CN103613863B - 一种可回收反射隔热阻燃高分子防水卷材及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种可回收反射隔热阻燃高分子防水卷材及其制备方法，以重量百分含量计，所述高分子防水卷材的原料配方如下：丙烯乙烯共聚弹性体30%～55%；聚烯烃嵌段共聚物2%～30%；钛白粉2%～5%；空心微珠1%～8%；碳黑0.01%～0.05%；无卤磷系阻燃剂10%～25%；三氧化二锑3%～5%；抗紫外剂0.01%～0.5%；抗氧剂0.1%～0.25%；光稳定剂0.1%～0.6%，全部原料的重量百分含量之和为100%。本发明制备方法工艺简单高效，制备出的防水卷材综合性能好，特别是反射隔热阻燃性能优异，耐候长达20年，且到达使用年限后还可以回收利用，实现绿色节能环保。

Description

一种可回收反射隔热阻燃高分子防水卷材及其制备方法
技术领域
本发明属于建筑材料技术领域，具体涉及一种可回收反射隔热阻燃高分子防水卷材及其制备方法。
背景技术
近来，由于建筑设计的变化和新型建筑构件的使用，对屋面防水卷材提出了越来越高的要求。2009年9月，公安部发46号文要求包括屋面在内的外立面要达到防火等级B1级，2011年3月65号文，要求更加严格，防火等级调至A级。同时，国务院2011年8月份下发的《“十二五”节能减排综合性工作方案》要求减少能源浪费和降低废气排放，把建筑节能作为我国能源战略的重要一环。建筑翻新改造时，屋面大量的防水卷材被拆除，无法回收再利用，形成大量的建筑垃圾，尤其沥青类卷材报废处理还会对环境造成污染，无疑是极大的资源浪费。因此，屋面防水卷材的发展趋势则是在提高阻燃性能的同时,兼具低碳高效、保温节能、绿色环保与可持续性。
现有的阻燃高分子防水卷材，如中国发明专利公开号CN101585940A公开的一种TZ-POEP-阻燃TPO防水卷材的制备方法，采用氢氧化镁和三氧化二铝无机类阻燃剂，添量少于40%时阻燃效果并不理想，掺量高时又会严重影响涂膜的物理力学性能；且其生产工艺中需要原料在不同温度下逐步添加，待全部混炼均匀后放料，再导入挤出机才能挤出成型。中国发明专利公开CN102532740A公开的阻燃抗老化节能环保PVC卷材及其制造方法，配方中添加了大量的邻苯二甲酸二辛酯和邻苯二甲酸二丁酯增塑剂来提高卷材的柔韧性，但由于增塑剂不与聚合物发生化学反应，在使用过程中容易迁移和溶出，挥发的增塑剂不仅危害人体健康，同时也会直接缩短卷材的使用年限。中国实用新型专利号ZL200620154592.3公开的纳米热塑性聚烯烃基橡塑共混高分子复合防水卷材，其中包含纳米热塑性聚烯烃材料，造价十分高昂，不适于建筑行业的大面积使用。
综上所述，现有技术虽然有各种阻燃高分子卷材的存在，但是这些卷材或阻燃效果不理想，或工艺复杂，或耐久性差，或成本高，并且，这些防水卷材都无法回收再利用。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种可回收再生的具有优异隔热阻燃性能的高分子防水卷材，该高分子防水卷材能够有效改善屋面卷材的防火安全性、隔热保温性和可持续性。
本发明同时还提供一种可回收反射隔热阻燃高分子防水卷材的制备方法。
为解决以上技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种可回收反射隔热阻燃高分子防水卷材，以重量百分含量计，所述高分子防水卷材的原料配方如下：
丙烯乙烯共聚弹性体30%～55%；
聚烯烃嵌段共聚物2%～30%；
钛白粉2%～5%；
空心微珠1%～8%；
碳黑0.01%～0.05%；
无卤磷系阻燃剂10%～25%；
三氧化二锑3%～5%；
