CN1951685A - 聚偏二氟乙烯建筑用膜材料及其生产方法 - Google Patents

聚偏二氟乙烯建筑用膜材料及其生产方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种聚偏二氟乙烯建筑用膜材料及其生产方法。其特征在于，由基布、涂布在基布两面的底涂层、压延复合在底涂层外的压延聚氯乙烯膜面涂层和涂布在压延聚氯乙烯膜面涂层外的经改性的聚偏二氟乙烯层构成。采用本发明的方法制备的材料，对基布的要求低，表面无凹凸缺陷，表面观赏性好，生产周期短，便于工业化生产，膜强度高，寿命长，自洁性能较强，耐沾污性＞20％。

Description

聚偏二氟乙烯建筑用膜材料及其生产方法
技术领域
本发明涉及建筑用膜材料，具体的说涉及聚偏二氟乙烯建筑用膜材料及其生产方法。
背景技术
现有的建筑用膜材产品生产是通过糊状聚氯乙烯(PVC)树脂涂层和聚脂纤维基层，表面处理采用丙烯酸复合而成。其缺陷如下：
1、对基布的要求高。基布必须非常平整、张力均匀。而由于基布的织造张力、纺织中参数、添加剂等原因增加了材料单耗；
2、糊状聚氯乙烯(PVC)树脂的涂布平整度差，表面有凹凸缺陷，表面观赏性差；
3、生产周期长，由于糊状树脂的备料时间长，要求有一定的存放期(24小时)后才能正常生产，所以占用大量的生产设施和延长了生产周期；
4、膜强度差。
目前的聚氯乙烯(PVC)建筑膜材使用的涤纶基布采用的是一般普通的涤纶长丝织造，强度小(11MPa)，蠕变大(产品变形在20％)。
表面处理采用的是丙烯酸，易老化，寿命一般为5年、自洁性能较差，耐沾污性＞20％。因此，研究开发一种新的建筑用膜材料，将是建筑领域所十分迫切的。
发明内容
本发明需要解决的技术问题是公开一种聚偏二氟乙烯建筑用膜材料及其生产方法，以克服现有技术存在的上述缺陷。
本发明的技术构思是这样的：
发明人设想选择使用特殊的聚氯乙烯(PVC)的同时，对其进行改性，使其制品光滑，表观柔和，增强PVC膜强度，同时改变其生产工艺路线，缩短生产周期，降低单耗。
本发明的聚偏二氟乙烯建筑用膜材料由基布、涂布在基布两面的底涂层、压延复合在底涂层外的压延聚氯乙烯(PVC)膜面涂层和涂布在压延聚氯乙烯(PVC)膜面涂层外的经改性的聚偏二氟乙烯(PVDF)层构成；
由于建筑用膜材特有的使用场合，除了要求其拉伸强度大以外，更重要的特性是要求其蠕变小，而变形大小主要取决于丝的工艺。而蠕变小的丝，织成基布后在复合PVC过程中缩小了复合工艺参数的应用范围。尤其是对加工过程中的温度、张力要求高，过高过低都会影响其弹性膜量的改变，以及成品的平整性。
因此，所说的基布采用涤纶布，可采用市售机织布；其结构参数如下：纱线粗细：经向1000D～1300D，纬向1000D～1300D，织物密度：经向12～15/sq.cm纬向12～15/sq.cm；
所说的底涂层的背面涂量为40～60g/m2，正面涂量为70～90g/m2；
压延聚氯乙烯(PVC)膜背面涂层量为260～420g/m2，压延聚氯乙烯(PVC)膜面涂层正面涂层量为280～420g/m2；
经改性的聚偏二氟乙烯(PVDF)层湿涂量为50～70g/m2；
术语“湿涂量”指的是经改性的聚偏二氟乙烯(PVDF)固体含量在14-16％溶液的涂布量；
术语“背面”指的是材料使用时的反面，“正面”指的是材料使用时的朝外面；
糊状聚氯乙烯(PVC)树脂的底涂层、压延聚氯乙烯(PVC)膜面涂层和经改性的聚偏二氟乙烯(PVDF)层的组分和重量份数如下表所示：
 原料  作用   面涂层     底涂层 *PVDF层
 PVC树脂  主料   100     100 ---
 增塑剂  增加塑性   60～80     50～70
 耐寒剂  降低使用温度   5--7     --- ---
 稳定剂  热稳定   2--5     2--5 ---
 加工助剂  提高加工性能   1--2     --- ---
 钛白粉  着色剂、耐老化   8--16     2--5 ---
 碳酸钙  填料   12--18     12--18 ---
 润滑剂  内外润滑作用   0.5--1.5     0.5--1.5 ---
 抗UV  耐老化   1--2     --- ---
 增粘剂  增加底涂层和面涂层的粘接性     6--10
 PVDF  表面处理   ---     --- 100
 PVDF改性剂  提高加工性能   ---     --- 2--5
*PVDF层：经改性的聚偏二氟乙烯(PVDF)层
