摘要：

本文研究了POE顆粒的添加量對自粘預(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。高密度聚乙烯相對于低密度聚乙烯，具有更高的拉伸強(qiáng)度，但伸長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，外觀相對平整，但是拉伸強(qiáng)度、釘桿撕裂強(qiáng)度均無法滿足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，在無相容劑的作用下，做出來的基材拉伸時(shí)會(huì)分層現(xiàn)象，也就無法滿足標(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)，取長補(bǔ)短，通過引入功能性材料來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，深圳萬測試驗(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、膜斷裂伸長率。拉力采用矩形試件，主要用來體現(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，測出的強(qiáng)度越大。膜斷裂伸長率，共混材料間的相容性越好，測出的伸長率越大。

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PE和PP共混體系拉伸性能的影響

4.1 POE含量對體系拉力的影響

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分層無分層無分層

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)幾乎沒有伸長率，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含量對體系拉伸強(qiáng)度及膜斷裂伸長率的影響

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)度測試時(shí)采用的是啞鈴型試件，分層的影響在測試中體現(xiàn)的更加明顯，無POE添加的情況下，基材幾乎一拉就斷。

圖4.3中，伸長率隨著POE含量的增加，先是大幅度增長，含量達(dá)到10份以后，增長趨于平緩。這說明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10份時(shí)，釘桿撕裂強(qiáng)度的增加已經(jīng)不明顯了，說明此時(shí)POE對整個(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裂紋無裂紋無裂紋

表4.2POE含量對低溫彎折性的影響

從表2中可以看出，POE的含量對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℃無裂紋的要求。

五、結(jié)論

a）POE對使用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）考慮到目前市場上三種材料的價(jià)格，POE＞PE＞PP，所以綜合各添加量基材在測試中的表現(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、涂膠后易起皺的問題。