CN115353695A - 一种聚氯乙烯防水卷材及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及一种聚氯乙烯防水卷材及其制备方法。聚氯乙烯防水卷材包含如下重量配比的组分：聚氯乙烯树脂100重量份；碳纤维2‑10重量份；镍粉1‑5重量份；增塑剂30‑50重量份；润滑剂1‑5重量份；热稳定剂3‑8重量份；填料16‑30重量份以及加工助剂0.1‑1重量份。本申请实施例提供了高电导率及高磁导率材料的组合作为导电填料，也就是碳纤维和镍粉搭配使用的双导电填料，以聚氯乙烯树脂作为基体，双导电填料分散在基体中形成相对完善的导电网络，降低聚氯乙烯防水卷材的电阻，从而提高聚氯乙烯防水卷材的电磁屏蔽效果。

Description

一种聚氯乙烯防水卷材及其制备方法
技术领域
本申请涉及防水材料技术领域，特别是涉及一种具有电磁屏蔽以及抗静电功能的聚氯乙烯防水卷材及其制备方法。
背景技术
防水卷材作为一种可卷曲成卷状的柔性建材产品，应用于建筑墙体、屋面、隧道、公路、垃圾填埋场等处，起到抵御外界雨水、地下水渗漏的作用，对整个工程至关重要。随着防水卷材在不同领域的广泛应用，防水卷材的电磁屏蔽性能以及抗静电性能逐渐成为研究热点。
一方面，根据Schelkunoff电磁屏蔽理论，在其他条件不变的情况下，通过降低卷材制品的电阻，能有效提高卷材制品的电磁屏蔽效果。另一方面，为了使塑料表面达到抗静电的目的，在一般环境下须使其表面电阻小于1010Ω，对抗静电要求较高的场所，其表面电阻应在108～109Ω之间，如矿山输气用塑料管，其表面电阻应小于108Ω。因此，通过降低塑料卷材基体的电阻就能实现卷材制品在电磁屏蔽性能以及抗静电性能方面的改性。
常见的降低卷材电阻的方法中，采用具有金属表面镀层的填料以降低电阻，但往往因为易加入过多的导电填料而导致产品的力学性能下降。
因此，目前仍然需要具有良好的电磁屏蔽性能以及抗静电性能并且能保留期望的力学性能的防水卷材。
发明内容
为了实现上述目的，本申请提供一种聚氯乙烯防水卷材及其制备方法。
一方面，本申请实施例提供一种聚氯乙烯防水卷材，包含如下组分：
Figure BDA0003848119050000011
根据本申请的一个方面的实施例，所述碳纤维的直径为8-10μm。
根据本申请的一个方面的实施例，所述碳纤维为经过偶联剂进行表面处理的改性碳纤维；可选地，所述偶联剂包括硅烷偶联剂或钛酸酯偶联剂；可选地，所述硅烷偶联剂选自乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三(β-甲氧乙氧基)硅烷中的至少一种；可选地，所述钛酸酯偶联剂选自单烷氧基型钛酸酯、单烷氧基焦磷酸酯基型钛酸酯中的至少一种。
根据本申请的一个方面的实施例，所述镍粉的粒径为3～5μm；可选地，所述镍粉为经过偶联剂进行表面处理的改性镍粉；可选地，所述偶联剂包括硅烷偶联剂或钛酸酯偶联剂；可选地，所述硅烷偶联剂选自乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三(β-甲氧乙氧基)硅烷中的至少一种；可选地，所述钛酸酯偶联剂选自单烷氧基型钛酸酯、单烷氧基焦磷酸酯基型钛酸酯中的至少一种。
根据本申请的一个方面的实施例，所述填料包括15-25重量份的碳酸钙和1-5重量份的钛白粉。
根据本申请的一个方面的实施例，所述增塑剂包括邻苯类增塑剂、非邻苯类增塑剂、大分子增塑剂。
