CN104672703B - 一种有机稀土聚合物紫外交联外露型防水卷材及制备方法 - Google Patents

一种有机稀土聚合物紫外交联外露型防水卷材及制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于新型材料领域中的通用材料的高性能化和高耐久性的研发领域，尤其涉及一种有机稀土聚合物紫外交联外露型防水卷材及制备方法。本发明的技术方案为：一种有机稀土聚合物紫外交联外露型防水卷材，其材料组成为：共混聚合物、复合铅盐稳定剂、塑化剂、软化剂、填充颜料、有机稀土聚合物、交联活化剂、紫外引发剂、引发促进剂。本发明以紫外稀土复合交联体系，利用使用现场外界自然紫外线的条件，进行了分子交联，改变了分子的构象，形成了耐受紫外线机制，得到可以外露使用的彩色防水卷材，成为通用材料高耐久性的可行技术案例。

Description

一种有机稀土聚合物紫外交联外露型防水卷材及制备方法
技术领域
本发明属于新型材料领域中的通用材料的高性能化和高耐久性的研发领域，尤其涉及一种有机稀土聚合物紫外交联外露型防水卷材及制备方法。
背景技术
城市建设和建筑业的快速发展，带来的建筑物质量问题如影随形，其中防水层渗漏的投诉一直居榜首地位，因此建筑物的屋面防水问题也受到了极大的关注，成为建筑技术进步的关键之一。从技术角度解决渗漏问题的有效方法是使用高分子聚合物防水卷材替代以往沥青基的卷材，其中综合技术经济特性最显著的是聚氯乙烯类的塑料防水卷材和三元乙丙橡胶类防水卷材。
但是其大多塑料类数品种需要防护紫外线不能够直接外露使用，必须外加保护层施工。解决外露的寿命和强度问题，可以增加紫外线防护成分，如紫外吸收剂，随着紫外吸收剂的消耗，紫外作用下的热塑性线性结构的聚合物分子会断裂，其材料强度、韧性都大幅度下降，以致原来的作用机制失效，不再有防水功能。
高分子防水卷材比较有效的紫外吸收剂一般使用炭黑作主要成分，可以吸收紫外线，延长寿命，但只能制造黑色卷材，不能制造彩色和浅色卷材，即影响外露屋顶的观赏价值，也因为黑颜色大量吸热升温，降低了保质寿命。黑色制品常常也掩盖了使用大量回收塑料和再生胶制造防水卷材的材质问题。
为解决耐久和强度问题，常使用硫化橡胶和生产过程中化学交联的高分子卷材，因为硫化或交联高分子聚合物会失去焊接性、降低粘接性，常常给施工的可靠性带来隐患，尤其焊接和粘接缝的质量不保，也成为屋面等渗漏的主要成因。
解决外露型彩色高分子防水卷材寿命的技术尝试，在世界高分子通用材料技术领域，受到了广泛的关注，也是迫切需要解决的技术问题之一。
发明内容
本发明的目的在于，克服现有技术的不足，提供了一种有机稀土聚合物紫外交联外露型防水卷材及制备方法，本发明以紫外稀土复合交联体系，利用使用现场外界自然紫外线的条件，进行了分子交联，改变了分子的构象，形成了耐受紫外线机制，得到可以外露使用的彩色防水卷材，成为通用材料高耐久性的可行技术案例。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案为： 一种有机稀土聚合物紫外交联外露型防水卷材，按质量份比，其材料组成为：共混聚合物80-100份；复合铅盐稳定剂3-5份；塑化剂10-20份；软化剂20-30份；填充颜料10-35份；有机稀土聚合物1-2份；交联活化剂1-2份；紫外引发剂0.1-0.3份；引发促进剂是0.1-0.2份。
所述共混聚合物是聚氯乙烯树脂和氯化聚乙烯树脂按照等比例混合物；本发明使用了有机稀土聚合物作为交联剂，基于稀土离子众多的空轨道能与PVC大分子的侧基氯原子的P电子，以及乙烯基团的介电子等形成配位键的机理，可以形成众多的交联点，聚羧酸稀土大分子与聚氯乙烯有较好的相容性，比较小分子稀土盐类，具有更高的稳定性和保持性。
塑化剂是邻苯二甲酸二辛脂，软化剂是邻苯二甲酸二丁酯。塑化剂和软化剂都可以使得材料的玻璃化温度降低，增加高分子链的柔顺性、流动性和可塑化性，提高高分子链的与交联剂的接触几率，促进交联凝胶的产生。塑化剂、软化剂本身也是柔性材料体系的必要成分。
所述填充颜料是气相二氧化硅、沉淀碳酸钙和微细陶土中任何一种，或者两种以上任意比例的混合。都具有超微细颗粒和空壳结构，都具有弹性体系的补强作用。
所述有机稀土聚合物是聚羧酸稀土；
交联活化剂是氧化稀土，氧化稀土提升了配位交联的效率。
所述紫外引发剂是二苯甲酮，在紫外光的激发作用下产生自由基，引发有机稀土聚合物交联剂和高分子PVC链发生配位或接枝化合形成交联网络。
引发促进剂是季戊四醇三丙烯酸酯，有利于交联深度的增加。
有机稀土聚合物紫外交联外露型防水卷材的制备方法，包括以下步骤：
（1）交联剂浆料制备：使用三辊筒研磨机，加入增塑剂、软化剂、聚羧酸稀土、氧化稀土、二苯甲酮、季戊四醇三丙烯酸酯混合研磨，检查达到细度10微米以下出料，得到交联剂浆料；
（2）共混粉料制备：聚氯乙烯树脂、氯化聚乙烯树脂、复合铅盐稳定剂、填充颜料进入高速捏合机，启动搅拌15分钟，并温度升至80OC，加入交联剂浆料，继续搅拌10分钟出料，得到有机稀土聚合物紫外交联外露型防水卷材共混粉料；
（3）卷材制备：所制共混料通过双螺杆塑化挤出和压延成型工艺，制备成有机稀土聚合物紫外交联外露型防水卷材。
本发明所述双螺杆挤出工艺温度范围是：1区120~130 OC， 2区135~140 OC，3区145~160 OC，4区165~168OC，机头160~163 OC。
本发明的制备工艺中使用的研磨制浆技术，提高了聚羧酸稀土和氧化稀土的分散程度，改良了分散状态。
