動(dòng)態(tài)硫化熱塑性聚烯烴(TPV)防水片材的研究

研究與應用動(dòng)態(tài)硫化熱塑性聚烯烴(TPV)阬水片材的研究張廣彬(勝利油田大明新型建筑防水有限責任公司,山東東營(yíng)257091)[摘要]簡(jiǎn)逑了動(dòng)態(tài)全硫化技術(shù)原理,并就 EPDMPP橡塑比、工動(dòng)態(tài)硫化過(guò)程就是在選定橡膠、樹(shù)脂組分的基礎藝參數、硫化劑用量、填充補強材料用量對動(dòng)態(tài)硫化熱塑性聚上,采用適宜的配方體系(主要是硫化體系)和制備工烯烴防水片樹(shù)性能的影響進(jìn)行了研究。藝,通過(guò)高溫硫化和剪切作用,使橡膠的交聯(lián)速率、交[關(guān)鍵詞]動(dòng)態(tài)硫化;熱塑性聚烯烴;防水片材聯(lián)密度與混合剪切速率的大小相匹配,形成具有一定[文章編號]1007-497X(2009)-12-0017-05交聯(lián)度和粒徑范圍的共混體。共混體中橡膠被硫化中圖分類(lèi)號]TU573成交聯(lián)的顆粒,也稱(chēng)微區( Domain),分散在樹(shù)脂中,[文獻標識碼AStudy on dynamic vulcanization of thermoplastic polyolefin給共混體提供彈性;樹(shù)脂則提供熔融溫度下的塑性流(TPV) waterproofing sheet/ Zhang Guangbin動(dòng),即提供熱塑成型性。理想的TPV相態(tài)結構應是大Abstract] This paper introduces technology principle of dynamic量的交聯(lián)橡膠作為分散相并以微米級尺寸均勻地分vulcanization and studies factors which affect the performances of散于少量的樹(shù)脂基體中。因共混物中橡膠相比例較TPV waterproofing sheet, including the ratio of EPDM to PP,大,在動(dòng)態(tài)硫化時(shí)通常都要經(jīng)過(guò)相轉變過(guò)程才能形成process control, amount of curing agent and fillers.所需要的相態(tài)結構。動(dòng)態(tài)全硫化過(guò)程如圖1所示Key words] dynamic vulcanization; thermoplastic polyolefwaterproofing sheet用動(dòng)態(tài)硫化技術(shù)制備的共混型熱塑性彈性體融混合兩相共存相轉變TPV材料(TPV)由于具有優(yōu)異的耐熱耐油和耐壓縮變形等性圖1動(dòng)態(tài)全硫化過(guò)程示意能,近年來(lái)已成為熱塑性彈性體技術(shù)發(fā)展的熱點(diǎn)之2試驗部分,但目前國內該技術(shù)在防水行業(yè)中的應用還處于起21主要原料步階段,對于動(dòng)態(tài)硫化技術(shù)制備熱塑性聚烯烴防水片制備TPV防水片材的主要原料包括 PP EPDM材的相關(guān)研究報道甚少。本文就 EPDM/PP橡塑比、工超細填充材料、納米級補強材料、硫化劑、硫化促進(jìn)藝參數硫化劑用量、填充補強材料用量對動(dòng)態(tài)硫化劑,均為市售工業(yè)品。