底涂层中的聚氯乙烯PVC树脂为糊状聚氯乙烯PVC树脂，所说的糊状聚氯乙烯树脂的聚合度1000～1400，优选1300；
面涂层中的聚氯乙烯PVC树脂是二种不同的分子量聚氯乙烯PVC树脂的混合物，聚合度在2300～2700的高分子量树脂的重量份数为30～50份，聚合度在1000～1500的普通分子量树脂的重量份数为50～70份：
本发明采用二种不同的分子量树脂，进行掺合使用，从而解决了由于单一型号聚氯乙烯PVC树脂分子量分布带来的加工过程中的不稳定性，同时产品的机械性能也得到了相应提高。
所说的增塑剂选自邻苯二甲酸脂类，如邻苯二甲酸二辛脂；
所说的耐寒剂选自戊二酸脂类，如戊二酸二辛脂；
所说的稳定剂选自钡/锌复合稳定剂，如德国熊牌公司牌号为UBZ-7955的产品；
加工助剂选自丙烯酸类共聚物，如吴羽化学公司生产的牌号为K125或/和K175的产品；
所说的润滑剂选自C12～C20的脂肪酸，如硬脂酸；
增粘剂选自异氰酸脂类；
抗UV为一种具有抗紫外线吸收或屏闭作用的材料，如2-羟基4正辛氧基二苯甲酮：
PVDF的固体含量为14～16％，粘度为50s；
PVDF改性剂选硅烷类偶联剂，可采用市售产品，如牌号为HL880的产品；
由于PVDF与PVC层的结合性能稍弱，同时涂覆的前处理工艺比较复杂，工艺条件比较苛刻。为了改变这一现象，本发明采用了一个具有表面活性，并兼有偶联作用的改性剂。此改性剂具有三乙氧基硅烷偶联基团(R-CH2Si-(-OC2H5)3)，在与PVDF很好混合的基础上，它的极性基团保证了与PVC的结合。并改善其加工性。
本发明的聚偏二氟乙烯建筑用膜材料的制备方法包括如下步骤：
(1)将底涂层各个组分按照比例混合，按照涂布量涂布在基布的正面和背面，然后，加热至150～165℃，凝胶，获得涂布有底涂层的材料；
(2)将面涂层的各个组分加热搅拌，升温至80～130℃后，在行星挤出机中挤出，，直接压延涂布在步骤(1)的材料上，获得中间产品；
行星式挤出机的一段螺杆温度为180～195℃，二段螺杆温度为180～195℃，机筒温度为180～195℃，螺杆速度比为：一段∶二段∶三段＝3～5∶6～8∶3～5，真空度为-600～-700mbar；
压延的温度为170～195℃，线速度为20～60m/min，压力为50～90mbar；
本发明采用搅拌和行星挤出配合，使PVC的塑化程度大大提。
(3)表面处理：将PVDF与PVDF改性剂混合，然后在120～140℃的温度下，涂布于步骤(2)的中间产品的两面，干燥，获得产品；
采用本发明的方法制备的材料，对基布的要求低，表面无凹凸缺陷，表面观赏性好，生产周期短，便于工业化生产，膜强度高，寿命长，自洁性能较强，耐沾污性＞20％。
具体实施方式
                                实施例1
基布采用涤纶布其结构参数如下：
纱线粗细：经向1000D，纬向1000D，织物密度：经向12/sq.cm纬向12/sq.cm；
所说的底涂层背面底涂量为40g/m2，正面底涂量为70g/m2；
压延聚氯乙烯(PVC)膜面涂层背面涂层量为330g/m2，压延聚氯乙烯(PVC)膜面涂层正面涂层量为340g/m2；
经改性的聚偏二氟乙烯(PVDF)层湿涂量为50g/m2；
底涂层、压延聚氯乙烯(PVC)膜面涂层和经改性的聚偏二氟乙烯(PVDF)层的组分和重量份数如下表所示：
    原料     化学名称   面涂层   底涂层 PVDF层
    PVC树脂     100    100 ---
    增塑剂     邻苯二甲酸二辛脂     60     60
    耐寒剂     戊二酸二辛脂     6     --- ---
    稳定剂     钡/锌复合稳定剂     2     2 ---
    加工助剂     K125     1     --- ---
    钛白粉     8     2 ---
    碳酸钙     12     12 ---
    润滑剂     硬脂酸     0.5     0.5 ---
    抗UV     2-羟基4正辛氧基二苯甲酮     1     --- ---
    增粘剂     异氰酸脂类     8
    PVDF     聚偏二氟乙烯     ---     --- 100
 PVDF改性剂     HL880 --- ---   2
底涂层中的PVC树脂为糊状PVC树脂，聚合度1300；
面涂层中的PVC树脂是二种不同的分子量PVC树脂的混合物，聚合度2500高分子量树脂的重量份数为30份，聚合度为1300的普通分子量树脂的重量份数为70份；
制备方法：
