专利名称：超高分子量聚氯乙烯改性氯化聚乙烯防水卷材的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种高分子化学建材——防水卷材。
高分子防水卷材是以聚合物树脂及其共聚或共混物为主要原料，与各类助剂及填料共混加工成型，用于防水工程的柔性片状材料。国内先后开发的高分子防水卷材主要有三元乙丙橡胶防水卷材、氯化聚乙烯防水卷材、聚氯乙烯防水卷材等品种。高分子防水卷材与传统的沥青基防水卷材相比寿命长、施工方法科学简便、防水性能优异、维修方便、色泽艳丽，正在日益广泛地受到重视。但是，目前国内几种高分子防水卷材都有局限性。三元乙丙橡胶防水卷材原料依靠进口，生产过程需要硫化工艺，成本高，目前难以大范围推广；氯化聚乙烯或聚氯乙烯防水卷材弹性不良，强度较低，易产生较大的塑性变形，原料成本不低，各项性能不高，目前仍然没有降低原料成本的途径，这些都对该材料的进一步推广不利。
以上所说聚氯乙烯防水卷材弹性不良，主要是普通的聚氯乙烯树脂分子量较低，最高聚合度1350，属于短链高度支化的聚合物，在软质形态显示出永久的压缩形变性，因在受压情况下破坏了聚合物的链结构，压力消除后很难使聚合物链回复到正常的结构，因而回弹性差。提高回弹性的方法是对聚合物进行交联或大幅度提高分子量，软质聚氯乙烯要使用大量的增塑剂，在一定温度下增塑剂必须与聚氯乙烯互溶，交联聚氯乙烯互溶性差，不易增塑，深度交联的聚合物会失去热塑性，不能用于卷材。超高分子量聚氯乙烯解决了普通聚氯乙烯的这个问题，具有高撕裂强度、耐高温、较低的脆化温度、高回弹性、耐蠕变的特点，正在逐步应用于各个工业领域。
本发明的目的是提供一种超高分子量聚氯乙烯改性氯化聚乙烯防水卷材，以超高分子量聚氯乙烯为主体材料，成本低，卷材具有优异的弹性、断裂延伸率、老化寿命、强度等性能。
本发明的超高分子量聚氯乙烯改性氯化聚乙烯防水卷材，是由按以下重量份数的原料制成超高分子量聚氯乙烯100、增塑剂25～35、氯化聚乙烯20～35、填料50～100、助剂6.3～9.7。
超高分子量聚氯乙烯的聚合度在2000以上，根据目前市场上的产品种类本发明最好选用聚合度为2000～3000。
增塑剂可以是通常所公知的，适合聚氯乙烯增塑的各类产品，本发明最好采用邻苯二甲酸酯类，其中最好是邻苯二甲酸二丁酯(DBP)、邻苯二甲酸二辛酯(DOP)。为获得全面的综合性能，本发明最好使用多种增塑剂进行复配，主要是邻苯二甲酸酯类与部分氯化石蜡类，既保证增塑作用，亦不降低阻燃性能，它们之间的重量配比为邻苯二甲酸酯类∶氯化石蜡=6.5～7.5∶2.5～3.5。也可以是邻苯二甲酸酯类之间的复配制剂，如邻苯二甲酸二丁酯与邻苯二甲酸二辛酯的重量配比为1.5～2.5∶7.5～8.5。
对于建筑超高高分子防水卷材，使用填料的方法、数量是满足产品技术经济要求的关键所在，正确使用填料不仅可以增加填充量，节约昂贵的原料，还可以改善成型工艺性能，减少制品厚度误差。本发明填料使用最好的是胶体碳酸钙，也可用普通碳酸钙与表面偶联剂处理后得到的活性碳酸钙。若在酸性环境中应避免钙质填料，最好采用二氧化硅。
活性碳酸钙的得到方式是碳酸钙与表面偶联剂在温度105～110℃下混合搅拌5分钟得到的，表面偶联剂为碳酸钙重量的0.7～1.0％。表面偶联剂可以采用钛酸酯、硬脂酸。
