熱塑性聚烯烴(TPO)防水卷材專(zhuān)用料的研制

中國科技核心期刊新整建跪村科.NB熱塑性聚烯烴(TPO)防水卷材專(zhuān)用料的研制劉國剛，田鳳蘭,劉振華,李建軍,劉志維，(北京東方雨虹防水技術(shù)股份有限公司,北京101309)摘要;以聚合型TPO樹(shù)脂為基礎原料,通過(guò)添加阻燃劑、光屏蔽劑、潤滑劑和其它助劑等制備TPO防水卷材專(zhuān)用料。結果表明，當TPO樹(shù)脂總用量為70%時(shí),改性料的性能和經(jīng)濟成本達到較好的平衡。通過(guò)改交配方中TPO -ATPO-B添加比例,進(jìn)一步調節產(chǎn)品的加工性能、力學(xué)性能和焊接施工性能。測試結果表明,TP0-B的加入可提高改性料的加工性能、片材的韌性和焊接性能，但強度會(huì )隨其用量的增加而降低，當其用量過(guò)高時(shí)，焊接過(guò)程中容易出現變形和出油現象。TPO樹(shù)脂中TPO-B用量控制在20%-30%時(shí),產(chǎn)品具有最佳綜合性能。對于北方寒冷地區推薦選用TPO-B用量為30%的柔軟配方，對于南方高溫地區推薦選用TPO-B .用量為20%的高強度配方。關(guān)鍵詞:熱塑性聚烯烴:防水卷材;熔體流動(dòng)速率;接縫剝離強度中圖分類(lèi)號:TUS73文獻標識碼:A文章編號: 1001 -702X (2014) 12- 056 -04Study on TPO compound for thermoplastic polyolefin waterproofing sheetsLIU Guogang, TIAN Fenglan, LIU thenhua, LI Jianjun, LIU Zhiwvei(Bejing Oriental Yuhong Waterprof Technology Co. Ld., Beijing 101309, China)Abstract: Speial compound for thermoplasic plyolefin walepofing sheets were pepared with Reactor TPO resin,flame re-tardant, light shielding agent, lubricant and other agents. The results showed that,when the amount of TPO resin was at 70%，thecompound created a balance between properties and co8t. So we maintained the amount of TPO resin tally at 70% in the for-mula,and adjust the ratio of TPO-B to improve the poessing performance, mechanical properties and welding ability of the com-)ound.he results showed that, the processing performance, toughness and welding ability of the sheets were improved with the in-creasing amount of TPO-B,but the strength was decreased and the sheets were prone to deformation during the welding. Whenthe TPO-B added in a proportion of 20% to 30% ,the products showed excellent comprehensive performance. We recommendedthe sofen prducts with TP0-B al the ratio of 30% in norhem China, while in southem China,TPO-B at 20% with high-strength was the