CN113429705A - 一种低成本高性能pvc防水卷材及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种低成本高性能PVC防水卷材及其制备方法，所述PVC防水卷材重量配比为：PVC树脂：100份；DOP：30～45份；改性纳米碳酸钙：5～30份；重质碳酸钙：5～30份；二盐：2～3份；钛白粉；2～3份；硬脂酸钡：0.5～1份；紫外线吸收剂UV‑9：0.5～1份；抗氧剂1010：0.5～1份；通过纳米粒径级别的改性纳米碳酸钙和微米级别的重质碳酸钙同时填充，两种不同粒径的填料更容易在基体中形成紧密堆积，产生的缺陷少，获得的复合材料性能更为优异；本发明借助改性后纳米碳酸钙更好的加工流动性，实现与微米级碳酸钙更紧密的排列和堆积，进一步提高力学性能，同时降低成本。
Description
技术领域
本发明涉及防水卷材及其制备方法的技术领域，具体涉及一种低成本高性能PVC防水卷材及其制备方法。
背景技术
PVC防水卷材因生产成本高、性能不稳定等缺陷限制了其在当前市场内的进一步应用。针对上述缺陷与问题，如何提高PVC高分子防水材料的性能和降低其生产成本成为其应用与开发的关键。
在PVC防水复合材料成型技术中，无机填料粒子通常作为添加剂来填充到基体材料内，以达到提升复合材料的各种性能的目的。在无机粒子填充聚合物基体的过程中，有单一粒径粒子的填充的方式，还有利用级配效应通过不同粒径填充聚合物基体的方式，最终都是为了提高复合材料的性能。但不管是单一填充方式还是通过多种不同粒径粒子填充的方式，在填充的过程中，填充的纳米粒子由于粒径太小，往往在聚合物基体中分散效果不佳，从而导致对填充塑料的加工性能和制品的使用性能带来不良的影响。
发明内容
针对上述现有技术中存在的缺陷与问题，本发明提出一种低成本高性能PVC防水卷材及其制备方法。我们通过对粒径小的纳米碳酸钙粒子进行表面改性，降低纳米碳酸钙粒子表面活化能，提高在聚合物树脂中的相容性和界面粘结能力，然后再与微米级别的重质碳酸钙进行级配，从而更进一步提高复合材料的性能和制品的使用性能。与此同时，无机填料利用改性纳米碳酸钙和重质碳酸钙的级配效应，使得填料比例增多，使得制作出的PVC防水卷材在保持高性能的同时降低了成本。
本发明所提供的技术方案为：
一种低成本高性能PVC防水卷材，其特征在于：所述PVC防水卷材重量配比为：
PVC树脂：100份；DOP：40～45份；改性纳米碳酸钙：5～30份；重质碳酸钙：5～30份；二盐：2～3份；钛白粉；2～3份；硬脂酸钡：0.5～1份；紫外线吸收剂UV-9：0.5～1份；抗氧剂1010：0.5～1份。
作为本发明的进一步优选方案，所述改性纳米碳酸钙的粒径小于所述重质碳酸钙的粒径；其中，所述改性纳米碳酸钙的粒径为90-100纳米：所述重质碳酸钙的粒径为10-20微米。
本发明还提供一种低成本高性能PVC防水卷材的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
1)自制改性纳米碳酸钙粒子；
2)按以下配比称取物料，其中，PVC树脂：100份；DOP：30～45份；改性纳米碳酸钙：25～30份；重质碳酸钙：15～20份；二盐：2～3份；钛白粉；2～3份；硬脂酸钡：0.5～1份；紫外线吸收剂UV-9：0.5～1份；抗氧剂1010：0.5～1份；
3)将称取好的物料利用高速混合机混合均匀，混合均匀后，将混料置于转矩流变仪上进行混炼；
4)将混炼好后的混合料进行破碎造粒后在注塑机上成型即得到该低成本高性能PVC防水卷材。