可选地，所述邻苯类增塑剂选自邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二异辛酯、邻苯二甲酸二异癸酯、邻苯二甲酸二异壬酯、邻苯二甲酸二丁酯中的至少一种。
可选地，所述非邻苯类增塑剂选自对苯二甲酸二辛酯、二甘醇二苯甲酸酯、环己烷1,2-二甲酸二异壬基酯、己二酸二(2-乙基己)酯中的至少一种。
可选地，所述大分子增塑剂选自乙烯-乙酸乙烯酯共聚物。
根据本申请的一个方面的实施例，所述润滑剂包括内润滑剂和/或外润滑剂。
可选地，所述内润滑剂选自单甘酯、硬脂酸钙、硬脂酸中的至少一种。
可选地，所述外润滑剂选自聚乙烯蜡、石蜡中的至少一种。
根据本申请的一个方面的实施例，所述加工助剂为丙烯酸酯类助剂。
可选地，所述丙烯酸酯类助剂选自甲基丙烯酸甲酯/丙烯酸酯共聚物、甲基丙烯酸甲酯/苯乙烯共聚物、丙烯腈/苯乙烯共聚物中的至少一种。
另一方面，本申请实施例还提供一种用于制备聚氯乙烯防水卷材的方法，包括以下步骤：
按照如上述任一项所述的组分和组分含量提供物料；
所有物料混合并挤出成型，制得聚氯乙烯防水卷材。
根据本申请的一个方面的实施例，所有物料混合并挤出成型时，混合温度为60-90℃，混合时间为10-20min，混合后冷却至45-60℃，在挤出机的温度为125～200℃、螺杆转速为10-30rpm的条件下挤出成型，并经过压延、牵引以及收卷工序制备得到聚氯乙烯防水卷材。
与现有技术相比，本申请至少具有以下有益效果：
本申请实施例将碳纤维以及镍粉作为导电填料搭配使用，通过两种导电填料的相互协同效应，有效分流基体内壁的电子以及磁场，不仅能起到磁场屏蔽的作用，还能降低电磁耦合的几率；而且镍粉具有优于其他金属粉末的抗氧化性，纤维状填料之间形成的较小间隙可以被细小的镍粉填充，更容易在基体内部形成相对完善的导电网络，在降低碳纤维用量的同时，有效提升产品的导电性能，不仅在静电屏蔽效能方面得到保障，还兼顾了磁场屏蔽以及电磁场屏蔽，做到全方面的电磁屏蔽效果，使制备得到的聚氯乙烯防水卷材具有良好的电磁屏蔽性能以及抗静电性能并且能保留期望的力学性能，这对于保证大型电子设备生产车间以及计算机房等重要场所的正常运作具有重要意义。
具体实施方式
为了使本发明的发明目的、技术方案和有益技术效果更加清晰，以下结合实施例对本发明进行进一步详细说明。应当理解的是，本说明书中描述的实施例仅仅是为了解释本发明，并非为了限定本发明。
为了简便，本文仅明确地公开了一些数值范围。然而，任意下限可以与任何上限组合形成未明确记载的范围；以及任意下限可以与其他下限组合形成未明确记载的范围，同样任意上限可以与任意其他上限组合形成未明确记载的范围。此外，尽管未明确记载，但是范围端点间的每个点或单个数值都包含在该范围内。因而，每个点或单个数值可以作为自身的下限或上限与任意其他点或单个数值组合或与其他下限或上限组合形成未明确记载的范围。
在本文的描述中，需要说明的是，除非另有说明，“以上”、“以下”为包含本数，“一种或多种”中的“多种”的含义是两种及两种以上，“一个或多个”中的“多个”的含义是两个及两个以上。
本发明的上述发明内容并不意欲描述本发明中的每个公开的实施方式或每种实现方式。如下描述更具体地举例说明示例性实施方式。在整篇申请中的多处，通过一系列实施例提供了指导，这些实施例可以以各种组合形式使用。在各个实施例中，列举仅作为代表性组，不应解释为穷举。
聚氯乙烯防水卷材
本申请第一方面的实施例提供一种聚氯乙烯防水卷材，包含如下组分：
Figure BDA0003848119050000031
