一种复合热塑高分子tpo防水卷材
技术领域
1.本发明属于防水材料技术领域，具体地，涉及一种复合热塑高分子tpo防水卷材。
背景技术：
2.tpo防水卷材即热塑性聚烯烃类防水卷材，是以挤出涂胶方式制作而成的新型防水卷材，可以用聚酯纤维网格布做内部增强材料制成增强型防水卷材，属合成高分子防水卷材类防水产品，十分适用于作为轻型节能屋面的防水层。
3.典型的tpo树脂是由聚烯烃(如聚丙烯)与烯烃共聚物弹性体(如乙丙橡胶epm或epdm)经反应釜原位聚合混合或熔融共混制备而成；它既具有类似epm橡胶的高弹性、低温柔韧性和耐候性，又具有热塑性塑料的热加工性和耐高温性等。
4.由tpo的分子链结构可知，均为碳—碳链结构，不含任何其它耐高温杂原子，属于一种易燃材料，氧指数为18％左右。tpo防水卷材作为屋面防水系统重要材料之一，其阻燃性能显得尤为重要。通常在设计tpo防水卷材配方时需要添加类似氢氧化镁、氢氧化铝、氧化铝等无机金属氢氧化物和/或金属氧化物纳微米级阻燃材料，以提高其阻燃性能、耐火能力；然而，相关研究表明它们只有在较高填充量时才体现出对聚合物的阻燃性能，并且需要特别指出的是，这种高阻燃性是以牺牲材料的力学强度、加工性能、热焊接等性能为代价的。因此，在提高tpo防水卷材阻燃性能的同时提升、保持或尽可能不损失其力学性能是一个亟待解决的技术难题。
技术实现要素：
5.本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供了一种复合热塑高分子tpo防水卷材。
6.本发明的防水卷材以热塑性聚烯烃（tpo）片材为基材，在上面涂覆非沥青基压敏热熔胶，并在热熔胶表面覆上pet保护膜，获得一种复合型防水卷材；热塑性聚烯烃片材以tpo为基质，并加入聚丙烯共混，以提升片材的力学性能（使拉伸强度和断裂伸长率达到较好的平衡），加入了阻燃剂，以提升tpo的阻燃性能，并加入硅橡胶作为协效阻燃剂，在协同阻燃过程中改善tpo燃烧滴落的现象；本发明获得的复合防水卷材不仅具备较高的力学性能，而且能够克服阻燃性能弱的缺陷，有效扩大防水卷材的应用范围。
7.本发明的目的可以通过以下技术方案实现：一种复合热塑高分子tpo防水卷材，由热塑性聚烯烃（tpo）片材、非沥青基高分子自粘胶层及pet保护膜层组成；具体制备方法为：将热塑性聚烯烃片材中各原料按照重量配比混合均匀后加入至双螺杆挤出机中熔融塑化，经模头、压光辊、冷却辊、牵引辊和卷绕辊制得热塑性聚烯烃片材，然后在所得热塑性聚烯烃片材表面铺上非沥青基压敏热熔胶，在热塑性聚烯烃片材表层形成非沥青基高分子自粘胶层，再于自粘胶层表面覆以pet保护膜，得到复合热塑高分子tpo防水卷材。
8.进一步地，热塑性聚烯烃（tpo）片材包括如下重量份原料：热塑性弹性体（tpo）70-80份、聚丙烯18-25份、阻燃剂15-20份、硅橡胶4-5份、填料8-12份、抗氧剂0.6-1份。
9.进一步地，填料为碳酸钙、滑石粉和高岭土中的一种或几种按任意比例的混合。
10.进一步地，抗氧剂为受阻酚类抗氧剂、硫代酯类抗氧剂和芳香胺类抗氧剂中的一种或几种按任意比例的混合。
11.进一步地，阻燃剂通过如下步骤制备：a1、将三乙胺、吲哚和dmf加入三口烧瓶中，搅拌溶解均匀后加热，当温度升高到58-60℃时，保持300r/min匀速搅拌，采用恒压滴液漏斗将三氯氧磷缓慢滴加至烧瓶中，滴加完成后，将混合液加热至80℃，并在此温度下搅拌反应6h，获得中间体混合液；三氯氧磷、吲哚、三乙胺和dmf的用量之比为0.05mol:0.1mol:28ml:100ml；在三乙胺的催化作用下，三氯氧磷分子上的活泼-cl与吲哚分子上的-nh基团发生化学反应，控制三氯氧磷与吲哚的摩尔比为1:2，使得两个-cl被取代，获得中间体，具体反应过程如下所示：a2、将4-烯丙基苯酚加入到上述中间体混合液中，在搅拌下升温到95℃，并在此温度下反应12h，反应