熱塑性聚烯烴防水片材(以下簡(jiǎn)稱(chēng)TPV防水片材)性2.2主要儀器設備能的影響進(jìn)行研究討論,旨在為動(dòng)態(tài)硫化技術(shù)在防水1)雙螺桿擠出機:SH-20(LD為301),南京亞領(lǐng)域的應用提供理論基礎。杰公中國煤化工203深圳市新三思1動(dòng)態(tài)全硫化技術(shù)原理有限CNMH⑤無(wú)錫市前洲測量?jì)x20012中國建筑防水17研究與應用器廠(chǎng);4)平板硫化機:QLB25DQ,無(wú)錫市第一橡塑機片材的力學(xué)性能較佳。械設備廠(chǎng);5)電熱鼓風(fēng)干燥箱:DL1l-3A,天津市科32工藝參數對TPV防水片材性能的影響學(xué)儀器廠(chǎng)。由圖4和圖5可看出,隨著(zhù)共混溫度的提高,23試驗工藝TPV防水片材的拉伸強度逐漸減小,扯斷伸長(cháng)率先增將一定比例的EPDM和PP加入高速混合機混大后減小。原因是:共混溫度升高后,EPDM的充分交合,用雙螺桿擠出機擠出加熱段溫度為175-200℃,聯(lián)使扯斷伸長(cháng)率增大;但共混溫度升高后,引起PP機頭溫度為180-190℃,螺桿轉速為60-120r/min,氧化降解,分子鏈斷裂嚴重,導致結晶度下降,從而擠出后用水冷卻,干燥后用切粒機造粒,然后用平板表現為整體力學(xué)性能下降。綜合考慮,當共混溫度為硫化機將粒狀共混物膠料壓制成片并檢測性能。180~190℃時(shí),TPV防水片材力學(xué)性能較佳。24性能測試標準產(chǎn)品性能測試參照GB181731-2006《高分子防水材料第一部分:片材》。3結果與討論3 I EPDM/PP橡塑比對TPV防水片材性能的影響由圖2和圖3可看出,隨著(zhù)EPDM用量的減小,共混溫度TPV防水片材的拉伸強度逐漸增大,扯斷伸長(cháng)率逐圖4共混溫度對拉伸強度的影響漸減小。這是因為體系中PP起到增強作用,其用量越大,共混物的拉伸強度越大;而EPDM作為增韌材料,其用量越大,共混物的扯斷伸長(cháng)率越大。綜合考慮,當 EPDM/PP橡塑比在7030-6040時(shí),TPV防水6420175共混溫度/℃圖5共混溫度對扯斷伸長(cháng)率的影響864由圖6和圖7可看出,隨著(zhù)螺桿轉速的提高,TPV防水片材的拉伸強度和扯斷伸長(cháng)率均呈先增后8020703060405050橡塑比降趨勢。原因是螺桿轉速提高則剪切作用增強,在動(dòng)圖2橡塑比對拉伸強度的影響態(tài)硫化過(guò)程中,剪切作用對共混物的微觀(guān)形態(tài)有很大的影響:剪切作用提高后,分散相橡膠粒徑變小,共混物的均勻性提高,表現為拉伸強度和扯斷伸長(cháng)率均呈增大趨勢;但剪切作用過(guò)高,PP相的斷鏈程度加劇,00分子量下降明顯,對橡膠粒徑的減小起抵消作用,TPV防水片材的拉伸強度和扯斷伸長(cháng)率降低。綜合考慮,本研究中轉速為90rmin時(shí),TPV防水片材的8020703060/4050/50橡塑比綜合中國煤化工圖3橡塑比對扯斷伸長(cháng)率的影響3.3CNMHG性能的影響2184CBW2002研究與應用11螺桿轉速(mmin)m4 >m >ma > m圖6螺桿轉速對拉神強度的影響硫化劑用量圖9硫化劑用量對扯斷伸長(cháng)率的影響螺桿轉速八(rmin)>my >mz >mi圖7螺桿轉速對扯斷伸長(cháng)率的影響由圖8和圖9可看出,隨著(zhù)硫化劑用量的增加,圖10硫化劑用量對硬度的影響TPV防水片材的拉伸強度和扯斷伸長(cháng)率均呈下降趨勢。