CN101735521B - 阻燃型三元乙丙防水片材及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种阻燃型三元乙丙防水片材，其是由以下重量份数的原料组成：三元乙丙橡胶100～127份；补强剂65～95份；填充剂40～50份；活化剂3～5份；硬酯酸0.8～1.2份；增塑剂25～32份；阻燃剂15～25份；硼酚醛树脂5～15份；防老化剂1～1.5份；交联剂2～5份；硫化剂1.2～1.65份；复合促进剂2.3～4.2份。本发明提供的技术方案所得到的阻燃型三元乙丙防水片材由于具有良好的低永久变形(6-12％)和阻燃(氧指数＞30)效果、扯断强度＞10MPa、扯断伸长率(％)达525以上和撕裂强度(N/cm)达285以上，因此能表现出良好的阻燃性、低永久变形、防水性和安全性。
Description
技术领域
本发明属于防水材料技术领域，具体涉及一种阻燃型三元乙丙防水片材及其制备方法。
背景技术
三元乙丙橡胶是乙烯、丙烯和非共轭二烯的三元共聚物，具有优异的耐候性、耐臭氧和耐热特性。为三元乙丙橡胶防水卷材提供了优良的耐候性、耐臭氧、耐化学介质腐蚀及耐高低温性能，在美国和日本等发达国家应用已久，被广泛应用于工业与民用建筑的屋面和地下防水工程，以及水池、隧道和垃圾填埋场等土木建筑和市政工程，无论是技术性能、使用寿命，还是经济性，都为防水界所公认。但同大多数高聚物材料一样，三元乙丙橡胶也很容易燃烧，纯橡胶的氧指数只有19左右。
无论是在屋面还是地下室的施工中，三元乙丙防水片材施工时都会用到溶剂型粘合剂，以屋面防水为例，施工完毕后三元乙丙防水片材被覆盖屋顶表面，由于建筑工程施工环境复杂，时常出现交叉施工及装修工程中使用电焊等明火作业工作，一旦触及防水层表面，很容易引起燃烧并蔓延成火灾灾难，对人员和建筑物造成巨大威胁和损失，在国内这种情况时有发生，此欠缺由阻燃性差所致。
另外，三元乙丙防水片材在未施工时是以卷状的形式存放的，在卷取及存放时，不可避免地会受到拉伸。此外，由于三元乙丙防水片材在施工后受阳光照射而吸收太阳辐射及环境的温度，因此三元乙丙防水片材温度会迅速上升，在夏季，温度最高达80度以上，如果该拉伸变形在施工时不能迅速回复，那么该变形将在高温下缓慢回复，从而导致面积的收缩。该收缩一方面会导致内应力的产生，从而加速老化；另一方面会导致粘合的失败，特别是接缝部位的粘合失败，从而对防水层的完整性构成致命的威胁，此弊端由变形系数大引起。
目前，三元乙丙防水片材主要存在申请人在上面提及的变形系数大和阻燃效果差的欠缺，因此有必要加以改进，为此，本申请人进行了文献检索，检取的文献如A).中国发明专利授权公告号CN1092226C介绍了三元乙丙橡胶防水卷材的制备方法；B).授权公告号CN100357348C披露了三元乙丙橡胶防水卷材及其生产方法。
上述文献A)对提高粘结性能避免搭接处开裂和增强防水的可靠性有所建树，但配方复杂和不具有阻燃性系其缺憾。上述文献B)对改善断裂拉伸强度(MPa≥4.9)、伸长率(％≥472)和撕断强度、不透水性以及耐腐蚀和耐菌等具有优势，但未给出改善阻燃性和抗变形或称低永久变形的技术启示。
随着人们对建筑设施要求的日益严苛，三元乙丙防水片材的低永久变形性及阻燃性越来越为人们所关注，鉴此有必要对已有技术中的三元乙丙防水片材作合理改进，下面将要介绍的技术方案便是在这种背景下产生的。
