体片材的厚度降低到0.9 mm 左右，在拉伸性能方面，对比 1.2 mm 厚的参考配方片材仍具有明显优势；2）高性能聚乙烯配方在横、纵向拉伸性能的平衡性上，相较于参考配方有一定程度的提高；3）与参考配方相比，高性能配方聚乙烯片材的弯曲模量明显下降，片材减薄对于其弯折手感会有较明显的提升；4）在与胶层和防粘层复合之表 1常用于高分子预铺反粘防水卷材的埃克森美孚高性能聚乙烯牌号熔融指数（190 益，2.16 kg）/（g/10 min）密度/（g/cm3）埃能宝TM40090.900.938埃能宝TM40020.250.938埃能宝TM35050.500.935埃奇得TM10181.000.918埃奇得TM20182.000.918表 2聚乙烯片材配方及厚度配方名称配方组成参考配方70%HDPE+30%LLDPE1.21.16高性能配方70%埃能宝TM4002+30%埃能宝TM40090.90.92片材厚度/mm目标值实测值中国建筑防水2023 年第 8 期总第 465 期20-后，抗穿刺性能会有大约 15%的下降；5）在实际加工生产过程中，不同熔融指数的高性能聚乙烯共混效果较好。2.3埃克森美孚高性能聚乙烯的实际应用基于高性能聚乙烯优异的机械性能和加工性能，选用埃能宝TM4009 作为平衡参考配方整体性能的茂金属线型低密度聚乙烯共混组分，部分代替参考配方中的线性低密度聚乙烯，即新配方为 70%HDPE熔融指数为 1（g/10 min）、密度为 0.952 g/cm3+10%LLDPE熔融指数为 2（g/10 min）、密度为 0.918 g/cm3+20%埃能宝TM4009，主体片材厚度仍为 0.9 mm，生产及测试条件同 2.2，性能测试结果见表 4。从表 4 可以看出，用高性能聚乙烯替代常用的线性低密度聚乙烯制得的高分子预铺反粘防水卷材，在厚度为 0.9 mm 的情况下，拉伸性能、抗穿刺性能、抗冲击性能、钉杆撕裂强度以及热老化后的拉伸性能等机械性能符合 GB/T 234572017 的要求，并且其他性能也符合 GB/T 234572017 的要求。3结果与讨论埃克森美孚高性能聚乙烯的机械性能和加工性能优异，应用于高分子预铺反粘防水卷材主体片材的配方中具有以下优势：1）卷材的机械性能明显提升；2）高性能聚乙烯稳定、良好的加工性能为高效的生产保驾护航；3）高性能聚乙烯为主体片材的减薄提供了可能性，研究结果表明聚乙烯片材厚度为 0.9 mm 时制备的高分子预铺反粘防水卷材，综合性能指标依然可以满足 GB/T 234572017 的要求，同时卷材的易弯曲性提高，有利于实际施工，并且有利于成本控制。参考文献：1万慧娟，吴俊，邱谈，等.GB/T 234572017 预铺防水卷材 新国标解读J.中国建筑防水，2018（9）：33-40.（编辑：丁春花）表 3样品测试数据样品类型拉伸强度/MPa断裂伸长率/%纵向横向纵向横向高分子预铺反粘防水卷材23.932.66641 02935.042.2669818聚乙烯片材23.218.260280333.438.8682823抗穿刺强度/N抗冲击性能（0.5 kg m）弯曲模量/MPa390无渗漏325无渗漏409无渗漏103.4380无渗漏68.2配方组成片材厚度/mm70%HDPE+30%LLDPE1.270%埃能宝TM4002+30%埃能宝TM40090.970%HDPE+30%LLDPE1.270%埃能宝TM4002+30%埃能宝TM40090.9项目参考配方卷材（1.2 mm 厚）新配方卷材（0.9 mm 厚）标准值拉伸性能拉力/（N/50 mm）纵向1 053913逸600横向1 019902拉伸强度/MPa纵向23.927.0逸16.0横向32.632.1断裂伸长率/%纵向664844逸400横向1 029958热老化拉力保持率/%纵向104104逸90横向108103伸长率保持率/%纵向95112逸80横向84105低温弯折性-32 益无裂纹-32 益无裂纹-32 益无裂纹抗穿刺强度/N390773796350603740逸350逸400钉杆撕裂强度/N纵向横向抗冲击性能（0.5 kg m）抗静态荷载无渗漏20 kg，无渗漏无渗漏20 kg，无渗漏无渗漏20 kg，无渗漏低温弯折性不透水性-35 益无裂纹0.3 MPa，120min，不透水-35 益无裂纹0.3 MPa，120min，不透水-35 益无裂纹0.3 MPa，120 min，不透水弯曲模量/MPa-0.30.3103-0.50.269臆依1.5尺寸变化率/%纵向横向表 4新配方高分子预铺反粘防水卷材的性能任璐瑛，等：高性能聚乙烯树脂在高分子预铺反粘防水卷材配方中的应用研究21-