CN108276654A - 一种胶粉基tpo防水卷材及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种胶粉基热塑性聚烯烃弹性体，包括：聚烯烃弹性体30～80重量份，树脂体系20～60重量份，胶粉20～40重量份，相容体系1～5重量份，填充体系0～30重量份，抗氧剂0.5～1重量份，上述聚烯烃弹性体包括乙烯‑辛烯共聚物或三元乙丙橡胶或以上两者的混合物。

Description

一种胶粉基TPO防水卷材及其制备方法
技术领域
本公开涉及高分子材料及其制造方法。更具体的，本公开涉及一种胶粉基热塑性聚烯烃弹性体(TPO)防水卷材及其制备方法。
背景技术
中国是世界上最大的轮胎生产国和消费国，废旧轮胎造成的“黑色污染”也日益严重，然而以废旧轮胎为主的废旧橡胶是一种可循环利用的资源，选择合理有效地利用方式，不仅可以节约资源，而且对环境污染的防治起到积极作用。
随着科学技术的日益发展，废旧橡胶的综合利用能力也日趋提高，其中，利用废旧橡胶制备胶粉是我国发展循环经济的最佳方式之一。废胶粉基热塑性弹性体在提高资源利用率的同时又消耗了大量的废旧橡胶，具有明显的经济效益和社会效益。但目前国内外制备的废胶粉基热塑性弹性体的综合性能仍远低于普通的热塑性弹性体，大大限制了其应用推广。
热塑性聚烯烃弹性体(TPO)防水卷材具有使用性能优异、寿命长等优点，在国外发达国家具有较高的市场普及率。近年来，TPO防水卷材在国内的应用范围逐渐扩大，但因其高昂的价格，使其在实际应用推广过程中受到限制，导致TPO防水卷材市场普及率远低于发达国家。
胶粉基热塑性弹性体用作TPO防水卷材的研究鲜有报道，胶粉在TPO防水卷材中的使用，有利于降低TPO防水卷材的成本且利于其大范围推广使用。同时，也为解决废旧橡胶环境污染问题贡献一份力量。
发明内容
本发明的实施例提供一种胶粉基热塑性聚烯烃弹性体，所述胶粉基热塑性聚烯烃弹性体包括：
所述聚烯烃弹性体包括乙烯-辛烯共聚物或三元乙丙橡胶或以上两者的混合物。
在一种实施方式中，例如，所述聚烯烃弹性体为乙烯-辛烯共聚物和三元乙丙橡胶的混合物，且乙烯-辛烯共聚物和三元乙丙橡胶的重量比为2-4:1，优选为3:1。
在一种实施方式中，例如，所述乙烯-辛烯共聚物和三元乙丙橡胶分子量均为100000～200000，两者的熔体流动速率均为0.5～1.5g/10min。将乙烯-辛烯共聚物和三元乙丙橡胶的重量比控制在上述范围内，以即控制乙烯-辛烯共聚物和三元乙丙橡胶的分子量、熔体流动速率在上述范围内，可以使得到的胶粉基热塑性聚烯烃弹性体更加柔软，便于施工。熔体流动速率(MeltMass-Flow Rate，简称MFR，熔体质量流动速率)，也指熔融指数(MI，meltindex)，是在标准化熔融指数仪中于一定的温度和压力下，树脂熔料通过标准毛细管在一定时间内(一般10min)内流出的熔料克数，单位为g/10min。熔体流动速率是一个选择塑料加工材料和牌号的重要参考依据，能使选用的原材料更好地适应加工工艺的要求，使制品在成型的可靠性和质量方面有所提高。在塑料加工中,熔体流动速率是用来衡量塑料熔体流动性的一个重要指标。通过测定塑料的流动速率,可以研究聚合物的结构因素。
在一种实施方式中，例如，所述树脂体系包括聚乙烯或聚丙烯或以上两者的混合物。