发明内容
本发明的任务在于提供一种有助于改善阻燃性并且具有低永久变形效果而藉以体现对建筑物的安全性和理想的防水性的阻燃型三元乙丙防水片材。
本发明的还一任务在于提供一种阻燃型三元乙丙防水片材的制备方法，该方法工艺步骤简练并且能保障所述阻燃型三元乙丙防水片材的技术效果的全面体现。
本发明的任务是这样来完成的，一种阻燃型三元乙丙防水片材，其是由以下重量份数的原料组成：
三元乙丙橡胶 100～127份；
补强剂 65～95份；
填充剂 40～50份；
活化剂 3～5份；
硬酯酸 0.8～1.2份；
增塑剂 25～32份；
阻燃剂 15～25份；
硼酚醛树脂 5～15份；
防老化剂 1～1.5份；
交联剂 2～5份；
硫化剂 1.2～1.65份；
复合促进剂 2.3～4.2份。
在本发明的一个具体的实施例中，所述的三元乙丙橡胶为通过溶液聚合法得到的三元乙丙橡胶和通过气相聚合法得到的三元乙丙橡胶中的任意一种或其组合。
在本发明的又一个具体的实施例中，所述的补强剂为炭黑和白炭黑，所述的灰黑在补强剂中的重量份数为55-60，而所述的白炭黑在补强剂中的重量份数为10-35份，所述的炭黑为N330、N550和N660中的任意一种或者一种以上的组合，所述的白炭黑为沉淀法所得到的白炭黑。
在本发明的再一个具体的实施例中，所述的填充剂为硬质陶土、纳米级高岭土和碳酸钙中的任意一种或者其组合，所述的增塑剂为氯化石蜡、石蜡油、环烷油和芳烃油中的任意一种或者其组合，所述的活化剂为氧化锌。
在本发明的还有一个具体的实施例中，所述的阻燃剂为含溴化合物，所述的含溴化合物为十溴联苯醚、八溴联苯醚和十溴二苯乙烷中的任意一种或者其组合。
在本发明的更而一个具体的实施例中，所述的抗老化剂为4010NA；所述的交联剂为间苯撑双马来酰亚胺；所述的硫化剂为硫磺。
在本发明的进而一个具体的实施例中，所述的复合促进剂为促进剂2-硫基苯并噻唑(M)、促进剂二硫化四甲基秋兰姆(TMTD)、促进剂二甲基二硫代氨基甲酸锌(PZ)和促进剂N-环己基-2-苯并噻唑基次磺酰胺(CZ)，其中：在所述的复合促进剂中，促进剂M的重量份数为0.6-1.2份、促进剂TT的重量份数为0.3-0.6份、促进剂PZ的重量份数为0.6-1.2份和促进剂CZ的重量份数为0.8-1.2份。
本发明的还一任务是这样来完成的，一种阻燃型三元乙丙防水片材的制备方法，它包括以下步骤：
A)配料，按重量份数称取三元乙丙橡胶100-127份、补强剂65-95份、填充剂40-50份、活化剂3-5份、硬酯酸0.8-1.2份、增塑剂25-32份、阻燃剂15-25份、硼酚醛树脂5-15份、抗老化剂1-1.5份和交联剂2-5份，得到待混炼原料；
B)混炼，将待混炼原料投入密炼机中混合，并且控制密炼温度、密炼压力和密炼时间，得到混炼胶；
C)制取胶条，先将混炼胶用滤胶机过滤，而后引入冷却机冷却至＜90℃后，将冷却的胶料称量后在炼胶机中加入重量份数为1.2-1.65份的硫化剂和重量份数为2.3-4.2份的复合促进剂混合均匀，制成胶条；
D)制取片材，将胶条引入挤出机挤出，并且将由挤出机挤出的片材引入温度为170-190℃和压力为0.2-0.3MPa的连续硫化罐中碳化6-10min，其中，在挤出机挤出的过程中控制挤出温度、挤出的片材的厚度和挤出的片材的宽度，得到阻燃型三元乙丙防水片材。