本发明采用的双螺杆挤出工艺，其中挤出机4区工艺温度：1区120~130 OC， 2区135~140 OC，3区145~160 OC，4区165~168OC，机头160~163 OC。4区设置为165~168OC，机头温度设置为160~163 OC，形成倒置，增加了塑化效果，更有利于各个组分的均化，有利于该外露防水卷材紫外引发的交联作用和效果。
在紫外线的辐射作用下，紫外引发剂在吸收了紫外线的作用下，引发有机稀土聚合物对高分子聚合物分子形成交联，形成了超大分子结构，稳定的超大分子结构可抑制紫外线辐射降解，提高了聚合物材料的强度性能、延伸性能、弹性恢复性能。交联机制使得常温下的塑性体材料，在一定程度上向弹性体转化，表现为橡胶防水材料的特征。本发明所采用的有机稀土聚合物，即聚羧酸稀土，与小分子稀土化合物比较，属于可塑化胶体成分，有利于材料体系的强度和弹性。
本发明的有益效果是：本发明可以促进通用高分子材料进一步应用于建筑防水领域，为建筑技术进步和功能提升，以及人们生活质量提高起到更大的作用，对于通用材料的扩大应用领域具有积极的作用。
本发明所制防水卷材可以外露施工，可直接暴露在阳光下的空气当中使用，适合屋面铺设，减少了保护层施工材料和工程造价，也减轻了自重载荷。保护层一般使用水泥、砂砾、粗砂的混合砂浆，涂覆在屋面也影响观赏性。
由于在阳光辐射条件下交联，铺设卷材的施工过程中，卷材仍属于未交联的塑性体材料，即可焊接安装，也可以粘接施工。施工后在紫外光中逐步交联，提高了工程施工的可靠性。
本发明制备的彩色卷材敷设在屋面，对于高层建筑愈来愈多的城市，增加了空中的色彩景观。
具体实施方式
实施例1
有机稀土聚合物紫外交联外露型防水卷材的制备方法，包括下列步骤：
（1）交联浆料制备：启动三辊研磨机，按质量份数，在加料槽顺序加入邻苯二甲酸二辛脂15Kg、邻苯二甲酸二丁酯30 Kg、聚羧酸稀土1.5 Kg、氧化稀土1 Kg、二苯甲酮0.1Kg、季戊四醇三丙烯酸酯0.1 Kg，调整辊间隙，混合研磨15分钟，检查达到细度10微米以下出料，得到交联剂浆料；
（2）共混粉料制备：按质量份数，加入聚氯乙烯50 Kg、氯化聚乙烯50 Kg、复合铅盐稳定剂3 Kg，进入高速捏合机，启动搅拌10分钟，加入二氧化硅12 Kg、沉淀碳酸钙28 Kg，继续搅拌，温度升至80OC，加入交联浆料，继续搅拌10分钟出料，得到有机稀土聚合物紫外交联外露型防水卷材共混料；
（3）卷材制备：启动挤出机，把所制共混粉料加入进料槽，启动供料螺旋，共混粉料进入双螺杆塑化挤出，牵引料片进入压延机，调整辊间隙，成型片材出料，制备成有机稀土聚合物紫外交联外露型防水卷材。
本发明采用的双螺杆挤出工艺，其中挤出机4区工艺温度：1区120~130 OC， 2区135~140 OC，3区145~160 OC，4区165~168OC，机头160~163 OC。
实施例2
有机稀土聚合物紫外交联外露型防水卷材的制备方法，包括下列步骤：
（1）交联浆料制备：启动三辊研磨机，按质量份数，在加料槽顺序加入邻苯二甲酸二辛脂10 Kg、邻苯二甲酸二丁酯25 Kg、聚羧酸稀土1.5 Kg、氧化稀土1.5 Kg、二苯甲酮0.1Kg、季戊四醇三丙烯酸酯0.15 Kg，调整辊间隙，混合研磨15分钟，检查达到细度10微米以下出料，得到交联剂浆料；
（2）共混粉料制备：按质量份数，加入聚氯乙烯50 Kg、氯化聚乙烯50 Kg、复合铅盐稳定剂3 Kg，进入高速捏合机，启动搅拌10分钟，加入二氧化硅12 Kg；沉淀碳酸钙28 Kg；继续搅拌，温度升至80OC，加入交联浆料，继续搅拌10分钟出料，得到有机稀土聚合物紫外交联外露型防水卷材共混料；
（3）卷材制备：启动挤出机，把所制共混粉料加入进料槽，启动供料螺旋，共混粉料进入双螺杆塑化挤出，牵引料片进入压延机，调整辊间隙，成型片材出料，制备成有机稀土聚合物紫外交联外露型防水卷材。
本发明采用的双螺杆挤出工艺，其中挤出机4区工艺温度：1区120~130 OC， 2区135~140 OC，3区145~160 OC，4区165~168OC，机头160~163 OC。
实施例3
有机稀土聚合物紫外交联外露型防水卷材的制备方法，包括下列步骤：
（1）交联浆料制备：启动三辊研磨机，按质量份数，在加料槽顺序加入邻苯二甲酸二辛脂10 Kg、邻苯二甲酸二丁酯20 Kg、聚羧酸稀土1.8 Kg、氧化稀土1.5 Kg、二苯甲酮0.15 Kg、季戊四醇三丙烯酸酯0.15 Kg，调整辊间隙，混合研磨15分钟，检查达到细度10微米以下出料，得到交联剂浆料；
（2）共混粉料制备：按质量份数，加入聚氯乙烯50 Kg、氯化聚乙烯50 Kg、复合稳定剂3 Kg，进入高速捏合机，启动搅拌10分钟，加入二氧化硅12 Kg、沉淀碳酸钙28 Kg，继续搅拌，温度升至80OC，加入交联浆料，继续搅拌10分钟出料，得到有机稀土聚合物紫外交联外露型防水卷材共混料；
（3）卷材制备：启动挤出机，把所制共混粉料加入进料槽，启动供料螺旋，共混粉料进入双螺杆塑化挤出，牵引料片进入压延机，调整辊间隙，成型片材出料，制备成有机稀土聚合物紫外交联外露型防水卷材。
本发明采用的双螺杆挤出工艺，其中挤出机4区工艺温度：1区120~130 OC， 2区135~140 OC，3区145~160 OC，4区165~168OC，机头160~163 OC。
实施结果
实施结果见表：表中说明了露天曝晒之前的样品与露天曝晒28周后，经过紫外照射交联，样品性能的变化。
表1有机稀土聚合物紫外交联外露型防水卷材性能表