本申请实施例提供了高电导率及高磁导率材料的组合作为导电填料，也就是碳纤维和镍粉搭配使用的双导电填料，以聚氯乙烯树脂作为基体，双导电填料分散在基体中形成相对完善的导电网络，降低聚氯乙烯防水卷材的电阻，从而提高聚氯乙烯防水卷材的电磁屏蔽效果。
当碳纤维作为导电填料时，由于碳纤维具备较高的导电性，碳纤维可以在基体中形成导电网络(导电通道机制)，但碳纤维的加入量超过一定值以后，由于“渗滤效应”的关系，多余的碳纤维不仅对降低电阻没有贡献，反而会对聚氯乙烯防水卷材的力学性能产生不良影响，也会增加成本。
碳纤维虽然具备较高的导电性，但并不具备磁性，因此在宽广的频率范围上的屏蔽效果欠佳。若仅加入碳纤维，只能在基体中起静电屏蔽的作用，对于磁场屏蔽作用较小。
镍粉具有铁磁性以及高磁导率，对电磁波的吸收衰减较好，当镍粉作为导电填料时，在电磁场作用下，粒子之间形成储存能量的微小电容，电子载流子就会突破之间的势垒，实现跃迁以及自由移动，形成导电网络(隧道效应)，提高了基体内部导电网络的密度，降低整体的电阻。
本申请实施例将碳纤维以及镍粉作为导电填料搭配使用，通过两种导电填料的相互协同效应，有效分流基体内壁的电子以及磁场，不仅能起到磁场屏蔽的作用，还能降低电磁耦合的几率；而且镍粉具有优于其他金属粉末的抗氧化性，纤维状填料之间形成的较小间隙可以被细小的镍粉填充，更容易在基体内部形成相对完善的导电网络，在降低碳纤维用量的同时，有效提升产品的导电性能，不仅在静电屏蔽效能方面得到保障，还兼顾了磁场屏蔽以及电磁场屏蔽，做到全方面的电磁屏蔽效果，使制备得到的聚氯乙烯防水卷材具有良好的电磁屏蔽性能以及抗静电性能并且能保留期望的力学性能，这对于保证大型电子设备生产车间以及计算机房等重要场所的正常运作具有重要意义。
聚氯乙烯树脂指聚氯乙烯(Polyvinylchloride，简称PVC)，是氯乙烯单体(VCM)在过氧化物、偶氮化合物等引发剂或在光、热作用下按自由基聚合反应机理聚合而成的聚合物。
根据本申请的实施方式，以聚氯乙烯树脂作为基体，碳纤维在基体中形成导电网络。碳纤维的独特性在于其外形呈纤维状、柔软、可加工成各种织物，由于其微晶结构沿纤维轴择优取向，沿纤维轴方向有很高的强度和模量，因此在加工过程中碳纤维分散难度相对较低，不会对加工过程以及产品性能产生明显的影响。而其他具有导电性能的碳粉，虽然也能在基体中形成导电网络。但是分散性较差，如石墨，加工过程中分散难度更大，容易提升聚氯乙烯的熔体黏度，导致挤出困难。如石墨烯，相较于碳纤维来说，由于也是层状结构，其分散难度也是相对较高的。
在一些实施例中，碳纤维的直径为8-10μm。
根据本申请的实施方式，直径与电阻成反比，当碳纤维的直径为8-10μm，对应的电阻率为1×10-2Ω/cm～3×10-2Ω/cm。
在一些实施例中，碳纤维为经过偶联剂进行表面处理的改性碳纤维。
可选地，偶联剂包括硅烷偶联剂或钛酸酯偶联剂。
根据本申请的实施方式，表面处理的好处是改善二者之间的相容性，以硅烷偶联剂为例，通过化学反应，将硅烷偶联剂接枝到碳纤维，硅烷偶联剂的分子结构式一般为Y-R-Si(OR)3(式中Y-有机官能基，SiOR-硅烷氧基)。硅烷氧基对无机物具有反应性，有机官能基对有机物具有反应性或相容性。因此，当硅烷偶联剂介于无机和有机界面之间，可形成有机基体-硅烷偶联剂-无机基体的结合层。
在一些实施例中，硅烷偶联剂选自乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三(β-甲氧乙氧基)硅烷中的至少一种。
在一些实施例中，钛酸酯偶联剂选自单烷氧基型钛酸酯、单烷氧基焦磷酸酯基型钛酸酯中的至少一种。