在一种实施方式中，例如，所述树脂体系为聚乙烯和聚丙烯的混合物，且聚乙烯和聚丙烯的重量比1:4-6，优选为1:5。在一种实施方式中，例如，所述聚乙烯和聚丙烯的分子量均为60000～150000，两者的熔体流动速率均为1.5～11g/10min。将聚乙烯和聚丙烯的重量比控制在上述范围内，以即控制聚乙烯和聚丙烯的分子量、熔体流动速率在上述范围内，可以赋予胶粉基热塑性聚烯烃弹性体一定的强度，延长使用寿命。
在一种实施方式中，例如，所述的胶粉为粒度小于180微米的冷冻橡胶粉。橡胶粉的加入可以赋予胶粉基热塑性聚烯烃弹性体一定的韧性，以及降低利用该胶粉基热塑性聚烯烃弹性体生产的防水卷材的生产成本。
在一种实施方式中，例如，所述相容体系包括乙烯-丙烯酸共聚物、乙烯-丙烯酸酯共聚物、三元乙丙接枝马来酸酐或苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物的一种或多种的混合物。例如，所述相容体系为乙烯-丙烯酸共聚物、乙烯-丙烯酸酯共聚物、三元乙丙接枝马来酸酐和苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物的至少两种的混合物，并且所述混合物中任意两种组分之间的重量比为1:1-3。相容体系的作用：提高胶粉和基体(基体指的是聚烯烃弹性体和树脂体系)之间的相容性。相容体系的加入还可以活化胶粉，使胶粉与基体之间的结合更加牢靠，从而提高产品的综合性能。
在一种实施方式中，例如，所述三元乙丙接枝马来酸酐的接枝率为0.5～1％。
在一种实施方式中，例如，所述填充体系包括滑石粉或重质碳酸钙或以上两者的混合物，当所述填充体系包括滑石粉和重质碳酸钙两者的混合物时，所述滑石粉和所述重质碳酸钙两者的重量比为1:0.5-2，优选为1:1。填充体系的加入可以降低成本、提高产品的耐热性能、提高产品的刚性。
在一种实施方式中，例如，所述抗氧剂为抗氧剂1010(即四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯)。
本发明的实施例还提供一种胶粉基热塑性聚烯烃弹性体的制备方法，包括：
(1)准备以下组分：聚烯烃弹性体30～80重量份，树脂体系20～60重量份，胶粉20～40重量份，相容体系1～5重量份，填充体系0～30重量份，抗氧剂0.5～1重量份，将上述各组分在高速捏合机中混配搅拌均匀，然后冷却至室温得到混合料；
(2)将步骤(1)所得混合料加入到双螺杆挤出机中进行反应共混挤出，将挤出后的共混材料进行水冷造粒、干燥、包装，即可得到所述胶粉基热塑性聚烯烃弹性体。
在一种实施方式中，例如，所述步骤(1)中的所述将上述各组分在高速捏合机中混配搅拌均匀包括：捏合机转速为1200转/分，温度为70～80℃，混合时间为8～10分钟。
在一种实施方式中，例如，在所述步骤(2)中，在所述将步骤(1)所得混合料加入到双螺杆挤出机中进行反应共混挤出中，其中挤出工艺参数为：挤出机温度控制区段为11段，各区段温度设定范围为150～180℃，机头温度为175～180℃，螺杆转速为500转/分，螺杆直径为35mm，长径比L/D＝40。
本发明能带来如下技术效果：本发明所制备的胶粉基热塑性聚烯烃弹性体成本较低，具有非常强的市场竞争力。配方中的相容体系在双螺杆挤出机中与胶粉发生物理化学作用，活化胶粉，促进了胶粉与基体之间的相互作用，提高了胶粉基热塑性聚烯烃弹性体的性能，使其满足国家标准要求。另外，本发明的胶粉基热塑性聚烯烃弹性体制备工艺简单，生产效率较高，对国内TPO防水卷材的应用推广起具有重要的积极效果。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