原因是硫化劑的加入使共混物形成網(wǎng)絡(luò )結構,化學(xué)交聯(lián)點(diǎn)的增加限制了分子鏈的運動(dòng),且隨著(zhù)硫化劑用量的增加,共混物過(guò)度交聯(lián),使交聯(lián)點(diǎn)間分子鏈逐步變短,共混物的延展性變差;同樣,過(guò)量的硫化劑也會(huì )引起PP的甲基降解。因此必須慎重對待硫化劑用量的選擇。由圖10和圖11可看出,隨著(zhù)硫化劑用量的增硫化劑用量圖11硫化劑用量對尺寸穩定性的影響加,TPv防水片材的硬度和尺寸穩定性均呈增大趨10勢。其原因同樣是硫化劑的加入使共混物形成網(wǎng)絡(luò )結構化學(xué)交聯(lián)點(diǎn)的增加限制了分子鏈的運動(dòng),使共混物的延展性變差。34填充補強材料用量對TPV防水片材性能的影響在TPV防水片材中加入填充材料,不僅可以顯著(zhù)降葉懷可坦立甘剛性硬度及尺寸穩中國煤化工圖8硫化劑用量對拉伸強度的影響定性CNMHG勢隨著(zhù)填充材料002中國建筑防水》19研究與應用50填充補強材料用量/份填充補強材料用量/份圖12填充補強材料用量對硬度的影響圖15填充補強材料用量對扯斷伸長(cháng)率的影響為60份時(shí)),因此,加入適量的補強材料來(lái)調整TPV防水片材的力學(xué)性能應是比較適宜的。綜合考慮,填充、補強材料的用量宜控制在30~50份。4TPv防水片材的性能結合上述分析,采用正交方法優(yōu)選了TPV的配方,并按上述優(yōu)選工藝參數制備了TPV防水片材按填充補強材料用觸份GB181731—2006測試其性能,結果詳見(jiàn)表1。檢測圖13填充補強材料用量對尺寸穩定性的影響結果充分說(shuō)明,采用動(dòng)態(tài)全硫化技術(shù)可以制備出綜合用量的增加而增大。另外,填充材料加入后,TPV防性能優(yōu)異的TPV防水片材,該片材具有環(huán)保性、可再水片材的拉伸強度和扯斷伸長(cháng)率均呈下降趨勢(見(jiàn)圖生循環(huán)利用性、可焊接性、耐老化性及良好的物理力14和圖15),原因是隨著(zhù)填充材料的增加共混物中學(xué)性能和化學(xué)性能,并且可制成各種顏色。的界面層增多,而界面層間的粘結力要弱于共混物分表1TPV防水片材的物理性能子間的凝聚力,在外界作用力下,界面層自然就成為薄弱環(huán)節,因此,拉伸強度隨填充材料用量的增加而試驗項目標準值實(shí)測值斷裂拉伸強度MPa(常溫)降低;填充材料顆粒分散于PP相中影響了EPDM的扯斷伸長(cháng)*%(常溫≥450增韌效果,因而扯斷伸長(cháng)率也隨之降低;分散于P撕裂強度(kNm)25相中的剛性填充材料顆?？稍黾庸不煳锏膭傂?使其不透水性(03MP,0m無(wú)滲漏無(wú)滲漏硬度及尺寸穩定性有所增加。另外,補強材料可以顯低溫彎折r≤-40延伸0著(zhù)提高共混物的力學(xué)性能(圖14填充補強材料總量加熱伸縮量mm縱向1橫向2斷裂拉伸強度≥80熱空氣老化保持率%10(80℃,168b)「扯斷伸長(cháng)率保持率/%剪切強度≥30或焊接性能卷材破壞卷材破壞/(N/mm)填充補強材料用量份圖14填充補強材料用量對拉伸強度的影響s H中國煤化工CNMHG能的影響很大:隨20cBw2002研究與應用著(zhù) EPDM/PP橡塑比的減小,其拉伸強度逐漸增大,扯30-50份斷伸長(cháng)率則逐漸減小。橡塑比在70306040時(shí),TPV5)采用動(dòng)態(tài)全硫化技術(shù)可以制備出綜合性能優(yōu)防水片材的力學(xué)性能較佳異的TPV防水片材。