在一些实施例中，以100重量份聚氯乙烯树脂为基准，碳纤维为2重量份-10重量份，例如2重量份、3重量份、4重量份、5重量份、6重量份、7重量份、8重量份、9重量份、10重量份，当然，也可以是以上数值的任意组合范围。
根据本申请的实施方式，镍粉的抗氧化性比铁等磁性金属更强，镍粉加的越多，制得的聚氯乙烯防水卷材的电磁屏蔽性能的持久性会越好。
在一些实施例中，镍粉的粒径为3～5μm。
根据本申请的实施方式，镍粉与碳纤维在基体中相互搭配形成更完善的导电网络，粒径与电阻成反比，镍粉的粒径越大，电阻越小，当镍粉的粒径为3～5μm，对应的电阻率为2～4Ω/cm。
在一些实施例中，镍粉为经过偶联剂进行表面处理的改性镍粉。
可选地，偶联剂包括硅烷偶联剂或钛酸酯偶联剂。
根据本申请的实施方式，表面处理的好处是改善二者之间的相容性，通过化学反应，将偶联剂接枝到镍粉表面。
在一些实施例中，硅烷偶联剂选自乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三(β-甲氧乙氧基)硅烷中的至少一种。
在一些实施例中，钛酸酯偶联剂选自单烷氧基型钛酸酯、单烷氧基焦磷酸酯基型钛酸酯中的至少一种。
在一些实施例中，以100重量份聚氯乙烯树脂为基准，镍粉为1重量份-5重量份，例如1重量份、2重量份、3重量份、4重量份、5重量份，当然，也可以是以上数值的任意组合范围。
在一些实施例中，填料包括15-25重量份的碳酸钙和1-5重量份的钛白粉。
根据本申请的实施方式，碳酸钙作为填料，可以起到体积填充的作用，并能够进一步有效提高聚氯乙烯防水卷材的力学性能。钛白粉一方面可用于体积填充，另一方面可作为白色颜料，提高聚氯乙烯防水卷材的耐候性。
在一些实施例中，以100重量份聚氯乙烯树脂为基准，碳酸钙为15重量份-25重量份，例如15重量份、17重量份、19重量份、21重量份、23重量份、25重量份，当然，也可以是以上数值的任意组合范围。
在一些实施例中，以100重量份聚氯乙烯树脂为基准，钛白粉为1重量份-5重量份，例如1重量份、2重量份、3重量份、4重量份、5重量份，当然，也可以是以上数值的任意组合范围。
根据本申请的实施方式，增塑剂减弱树脂分子间的作用力，改善分子链的移动性、熔体的加工型以及制品的柔韧性。
在一些实施例中，增塑剂包括邻苯类增塑剂、非邻苯类增塑剂、大分子增塑剂。
可选地，邻苯类增塑剂选自邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二异辛酯、邻苯二甲酸二异癸酯、邻苯二甲酸二异壬酯、邻苯二甲酸二丁酯中的至少一种。
可选地，非邻苯类增塑剂选自对苯二甲酸二辛酯、二甘醇二苯甲酸酯、环己烷1,2-二甲酸二异壬基酯、己二酸二(2-乙基己)酯中的至少一种。
可选地，大分子增塑剂选自乙烯-乙酸乙烯酯共聚物。
在一些实施例中，以100重量份聚氯乙烯树脂为基准，增塑剂为30重量份-50重量份，例如30重量份、35重量份、40重量份、45重量份、50重量份，当然，也可以是以上数值的任意组合范围。
在一些实施例中，润滑剂包括内润滑剂和/或外润滑剂。
根据本申请的实施方式，外润滑剂与聚氯乙烯树脂的相容性较差，易从树脂熔体内部迁移至表面，在熔体以及设备内壁之间形成润滑剂界面层，从而降低聚氯乙烯熔融前粒子之间和聚氯乙烯熔体与塑料机械接触面之间的相互摩擦。内润滑剂含有极性基团，与聚氯乙烯有较好的相容性，能减少聚氯乙烯分子间作用力，降低熔体粘度，改善熔融流动性。
可选地，内润滑剂选自单甘酯、硬脂酸钙、硬脂酸中的至少一种。