在本发明的又更而一个具体的实施例中，步骤B)中所述的控制密炼温度是将密炼温度控制为90-130℃，所述的控制压力是将压力控制为0.4-0.6MPa，所述的控制密炼时间是将时间控制为7.5-8.5min。
在本发明的又进而一个具体的实施例中，步骤D)中所述的控制挤出温度是将挤出温度控制为55-90℃，所述的控制挤出的片材的厚度和宽度是将挤出的片材的厚度和宽度分别控制为1-2mm和1200mm。
本发明提供的技术方案所得到的阻燃型三元乙丙防水片材由于具有良好的低永久变形(6-12％)和阻燃(氧指数＞30)效果、扯断强度＞10MPa、扯断伸长率(％)达525以上和撕裂强度(N/cm)达285以上，因此能表现出良好的阻燃性、低永久变形、防水性和安全性。
具体实施方式
实施例1：
A)配料，按重量份数称取：由溶液法得到三元乙丙橡胶4045100份，作为补强剂的炭黑N33055份和由沉淀法得到的白炭黑15份，作为填充剂的硬质陶土45份，活化剂即氧化锌5份，硬脂酸1份，增塑剂即石蜡油10份和氯化石蜡6份芳烃油9份，阻燃剂即十溴联苯醚5份、十溴二苯乙烷10份、八溴联苯醚10份，硼酚醛树脂5份，抗老化剂4010NA(N-异丙基-N-苯基对苯二胺)1.5份，交联剂即间苯撑双马来酰亚胺2.5份，得到待混炼料；
B)混炼，将由步骤A)所得到的混炼料投入密炼机中密炼即混合或称混炼，密炼温度为100℃，密炼压力为0.5MPa，密炼时间为8min，得到混炼胶；
C)制取胶条，先将由步骤B)得到的混炼胶用滤胶机过滤，而后引入冷却机冷却，待冷却至90℃以下后，将冷却的胶料称量后在炼胶机中按重量份数加入硫化剂即硫磺1.2份和加入构成复合促进剂的促进剂M0.65份(2-硫基苯并噻唑)、促进剂TMTD0.3份(二硫化四甲基秋兰姆)、促进剂CZ1.2份(N-环己基-2-苯并噻唑基次磺酰胺)以及促进剂PZ0.9份(二甲基二硫代氨基甲酸锌)，混合均匀，得到加硫后的混炼胶，经胶片冷却机冷却后得到胶条；
D)制取片材，将由步骤C)所得到的胶条引入冷喂料挤出机挤出，挤出机的挤出温度为70℃，挤出时的片材的厚度控制为1.5mm，宽度控制为1200mm，在挤出机挤出的同时将片材引入温度为180℃和压力为0.25MPa的连续硫化罐中硫化7min，得到厚度为1mm和宽度为1200mm的阻燃型三元乙丙防水片材。
实施例2：
A)配料，按重量份数称取：由气相法得到三元乙丙橡胶37060127份，作为补强剂的炭黑N55060份和由沉淀法得到的白炭黑10份，作为填充剂的硬质陶土15份和碳酸钙30份，活化剂即氧化锌3份，硬脂酸1.2份，增塑剂即环烷油20份和氯化石蜡12份，阻燃剂即十溴联苯醚15份，硼酚醛树脂15份，抗老化剂4010NA1.0份，交联剂即间苯撑双马来酰亚胺3.2份，得到待混炼料；
B)混炼，将由步骤A)所得到的混炼料投入密炼机中密炼即混合或称混炼，密炼温度为120℃，密炼压力为0.6MPa，密炼时间为7.5min，得到混炼胶；
C)制取胶条，先将由步骤B)得到的混炼胶用滤胶机过滤，而后引入冷却机冷却，待冷却至90℃以下后，将冷却的胶料称量后在炼胶机中按重量份数加入硫化剂即硫磺1.5份和加入构成复合促进剂的促进剂M0.8份、促进剂TMTD0.5份、促进剂CZ1.2份以及促进剂PZ1.0份，混合均匀，得到加硫后的混炼胶，经胶片冷却机冷却后得到胶条；