除非另作定义，本公开所使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。
实施例1
一种胶粉基热塑性聚烯烃弹性体，制备方法如下：
1)按配方比例称取乙烯-辛烯共聚物600克、聚乙烯100克、胶粉300克、乙烯-丙烯酸共聚物20克、三元乙丙接枝马来酸酐20克、抗氧剂1010 5克，将各组分在高速捏合机中混配搅拌均匀，捏合机转速为1200转/分，温度为70～80℃，混合时间为8～10分钟，然后冷却至室温得到混合料；
2)将混合料加入到双螺杆挤出机中进行反应共混挤出，其中挤出工艺参数为：挤出机温度控制区段为11段，各区段温度设定范围为150～180℃，机头温度为175～180℃，螺杆转速为500转/分，螺杆直径为35mm，长径比L/D＝40，将挤出后的共混材料进行水冷造粒、干燥、包装，即可得到所述胶粉基热塑性聚烯烃弹性体；
3)该实施例制备的胶粉基热塑性聚烯烃弹性体按照GB27789-2011(热塑性聚烯烃(TPO)防水卷材)中的要求进行相关测试，见表1。
实施例2
一种胶粉基热塑性聚烯烃弹性体，制备方法如下：
1)按配方比例称取乙烯-辛烯共聚物600克、三元乙丙橡胶200克、聚丙烯200克、胶粉400克、乙烯-丙烯酸酯共聚物10克、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物20克、抗氧剂1010 6克，将各组分在高速捏合机中混配搅拌均匀，捏合机转速为1200转/分，温度为70～80℃，混合时间为8～10分钟，然后冷却至室温得到混合料；
2)将混合料加入到双螺杆挤出机中进行反应共混挤出，其中挤出工艺参数为：挤出机温度控制区段为11段，各区段温度设定范围为150～180℃，机头温度为175～180℃，螺杆转速为500转/分，螺杆直径为35mm，长径比L/D＝40，将挤出后的共混材料进行水冷造粒、干燥、包装，即可得到所述胶粉基热塑性聚烯烃弹性体；
3)该实施例制备的胶粉基热塑性聚烯烃弹性体按照GB27789-2011(热塑性聚烯烃(TPO)防水卷材)中的要求进行相关测试，见表1。
实施例3
一种胶粉基热塑性聚烯烃弹性体，制备方法如下：
1)按配方比例称取三元乙丙橡胶300克、聚乙烯100克、聚丙烯500克、胶粉200克、乙烯-丙烯酸酯共聚物10克、三元乙丙接枝马来酸酐30克、抗氧剂1010 7克，将各组分在高速捏合机中混配搅拌均匀，捏合机转速为1200转/分，温度为70～80℃，混合时间为8～10分钟，然后冷却至室温得到混合料；
2)将混合料加入到双螺杆挤出机中进行反应共混挤出，其中挤出工艺参数为：挤出机温度控制区段为11段，各区段温度设定范围为150～180℃，机头温度为175～180℃，螺杆转速为500转/分，螺杆直径为35mm，长径比L/D＝40，将挤出后的共混材料进行水冷造粒、干燥、包装，即可得到胶粉基TPO防水卷材专用料；
3)该实施例制备的胶粉基热塑性聚烯烃弹性体按照GB27789-2011(热塑性聚烯烃(TPO)防水卷材)中的要求进行相关测试，见表1。
实施例4
一种胶粉基热塑性聚烯烃弹性体，制备方法如下：
1)按配方比例称取乙烯-辛烯共聚物600克、聚乙烯100克、胶粉0克、乙烯-丙烯酸共聚物20克、三元乙丙接枝马来酸酐20克、抗氧剂1010 5克，将各组分在高速捏合机中混配搅拌均匀，捏合机转速为1200转/分，温度为70～80℃，混合时间为8～10分钟，然后冷却至室温得到混合料；