best choice.Key words: hemoplatie ployolefi: wtepofing set; melt flow rate; seam peling strengh ;TPO防水卷材具有EPDM防水卷材優(yōu)異的耐老化性能TPO防水卷材體系可提供30年以上的質(zhì)量保障2,隨著(zhù)國家和PVC防水卷材的可焊接性,不含增塑劑,產(chǎn)品節能環(huán)保、易標準GB 27789- -2011 <熱塑性聚烯烴(TPO)防水卷材》的實(shí)于回收，已成為防水市場(chǎng)增長(cháng)最快的高分子類(lèi)防水卷材,被認施,P0防水卷材將成為屋面防水卷材的發(fā)展趨勢。為是“新- -代”單層防水卷材。產(chǎn)品廣泛應用于大跨度廠(chǎng)房、選用荷蘭Basell公司的2種不同熔體流動(dòng)速率(MFR)的商業(yè)設施和公共建筑等領(lǐng)域屋面系統新建和維修防水工程。Catalloy工藝反應型(又稱(chēng)“聚合型"TPO樹(shù)脂(TPO~A和TPO-在A(yíng)STM D6878熱塑性聚烯烴基卷材產(chǎn)品的標準規格》中，B)為基料,輔以多種填料和助劑,在保持TPO樹(shù)脂總量不變的前提下,通過(guò)改變配方體系中TP0-A/TPO-B的比例,研究收稿日期: 2014 -09-03TPO-B樹(shù)脂用量對于配方體系的MFR、力學(xué)性能和焊接施工作者簡(jiǎn)介:劉國剛,男, 1984年生,山東聊城人,碩士,從事高分子防性能的影響規律中國煤化工勿理力學(xué)性能和水卷材的研究和應用。地址:北京市順義區順平路沙嶺段甲2號,E-焊接施工性能的:MHCNMHG .mail: liuguoganghao@163.com.●56●新型建筑材料2014.12.劉國剛,等:熱塑性聚烯烴(TPO)防水卷材專(zhuān)用料的研制普通聚丙烯與橡膠的共混物，橡膠相均勻地分散在連續的PP1實(shí)驗相中,可為材料提供優(yōu)異的力學(xué)性能、低溫性能，良好的耐候1.1 原料與助劑性能和焊接施工性能"。TPO-A、TP0-B,荷蘭利安德巴塞爾工業(yè)集團;氫氧化鎂，2.1改性料配方 中TPO樹(shù)脂用量的研究美國雅寶公司;鈦白粉，美國杜邦公司;潤滑劑,市售;抗氧劑實(shí)驗中選用Basell公司的全聚合TPO樹(shù)脂為基料,綜合1010、光穩定劑,德國巴斯夫股份公司?？紤]TPO防水卷材力學(xué)強度、阻燃效果、耐候性能、加工性能1.2 設備與儀器和焊接施工等性能。在配方體系中分別引入阻燃填料、光屏蔽HT- -25雙螺桿擠出機,三輥壓光機,中160x300,南京橡塑劑、潤滑劑、加工熱穩定劑和光穩定劑等助劑。設計專(zhuān)用料的機械廠(chǎng)有限公司;VARIMAT V2熱風(fēng)自動(dòng)焊接機，瑞士配方見(jiàn)表 1.LEISTER萊丹公司;XNR- 400D熔體流動(dòng)速率儀,承德市金建表1均質(zhì)型TPO專(zhuān)用料的實(shí)驗配方質(zhì)量份檢測儀器有限公司;CMT6104微機控制電子萬(wàn)能試驗機,美配方編號ABCDEF特斯工業(yè)系統(中國)有限公司。1.3 實(shí)驗流程氫氧化鎂采用雙螺桿擠出機完成物料的熔融、混煉、排氣,并經(jīng)過(guò)鈦白粉板材擠出模頭擠出，最后經(jīng)三輥壓光制備出無(wú)胎均質(zhì)型的潤滑劑TPO片材樣品?？寡鮿?010工藝流程如下:原料- +配料、混合→雙螺桿擠出機-→擠光穩定劑0.5.5).5).5 0.5 0.5出一三輥壓光-牽引冷卻。表1配方測試結果表明,當填料用量≤10%時(shí)(對應的配加工溫度分別為170、210.220、230.230c,?？跍囟葹榉?A和配方B),產(chǎn)品具有優(yōu)異的柔軟度和很高的斷裂伸長(cháng)230 C,轉速為200 r/min.率,但是該系列配方的成本較高,而且耐燃燒性能很差。當填1.4性能測試 .