考虑到卷材的强度要求，填料的细度最好在200目～600目。
本发明的助剂是按通常卷材性能要求所加的，按重量份数是由耐寒剂4～6、光稳定剂1～2、热稳定剂0.8～1、润滑剂0.5～0.7组成。每一种助剂所选择的具体成分都可以是通常所公知的产品，如耐寒剂采用葵二酸二(2-乙基己酯)(DOS)或聚戊四醇；光稳定剂为亚磷酸二苯一辛酯(抗氧剂ODP)、四(3-3,5-二叔丁剂-4-羟基苯基)丙酸季戊四醇酯(抗氧剂1010)、丙酸十八酯(抗氧剂1076)；热稳定剂为硬脂酸铅或氧化锌，润滑剂为多元醇脂肪酸酯或硬脂酸。
氯化聚乙烯(CPE)是用来改性超高分子量聚氯乙烯，氯化聚乙烯与超高分子量聚氯乙烯共混，在保持低温柔性，耐冲击与耐老化的条件下，可显著降低超高分子量聚氯乙烯在加工过程中的粘度与熔体弹性，改善流动与分散性能。由于氯原子无规律地分布在聚乙烯骨架上，如果含氯量太低则难以与聚氯乙烯相溶，含氯量过高则塑化效果不好，本发明合适的含氯量为35～38％。
本发明的生产工艺为超高分子量聚氯乙烯、氯化聚乙烯、增塑剂、助剂及填料加入高速捏合机中共混，待混合物升到105～115℃时，恒温5分钟后出料，经低搅冷却，制得粉状料。粉状料先进入炼塑机1，包辊翻转再进入炼塑机2，达到塑化要求后进入压延机，经压延、冷却、卷取、切割、包装制得成品。
本发明的优点1、高性能的材料体系本发明使用了超高分子量聚氯乙烯树脂与氯化聚乙烯等共混材料体系，既具有弹性体的高回弹性，又具有塑性体的强度和模量，弥补了单独使用CPE的弹性不足和塑性变形，无须使用增强基层，如无纺布。与普通聚氯乙烯材料体系相比具有较高的弹性与断裂伸长率，较少的增塑剂迁移和外渗；较三元乙丙橡胶价格低，原料来源丰富，无需硫化工艺，施工后无需覆盖层，阻燃性能好。总之，本发明在弹性、断裂伸长率、老化寿命和强度等项性能均优于氯化聚乙烯和聚氯乙烯卷材，并且可较大范围内使用填料，降低了成本。
2、制品性能的可设计性本发明的各项性能指标均可与三元乙丙橡胶相当，阻燃性能、拉伸强度高于三元乙丙橡胶卷材，根据市场现状，依据价值工程的原则，可在保证符合标准的前提下较大范围内调整原料配比、性能指标、填料用量与生产成本之间的关系。
3、产品的主要技术性能指标拉伸强度 8Mpa断裂伸长率300％低温弯折性-20℃无裂纹不透水性 0.3Mpa 24小时不透水热老化保持率(80℃、24小时)如下拉伸 80％
断裂伸长 70％抗穿孔性 自由落球300毫米冲击后做水密性实验，试纸无渗透剪切粘合强度 2N/mm紫外灯照射200小时，拉伸强度保持85％；断裂伸长保持80％氧指数[OI]35％以下为本发明的有关测试实验测试标准试样与产品性能指标按照GB12953——91及该标准规定中的引用标准进行测试。
1、增塑剂与拉伸强度之间的关系为研究不同增塑剂含量的超高分子量聚氯乙烯与聚氯乙烯的强度比较，分别用聚合度为2500的超高分子量聚氯乙烯树脂(天津产P-2500)与聚合度为1300的聚氯乙烯树脂(齐鲁产S-1300)加入同样份数的DOP，测试试样的拉伸强度。结果表明，随DOP含量的增加，拉伸强度均有下降。但在同样增塑剂含量的材料中，P-2500材料的强度高于S-1300。当超高分子量聚氯乙烯材料体系中含有大量增塑剂时，仍然保持较高的拉伸强度。