结束后，将混合物倒入蒸馏水中沉淀，收集沉淀，并用去离子水洗涤沉淀3-4次，最后于60℃真空干燥24h，制得阻燃剂；4-烯丙基苯酚与中间体混合液的用量之比为8g:50ml；4-烯丙基苯酚分子上的酚羟基与中间体分子上剩余的-cl基发生化学反应，获得阻燃剂，反应过程如下所示：获得的阻燃剂从分子结构来看，含有磷酸酯功能基团、含氮杂环以及多个苯环基团，其中多个苯环基团能够作为炭源，受热脱水成炭，而磷酸酯功能基团和含氮杂环能促使阻燃剂在较低温度下分解形成焦炭起到酸源和气源的作用，增加焦炭残留物生成量，起着隔热阻氧保护层的作用，从而提高阻燃效果，焦炭残留物中含氮、磷、氧元素，它们在火焰温度下形成热稳定性的无定形物，能够形成绝热保护层，因此，获得的阻燃剂具备多种阻燃路
径，具有优异的阻燃性能；此外，阻燃剂分子本身属于有机物，与基体（tpo）具有可观的相容性，能够促进阻燃剂在基体中的均匀分散，且其分子结构中通过4-烯丙基苯酚引入了-c=c双键，能够参与到后续熔融共混过程中，与基体发生接枝共聚反应，从而进一步增强阻燃剂与基体的作用力，防止阻燃剂迁移，使阻燃剂稳定发挥阻燃效果；另外，本发明在tpo层中加入了硅橡胶，对阻燃剂起到协效阻燃的作用，具体的，添加硅橡胶后，会使残炭率略微下降，但硅橡胶分解形成的si-o和/或si-c结构能够促进生成更致密的炭层，从而隔绝氧气并防止挥发性气体及热量溢出，提高tpo的阻燃性能并有效改善tpo燃烧滴落的现象；并且硅橡胶的网状结构部分可抑制高温时阻燃剂的迁移，持续稳定发挥阻燃效果。
12.本发明的有益效果：本发明的防水卷材以热塑性聚烯烃（tpo）片材为基材，在上面涂覆非沥青基压敏热熔胶，并在热熔胶表面覆上pet保护膜，获得一种复合型防水卷材；热塑性聚烯烃片材以tpo为基质，并加入聚丙烯共混，以提升片材的力学性能（使拉伸强度和断裂伸长率达到较好的平衡），加入了阻燃剂，以提升tpo的阻燃性能，并加入硅橡胶作为协效阻燃剂，在协同阻燃过程中改善tpo燃烧滴落的现象；本发明获得的复合防水卷材不仅具备较高的力学性能，而且能够克服阻燃性能弱的缺陷，有效扩大防水卷材的应用范围。
具体实施方式
13.下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
14.实施例1制备阻燃剂：a1、将28ml三乙胺、0.1mol的吲哚和100ml的dmf加入三口烧瓶中，搅拌溶解均匀后加热，当温度升高到58℃时，保持300r/min匀速搅拌，采用恒压滴液漏斗将0.05mol三氯氧磷缓慢滴加至烧瓶中，滴加完成后，将混合液加热至80℃，并在此温度下搅拌反应6h，获得中间体混合液；a2、将16g的4-烯丙基苯酚加入到100ml上述中间体混合液中，在搅拌下升温到95℃，并在此温度下反应12h，反应结束后，将混合物倒入蒸馏水中沉淀，收集沉淀，并用去离子水洗涤沉淀3次，最后于60℃真空干燥24h，制得阻燃剂。
15.实施例2制备阻燃剂：a1、将56ml三乙胺、0.2mol的吲哚和200ml的dmf加入三口烧瓶中，搅拌溶解均匀后加热，当温度升高到60℃时，保持300r/min匀速搅拌，采用恒压滴液漏斗将0.1mol三氯氧磷缓慢滴加至烧瓶中，滴加完成后，将混合液加热至80℃，并在此温度下搅拌反应6h，获得中间体混合液；a2、将32g的4-烯丙基苯酚加入到200ml上述中间体混合液中，在搅拌下升温到95
℃，并在此温度下反应12h，反应结束后，将混合物倒入蒸馏水中沉淀，收集沉淀，并用去离子水洗涤沉淀4次，最后于60℃真空干燥24h，制得阻燃剂。