可选地，外润滑剂选自聚乙烯蜡、石蜡中的至少一种。
在一些实施例中，以100重量份聚氯乙烯树脂为基准，润滑剂为1重量份-5重量份，例如1重量份、2重量份、3重量份、4重量份、5重量份，当然，也可以是以上数值的任意组合范围。
根据本申请的实施方式，热稳定剂是一种复配的添加剂，用于提高抗老化性能，热稳定剂常包含主热稳定剂，如硬脂酸钙以及硬脂酸锌，还有不同的辅助热稳定剂，如乙酰丙酮等。
在一些实施例中，以100重量份聚氯乙烯树脂为基准，热稳定剂为3重量份-8重量份，例如3重量份、4重量份、5重量份、6重量份、7重量份、8重量份，当然，也可以是以上数值的任意组合范围。
在一些实施例中，加工助剂为丙烯酸酯类助剂。
根据本申请的实施方式，丙烯酸酯类助剂通过较长的分子链黏附于聚氯乙烯树脂上，将外部的热和剪切力传递给树脂，促进其熔融、塑化，降低加工过程的温度，提高熔体强度，改善其外观质量。
可选地，丙烯酸酯类助剂选自甲基丙烯酸甲酯/丙烯酸酯共聚物、甲基丙烯酸甲酯/苯乙烯共聚物、丙烯腈/苯乙烯共聚物中的至少一种。
在一些实施例中，以100重量份聚氯乙烯树脂为基准，加工助剂为0.1重量份-1重量份，例如0.1重量份、0.3重量份、0.5重量份、0.7重量份、1重量份，当然，也可以是以上数值的任意组合范围。
聚氯乙烯防水卷材的制备
本申请第二方面的实施例提供一种用于制备聚氯乙烯防水卷材的方法，包括以下步骤：
按照如上述组分和组分含量提供物料；
所有物料混合并挤出成型，制得聚氯乙烯防水卷材。
在一些实施例中，所有物料混合并挤出成型时，混合温度为60-90℃，混合时间为10-20min，混合后冷却至45-60℃，在挤出机的温度为125～200℃、螺杆转速为10-30rpm的条件下挤出成型，并经过压延、牵引以及收卷工序制备得到聚氯乙烯防水卷材。
实施例
下述实施例更具体地描述了本申请公开的内容，这些实施例仅仅用于阐述性说明，因为在本申请公开内容的范围内进行各种修改和变化对本领域技术人员来说是明显的。除非另有声明，以下实施例中所报道的所有重量份、百分比、和比值都是基于重量计，而且实施例中使用的所有试剂都可商购获得或是按照常规方法进行合成获得，并且可直接使用而无需进一步处理，以及实施例中使用的仪器均可商购获得。
实施例1-2
实施例1-2提供的聚氯乙烯防水卷材，包含的组分及含量如表1所示。
表1实施例1-2的聚氯乙烯防水卷材的组分
Figure BDA0003848119050000071
其中，聚氯乙烯树脂的品牌型号为韩华HG-1300；润滑剂的品牌型号为壳牌SX105；加工助剂的品牌型号为美国陶氏-罗门哈斯-KM-355P。实施例1和实施例2中，碳纤维的直径9μm，镍粉的粒径4μm。
聚氯乙烯防水卷材的制备
按照上述组分和组分含量提供物料；
所有物料在73℃混合20min后冷却至50℃，在挤出机温度为140-169℃、螺杆转速为15rpm的条件下挤出成型，并经过压延、牵引以及收卷工序制备得到聚氯乙烯防水卷材。
实施例3
本实施例提供的聚氯乙烯防水卷材，包含的组分及含量与实施例1相同，不同之处在于：碳纤维为经过硅烷偶联剂进行表面处理的改性碳纤维，镍粉为经过硅烷偶联剂进行表面处理的改性镍粉，硅烷偶联剂选自乙烯基三乙氧基硅烷。
聚氯乙烯防水卷材的制备方法与实施例1相同，在此并不赘述。
实施例4
本实施例提供的聚氯乙烯防水卷材，包含的组分及含量与实施例1相同，不同之处在于：碳纤维的直径8μm，为经过硅烷偶联剂进行表面处理的改性碳纤维，镍粉的粒径3μm，为经过硅烷偶联剂进行表面处理的改性镍粉，硅烷偶联剂选自乙烯基三乙氧基硅烷。