2)将混合料加入到双螺杆挤出机中进行反应共混挤出，其中挤出工艺参数为：挤出机温度控制区段为11段，各区段温度设定范围为150～180℃，机头温度为175～180℃，螺杆转速为500转/分，螺杆直径为35mm，长径比L/D＝40，将挤出后的共混材料进行水冷造粒、干燥、包装，即可得到所述胶粉基热塑性聚烯烃弹性体；
3)该实施例制备的胶粉基热塑性聚烯烃弹性体按照GB27789-2011(热塑性聚烯烃(TPO)防水卷材)中的要求进行相关测试，见表1。
实施例5
一种胶粉基热塑性聚烯烃弹性体，制备方法如下：
1)按配方比例称取乙烯-辛烯共聚物600克、聚乙烯100克、胶粉10克、乙烯-丙烯酸共聚物20克、三元乙丙接枝马来酸酐20克、抗氧剂1010 5克，将各组分在高速捏合机中混配搅拌均匀，捏合机转速为1200转/分，温度为70～80℃，混合时间为8～10分钟，然后冷却至室温得到混合料；
2)将混合料加入到双螺杆挤出机中进行反应共混挤出，其中挤出工艺参数为：挤出机温度控制区段为11段，各区段温度设定范围为150～180℃，机头温度为175～180℃，螺杆转速为500转/分，螺杆直径为35mm，长径比L/D＝40，将挤出后的共混材料进行水冷造粒、干燥、包装，即可得到所述胶粉基热塑性聚烯烃弹性体；
3)该实施例制备的胶粉基热塑性聚烯烃弹性体按照GB27789-2011(热塑性聚烯烃(TPO)防水卷材)中的要求进行相关测试，见表1。
实施例6
一种胶粉基热塑性聚烯烃弹性体，制备方法如下：
1)按配方比例称取乙烯-辛烯共聚物600克、聚乙烯100克、胶粉800克、乙烯-丙烯酸共聚物20克、三元乙丙接枝马来酸酐20克、抗氧剂1010 5克，将各组分在高速捏合机中混配搅拌均匀，捏合机转速为1200转/分，温度为70～80℃，混合时间为8～10分钟，然后冷却至室温得到混合料；
2)将混合料加入到双螺杆挤出机中进行反应共混挤出，其中挤出工艺参数为：挤出机温度控制区段为11段，各区段温度设定范围为150～180℃，机头温度为175～180℃，螺杆转速为500转/分，螺杆直径为35mm，长径比L/D＝40，将挤出后的共混材料进行水冷造粒、干燥、包装，即可得到所述胶粉基热塑性聚烯烃弹性体；
3)该实施例制备的胶粉基热塑性聚烯烃弹性体按照GB27789-2011(热塑性聚烯烃(TPO)防水卷材)中的要求进行相关测试，见表1。
表1实施例1-6制备得到的胶粉基热塑性聚烯烃弹性体测试结果
从上述表1的测试结果可以看到，实施例1-3制备得到的胶粉基热塑性聚烯烃弹性体都已经达到GB27789-2011(热塑性聚烯烃(TPO)防水卷材)所规定的各项指标，某些指标甚至大大优于国标(例如，实施例2的断裂伸长率、实施例3的热处理尺寸变化率、直角撕裂强度、吸水率等)。
而对于实施例4-6的结果，我们可以看到，当不加入胶粉(即橡胶粉)时，实施例4的产品热处理尺寸变化率没有达到国标要求，低温弯折性能不合格，直角撕裂强度也没有达到国标要求；加入胶粉量不足时，实施例5的产品低温弯折性能不合格；加入胶粉量过多时，实施例6的产品拉伸强度、断裂伸长率、低温弯折性能、直角撕裂强度等均未达到国标要求。从以上结果可以知道，胶粉(即橡胶粉)一方面降低了成本，回收了废旧橡胶，减少了环境污染，另一方面，加入适当的量的橡胶粉还提高了产品的性能，可谓一举多得。
以上所述仅是本发明的示范性实施方式，而非用于限制本发明的保护范围，本发明的保护范围由所附的权利要求确定。

Claims (14)

1.一种胶粉基热塑性聚烯烃弹性体，其特征在于，所述胶粉基热塑性聚烯烃弹性体包括：
所述聚烯烃弹性体包括乙烯-辛烯共聚物或三元乙丙橡胶或以上两者的混合物。