料用量≥40%時(shí)(對應配方E和配方F),加工過(guò)程中易出現熔體流動(dòng)速率(MFR)按照CB/T 3682- 2000<熱塑性塑粉料架橋, 導致下料不穩定，電流和熔體壓力波動(dòng)大,易出現料熔體質(zhì)量流動(dòng)速率和熔體體積流動(dòng)速率)，在230 C,2.16電流過(guò)載等現象。 填料含量過(guò)高,容易團聚結塊,分散效果不kg條件下進(jìn)行測試;拉伸性能按照GB/T 328.9- 2007《建筑佳, 界面粘接狀況下降,出現粘接缺陷,材料受拉伸時(shí)微裂紋防水卷材試驗方法第9部分:高分子防水卷材拉伸性能方和塑性變形太大，幾乎成為宏觀(guān)開(kāi)裂，導致拉伸強度急劇降法B進(jìn)行測試,采用符合CBT 528- -2009 《硫化橡膠或熱塑低, 焊接剝離性能較差,剝離過(guò)程中易出現脆性斷裂。性橡膠拉伸應力應變性能的測定》的啞鈴型I型試件,拉伸因此,當填料含量較高，單獨選用TPO-A樹(shù)脂時(shí),由于其速度(250+50) m/min;直角撕裂性能按照GB/T529- -2008 熔融指數較小, 對填料的塑化和包覆效果很差,導致制品表面<硫化橡膠或熱塑性橡膠撕裂強度的測定》進(jìn)行測試，采用無(wú)缺陷較多。 為此,在綜合產(chǎn)品性能和經(jīng)濟成本的基礎上,我們割口直角撕裂方法，拉伸速度(250+50) mn/min;接縫剝離強最終選用了D配方[m(樹(shù)脂):m (填料)=70:30]作為研究基礎，度按照GB/T 328.21- 2007健筑防水卷材試驗方法 第21部分并對 其進(jìn)行加工和焊接施工性能改進(jìn)的研究。高分子防水卷材接縫剝離性能>)進(jìn)行測試，拉伸速度(100+10)2.2改性料配方 中TPO- B樹(shù)脂用量的研究mm/min.針對Basell公司的TPO樹(shù)脂，為改善產(chǎn)品的加工和焊接施工性能，我們優(yōu)選出2種適用于生產(chǎn)防水卷材的牌號,其2結果與討論中,TPO-A為低熔融指數牌號, TPO-B為高熔融指數牌號,二TPO樹(shù)脂-般是由合成橡膠和聚烯烴2種組分構成的彈者物理化學(xué)性能相近,使用中進(jìn)行復配使用，以使產(chǎn)品具有優(yōu)性材料,目前主要由EPDM和PP組成。生產(chǎn)方法-般分為2異的加工性能及應用性能。種, -種是共混復合型(Compounded TP0),另-種是反應型根據表1中配方D,我們將樹(shù)脂用量固定為70質(zhì)量份(Reactor TPO) ,其中共混復合型又包括機械摻混法和動(dòng)態(tài)硫(試驗中通過(guò)改變TP0-A/TP0-B質(zhì)量比)，填料和各種添加化法2種路線(xiàn)”。助劑為30質(zhì)量中國煤化工Baell公司采用Catalloy工藝合成的TPO樹(shù)脂，不同于MYHCNMH GNEW BUILDING MATERIALS●57●.劉國剛，等:熱塑性聚烯烴(TPO)防水卷材專(zhuān)用料的研制表2 TPO 改性料的實(shí)驗配方質(zhì)量份麥3 TPO樹(shù)脂中TP0-B用量對片材力學(xué)性能的影響配方編號'2° 35*3TPO-A0060拉伸強度14.3TPO-B0) 50MPa縱向18.9 18.2 17.6 16.4 14.5 13.氫氧化鎂斷裂伸長(cháng)率橫向683 720 745 768788812鈦白粉1%縱向482.524.593632667740潤滑劑81.1 75.4 66.抗氧劑1010).5.5 0.5撕裂強度/(N/mm)縱向103.4 98.294.5 90.178.1 71.3光穩定劑0.52.2.1 改性料配方中TPO-B樹(shù)脂用量對體系MFR片材后期的抗風(fēng)揭性能。這主要是因為T(mén)PO-B樹(shù)脂分子質(zhì)量的影響較小,其加入后使得配方體系的強度降低，韌性增大。其中3'通過(guò)對Basell公司TP0-A和TP0- B原料對應的性能指和4*配方體系的綜合力學(xué)性能較優(yōu),產(chǎn)品既具有較好拉伸強標分析,同時(shí)考慮設備加工特性和片材成型工藝,設計改性料度和撕裂強度， 同時(shí)保持較高的斷裂伸長(cháng)率,因此,TPO-B的的MFR目標值為1.0~1.5 g/10 min,而對獲得的改性料測試其最佳用量為20%-30%。