摘要：

本文研究了POE顆粒的添加量對(duì)自粘預(yù)鋪防水卷材基材的改性增韌作用。探討了POE含量的增加對(duì)于PE/PP共混體系的拉伸性能、釘桿撕裂性能、低溫性能的影響。結(jié)果表明POE能大幅提高PP/PE共混體系的相容性，且對(duì)整個(gè)體系起到明顯的增韌效果，提升體系的低溫性能。

一、引言

高分子自粘預(yù)鋪防水卷材廣泛應(yīng)用于基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)工程，材料綜合性能為工程的防水安提供了基本保證。預(yù)鋪反粘的施工方式使卷材與結(jié)構(gòu)形成不可分割的一體。隨著GB/T 23457-2017標(biāo)準(zhǔn)的推出，對(duì)高分子類基材的強(qiáng)度和韌性提出了更高的要求，單一的原料生產(chǎn)很難達(dá)到所有關(guān)鍵指標(biāo)的要求，為此引入功能性材料的作用也就凸顯而出。

二、高分子自粘預(yù)鋪防水卷材現(xiàn)狀

目前廠家常用的原料主要有以下3種：

1）高密度聚乙烯

高密度聚乙烯(High Density Polyethylene，簡(jiǎn)稱為"HDPE")又稱低壓聚乙烯，是一種結(jié)晶度高、非極性面呈一定程度的半透明的塑料粒子。高密度聚乙烯相對(duì)于低密度聚乙烯，具有更高的拉伸強(qiáng)度，但伸長(zhǎng)率和柔韌性不如低密度聚乙烯。采用單一HDPE為原料生產(chǎn)高分子基材（預(yù)鋪防水卷材 GB/T 23457-2017 中P類標(biāo)準(zhǔn)）時(shí)，容易出現(xiàn)釘桿撕裂不合格現(xiàn)象，且由于其熔融指數(shù)較低，加工性能較差，會(huì)導(dǎo)致生產(chǎn)效率低，產(chǎn)品外觀差等現(xiàn)象。單一HDPE作為原料生產(chǎn)出的預(yù)鋪產(chǎn)品還存在硬度大，不好施工的缺點(diǎn)。

2）低密度聚乙烯

低密度聚乙烯(LDPE)又稱高壓聚乙烯，是一種塑料材料，它適合熱塑性成型加工的各種成型工藝，成型加工性好。目前防水廠家使用Z為廣泛的是線性低密度聚乙烯（LLDPE），LLDPE對(duì)比于HDPE，有易加工，柔韌性好等優(yōu)點(diǎn)。單一LLDPE作為原料生產(chǎn)出的高分子基材，外觀相對(duì)平整，但是拉伸強(qiáng)度、釘桿撕裂強(qiáng)度均無(wú)法滿足GB/T 23457-2017要求。同時(shí)，由于LLDPE的熱變形溫度只有100℃左右，生產(chǎn)中涂膠時(shí)會(huì)產(chǎn)生二次加熱，在縱向牽引力的作用下，容易出現(xiàn)預(yù)鋪成品不平整或者平直度較大的情況。

3）聚丙烯

聚丙烯（Polypropylene，簡(jiǎn)稱PP）是一種半結(jié)晶的熱塑性塑料。具有較高的耐沖擊性，機(jī)械性質(zhì)強(qiáng)韌，抗多種有機(jī)溶劑和酸堿腐蝕，缺點(diǎn)是脆性大、韌性差，尤其是低溫脆性差。PP在高分子預(yù)鋪產(chǎn)品基材中的使用不如前兩者廣泛，因?yàn)榇蟛糠謴S家使用的主材料都是PE類的，而PP與PE混合時(shí)是不相容的，在無(wú)相容劑的作用下，做出來(lái)的基材拉伸時(shí)會(huì)分層現(xiàn)象，也就無(wú)法滿足標(biāo)準(zhǔn)的性能要求。但是PP與PE類原料相比，且具有更高的熱變形溫度、拉伸強(qiáng)度，做出來(lái)的成品也更平整。