2、填料对超高分子量聚氯乙烯材料的影响实验中使用超高分子量聚氯乙烯树脂与增塑剂及助剂的共混体系，再加入活性碳酸钙填料，制得试样，分别测试其拉伸强度、断裂伸长率、撕裂强度。
实验结果表明随碳酸钙含量的增加，材料的拉伸强度随之降低，在50重量份填料用量时拉伸强度为17Mpa，填料量达到100份时，拉伸强度保持在12Mpa，仍可满足防水卷材的使用要求。
断裂伸长率亦随填料含量的增加而下降，但含量在100份以下时，断裂伸长率都大于240，用作防水卷材亦可满足GB12953-91的要求。
材料的撕裂强度在50～60份时出现极值，这种现象通常出现在弹性体的橡胶材料中，这也说明超高分子量聚氯乙烯与增塑剂混溶后，具备了类似橡胶弹性体的特征。经活化处理的碳酸钙在一定范围内对弹性体有补强作用，所以撕裂强度有极值出现。填料含量继续增加，这种作用减弱，撕裂强度降低。尽管在GB12593-91中没有专列材料撕裂强度的要求，但作为软质柔性卷材，撕裂强度是一项重要指标。在设定配方时，必须考虑保持一定的撕裂强度。
3、氯化聚乙烯(CPE)含量与材料断裂伸长率的关系(1)CPE对常温断裂伸长率的影响在超高分子量聚氯乙烯100、DOP70、活性碳酸钙100(重量份)的材料体系中，加入不同含量的CPE，测定材料试样的断裂伸长率。结果表明，在该材料体系中CPE含量在10～15份时。断裂伸长率达到最大值。CPE含量继续增加，断裂伸长率有所下降。在材料体系中CPE作为分散相，受到剪切塑化作用后，颗粒会变小，具有较高的分散度，且分布均匀。CPE以类球状粒子分散在超高分子量聚氯乙烯的连续相中，随着含量增加，接触面积增大，界面力亦增大，可以达到较大的互溶程度，使得材料的断裂伸长率增加。但CPE含量进一步增加时，分散粒子间距变小，在剪切塑化过程中易发生颗粒敛集，形成较大体积的粒子，使得CPE粒子与该材料体系的其他成分的接触面减小，也使得体系的分散程度降低，相溶性减弱，致使材料的断裂伸长率有所下降。但在这样含有大量增塑剂的体系当中，CPE对材料常温下断裂伸长率的影响并不十分显著。
(2)CPE含量对材料断裂伸长率热老化保持率的影响在超高分子量聚氯乙烯与DOP及填料的共混体系中，加入不同量的CPE，测定断裂伸长热老化保持率。结果表明，CPE含量增加，断裂伸长热老化保持率有显著增加。
(3)CPE对低温断裂伸长率的影响在-10℃的低温条件下，测定该材料体系中不同CPE含量的断裂伸长率。结果表明，随材料体系中CPE含量的增加，低温下断裂伸长率明显增加。CPE可增强材料的抗低温性能，所以在材料体系中使用一定量的CPE是必要的。
实验结果表明，一定的CPE含量能改善材料的断裂伸长老化保持率和低温断裂伸长率。
实施例1原料组成为重量份数计超高分子量聚氯乙烯100、DOP 30、氯化聚乙烯28、活性碳酸钙60、耐寒剂DOS 5、光稳定剂(抗氧剂1010)2、热稳定剂硬脂酸铅1、润滑剂多元醇脂肪酸酯G-74(产品牌号)0.6。其中超高分子量聚氯乙烯的聚合度为2500，氯化聚乙烯的含氯量为36％，活性碳酸钙的细度为400目。
上述原料加入高速捏合机中共混，待混合物升到105～115℃时，恒温5分钟后出料，经低搅冷却，制得粉状料。粉状料先进入炼塑机1，包辊翻转再进入炼塑机2，达到塑化要求后进入压延机，经压延、冷却、卷取、切割、包装制得成品。