(1)将底涂层各个组分按照比例混合，按照涂布量涂布在基布的正面和背面，然后，加热至160℃，凝胶，获得涂布有底涂层的材料；
(2)将面涂层的各个组分加热搅拌，升温至120℃±10后，在行星挤出机中挤出，，直接压延涂布在步骤(1)的材料上，获得中间产品；
行星式挤出机的一段螺杆温度为180℃，二段螺杆温度为180℃，机筒温度为180℃，螺杆速度比为：一段∶二段∶三段＝3∶6∶3，真空度为-600mbar；
压延的温度为170℃，线速度为25m/min，压力为50mbar；
本发明采用搅拌和行星挤出配合，使PVC的塑化程度大大提。
(3)表面处理：将PVDF与PVDF改性剂混合，然后在120℃的温度下，涂布于步骤(2)的中间产品的两面，干燥，获得产品；
采用本行业通用的标准规定的方法进行检测，结果如表1和表2：
    现有技术     本发明
对基布要求收缩率     ≤3％     ≤5％
产品平整度     基本平整     平整
表面观赏性     一般     好
生产周期     20～24小时(EPVC的停放)     即拌即用
产品变形(％)     20     16
PVC膜强度(MPa)     11     15
耐磨(g/m2)     20     25
生产单耗(％)     18     12
使用寿命(年)     5     10
           指标          测试数据
基布   1000D12*12   1300D13*13   1300D15*15   1000D12*12   1300D13*13   1300D15*15
  外观                 平整  平整   平整   平整
  拉伸强度N/5cm   ≥3700/3400  ≥5000/4400 ≥6400/5500 4249/3765 5374/5439 6470/5604
  撕裂强度N   ≥590/480  ≥800/630 ≥1020/790 718/663 925/810 1105/912
  粘接强度IVK N/5cm ≥120 139 124 140
  耐寒℃                ≤-30  ≤-30符合   ≤-30符合   ≤-30符合
  阻燃                B1  符合   符合   符合
  使用寿命                10  符合   符合   符合
                                 实施例2
基布采用涤纶布其结构参数如下：
纱线粗细：经向1300D，纬向1300D，织物密度：经向13/sq.cm纬向13/sq.cm；
所说的底涂层背面底涂量为40g/m2，正面底涂量为70g/m2；
压延聚氯乙烯(PVC)膜面涂层背面涂层量为300g/m2，压延聚氯乙烯(PVC)膜面涂层正面涂层量为310g/m2；
经改性的聚偏二氟乙烯(PVDF)层湿涂量为50g/m2；
底涂层、压延聚氯乙烯(PVC)膜面涂层和经改性的聚偏二氟乙烯(PVDF)层的组分和重量份数如下表所示：
    原料     化学名称   面涂层   底涂层  PVDF层
    PVC树脂     100     100   ---
    增塑剂     邻苯二甲酸二辛脂     55     65
    耐寒剂     戊二酸二辛脂     5     ---   ---
    稳定剂     钡/锌复合稳定剂     2     2   ---
    加工助剂     K125     1     ---   ---
    钛白粉     8     2   ---
    碳酸钙     12     12   ---
    润滑剂     硬脂酸     0.5     0.5   ---
    抗UV     2-羟基4正辛氧基二苯甲酮     1     ---   ---
 增粘剂     异氰酸脂类    8
 PVDF     聚偏二氟乙烯 ---   ---   100
 PVDF改性剂     HL880 ---   ---   2
底涂层中的PVC树脂为糊状PVC树脂，聚合度1300；
面涂层中的PVC树脂是二种不同的分子量PVC树脂的混合物，聚合度2500高分子量树脂的重量份数为30份，聚合度为1300的普通分子量树脂的重量份数为70份；
制备方法：
(1)将底涂层各个组分按照比例混合，按照涂布量涂布在基布的正面和背面，然后，加热至160℃，凝胶，获得涂布有底涂层的材料；