作为本发明的进一步优选方案，所述步骤1)中包括以下步骤：
1.1)先将碳酸钙粒子加入有适量无水乙醇的容器中，加热反应并搅拌后配成浆液；
1.2)缓慢滴加螯合剂的乙醇溶液到浆液中，搅拌反应并倒出浆液，蒸馏回收乙醇；
1.3)研磨得到改性纳米碳酸钙。
作为本发明的进一步优选方案，所述螯合剂选用酒石酸、乙二胺四乙酸、二乙基三胺五乙酸、葡萄糖酸钠、柠檬酸、或氮川三乙酸中的任意一种或多种的混合。
作为本发明的进一步优选方案，按重量份数计，所述碳酸钙粒子为98-99份；所述螯合剂为1-2份。
作为本发明的进一步优选方案，所述步骤1.1)中，加热反应温度为30-70℃。
作为本发明的进一步优选方案，所述步骤1.1)中所得浆液pH值在5-9之间。
作为本发明的进一步优选方案，所述步骤1.2)中，所述螯合剂的乙醇溶液质量浓度为0.5～2％。
作为本发明的进一步优选方案，所述步骤3)中混炼温度为170℃；所述步骤4)中注塑温度为170℃。
本发明相对于现有技术所取得的技术效果为：
1)本发明提供一种低成本高性能PVC防水卷材及其制备方法，通过纳米粒径级别的改性纳米碳酸钙和微米级别的重质碳酸钙同时填充，根据紧密堆积方式，两种不同粒径的填料更容易在基体中形成紧密堆积，产生的缺陷少，获得的复合材料性能更为优异；现有的不同粒径的碳酸钙可以通过紧密堆积提高PVC等聚合物的力学性能，本发明是借助改性后纳米碳酸钙更好的加工流动性，实现与微米级碳酸钙更紧密的排列和堆积，进一步提高力学性能，同时降低成本。
2)本发明提供一种低成本高性能PVC防水卷材及其制备方法，通过对级配粒子中的纳米粒径进行表面改性，降低其表面活化能，使其与聚合物基体相容性变好，再利用无机填料的级配效应，提高无机填料的添加量，由两者共同效应制备得到低成本高性能PVC复合防水卷材。
3)本发明提供一种低成本高性能PVC防水卷材及其制备方法，制备过程使用的改性剂无毒害、价格便宜、改性处理操作简单，同时有效降低了成本，提高了复合材料的力学性能。
附图说明
图1是本发明中改性纳米碳酸钙和重质碳酸钙的质量配比对所获得的PVC防水卷材拉伸性能影响图。图中，
横坐标为改性纳米碳酸钙和重质碳酸钙混合物中改性纳米碳酸钙所占质量分数，单位％；
纵坐标为由对应质量配比的改性纳米碳酸钙和重质碳酸钙混合物所制备的PVC防水卷材的拉伸强度，单位Mpa。
具体实施方式
为更好的理解本发明的内容，下面的实施例是对本发明的进一步说明，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实例。
实施例1：
一种低成本高性能PVC防水卷材的制备方法，其制备步骤如下：
1)自制改性纳米碳酸钙粒子；
2)按以下PVC防水卷材配方称取物料，所述PVC防水卷材重量配比为：PVC树脂：100份；DOP：40份；改性纳米碳酸钙：5份；重质碳酸钙：20份；二盐：2份；钛白粉；2份；硬脂酸钡：0.5份；紫外线吸收剂UV-9：0.5份；抗氧剂1010：0.5份。
3)将称取好的物料利用高速混合机混合均匀，混合均匀后，将混料置于转矩流变仪上进行混炼，混炼温度为170℃。
4)将混炼好后的混合料进行破碎造粒后在注塑机上成型得到PVC防水卷材，注塑成型条件为：注塑温度170℃。
实验测得实施例1所制备的PVC防水卷材的拉伸强度15.39Mpa。
实施例2：
一种低成本高性能PVC防水卷材的制备方法，其制备步骤如下：
1)自制改性纳米碳酸钙粒子；
2)按以下PVC防水卷材配方称取物料，所述PVC防水卷材重量配比为：PVC树脂：100份；DOP：40份；改性纳米碳酸钙：10份；重质碳酸钙：15份；二盐：2份；钛白粉；2份；硬脂酸钡：0.5份；紫外线吸收剂UV-9：0.5份；抗氧剂1010：0.5份。