MFR值見(jiàn)圖1.2.2.3樹(shù)脂層配方中TPO樹(shù)脂用量對片材焊接性能3.0對于TPO防水卷材來(lái)說(shuō)，易于焊接和焊接強度的可靠性2.5是產(chǎn)品最為重要的性能指標9。實(shí)驗中采用自動(dòng)熱風(fēng)焊機,在2.0500 C.2.5 m/min和90%風(fēng)量的條件下,對片材進(jìn)行焊接性能每1.5的考察,測試結果見(jiàn)圖2。120309.5 tTPO樹(shù)脂中TP0-B的含量%圖1 TPO 樹(shù)脂中TPO -B用量對產(chǎn)品MFR的影響8.58.0由圖1可以得出;MFR隨著(zhù)TPO-B的用量增加而變大。7.5當TP0-B用量為0時(shí),配方體系的MFR值為0.65 g10 min,當TP0-B用量增至50%時(shí), MFR值增大為2.70 g/10 min.這10 50TPO樹(shù)脂中TPO B的含量/%是因為T(mén)PO-B樹(shù)脂的分子質(zhì)量較小,MFR相對較大,其加入后使得配方體系的流動(dòng)性改善，加工過(guò)程中電流和熔體壓力圖2 TPO 樹(shù)脂中TP0-B用量對產(chǎn)品接縫剝離強度的影響顯著(zhù)降低，加工性、流動(dòng)性變好。當TPO-A用量在70%-80%,從圖2可以看出，防水卷材的最大接縫剝離強度隨對應TPO-B用量在30%- 20%時(shí),改性料的MFR值為1.147 TPO-B 樹(shù)脂用量增加,出現先增大后降低的現象。這是因為g/10 min,與設定值1.10 g/10 min最為接近。TPO-B樹(shù)脂的MFR值較大,對應的熱變形溫度較低,有利于2.2.2改性料配方中 TPO-B樹(shù)脂用量對片材力學(xué)低溫焊接。當TP0-B用量小時(shí),由于配方體系的MFR值較性能的影響小,不利于低溫焊接,易出現虛焊和跳焊的現象,焊接時(shí)應適力學(xué)性能是保障材料正常使用最為基本的性能，在相同當提高焊接溫度或者降低焊接的速度;當TP0-B用量過(guò)多時(shí)，條件下對各個(gè)配方的樣品進(jìn)行力學(xué)性能測試，結果見(jiàn)表3.配方體系的MFR值較大,熱變形溫度變低，焊接過(guò)程中易出從表3可以得出,隨著(zhù)TPO-B用量增大,產(chǎn)品橫/縱向的現出油和變形，同樣由于片材強度降低導致剝離強度降低，影拉伸和撕裂強度均呈現降低的趨勢,但其斷裂伸長(cháng)率增大。1"響最終防水效果和工程美觀(guān)。 3" 和4"配方體系焊接適應性配方的縱向拉伸強度達到18.9 MPa,遠高于12 MPa的指標強,可適應較寬的焊接溫度和速度,接縫剝離強度大,為推薦要求,但其縱向斷裂伸長(cháng)率僅為482%,不能滿(mǎn)足500%要求;配方。對于北方“中國煤化工對柔軟的4配6'配方斷裂伸長(cháng)較高,其橫向斷裂伸長(cháng)率達到812%,縱向斷方,而對于南方:3*配方,從而保CNMH G裂伸長(cháng)率也達到740%，但其對應拉伸和撕裂強度較低,影響證防水系統更好的爬⊥雙木利明小仕肥?！?8●新型建筑材料2014.12劉國剛，等:熱塑性聚烯烴(TPO)防水卷材專(zhuān)用料的研制按照GB27789- 2011 對片材進(jìn)行115 C、28 d的熱老化(4)TPO-B的引入可降低焊接施工溫度和提高焊接速度，性能測試，結果表明,6個(gè)配方體系的拉伸強度保持率均在擴大焊接窗口,但是當TPO-B用量過(guò)大時(shí),焊接過(guò)程中容易95%左右,而斷裂伸長(cháng)率保持率也均在90%以上,顯示出改性出現出油和片材變形的現象,而且剝離強度降低。對于北方寒料較好的耐老化性能。冷地區,推薦選用TPO-B用量為30%的柔軟配方,對于南方高溫地區，推薦選用TP0樹(shù)脂中TPO-B用量為20%的高強3結語(yǔ)度配方。