抗紫外剂0.01%～0.5%；
抗氧剂0.1%～0.25%；
光稳定剂0.1%～0.6%，
全部原料的重量百分含量之和为100%，
其中，
所述钛白粉为有机处理后的金红石型钛白粉。在卷材中添加钛白粉能够提高卷材反射率、遮盖率、卷材强度、耐老化性和耐磨性等性能。
所述空心微珠为陶瓷微珠或玻璃微珠，粒径范围为10μm～30μm。陶瓷微珠或玻璃微珠具有中空结构的空心微珠，能够使卷材的热导率降低，热量传递减缓，达到保温隔热节能的目的。
优选地，所述丙烯乙烯共聚弹性体是基于茂金属催化技术而得到的间规立构构型的共聚物，230℃的熔融指数为0.5g/10min～1g/10min。这种共聚物具有很窄的分子量分布，特别是没有低分子量或者寡聚物部分的存在，能够保证高分子防水卷材搭接施工时热熔焊接的强度和持久性，同时，230℃的0.5g/10min～1g/10min熔融指数也使这种共聚物具备良好的共混性、可加工性和填料填充性。
优选地，所述聚烯烃嵌段共聚物是以聚乙烯为主链含有软硬两段不同烯烃嵌段的共聚物，熔点130℃～150℃，玻璃化转变温度-60℃。与传统的随机共聚的聚烯烃类产品相比，这种共聚物具有较窄的分子量分布和均匀的支链分布，使得高分子防水材料具有良好的耐热性和高弹性。
优选地，所述无卤磷系阻燃剂为2-羧乙基苯基次膦酸酯、2-羧乙基苯基次膦酸季戊四醇酯中一种或二者的组合，其磷含量均为14%~15%。无卤磷系阻燃剂2-羧乙基苯基次膦酸酯和2-羧乙基苯基次膦酸季戊四醇酯均属于高分子型磷系阻燃剂，除了具备优异的阻燃性能，还具有与高分子材料相容性好、热稳定性好、分解温度高、耐辐射、抑烟、无毒、无腐蚀等多重功能。
优选地，所述三氧化二锑的粒径为0.2μm~0.3μm，例如可以为0.25μm。三氧化二锑(Sb2O3)和聚合物具有良好的相容性，广泛应用于各类高分子材料的复配阻燃，而且0.2μm~0.3μm超微细Sb2O3阻燃剂较易分散，无尘，可使阻燃基材获得较佳的机械性能。
优选地，所述抗紫外剂为二苯甲酮类紫外线吸收剂，优选为，抗紫外剂UV-531。
优选地，所述抗氧剂为抗氧剂B225，是一种增效加工的长效热稳定剂。抗氧剂B225中的位阻酚含量较高，能够长期耐热，预防卷材热氧化降解。
优选地，所述光稳定剂为高分子量的嵌段齐聚受阻胺光稳定剂，其分子量为2600g/mol～3400g/mol、熔点为120℃～150℃，优选为，光稳定剂HALS2020。所用的光稳定剂的分子量分布非常窄，保证了与高分子聚合物共混时表现出优异的相容性和抗萃取性；并提供非常高的光稳定性、长效热稳定性和其它辅助性质(如颜色干扰最小，改善熔体流动速率等)。
本发明中，全部所述的原料均可通过商购和/或采取已知的手段来制备得到，没有加以特别说明时，均满足标准化工产品要求。
本发明采取的又一技术方案是：一种上述可回收反射隔热阻燃高分子防水卷材的制备方法，所述制备方法为：先将丙烯乙烯共聚弹性体和聚烯烃嵌段共聚物加入双螺杆挤出机中混炼，螺杆转速为20转/分钟～30转/分钟，温度为160℃～220℃，待上述聚合物塑化后加入钛白粉、炭黑、无卤磷系阻燃剂和三氧化二锑以相同转速混炼，温度为180℃～220℃，混合均匀后加入空心微珠、光稳定剂、抗紫外剂和抗氧剂以相同转速混炼，温度为160℃～210℃，使其混合均匀后排气、挤出、牵引、收卷成型。
所述双螺杆挤出机的螺杆的长径比为40~56。
由于上述技术方案的实施，本发明与现有技术相比具有如下优点：