綜合以上，我們可以發(fā)現(xiàn)，由于這三款材料都有各自的優(yōu)缺點(diǎn)，想單靠某一單一原料來(lái)生產(chǎn)完全符合標(biāo)準(zhǔn)要求的高分子基材是非常困難的。如果想做出一款柔軟適中，外觀平整，性能合格的高分子預(yù)鋪基材，我們就需要綜合上述三種原料的優(yōu)缺點(diǎn)，取長(zhǎng)補(bǔ)短，通過(guò)引入功能性材料來(lái)使三種或其中兩種共混擠出后的基材能夠同時(shí)繼承LLDPE的柔韌性、HDPE的強(qiáng)度、PP的平整度與高熱變形溫度。

本文主要討論P(yáng)OE在PP與PE共混體系中的應(yīng)用。

三、POE改性高分子預(yù)鋪基材的實(shí)驗(yàn)方法和表征方法

3.1 實(shí)驗(yàn)方法

本文主要從POE用量對(duì)PE和PP共混體系的拉伸性能、釘桿撕裂性能、低溫彎折性的影響進(jìn)行研究。

本文采用共混擠出加工工藝制備高分子預(yù)鋪基材，具體的工藝如下：小型擠出機(jī)預(yù)先加熱到220~230℃，將原料按配比混合均勻后投入，擠出壓片后進(jìn)行測(cè)試，壓片厚度0.9mm左右。基礎(chǔ)配方如下：

PE（HDPE與LLDPE復(fù)配）：60   

PP:  40

POE：0~20

本實(shí)驗(yàn)將POE分別以0、5、10、15、20份加入。

使用的實(shí)驗(yàn)儀器有：

微機(jī)控制電子試驗(yàn)機(jī)：104B型，深圳萬(wàn)測(cè)試驗(yàn)設(shè)備有限公司。

低溫試驗(yàn)箱：40FDW/200型，天津港原儀器廠。

3.2 表征方法

試驗(yàn)條件為溫度（23±2）℃，相對(duì)濕度（50±10）%。

1）拉伸性能

按照GB/T23457-2017中的6.8.1進(jìn)行，試驗(yàn)速度250mm/min。拉伸性能包含拉力、拉伸強(qiáng)度、膜斷裂伸長(zhǎng)率。拉力采用矩形試件，主要用來(lái)體現(xiàn)產(chǎn)品的強(qiáng)度。拉伸強(qiáng)度采用啞鈴型試件，材料的相容性越好，測(cè)出的強(qiáng)度越大。膜斷裂伸長(zhǎng)率，共混材料間的相容性越好，測(cè)出的伸長(zhǎng)率越大。

2）釘桿撕裂強(qiáng)度

按照GB/T23457-2017中的6.9進(jìn)行，釘桿撕裂越大說(shuō)明材料的韌性越好。根據(jù)預(yù)鋪產(chǎn)品的施工工法，產(chǎn)品鋪設(shè)完成后，是直接在卷材防粘層表面扎鋼筋澆筑混凝土的，所以這項(xiàng)性能的好壞，直接影響了產(chǎn)品這項(xiàng)施工的可靠性。

3）低彎折性能

按照GB/T328.15-2007的規(guī)定進(jìn)行測(cè)試，低溫彎折性描述了高分子預(yù)鋪基材變脆的極限溫度，反映了高分子預(yù)鋪基材在低溫狀態(tài)時(shí)的變形能力，極限溫度越低表高分子預(yù)鋪基材的低溫變形性能越好，因此，低溫柔度主要反映了高分子預(yù)鋪基材的抗低溫變形能力。

四、POE含量對(duì)PE和PP共混體系拉伸性能的影響

4.1 POE含量對(duì)體系拉力的影響

按照3.1、3.2的實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)和測(cè)試，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖4.1、表4.1所示。

添加量05101520拉伸時(shí)現(xiàn)象（斷裂處）有明顯分層輕微分層幾乎無(wú)分層無(wú)分層無(wú)分層

表4.1 不同POE添加量下的拉伸時(shí)現(xiàn)象

從圖4.1我們可以看出，POE的加入對(duì)體系的拉力影響并不大，隨著POE含量的提高，體系的拉力先增大后降低，這是因?yàn)楫?dāng)POE含量為0時(shí)，體系的相容性很差，基材在拉伸時(shí)幾乎沒(méi)有伸長(zhǎng)率，拉力幾乎是瞬間到了較大值，接著就出現(xiàn)分層斷裂的現(xiàn)象，整個(gè)體系的拉力無(wú)法發(fā)揮出極限值。當(dāng)POE的含量達(dá)到5、10份時(shí)，體系的相容性改善，拉力有所提高。當(dāng)POE的含量大于10份時(shí)，整個(gè)體系的拉力又會(huì)下降，這是因?yàn)镻OE的拉伸強(qiáng)度只有10MPA左右，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于PE和PP，POE含量的增加降低了整個(gè)體系的力值極限。從表4.1可以看出，隨著POE含量的增加，整個(gè)體系的相容性逐漸變好，添加到5份時(shí)已有明顯的效果，15份時(shí)效果較佳，再往后添加基本改善不大。