聚氯乙烯防水卷材的制备方法与实施例1相同，在此并不赘述。
实施例5
本实施例提供的聚氯乙烯防水卷材，包含的组分及含量与实施例1相同，不同之处在于：碳纤维为经过钛酸酯偶联剂进行表面处理的改性碳纤维，镍粉为经过钛酸酯偶联剂进行表面处理的改性镍粉，钛酸酯偶联剂选自单烷氧基型钛酸酯三异硬脂酸钛酸异丙酯。
聚氯乙烯防水卷材的制备方法与实施例1相同，在此并不赘述。
对比例1-4
对比例1-4提供的聚氯乙烯防水卷材，包含的组分及含量如表2所示。
表2对比例1-4的聚氯乙烯防水卷材的组分
Figure BDA0003848119050000081
其中，聚氯乙烯树脂的品牌型号为韩华HG-1300；润滑剂的品牌型号为壳牌SX105；加工助剂的品牌型号为美国陶氏-罗门哈斯-KM-355P。对比例1-4中，碳纤维的直径9μm，镍粉的粒径4μm。
对比例1-4的聚氯乙烯防水卷材的制备方法与实施例1相同，在此并不赘述。
对比例5
本对比例提供的聚氯乙烯防水卷材，包含的组分及含量与实施例1相同，不同之处在于：碳纤维的直径8μm，为经过硅烷偶联剂进行表面处理的改性碳纤维，镍粉的粒径3μm，为经过硅烷偶联剂进行表面处理的改性镍粉，硅烷偶联剂选自乙烯基三乙氧基硅烷。
聚氯乙烯防水卷材的制备
按照上述组分和组分含量提供物料；
所有物料在95℃混合8min后冷却至50℃，在挤出机温度为110℃、螺杆转速为8rpm的条件下挤出成型，并经过压延、牵引以及收卷工序制备得到聚氯乙烯防水卷材。
对比例6
本对比例提供的聚氯乙烯防水卷材，包含的组分及含量与实施例1相同，不同之处在于：碳纤维的直径8μm，为经过硅烷偶联剂进行表面处理的改性碳纤维，镍粉的粒径3μm，为经过硅烷偶联剂进行表面处理的改性镍粉，硅烷偶联剂选自乙烯基三乙氧基硅烷。
聚氯乙烯防水卷材的制备
按照上述组分和组分含量提供物料；
所有物料在120℃混合25min后冷却至60℃，在挤出机温度为220℃、螺杆转速为38rpm的条件下挤出成型，并经过压延、牵引以及收卷工序制备得到聚氯乙烯防水卷材。
性能测试
测试项目1：聚氯乙烯防水卷材的拉伸强度、断裂伸长率。
测试标准：按照GB/T12952-2011《聚氯乙烯(PVC)防水卷材》中的H类产品均质卷材的要求。
测试项目2：聚氯乙烯防水卷材的电阻率。
测试标准：按照GB/T31838.2-2019《固体绝缘材料介电和电阻特性》中第2部分电阻特性(DC方法)体积电阻和体积电阻率的相关规定。
测试项目3：聚氯乙烯防水卷材的屏蔽性能(以屏蔽效能表示，简称SE)。
测试标准：按照GB/T12190-2006《电磁屏蔽室屏蔽效能的测量方法》的相关规定。
根据上述测试项目和测试标准，对实施例1-实施例5、及对比例1-对比例6制得的聚氯乙烯防水卷材进行测试。实施例1-实施例5制得的聚氯乙烯防水卷材的测试结果如表3所示，对比例1-对比例6制得的聚氯乙烯防水卷材的测试结果如表4所示。
表3实施例1-实施例5制得的聚氯乙烯防水卷材的测试结果
Figure BDA0003848119050000091
Figure BDA0003848119050000101
表4对比例1-对比例6制得的聚氯乙烯防水卷材的测试结果
拉伸强度(MPa) 断裂伸长率(％) 电阻(10<sup>8</sup>Ω) 屏蔽效能(dB)
对比例1 10.1 198 4.9 37
对比例2 19.1 279 15.6 23
对比例3 9.2 201 23 15
对比例4 10.1 205 21.2 18