2.根据权利要求1所述的胶粉基热塑性聚烯烃弹性体，其特征在于，所述聚烯烃弹性体为乙烯-辛烯共聚物和三元乙丙橡胶的混合物，且乙烯-辛烯共聚物和三元乙丙橡胶的重量比为2-4:1，优选为3:1。
3.根据权利要求1或2所述的胶粉基热塑性聚烯烃弹性体，其特征在于，所述乙烯-辛烯共聚物和三元乙丙橡胶分子量均为100000～200000，两者的熔体流动速率均为0.5～1.5g/10min。
4.根据权利要求1或2所述的胶粉基热塑性聚烯烃弹性体，其特征在于，所述树脂体系包括聚乙烯或聚丙烯或以上两者的混合物。
5.根据权利要求4所述的胶粉基热塑性聚烯烃弹性体，其特征在于，所述树脂体系为聚乙烯和聚丙烯的混合物，且聚乙烯和聚丙烯的重量比1:4-6，优选为1:5。
6.根据权利要求4或5所述的胶粉基热塑性聚烯烃弹性体，其特征在于，所述聚乙烯和聚丙烯的分子量均为60000～150000，两者的熔体流动速率均为1.5～11g/10min。
7.根据权利要求1-6的任一项所述的胶粉基热塑性聚烯烃弹性体，其特征在于，所述的胶粉为粒度小于180微米的橡胶粉。
8.根据权利要求1-7的任一项所述的胶粉基热塑性聚烯烃弹性体，其特征在于，所述相容体系包括乙烯-丙烯酸共聚物、乙烯-丙烯酸酯共聚物、三元乙丙接枝马来酸酐或苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物的一种或多种的混合物。
9.根据权利要求8所述的胶粉基热塑性聚烯烃弹性体，其特征在于，所述相容体系为乙烯-丙烯酸共聚物、乙烯-丙烯酸酯共聚物、三元乙丙接枝马来酸酐和苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物的至少两种的混合物，并且所述混合物中任意两种组分之间的重量比为1:1-3。
10.根据权利要求8或9所述的胶粉基热塑性聚烯烃弹性体，其特征在于，所述三元乙丙接枝马来酸酐的接枝率为0.5～1％。
11.根据权利要求1-10的任一项所述的胶粉基热塑性聚烯烃弹性体，其特征在于，所述填充体系包括滑石粉或重质碳酸钙或以上两者的混合物，当所述填充体系包括滑石粉和重质碳酸钙两者的混合物时，所述滑石粉和所述重质碳酸钙两者的重量比为1:0.5-2，优选为1:1。
12.一种胶粉基热塑性聚烯烃弹性体的制备方法，包括：
(1)准备以下组分：聚烯烃弹性体30～80重量份，树脂体系20～60重量份，胶粉20～40重量份，相容体系1～5重量份，填充体系0～30重量份，抗氧剂0.5～1重量份，将上述各组分在高速捏合机中混配搅拌均匀，然后冷却至室温得到混合料；
(2)将步骤(1)所得混合料加入到双螺杆挤出机中进行反应共混挤出，将挤出后的共混材料进行水冷造粒、干燥、包装，即可得到所述胶粉基热塑性聚烯烃弹性体。
13.根据权利要求12的方法，其特征在于，所述步骤(1)中的所述将上述各组分在高速捏合机中混配搅拌均匀包括：捏合机转速为1200转/分，温度为70～80℃，混合时间为8～10分钟。
14.根据权利要求12或13的方法，其特征在于，在所述步骤(2)中，在所述将步骤(1)所得混合料加入到双螺杆挤出机中进行反应共混挤出中，其中挤出工艺参数为：挤出机温度控制区段为11段，各区段温度设定范围为150～180℃，机头温度为175～180℃，螺杆转速为500转/分，螺杆直径为35mm，长径比L/D＝40。
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