Claims (4)

1.一种有机稀土聚合物紫外交联外露型防水卷材，其特征在于：按质量份比，其材料组成为：共混聚合物80-100份；复合铅盐稳定剂3-5份；塑化剂10-20份；软化剂20-30份；填充颜料10-35份；有机稀土聚合物1-2份；交联活化剂1-2份；紫外引发剂0.1-0.3份；引发促进剂是0.1-0.2 份；所述共混聚合物是聚氯乙烯树脂和氯化聚乙烯树脂按照等比例混合物；塑化剂是邻苯二甲酸二辛酯，软化剂是邻苯二甲酸二丁酯；所述有机稀土聚合物是聚羧酸稀土；交联活化剂是氧化稀土。
2.权利要求1所述的有机稀土聚合物紫外交联外露型防水卷材，其特征在于：所述填充颜料是气相二氧化硅、沉淀碳酸钙和微细陶土中任何一种，或者两种以上任意比例的混合。
3.权利要求1所述的有机稀土聚合物紫外交联外露型防水卷材，其特征在于：所述紫外引发剂是二苯甲酮；引发促进剂是季戊四醇三丙烯酸酯。
4.权利要求1所述的有机稀土聚合物紫外交联外露型防水卷材的制备方法，其特征在于：制备方法包括以下步骤：
（1）交联剂浆料制备：使用三辊筒研磨机，加入塑化剂、软化剂、聚羧酸稀土、氧化稀土、二苯甲酮、季戊四醇三丙烯酸酯混合研磨，检查达到细度10 微米以下出料，得到交联剂浆料；
（2）共混粉料制备：聚氯乙烯树脂、氯化聚乙烯树脂、复合铅盐稳定剂、填充颜料进入高 速捏合机，启动搅拌15分钟，并温度升至80℃，加入交联剂浆料，继续搅拌10分钟出料，得到有机稀土聚合物紫外交联外露型防水卷材共混粉料；
（3）卷材制备：所制共混粉料通过双螺杆塑化挤出和压延成型工艺，制备成有机稀土聚合 物紫外交联外露型防水卷材；所述双螺杆挤出工艺温度范围是：1区 120-130℃，2区135-140℃，3区 145-160℃，4 区 165-168℃，机头 160-163℃。
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