本发明卷材配方中添加空心微珠使得卷材的热导率降低，降低热量传递减缓，达到保温隔热节能的目的，并通过添加钛白粉来提高反射率、这概率、卷材强度、耐老化性和耐磨性；无卤磷系阻燃剂与Sb2O3无机阻燃剂的配合使用，使阻燃体系兼有有机阻燃剂的高效和无机阻燃剂的低烟、无毒功能，能够降低成本和减少无机阻燃剂用量，改善防水卷材的力学性能，增强耐候性和安全可靠性；抗紫外剂与光稳定剂的复合使用，能够增强卷材的光稳定效能。总结而言，本发明配方中未添加任何增塑剂，因此在保证良好阻燃、反射、隔热、耐候、防水功能的基础上又实现了回收再生、绿色节能。
本发明制备方法工艺简单、操作方便。
具体实施方式
本发明的目的在于提供一种可回收反射隔热阻燃高分子防水卷材，从提高屋面卷材的绿色环保可回收性出发，集反射、隔热、阻燃、防水及美观于一体，可在保障屋面防火防水的前提下，同时保持室内温度恒定，增大室内外的温差，夏季能够减少降温能耗，冬季能够减少取暖费用。本发明高分子防水卷材可直接铺设在屋面上，成本低廉且施工方便。
下面结合具体实施例对本发明做进一步详细的说明，但本发明并不限于以下实施例。
实施例1
本例提供一种可回收反射隔热阻燃高分子防水卷材，按重量百分含量计，所述高分子防水卷材的原料配方如下：丙烯乙烯共聚弹性体TPO（VERSIFY2300型）55%；聚烯烃嵌段共聚物OBC（INFUSE9000型）7%；钛白粉4.69%；玻璃微珠7.5%；碳黑0.01%；2-羧乙基苯基次膦酸酯阻燃剂20%；三氧化二锑5%；抗紫外剂UV-5310.1%；抗氧剂B2250.2%；光稳定剂HALS20200.5%。
卷材的制备方法如下：
具体步骤是先将丙烯乙烯共聚弹性体和聚烯烃嵌段共聚物粒料从螺杆的长径比为40的双螺杆挤出机的第一进料口加入进行混炼，螺杆转速25转/分钟，温度为170℃，待聚合物粒料塑化后输送至螺杆的第二混炼段，在第二进料口处加入钛白粉、碳黑、无卤磷系阻燃剂和三氧化二锑，温度为210℃，混合均匀后输送至螺杆的第三混炼段，在第三进料口处加入空心微珠、光稳定剂、抗紫外剂和抗氧剂，温度为180℃，充分混合均匀后排气、挤出、牵引、收卷成型。
本例的卷材经检测，达到国标GB50016-2012《建筑设计防火规范》中，关于厂房、仓库、民用一级耐火等级建筑防水层的防火设计要求。同时，卷材的拉伸强度21MPa、断裂延伸率500%，低温柔度-40℃无裂纹，太阳反射比为0.94，隔热温差高达15℃，卷材分别经热老化、酸处理、碱处理、盐处理和人工气候加速老化后的拉伸强度和断裂延伸率保持率均高于90%。
实施例2
本例提供一种可回收反射隔热阻燃高分子防水卷材，按重量百分含量计，所述卷材原料配方如下：丙烯乙烯共聚弹性体TPO（VERSIFY2300型）50%；聚烯烃嵌段共聚物OBC（INFUSE9000型）12%；钛白粉4%；陶瓷微珠5.3%；碳黑0.03%；2-羧乙基苯基次膦酸季戊四醇酯阻燃剂25%；三氧化二锑3%；抗紫外剂UV-5310.07%；抗氧剂B2250.2%；光稳定剂HALS20200.4%。
卷材的制备方法同实施例1。
本例的卷材经检测，达到国标GB50016-2012《建筑设计防火规范》中，关于厂房、仓库、民用一级耐火等级建筑防水层的防火设计要求。同时，卷材的拉伸强度18MPa、断裂延伸率650%，低温柔度-40℃无裂纹，太阳反射比为0.91，隔热温差高达13℃，卷材分别经热老化、酸处理、碱处理、盐处理和人工气候加速老化后的拉伸强度和断裂延伸率保持率均高于90%。
实施例3
本例提供一种可回收反射隔热阻燃高分子防水卷材，按重量百分含量计，所述卷材原料配方如下：丙烯乙烯共聚弹性体TPO（VERSIFY2300型）45%；聚烯烃嵌段共聚物OBC（INFUSE9000型）25%；钛白粉4%；陶瓷微珠4.5%；碳黑0.03%；无卤磷系阻燃剂15.5%；三氧化二锑5%；抗紫外剂UV-5310.32%；抗氧剂B2250.2%；光稳定剂HALS20200.45%。上述中，无卤磷系阻燃剂为2-羧乙基苯基次膦酸酯和2-羧乙基苯基次膦酸季戊四醇酯按质量比为3:2的混和物。