3)将称取好的物料利用高速混合机混合均匀，混合均匀后，将混料置于转矩流变仪上进行混炼，混炼温度为170℃。
4)将混炼好后的混合料进行破碎造粒后在注塑机上成型得到PVC防水卷材，注塑成型条件为：注塑温度170℃。
实验测得实施例2所制备的PVC防水卷材的拉伸强度16.73Mpa。
实施例3：
一种低成本高性能PVC防水卷材的制备方法，其制备步骤如下：
1)自制改性纳米碳酸钙粒子；
2)按以下PVC防水卷材配方称取物料，所述PVC防水卷材重量配比为：PVC树脂：100份；DOP：40份；改性纳米碳酸钙：15份；重质碳酸钙：10份；二盐：2份；钛白粉；2份；硬脂酸钡：0.5份；紫外线吸收剂UV-9：0.5份；抗氧剂1010：0.5份。
3)将称取好的物料利用高速混合机混合均匀，混合均匀后，将混料置于转矩流变仪上进行混炼，混炼温度为170℃。
4)将混炼好后的混合料进行破碎造粒后在注塑机上成型得到PVC防水卷材，注塑成型条件为：注塑温度170℃。
实验测得实施例3所制备的PVC防水卷材的拉伸强度17.31Mpa。
实施例4：
一种低成本高性能PVC防水卷材的制备方法，其制备步骤如下：
1)自制改性纳米碳酸钙粒子；
2)按以下PVC防水卷材配方称取物料，所述PVC防水卷材重量配比为：PVC树脂：100份；DOP：30份；改性纳米碳酸钙：20份；重质碳酸钙：5份；二盐：2份；钛白粉；2份；硬脂酸钡：0.5份；紫外线吸收剂UV-9：0.5份；抗氧剂1010：0.5份。
3)将称取好的物料利用高速混合机混合均匀，混合均匀后，将混料置于转矩流变仪上进行混炼，混炼温度为170℃。
4)将混炼好后的混合料进行破碎造粒后在注塑机上成型得到PVC防水卷材，注塑成型条件为：注塑温度170℃。
实验测得实施例4所制备的PVC防水卷材的拉伸强度16.12Mpa。
实施例5：
一种低成本高性能PVC防水卷材的制备方法，其制备步骤如下：
1)自制改性纳米碳酸钙粒子；
2)按以下PVC防水卷材配方称取物料，所述PVC防水卷材重量配比为：PVC树脂：100份；DOP：30份；改性纳米碳酸钙：20份；二盐：2份；钛白粉；2份；硬脂酸钡：0.5份；紫外线吸收剂UV-9：0.5份；抗氧剂1010：0.5份。
3)将称取好的物料利用高速混合机混合均匀，混合均匀后，将混料置于转矩流变仪上进行混炼，混炼温度为170℃。
4)将混炼好后的混合料进行破碎造粒后在注塑机上成型得到PVC防水卷材，注塑成型条件为：注塑温度170℃。
实验测得实施例5所制备的PVC防水卷材的拉伸强度15.64Mpa。
由各实施例所制备的PVC防水卷材的拉伸强度如下表所示，
表一各实施例所制备的PVC防水卷材的实验拉伸强度表
| 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | 实施例5 | |
| 拉伸强度 | 15.39 | 16.73 | 17.31 | 16.12 | 15.64 |
表中，拉伸强度的单位为Mpa。
由图1和表1可知，随着改性纳米碳酸钙的添加比例的逐步增大，由对应配比所制备的PVC防水卷材的拉伸强度呈现先增大后减小的趋势。当改性纳米碳酸钙的添加比例占改性纳米碳酸钙与重质碳酸钙的混合料的质量配比为60％，重质碳酸钙占改性纳米碳酸钙与重质碳酸钙的混合料的质量配比为40％时，由对应配比所制备的PVC防水卷材的拉伸强度达到最大拉伸强度17.31Mpa。这主要是由于改性纳米碳酸钙和重质碳酸钙不同粒径的粒子级配效应引起的。在PVC防水复合卷材中，不同粒度组成的散状物料紧密填充聚合物基体PVC，同时，粒径比小的纳米碳酸钙又经过络合剂表面改性，使得更加均匀分散于基体中，从而使PVC复合防水卷材获得优异的性能。