4.2  POE含量對(duì)體系拉伸強(qiáng)度及膜斷裂伸長(zhǎng)率的影響

按照3.1、3.2的實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)和測(cè)試，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖4.2、4.3所示。

從圖4.2中我們可以看出，隨著POE添加量的增加，體系的拉伸強(qiáng)度先增加后降低，原因與拉力變化相同，這是因?yàn)槔鞆?qiáng)度測(cè)試時(shí)采用的是啞鈴型試件，分層的影響在測(cè)試中體現(xiàn)的更加明顯，無(wú)POE添加的情況下，基材幾乎一拉就斷。

圖4.3中，伸長(zhǎng)率隨著POE含量的增加，先是大幅度增長(zhǎng)，含量達(dá)到10份以后，增長(zhǎng)趨于平緩。這說(shuō)明POE的添加確實(shí)在PE和PP共混體系中起到了類似相容劑的作用，且本身的柔性鏈條也起到了一定的增韌效果。

4.3  POE含量對(duì)體系釘桿撕裂強(qiáng)度的影響

按照3.1、3.2的實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)和測(cè)試，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖4.4所示。

結(jié)合圖4.4，隨著POE含量的增加，釘桿撕裂強(qiáng)度增加非常明顯，從0份添加到5份時(shí)，釘桿撕裂強(qiáng)度增加了143%，5份增加到10份，釘桿撕裂強(qiáng)度增加了20%左右，當(dāng)POE含量超過(guò)10份時(shí)，釘桿撕裂強(qiáng)度的增加已經(jīng)不明顯了，說(shuō)明此時(shí)POE對(duì)整個(gè)體系的增韌效果已經(jīng)達(dá)到了較佳效果。

4.4  POE含量對(duì)體系低溫彎折性能的影響

添加量05101520低溫彎折性（-35℃）清晰裂紋輕微裂紋無(wú)裂紋無(wú)裂紋無(wú)裂紋

表4.2POE含量對(duì)低溫彎折性的影響

從表2中可以看出，POE的含量對(duì)體系低溫柔韌性的影響也是非常明顯的，當(dāng)POE的含量添加到10份時(shí)，基材的低溫彎折性可以達(dá)到GB/T 23457-2017要求的-35℃無(wú)裂紋的要求。

五、結(jié)論

a）POE對(duì)使用PE和PP共混體系生產(chǎn)的高分子預(yù)鋪基材有著良好的增韌效果，隨著POE含量的增加增韌效果越好，但是當(dāng)POE的含量大于10份時(shí)，POE的增韌效果明顯下降，且會(huì)降低體系的拉伸強(qiáng)度。

b）POE在PE和PP共混體系中可以起到很好的相容劑作用，添加量為10份左右時(shí)，基材在拉伸時(shí)就基本不會(huì)出現(xiàn)分層現(xiàn)象。

c）POE的含量增加，為體系提供了橡膠區(qū)，能夠有效的改善PE和PP體系的低溫柔韌性能。

d）考慮到目前市場(chǎng)上三種材料的價(jià)格，POE＞PE＞PP，所以綜合各添加量基材在測(cè)試中的表現(xiàn)，企業(yè)在保證產(chǎn)品質(zhì)量的同時(shí)，為了控制成本，可以將POE的含量控制在10份~15份之間。

e）本研究提供的高分子預(yù)鋪基材配方所生產(chǎn)出的基材在POE含量大于10份時(shí)可以完全達(dá)到較新的預(yù)鋪防水卷材GB/T23457-2017的標(biāo)準(zhǔn)要求，同時(shí)解決了產(chǎn)品柔韌性、平整性、涂膠后易起皺的問(wèn)題。