D)制取片材，将由步骤C)所得到的胶条引入冷喂料挤出机挤出，挤出机的挤出温度为75℃，挤出时的片材的厚度控制为1.5mm，宽度控制为1200mm，在挤出机挤出的同时将片材引入温度为185℃和压力为0.28MPa的连续硫化罐中硫化8min，得到厚度为1.5mm和宽度为1200mm的阻燃型三元乙丙防水片材。
实施例3：
A)配料，按重量份数称取：由溶液法得到三元乙丙橡胶570100份，作为补强剂的炭黑N33025份、N55030份和由沉淀法得到的白炭黑25份，作为填充剂的硬质陶土10份、纳米高岭土35份，活化剂即氧化锌4份，硬脂酸0.8份，增塑剂即芳烃油20份和氯化石蜡10份，阻燃剂即十溴二苯乙烷10份、八溴联苯醚10份，硼酚醛树脂12份，抗老化剂4010NA1.2份，交联剂即间苯撑双马来酰亚胺1.8份，得到待混炼料；
B)混炼，将由步骤A)所得到的混炼料投入密炼机中密炼即混合或称混炼，密炼温度为110℃，密炼压力为0.45MPa，密炼时间为8min，得到混炼胶；
C)制取胶条，先将由步骤B)得到的混炼胶用滤胶机过滤，而后引入冷却机冷却，待冷却至90℃以下后，将冷却的胶料称量后在炼胶机中按重量份数加入硫化剂即硫磺1.3份和加入构成复合促进剂的促进剂M0.7份、促进剂TMTD0.4份、促进剂CZ1.0份以及促进剂PZ0.8份，混合均匀，得到加硫后的混炼胶，经胶片冷却机冷却后得到胶条；
D)制取片材，将由步骤C)所得到的胶条引入冷喂料挤出机挤出，挤出机的挤出温度为65℃，挤出时的片材的厚度控制为1.5mm，宽度控制为1200mm，在挤出机挤出的同时将片材引入温度为175℃和压力为0.26MPa的连续硫化罐中硫化6.5min，得到阻燃型三元乙丙防水片材。
实施例4：
A)配料，按重量份数称取：由溶液法得到三元乙丙橡胶404550份、三元乙丙橡胶452050份，作为补强剂的炭黑N33030份、N55030份和由沉淀法得到的白炭黑20份，作为填充剂的硬质陶土20份、纳米高岭土20份，活化剂即氧化锌3份，硬脂酸1份，增塑剂即石蜡油22份和氯化石蜡8份，阻燃剂即十溴联苯醚12份、十溴二苯乙烷13份，硼酚醛树脂10份，抗老化剂4010NA1.5份，交联剂即间苯撑双马来酰亚胺3.5份，得到待混炼料；
B)混炼，将由步骤A)所得到的混炼料投入密炼机中密炼即混合或称混炼，密炼温度为120℃，密炼压力为0.55MPa，密炼时间为8min，得到混炼胶；
C)制取胶条，先将由步骤B)得到的混炼胶用滤胶机过滤，而后引入冷却机冷却，待冷却至90℃以下后，将冷却的胶料称量后在炼胶机中按重量份数加入硫化剂即硫磺1.6份和加入构成复合促进剂的促进剂M0.6份、促进剂TMTD0.5份、促进剂CZ0.8份以及促进剂PZ0.75份，混合均匀，得到加硫后的混炼胶，经胶片冷却机冷却后得到胶条；
D)制取片材，将由步骤C)所得到的胶条引入冷喂料挤出机挤出，挤出机的挤出温度为80℃，挤出时的片材的厚度控制为1.8mm，宽度控制为1200mm，在挤出机挤出的同时将片材引入温度为185℃和压力为0.27MPa的连续硫化罐中硫化9min，得到厚度为1.7mm和宽度为1200mm的阻燃型三元乙丙防水片材。
实施例5：