同时，通过实施例4和实施例5与实施例1的对比可以发现，在相对降低DOP质量分数的同时，通过添加改性纳米碳酸钙，以及通过改性纳米碳酸钙和重质碳酸钙不同粒径的粒子级配效应，相对于实施例1相对较多质量分数DOP所制备的VOC防水卷材，拉伸强度相同甚至拉伸强度更高，从而在保证高性能的基础上，有效降低成本较高的DOP的添加量，从而可以有效降低成本同时保证性能。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。
Claims (10)
1.一种低成本高性能PVC防水卷材，其特征在于：所述PVC防水卷材重量配比为：
PVC树脂：100份；DOP：30～45份；改性纳米碳酸钙：5～30份；重质碳酸钙：5～30份；二盐：2～3份；钛白粉；2～3份；硬脂酸钡：0.5～1份；紫外线吸收剂UV-9：0.5～1份；抗氧剂1010：0.5～1份。
2.根据权利要求1所述的一种低成本高性能PVC防水卷材，其特征在于：所述改性纳米碳酸钙的粒径小于所述重质碳酸钙的粒径；其中，所述改性纳米碳酸钙的粒径为90-100纳米：所述重质碳酸钙的粒径为10-20微米。
3.一种低成本高性能PVC防水卷材的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
1)自制改性纳米碳酸钙粒子；
2)按以下配比称取物料，其中，PVC树脂：100份；DOP：40～45份；改性纳米碳酸钙：25～30份；重质碳酸钙：15～20份；二盐：2～3份；钛白粉；2～3份；硬脂酸钡：0.5～1份；紫外线吸收剂UV-9：0.5～1份；抗氧剂1010：0.5～1份；
3)将称取好的物料利用高速混合机混合均匀，混合均匀后，将混料置于转矩流变仪上进行混炼；
4)将混炼好后的混合料进行破碎造粒后在注塑机上成型即得到该低成本高性能PVC防水卷材。
4.根据权利要求3所述的一种低成本高性能PVC防水卷材的制备方法，其特征在于：所述步骤1)中包括以下步骤：
1.1)先将碳酸钙粒子加入有适量无水乙醇的容器中，加热反应并搅拌后配成浆液；
1.2)缓慢滴加螯合剂的乙醇溶液到浆液中，搅拌反应并倒出浆液，蒸馏回收乙醇；
1.3)研磨得到改性纳米碳酸钙。
5.如权利要求4所述的一种低成本高性能PVC防水卷材的制备方法，其特征在于：所述螯合剂选用酒石酸、乙二胺四乙酸、二乙基三胺五乙酸、葡萄糖酸钠、柠檬酸、或氮川三乙酸中的任意一种或多种的混合。
6.如权利要求4所述的一种低成本高性能PVC防水卷材的制备方法，其特征在于：按重量份数计，所述碳酸钙粒子为98-99份；所述螯合剂为1-2份。
7.如权利要求4所述的一种低成本高性能PVC防水卷材的制备方法，其特征在于：所述步骤1.1)中，加热反应温度为30-70℃。
8.如权利要求4所述的一种低成本高性能PVC防水卷材的制备方法，其特征在于：所述步骤1.1)中所得浆液pH值在5-9之间。
9.如权利要求4所述的一种低成本高性能PVC防水卷材的制备方法，其特征在于：所述步骤1.2)中，所述螯合剂的乙醇溶液质量浓度为0.5～2％。
10.根据权利要求4所述的一种低成本高性能PVC防水卷材的制备方法，其特征在于：所述步骤3)中混炼温度为170℃；所述步骤4)中注塑温度为170℃。
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