(2)将面涂层的各个组分加热搅拌，升温至120℃±10后，在行星挤出机中挤出，，直接压延涂布在步骤(1)的材料上，获得中间产品；
行星式挤出机的一段螺杆温度为195℃，二段螺杆温度为195℃，机筒温度为195℃，螺杆速度比为：一段∶二段∶三段＝5∶8∶5，真空度为-700mbar；
压延的温度为195℃，线速度为27m/min，压力为90mbar；
本发明采用搅拌和行星挤出配合，使PVC的塑化程度大大提。
(3)表面处理：将PVDF与PVDF改性剂混合，然后在140℃的温度下，涂布于步骤(2)的中间产品的两面，干燥，获得产品。

Claims (9)

1.一种聚偏二氟乙烯建筑用膜材料，其特征在于，由基布、涂布在基布两面的底涂层、压延复合在底涂层外的压延聚氯乙烯膜面涂层和涂布在压延聚氯乙烯膜面涂层外的经改性的聚偏二氟乙烯层构成；
所说的基布采用涤纶布。
2.根据权利要求1所述的聚偏二氟乙烯建筑用膜材料，其特征在于，所说的基布结构参数如下：
纱线粗细：经向1000D～1300D，纬向1000D～1300D，织物密度：经向12～15/sq.cm纬向12～15/sq.cm。
3.根据权利要求1所述的聚偏二氟乙烯建筑用膜材料，其特征在于，压延聚氯乙烯膜背面涂层量为260～420g/m2，压延聚氯乙烯膜面涂层正面涂层量为280～420g/m2；经改性的聚偏二氟乙烯层湿涂量为50～70g/m2。
4.根据权利要求1、2或3所述的聚偏二氟乙烯建筑用膜材料，其特征在于，糊状聚氯乙烯树脂的底涂层、压延聚氯乙烯膜面涂层和经改性的聚偏二氟乙烯层的组分和重量份数如下表所示：
  原料   面涂层     底涂层  *PVDF层   PVC树脂   100     100    ---   增塑剂   60～80     50～70   耐寒剂   5--7     ---    ---   稳定剂   2--5     2--5    ---   加工助剂   1--2     ---    ---   钛白粉   8--16     2--5    ---   碳酸钙   12--18     12--18    ---   润滑剂   0.5--1.5     0.5--1.5    ---   抗UV   1--2     ---    ---   增粘剂     6--10   PVDF   ---     ---    100   PVDF改性剂   ---     ---    2--5
。
5.根据权利要求4所述的聚偏二氟乙烯建筑用膜材料，其特征在于，底涂层中的聚氯乙烯PVC树脂的聚合度1000～1400。
6.根据权利要求4所述的聚偏二氟乙烯建筑用膜材料，其特征在于，面涂层中的聚氯乙烯PVC树脂是二种不同的分子量聚氯乙烯PVC树脂的混合物，聚合度在2300～2700的高分子量树脂的重量份数为30～50份，聚合度在1000～1500的普通分子量树脂的重量份数为50～70份。
7.根据权利要求4所述的聚偏二氟乙烯建筑用膜材料，其特征在于，所说的增塑剂选自邻苯二甲酸脂类，如邻苯二甲酸二辛脂；
所说的耐寒剂选自戊二酸脂类；
所说的稳定剂选自钡/锌复合稳定剂；
加工助剂选自丙烯酸类共聚物；
所说的润滑剂选自C12～C20的脂肪酸；
增粘剂选自异氰酸脂类；
抗UV为一种具有抗紫外线吸收或屏闭作用的材料；
PVDF的固体含量为14～16％，粘度为50s；
PVDF改性剂选硅烷类偶联剂。
8.根据权利要求1～7任一项所述的聚偏二氟乙烯建筑用膜材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将底涂层各个组分按照比例混合，按照涂布量涂布在基布的正面和背面，然后，加热至150～165℃，凝胶，获得涂布有底涂层的材料；
(2)将面涂层的各个组分加热搅拌，升温至80～130℃后，在行星挤出机中挤出，，直接压延涂布在步骤(1)的材料上，获得中间产品；
(3)表面处理：将PVDF与PVDF改性剂混合，然后在120～140℃的温度下，涂布于步骤(2)的中间产品的两面，干燥，获得产品。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，行星式挤出机的一段螺杆温度为180～195℃，二段螺杆温度为180～195℃，机筒温度为180～195℃，螺杆速度比为：一段∶二段∶三段＝3～5∶6～8∶3～5，真空度为-600～-700mbar；压延的温度为170～195℃，线速度为20～60m/min，压力为50～90mbar。
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