对比例5 17.4 256 9.9 28
对比例6 14.7 235 11.2 26
从表3和表4可知，高电导率的碳纤维和高磁导率的镍粉作为导电填料填充到聚氯乙烯树脂中时，通过两种导电填料的相互协同效应，形成了相对完善的导电网络，不仅有利于提高聚氯乙烯防水卷材的力学性能，也可以降低聚氯乙烯防水卷材的电阻，提高其抗静电性能、以及电磁屏蔽效能。
从表3可以看出，由于硅烷偶联剂通过表面接枝的方式，改变导电填料的表面极性，进而提升导电填料与有机物之间的相容性，改善分散性，减少导电填料在基体中团聚的概率，因此经过硅烷偶联剂活化处理后的导电填料(碳纤维与镍粉)与基体(聚氯乙烯树脂)的兼容性更佳、物料分散均匀性更好，所制备的聚氯乙烯防水卷材在力学性能上有进一步的提高，形成的导电网络也更完善，整体导电性有进一步改善。
从实施例3-4可以看出，当选择经过硅烷偶联剂改性后的碳纤维和镍粉时，碳纤维和镍粉的尺寸越小，越能在基体中形成密度更高的导电网络，电阻降低的越多，其抗静电性能、以及电磁屏蔽效能改善的效果越好。
从实施例1、对比例1-4可以看出，当物料添加的比例不在本申请实施例提供的范围的情况下，如超量使用碳纤维或是超量使用镍粉等，虽然样品的电阻或电磁屏蔽效能还会进一步提升，但同时也由于填料加入量过多，大幅降低聚合物分子链之间的相互作用力，容易导致加工困难以及制品物理力学性能下降，缩短使用寿命，同时也会大幅提升制造成本等。另外，单纯超量使用碳纤维(对比例1)，虽然能进一步降低样品的电阻，也只能达到静电屏蔽的效果，在磁场屏蔽方面有所缺失，还会导致产品性能下降以及成本大幅提升等问题。
实施例1采用碳纤维和镍粉搭配作为导电填料，充分优化二者之间的协同增效作用，能有效兼顾静电屏蔽、磁场屏蔽以及电磁场屏蔽三个方面的效果，且成本相对较低，实现在成本可控的情况下取得比现有单导电填料更佳的导电效果。
从实施例1-2、对比例3-4可以看出，在95份聚氯乙烯树脂中填充1份碳纤维(1.05％)以及2份镍粉(2.11％)时(对比例3)，电阻为23×108Ω，屏蔽效能为15dB；在80份聚氯乙烯树脂中填充2份碳纤维(2.5％)以及3份镍粉(3.75％)时(对比例4)，电阻为21.2×108Ω，屏蔽效能为18dB；在100份聚氯乙烯树脂中填充5份碳纤维(5％)以及3份镍粉(3％)时(实施例1)，电阻为9.2×108Ω，屏蔽效能为30dB；在95份聚氯乙烯树脂中填充9份碳纤维(9.47％)以及4份镍粉(4.21％)时(实施例2)，电阻为5.2×108Ω，屏蔽效能为38dB。
分析其导电性能与屏蔽性能可知，从电阻来看，当碳纤维填充量百分比增幅89.4％，镍粉填充量百分比增幅为40.33％时，电阻下降的幅度约为43.5％，提升效果远远抵不上成本压力，同时还会导致力学性能下降。从屏蔽效能来看，在成本大幅度增加的情况下，屏蔽效能的增幅只有26.67％，而且二者均处于同一个屏蔽效果级别的范围内(30-60dB)以及同一个抗静电级别范围内(108～109Ω)。
因此，根据本申请实施例制得的聚氯乙烯防水卷材，通过对各组分的种类和含量的控制，使得各组分之间起到协同增效作用，在力学性能、抗静电性能、电磁屏蔽效果以及成本上取得了更好的平衡。
虽然已经参考优选实施例对本申请进行了描述，但在不脱离本申请的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件，尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本申请并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