16.实施例3一种复合热塑高分子tpo防水卷材，由热塑性聚烯烃（tpo）片材、非沥青基高分子自粘胶层及pet保护膜层组成；热塑性聚烯烃（tpo）片材包括如下重量配比的原料：热塑性弹性体（tpo）70g、聚丙烯18g、实施例1制得的阻燃剂15g、硅橡胶4g、碳酸钙8g、受阻酚类抗氧剂0.6g；具体制备方法为：将热塑性聚烯烃片材中各原料按照重量配比混合均匀后加入至双螺杆挤出机中熔融塑化，经模头、压光辊、冷却辊、牵引辊和卷绕辊制得热塑性聚烯烃片材，然后在所得热塑性聚烯烃片材表面铺上非沥青基压敏热熔胶，在热塑性聚烯烃片材表层形成非沥青基高分子自粘胶层，再于自粘胶层表面覆以pet保护膜，得到复合热塑高分子tpo防水卷材。
17.实施例4一种复合热塑高分子tpo防水卷材，由热塑性聚烯烃（tpo）片材、非沥青基高分子自粘胶层及pet保护膜层组成；热塑性聚烯烃（tpo）片材包括如下重量配比的原料：热塑性弹性体（tpo）75g、聚丙烯21.5g、实施例2制得的阻燃剂17.5g、硅橡胶4.5g、滑石粉10g、硫代酯类抗氧剂0.8g；具体制备方法为：将热塑性聚烯烃片材中各原料按照重量配比混合均匀后加入至双螺杆挤出机中熔融塑化，经模头、压光辊、冷却辊、牵引辊和卷绕辊制得热塑性聚烯烃片材，然后在所得热塑性聚烯烃片材表面铺上非沥青基压敏热熔胶，在热塑性聚烯烃片材表层形成非沥青基高分子自粘胶层，再于自粘胶层表面覆以pet保护膜，得到复合热塑高分子tpo防水卷材。
18.实施例5一种复合热塑高分子tpo防水卷材，由热塑性聚烯烃（tpo）片材、非沥青基高分子自粘胶层及pet保护膜层组成；热塑性聚烯烃（tpo）片材包括如下重量配比的原料：热塑性弹性体（tpo）80g、聚丙烯25g、实施例1制得的阻燃剂20g、硅橡胶5g、高岭土12g、芳香胺类抗氧剂1g；具体制备方法为：将热塑性聚烯烃片材中各原料按照重量配比混合均匀后加入至双螺杆挤出机中熔融塑化，经模头、压光辊、冷却辊、牵引辊和卷绕辊制得热塑性聚烯烃片材，然后在所得热塑性聚烯烃片材表面铺上非沥青基压敏热熔胶，在热塑性聚烯烃片材表层形成非沥青基高分子自粘胶层，再于自粘胶层表面覆以pet保护膜，得到复合热塑高分子tpo防水卷材。
19.对比例1将实施例3中的聚丙烯原料换成tpo，其余原料及制备过程不变。
20.对比例2将实施例3中的硅橡胶原料去掉，其余原料及制备过程不变。
21.对比例3将实施例3中的阻燃剂原料去掉，其余原料及制备过程不变。
22.对实施例3-5和对比例1-2获得的高分子防水卷材，进行性能测试，
按gb/t 23457-2009《预铺/湿铺防水卷材》和gb/t 27789-2011《热塑性聚烯烃（tpo）防水卷材》中规定的方法进行拉伸强度、断裂伸长率和剥离强度进行测试，用氧指数测定仪按照国标gb/t 2406-2009对阻燃样品进行测试；防水性能测试按照国家标准gb 27789-2011《热塑性聚烯烃(tpo)防水卷材》进行；测得的结果如下表所示： 实施例3实施例4实施例5对比例1对比例2对比例3拉伸强度/mpa17.517.817.612.217.317.4断裂伸长率/%660670665720655650剥离强度/n
·
mm-1
3.53.63.53.23.43.5loi指数/%28.228.528.428.125.919.5透水性/0.5mpa，8h无移位、流淌和滴落无移位、流淌和滴落无移位、流淌和滴落
‑‑‑
由上表数据可知，实施例3-5制得的防水卷材的防水性能和剥离强度均能满足要求，且具有较为平衡的拉伸强度和断裂伸长率，loi指数高，说明本发明获得的防水卷材具有较高的综合性能，大幅提升了tpo的阻燃防火性能，却不会降低卷材的综合力学性能；结合对比例1的数据可知，聚丙烯的加入，能够起到平衡卷材的拉伸强度和韧性的作用，提升综合力学性能；结合对比例2的数据可知，硅橡胶的加入能够对阻燃剂起到协效阻燃的效应，促进阻燃剂发挥阻燃效果。
23.在说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
24.以上内容仅仅是对本发明所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。