实施例2原料组成为重量份数计超高分子量聚氯乙烯100、DOP25、氯化聚乙烯35、活性碳酸钙80、耐寒剂DOS4、光稳定剂(抗氧剂1076)1、硬脂酸铅0.8、硬脂酸0.7。其中超高分子量聚氯乙烯的聚合度为2500，氯化聚乙烯的含氯量为38％，活性碳酸钙的细度为200目。
实施例3原料组成为重量份数计超高分子量聚氯乙烯100、DOP28、DBP7、氯化聚乙烯20、胶体碳酸钙50、DOS6、光稳定剂(抗氧剂1010)2、硬脂酸铅0.9、多元醇脂肪酸酯G-74 0.5。其中超高分子量聚氯乙烯的聚合度为2000，氯化聚乙烯的含氯量为35％，活性碳酸钙的细度为600目。
实施例4原料组成为重量份数计超高分子量聚氯乙烯100、DOP22.4、氯化石蜡9.6、氯化聚乙烯25、活性碳酸钙100、聚戊四醇6、光稳定剂(抗氧剂1010)1.5、硬脂酸铅0.8、硬脂酸0.6。其中超高分子量聚氯乙烯的聚合度为3000，氯化聚乙烯的含氯量为37％，活性碳酸钙的细度为500目。
权利要求
1.一种超高分子量聚氯乙烯改性氯化聚乙烯防水卷材，其特征在于按以下重量份数的原料制成超高分子量聚氯乙烯100、增塑剂25～35、氯化聚乙烯20～35、填料50～100、助剂6.3～9.7。
2.根据权利要求1所述的防水卷材，其特征在于所述超高分子量聚氯乙烯的聚合度为2000～3000。
3.根据权利要求1所述的防水卷材，其特征在于所述增塑剂为邻苯二甲酸酯类，最好为邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二辛酯。
4.根据权利要求1、3所述的防水卷材，其特征在于增塑剂为邻苯二甲酸酯类与氯化石蜡的复配制剂，它们之间的重量配比为邻苯二甲酸酯类∶氯化石蜡=6.5～7.5∶2.5～3.5
5.根据权利要求1、3所述的防水卷材，其特征在于增塑剂为邻苯二甲酸酯类的复配制剂，邻苯二甲酸二辛酯(DOP)与邻苯二甲酸二丁酯(DBP)的重量配比为7.5～8.5∶1.5～2.5。
6.根据权利要求1所述的防水卷材，其特征在于所述填料可以是胶体碳酸钙、活化碳酸钙、二氧化硅。
7.根据权利要求6所述的防水卷材，其特征在于活化碳酸钙是由普通碳酸钙与表面偶联剂在温度105～110℃下混合搅拌得到的，表面偶联剂为碳酸钙重量的0.7～1.0％。
8.根据权利要求7所述的防水卷材，其特征在于表面偶联剂可以是钛酸酯、硬脂酸。
9.根据权利要求1所述的防水卷材，其特征在于所述助剂按重量份数是由耐寒剂4～6、光稳定剂1～2、热稳定剂0.8～1、润滑剂0.5～0.7组成。
10.根据权利要求1所述的防水卷材，其特征在于氯化聚乙烯的含氯量为35～38％。
全文摘要
本发明的超高分子量聚氯乙烯改性氯化聚乙烯防水卷材,是由按以下重量份数的原料制成:超高分子量聚氯乙烯100、增塑剂25～35、氯化聚乙烯20～35、填料50～100、助剂6.3～9.7。本发明在弹性、断裂伸长率、老化寿命和强度等项性能均优于氯化聚乙烯和聚氯乙烯卷材,并且可较大范围内使用填料,降低了成本。
文档编号C08L27/06GK1296992SQ99112580
公开日2001年5月30日 申请日期1999年11月18日 优先权日1999年11月18日
发明者王焕玉 申请人:王焕玉