Claims (10)

1.一种聚氯乙烯防水卷材，其特征在于，包含如下重量配比的组分：
Figure FDA0003848119040000011
2.根据权利要求1所述的聚氯乙烯防水卷材，其特征在于，所述碳纤维的直径为8～10μm。
3.根据权利要求1所述的聚氯乙烯防水卷材，其特征在于，所述碳纤维为经过偶联剂进行表面处理的改性碳纤维；
可选地，所述偶联剂包括硅烷偶联剂或钛酸酯偶联剂；
可选地，所述硅烷偶联剂选自乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三(β-甲氧乙氧基)硅烷中的至少一种；
可选地，所述钛酸酯偶联剂选自单烷氧基型钛酸酯、单烷氧基焦磷酸酯基型钛酸酯中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的聚氯乙烯防水卷材，其特征在于，所述镍粉的粒径为3～5μm；
可选地，所述镍粉为经过偶联剂进行表面处理的改性镍粉；
可选地，所述偶联剂包括硅烷偶联剂或钛酸酯偶联剂；
可选地，所述硅烷偶联剂选自乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三(β-甲氧乙氧基)硅烷中的至少一种；
可选地，所述钛酸酯偶联剂选自单烷氧基型钛酸酯、单烷氧基焦磷酸酯基型钛酸酯中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的聚氯乙烯防水卷材，其特征在于，所述填料包括15-25重量份的碳酸钙和1-5重量份的钛白粉。
6.根据权利要求1所述的聚氯乙烯防水卷材，其特征在于，所述增塑剂包括邻苯类增塑剂、非邻苯类增塑剂、大分子增塑剂；
可选地，所述邻苯类增塑剂选自邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二异辛酯、邻苯二甲酸二异癸酯、邻苯二甲酸二异壬酯、邻苯二甲酸二丁酯中的至少一种；
可选地，所述非邻苯类增塑剂选自对苯二甲酸二辛酯、二甘醇二苯甲酸酯、环己烷1,2-二甲酸二异壬基酯、己二酸二(2-乙基己)酯中的至少一种；
可选地，所述大分子增塑剂选自乙烯-乙酸乙烯酯共聚物。
7.根据权利要求1所述的聚氯乙烯防水卷材，其特征在于，所述润滑剂包括内润滑剂和/或外润滑剂；
可选地，所述内润滑剂选自单甘酯、硬脂酸钙、硬脂酸中的至少一种；
可选地，所述外润滑剂选自聚乙烯蜡、石蜡中的至少一种。
8.根据权利要求1所述的聚氯乙烯防水卷材，其特征在于，所述加工助剂为丙烯酸酯类助剂；
可选地，所述丙烯酸酯类助剂选自甲基丙烯酸甲酯/丙烯酸酯共聚物、甲基丙烯酸甲酯/苯乙烯共聚物、丙烯腈/苯乙烯共聚物中的至少一种。
9.一种用于制备聚氯乙烯防水卷材的方法，其特征在于，包括以下步骤：
按照如权利要求1至8任一项所述的组分和组分含量提供物料；
所有物料混合并挤出成型，制得聚氯乙烯防水卷材。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所有物料混合并挤出成型时，混合温度为60-90℃，混合时间为10-20min，混合后冷却至45-60℃，在挤出机的温度为125～200℃、螺杆转速为10-30rpm的条件下挤出成型，并经过压延、牵引以及收卷工序制备得到聚氯乙烯防水卷材。
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