2)工藝參數對TPV防水片材性能的影響也非常顯著(zhù):隨著(zhù)共混溫度的提高,其拉伸強度逐漸減小,扯斷伸長(cháng)率先增大后減小;隨著(zhù)螺桿轉速的提高其拉收稿日期:200203伸強度和扯斷伸長(cháng)率均呈先增后降趨勢。在本研究作者簡(jiǎn)介:張廣彬,男,1977年生,范圍內,共混溫度為180-190℃、螺桿轉速為90r山東東營(yíng)人,高級工程師,本刊簽min時(shí),TPⅤ防水片材的綜合性能較佳。約作者?，F供職于勝利油田大明新型建筑防水有限責任公司研究3)硫化劑用量對TPV防水片材性能有致命的影所副所長(cháng),從事防水材料技術(shù)開(kāi)響,因此必須慎重對待硫化劑用量的選擇問(wèn)題才能制發(fā)與管理工作。聯(lián)系地址:257091備綜合性能優(yōu)異的TPV防水片材。東營(yíng)市黃河路與東七路交匯處大明工業(yè)園,勝利油田大明新4)填充補強材料用量對TPV防水片材性能有-型建筑防水有根責任公司,聯(lián)系電話(huà):0546-776903定的影響綜合考慮填充、補強材料的用量宜控制在口新產(chǎn)品新型地下防水工程用材料—嵌聯(lián)式防水卷材壓生產(chǎn)工藝成型。生產(chǎn)設備簡(jiǎn)單,原料無(wú)毒害成分,對廠(chǎng)房環(huán)地下建筑工程中,因混凝土墊層的折斷、開(kāi)裂,而導致境無(wú)特殊要求,占地面積小,使用人工少,工效高,可連續作與之相粘連的防水層的失效,是個(gè)較為普遍的問(wèn)題。專(zhuān)利技業(yè),生產(chǎn)成本低于普通卷材。術(shù)嵌聯(lián)式防水卷材就是針對防水層此類(lèi)失效問(wèn)題而研究開(kāi)地下工程用嵌聯(lián)式防水卷材的施工工藝分為水平面施發(fā)的,其原理在于:通過(guò)在防水卷材上附作嵌聯(lián)顆粒,并直工及外墻立面施工兩個(gè)部分。水平面施工時(shí),卷材鋪放在墊揍在上面澆筑混凝土,從而使卷材與上部基礎聯(lián)為一體,這層上即可,無(wú)需與墊層粘貼,卷材也無(wú)需做保護屢,可直接綁就完全擺脫了下面墊層的彩響,并且能夠適應建筑基礎的鋼筋打混凝土。鋼筋綁扎究畢澆筑混凝土之前,對卷材進(jìn)行部分變形,避免地下水有害成分的腐蝕,有效保護鋼筋混凝詳細檢查,對破損處進(jìn)行修補后即可進(jìn)入下道工序。外墻立土構件免遭腐蝕危害,延長(cháng)建筑使用壽命。嵌聯(lián)式防水卷材面施工時(shí),將卷材放入模板內側,并將100mm長(cháng)度外翻壓還可以根據工程環(huán)境的不同要求,生產(chǎn)出相應的產(chǎn)品。在墻模板下固定,待拆模后相接。卷材接縫采用專(zhuān)用熱合機該卷材構造分為3個(gè)部分,即片材、嵌聯(lián)粒和防水肋。熱焊施工,簡(jiǎn)單、方便、可靠。只要確保卷材完好無(wú)損,確保修片材同所有卷材一樣,其作用就是實(shí)現防水;嵌聯(lián)粒是在片補與接縫處的嚴密,嵌聯(lián)式防水卷材即可滿(mǎn)足地下工程的防材上形成密布的突起顆粒,其作用是通過(guò)在卷材上直接澆水要求筑混凝土而嵌入建筑基礎之中,從而將片材與建筑物緊密(馮建蒙供稿地聯(lián)結為整體;防水肋是豎向連接在片材上,并與嵌聯(lián)粒連接,縱橫交織,形成無(wú)數小區格,既加強了片材的受力強度更多信息,請瀏覽又可防止卷材局部破損進(jìn)水后的竄水現象。嵌聯(lián)式防水卷材選用塑料類(lèi)高分子材料,通過(guò)熱熔注防減在線(xiàn)” wrwu/ZFSonline com中國煤化工CNMHG中國建筑防水上2l