A)配料，按重量份数称取：由气相法得到三元乙丙橡胶37060100份与溶液法得到三元乙丙橡胶452025份，作为补强剂的炭黑N33020份N55020份、N66020份和由沉淀法得到的白炭黑30份，作为填充剂的纳米高岭土20份、硬质陶土10份和碳酸钙20份，活化剂即氧化锌5份，硬脂酸1份，增塑剂即环烷油25份和氯化石蜡6份，阻燃剂即十溴联苯醚7份、十溴二苯乙烷18份，硼酚醛树脂8份，抗老化剂4010NA1.5份，交联剂即间苯撑双马来酰亚胺4份，得到待混炼料；
B)混炼，将由步骤A)所得到的混炼料投入密炼机中密炼即混合或称混炼，密炼温度为125℃，密炼压力为0.6MPa，密炼时间为7.5min，得到混炼胶；
C)制取胶条，先将由步骤B)得到的混炼胶用滤胶机过滤，而后引入冷却机冷却，待冷却至90℃以下后，将冷却的胶料称量后在炼胶机中按重量份数加入硫化剂即硫磺1.65份和加入构成复合促进剂的促进剂M1.2份、促进剂TMTD0.4份、促进剂CZ1.0份以及促进剂PZ1.2份，混合均匀，得到加硫后的混炼胶，经胶片冷却机冷却后得到胶条；
D)制取片材，将由步骤C)所得到的胶条引入冷喂料挤出机挤出，挤出机的挤出温度为85℃，挤出时的片材的厚度控制为2.0mm，宽度控制为1200mm，在挤出机挤出的同时将片材引入温度为190℃和压力为0.28MPa的连续硫化罐中硫化9.5min，得到厚度为2mm和宽度为1200mm的阻燃型三元乙丙防水片材。
实施例6：
A)配料，按重量份数称取：由溶液法得到三元乙丙橡胶404530份、三元乙丙橡胶57070份，作为补强剂的炭黑N33035份、N55025份和由沉淀法得到的白炭黑35份，作为填充剂的硬质陶土20份、纳米高岭土20份，活化剂即氧化锌3份，硬脂酸1份，增塑剂即石蜡油14份和氯化石蜡16份，阻燃剂即十溴联苯醚12份、八溴联苯醚12份，硼酚醛树脂10份，抗老化剂4010NA1.2份，交联剂即间苯撑双马来酰亚胺5份，得到待混炼料；
B)混炼，将由步骤A)所得到的混炼料投入密炼机中密炼即混合或称混炼，密炼温度为90℃，密炼压力为0.6MPa，密炼时间为8min，得到混炼胶；
C)制取胶条，先将由步骤B)得到的混炼胶用滤胶机过滤，而后引入冷却机冷却，待冷却至90℃以下后，将冷却的胶料称量后在炼胶机中按重量份数加入硫化剂即硫磺1.4份和加入构成复合促进剂的促进剂M1.2份、促进剂TMTD0.6份、促进剂CZ1.2份以及促进剂PZ1.0份，混合均匀，得到加硫后的混炼胶，经胶片冷却机冷却后得到胶条；
D)制取片材，将由步骤C)所得到的胶条引入冷喂料挤出机挤出，挤出机的挤出温度为90℃，挤出时的片材的厚度控制为1.2mm，宽度控制为1200mm，在挤出机挤出的同时将片材引入温度为190℃和压力为0.3MPa的连续硫化罐中硫化6min，得到厚度为1.3mm和宽度为1200mm的阻燃型三元乙丙防水片材。
由上述实施例1-6所得到的防水片材经测试具有下表所示的明显优于已有技术中的三元乙丙防水卷材的技术效果：
Claims (10)
1.一种阻燃型三元乙丙防水片材，其特征在于其是由以下重量份数的原料组成：
三元乙丙橡胶 100～127份；
补强剂 65～95份；
填充剂 40～50份；
活化剂 3～5份；
硬酯酸 0.8～1.2份；
增塑剂 25～32份；
阻燃剂 15～25份；
硼酚醛树脂 5～15份；
防老化剂 1～1.5份；