卷材的制备方法同实施例1。
本例的卷材经检测，达到国标GB50016-2012《建筑设计防火规范》中，关于厂房、仓库、民用一级耐火等级建筑防水层的防火设计要求。同时，卷材的拉伸强度12MPa、断裂延伸率770%，低温柔度-40℃无裂纹，太阳反射比为0.90，隔热温差高达10℃，卷材分别经热老化、酸处理、碱处理、盐处理和人工气候加速老化后的拉伸强度和断裂延伸率保持率均高于90%。
综上，本发明提供的卷材不仅综合性能优异，且成本低，可通过常规的制备工艺生产，适于推广应用。
以上对本发明做了详尽的描述，其目的在于让熟悉此领域技术的人士能够了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，且本发明不限于上述的实施例，凡根据本发明的精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种可回收反射隔热阻燃高分子防水卷材，其特征在于，以重量百分含量计，所述高分子防水卷材的原料配方如下：
丙烯乙烯共聚弹性体30%～55%；
聚烯烃嵌段共聚物2%～30%；
钛白粉2%～5%；
空心微珠1%～8%；
碳黑0.01%～0.05%；
无卤磷系阻燃剂10%～25%；
三氧化二锑3%～5%；
抗紫外剂0.01%～0.5%；
抗氧剂0.1%～0.25%；
光稳定剂0.1%～0.6%，
全部原料的重量百分含量之和为100%，
其中，
所述钛白粉为有机处理后的金红石型钛白粉；
所述空心微珠为陶瓷微珠或玻璃微珠，粒径范围为10μm～30μm。
2.根据权利要求1所述的可回收反射隔热阻燃高分子防水卷材，其特征在于，所述丙烯乙烯共聚弹性体是基于茂金属催化技术而得到的间规立构构型的共聚物，230℃的熔融指数为0.5g/10min～1g/10min。
3.根据权利要求1所述的可回收反射隔热阻燃高分子防水卷材，其特征在于，所述聚烯烃嵌段共聚物是以聚乙烯为主链含有软硬两段不同烯烃嵌段的共聚物，熔点130℃～150℃，玻璃化转变温度-60℃。
4.根据权利要求1所述的可回收反射隔热阻燃高分子防水卷材，其特征在于，所述无卤磷系阻燃剂为2-羧乙基苯基次膦酸酯、2-羧乙基苯基次膦酸季戊四醇酯中一种或二者的组合。
5.根据权利要求1所述的可回收反射隔热阻燃高分子防水卷材，其特征在于，所述三氧化二锑的粒径为0.2μm~0.3μm。
6.根据权利要求1所述的可回收反射隔热阻燃高分子防水卷材，其特征在于，所述抗紫外剂为二苯甲酮类紫外线吸收剂。
7.根据权利要求1所述的可回收反射隔热阻燃高分子防水卷材，其特征在于，所述抗氧剂为抗氧剂B225。
8.根据权利要求1所述的可回收反射隔热阻燃高分子防水卷材，其特征在于，所述光稳定剂为高分子量的嵌段齐聚受阻胺光稳定剂，其分子量为2600～3400、熔点为120℃～150℃。
9.一种权利要求1至8中任一项权利要求所述的可回收反射隔热阻燃高分子防水卷材的制备方法，其特征在于，所述制备方法为：先将丙烯乙烯共聚弹性体和聚烯烃嵌段共聚物加入双螺杆挤出机中混炼，螺杆转速为20转/分钟～30转/分钟，温度为160℃～220℃，待上述聚合物塑化后加入钛白粉、炭黑、无卤磷系阻燃剂和三氧化二锑以相同转速混炼，温度为180℃～220℃，混合均匀后加入空心微珠、光稳定剂、抗紫外剂和抗氧剂以相同转速混炼，温度为160℃～210℃，使其混合均匀后排气、挤出、牵引、收卷成型。
10.根据权利要求9所述的可回收反射隔热阻燃高分子防水卷材的制备方法，其特征在于，所述双螺杆挤出机的螺杆的长径比为40~56。
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