(1)與PVC防水卷材相比,TPO防水卷材不存在增塑劑的表面遷移，具有較寬的溫度適應性,熱風(fēng)焊接時(shí)不產(chǎn)生有害參考文獻:氣體,安全環(huán)保;與三元乙丙橡膠防水卷材相比,TP0防水卷[] 沈春林國內外建筑防水材料現狀和我國發(fā)展規劃及建議川,新材可采用熱風(fēng)焊接，安裝快速方便,防水效果可靠。型建筑材料, 2003(4):36 40.(2)選用Basell聚合型TP0樹(shù)脂生產(chǎn)的改性片材具有優(yōu)[2]楊勝.TPO 防水卷材原料及其配方的研究([].中國建筑防水，2010異的力學(xué)性能、高低溫性能及良好耐候性能和焊接施工性能。(z1):67-72.而選用低MFR值的TPO-A與高M(jìn)FR值的TP0-B復配使[3] 楊敏,張桂林新型防水材料 TPO的研究進(jìn)展[.橡膠資源利用，用,可有效改善改性料的加工性能、產(chǎn)品的柔韌性、斷裂延伸2006(2):12-14.性及焊接施工性能。[4]周光字關(guān)于 TPO及TPO單層屋面卷材J].中國建筑防水,2007(3)由于TPO-B樹(shù)脂的分子質(zhì)量低,MFR較大,隨其用(9):8-10.量增加,改性料具有很好的加工流動(dòng)性和柔韌性,但產(chǎn)品的拉[5]明明.TPO 防水卷材的原材料與配方設計I.中國建筑防水,2010伸強度和撕裂強度降低。當TPO-A與TPO-B的質(zhì)量比為(22):29- -3.70:30和80:20時(shí),其MFR值處于1.0-1.5 g/10 min,具有較好▲的熔體強度、加工性能和綜合力學(xué)性能。(上接第49頁(yè))[1]李麗娟，陸偉文,李盛勇.等高層銅筋混凝土超長(cháng)結構無(wú)縫設[4] Idom G M.Expansive mechanism in concrete[J].Cement and Con-計與樓板應力測試分析1.建筑結構學(xué)報, 2004(2): 114-120.crete Research, 1992, 22 (6): 1039-1046.12] 伍朝暈,孫柏林溫度應力對超長(cháng)結構的影響[].建筑結構,2002,5] 游寶坤，李光明，韓立林、大體積補償收縮混凝土的結構穩定性32(8):28-30.問(wèn)題[J].混凝土,2001(5):7-11.Ting Yao,Jian Ye Zhang,ja Ping Liu,et al.Non -structural[6]高培偉,盧小琳， 唐明述，膨脹劑對混凝土變形性能的影響[],南cracking analysis of early age of reinforcement concrete wall京航空航天大學(xué)學(xué)報, 2006, 38 (2) :251-255.[].Advanced Materials Research, 2012,44 449:251-259.7] 彭江,徐志全，閣培渝.大體積補償收縮混凝土中膨脹劑的使用 [14] Ting Yao, Qian Tian, Shouzhi Zhang.et al.Field monitoring an效能J}建筑材料學(xué)報, 2003,62): 147-152.analysis of reinforcement concrete slab [J_Applied Mechanics8] 陳志城,閻培渝.補償收縮混凝土的自收縮特性[I.硅酸鹽學(xué)報，and Materials, 2013,351-352: 1217-1221.2010, 38(4):568- -573.[15]徐文, 王育江,姚婷,等溫度場(chǎng)與膨脹歷程雙重調控抑制混凝{9]王新娟,鄧敏,水泥基材料的收縮 與膨脹劑收縮補償作用探討巾土開(kāi)裂技術(shù)[J].新型建筑材料,2014(1):39-41.材料導報,2006(8):32- -34.[16]繆昌文， 田倩，劉加平，等.基于毛細管負壓技術(shù)測試混凝土最10] 馮健，呂志濤,吳志彬，等超長(cháng)混凝土結構的研究和應用[],建早期的自干燥效應[J.硅酸鹽學(xué)報,2007(4):509 -516.筑結構學(xué)報，201,226):14 19.中國煤化工MHCNMH GNEW BUILDING MATERIALS●59..