交联剂 2～5份；
硫化剂 1.2～1.65份；
复合促进剂 2.3～4.2份，
所述的补强剂为炭黑和白炭黑，所述的填充剂为硬质陶土、纳米级高岭土和碳酸钙中的任意一种或者其组合，所述的交联剂为间苯撑双马来酰亚胺；所述的硫化剂为硫磺。
2.根据权利要求1所述的阻燃型三元乙丙防水片材，其特征在于所述的三元乙丙橡胶为通过溶液聚合法得到的三元乙丙橡胶和通过气相聚合法得到的三元乙丙橡胶中的任意一种或其组合。
3.根据权利要求1所述的阻燃型三元乙丙防水片材，其特征在于所述的炭黑在补强剂中的重量份数为55-60份，而所述的白炭黑在补强剂中的重量份数为10-35份，所述的炭黑为N330、N550和N660中的任意一种或者一种以上的组合，所述的白炭黑为沉淀法所得到的白炭黑。
4.根据权利要求1所述的阻燃型三元乙丙防水片材，其特征在于所述的增塑剂为氯化石蜡、石蜡油、环烷油和芳烃油中的任意一种或者其组合，所述的活化剂为氧化锌。
5.根据权利要求1所述的阻燃型三元乙丙防水片材，其特征在于所述的阻燃剂为含溴化合物，所述的含溴化合物为十溴联苯醚、八溴联苯醚和十溴二苯乙烷中的任意一种或者其组合。
6.根据权利要求1所述的阻燃型三元乙丙防水片材，其特征在于所述的防老化剂为4010NA。
7.根据权利要求1所述的阻燃型三元乙丙防水片材，其特征在于所述的复合促进剂为M、促进剂TMTD、促进剂PZ和促进剂CZ，其中：在所述的复合促进剂中，促进剂M的重量份数为0.6-1.2份、促进剂TMTD的重量份数为0.3-0.6份、促进剂PZ的重量份数为0.6-1.2份和促进剂CZ的重量份数为0.8-1.2份。
8.一种如权利要求1所述的阻燃型三元乙丙防水片材的制备方法，其特征在于它包括以下步骤：
A)配料，按重量份数称取三元乙丙橡胶100-127份、补强剂65-95份、填充剂40-50份、活化剂3-5份、硬酯酸0.8-1.2份、增塑剂25-32份、阻燃剂15-25份、硼酚醛树脂5-15份、抗老化剂1-1.5份和交联剂2-5份，得到待混炼原料；
B)混炼，将待混炼原料投入密炼机中混合，并且控制密炼温度、密炼压力和密炼时间，得到混炼胶；
C)制取胶条，先将混炼胶用滤胶机过滤，而后引入冷却机冷却至＜90℃后，将冷却的胶料称量后在炼胶机中加入重量份数为1.2-1.65份的硫化剂和重量份数为2.3-4.2份的复合促进剂混合均匀，制成胶条；
D)制取片材，将胶条引入挤出机挤出，并且将由挤出机挤出的片材引入温度为170-190℃和压力为0.2-0.3MPa的连续硫化罐中硫化6-10min，其中，在挤出机挤出的过程中控制挤出温度、挤出的片材的厚度和挤出的片材的宽度，得到阻燃型三元乙丙防水片材。
9.根据权利要求8所述的阻燃型三元乙丙防水片材的制备方法，其特征在于步骤B)中所述的控制密炼温度是将密炼温度控制为90-130℃，所述的控制压力是将压力控制为0.4-0.6MPa，所述的控制密炼时间是将时间控制为7.5-8.5min。
10.根据权利要求8所述的阻燃型三元乙丙防水片材的制备方法，其特征在于步骤D)中所述的控制挤出温度是将挤出温度控制为55-90℃，所述的控制挤出的片材的厚度和宽度是将挤出的片材的厚度和宽度分别控制为1-2mm和1200mm。
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