一種耐熱PVC防水材料的製作方法
2023-06-24 06:36:46
本發明涉及防水卷材技術領域，具體涉及一種耐熱PVC防水材料。
背景技術：
聚氯乙烯(PVC)是最早工業化、用途廣泛的通用塑料之一，具有加工性能良好、製造成本低、耐腐蝕、絕緣良好等特點；但也存在以下缺點：1、韌性差，受衝擊時極易脆裂；2、熱穩定性差，其在100℃時就開始分解出HCL；3、由於PVC的粘度極高，流動性差，限制了其加工性能。因此人們通常採用添加增塑劑、彈性體、加工助劑、穩定劑、填料等改善PVC的性能。
申請號為201410374023.9公開了一種防水環保PVC改性材料，該材料由以下重量份組分製備而成：PVC樹脂80～120份、填充劑20～30份、增塑劑50～70份、熱穩定劑4～8份、抗衝改性劑10～15份、改性橡膠4～8份、潤滑劑1～2份。
申請號為201210527015.4公開了一種PVC塗層防水布的配方，該材料由以下重量份組分製備而成：PVC樹脂50～90份、穩定劑4～10份、增塑劑40～80份、阻燃劑3～9份、紅泥15～25份，紫外線吸收劑1～5份，複合抗氧劑5～10份、丁腈橡膠2～8份、碳酸鈣3～12份。
申請號為201110082413.5公開了一種PVC塗層防水布，該材料由以下重量份組分製備而成：PVC糊樹脂100份、穩定劑2～10份、填料20～50份、增塑劑40～80份、阻燃劑4～10份、防黴劑1～5份。
現有的大部分PVC防水材料的性能指標都只是在滿足國家標準的基本要求，沒有針對熱帶地區炎熱氣候專門使用的材料。
技術實現要素：
本發明的目的是為了克服現有PVC防水材料在熱帶地區環境中使用 壽命短的問題，提供了一種耐熱PVC防水材料，該材料具有良好的防水性和耐熱性，能夠在熱帶地區中長期安全使用。
本發明提供一種耐熱PVC防水材料，由以下重量份組分製備而成：PVC樹脂100份、PVC糊樹脂15份，增塑劑50～70份、穩定劑4～9份、填充劑40～70份、紫外線吸收劑0.5～0.7份；所述的增塑劑包含對苯二甲酸二辛脂(DOTP)、環氧大豆油(EOS)和丁腈橡膠(NBR)，其重量比為(2～7):(1.3～3):1。
DOTP為淡黃透明油狀液體，分子式C24H38O4，分子量為390.56，密度0.981～0.986g/cm3(25℃)，具有耐熱、耐寒、難揮發、抗抽出、柔軟性和電絕緣性好等優點，在制品中顯示出優良的持久性、耐鹼性及低溫柔軟性，其揮發性僅為普通增塑劑鄰苯二甲酸二辛脂(DOP)的10％，能夠有效防止增塑劑的遷移，提高PVC材料的耐候性能和抗老化性能。
ESO在常溫下為淺黃色黏稠油狀液體，分子式C57H106O10，分子量約為1000，具有良好的耐溶劑性且揮發性為DOP的1/5，作為PVC的增塑劑可以使PVC材料的耐候性、耐熱性、透明性大幅提高。
NBR為淺褐色的彈性體，分子量70萬左右，是一種高分子的增塑劑，與極性物質如PVC有較好的相容性，具有較好的耐熱性、耐油性、物理機械性能和耐化學藥品性，由於其分子量高，它比普通增塑劑更不容易析出，可以長期保持PVC材料的柔軟性，提高其抗老化性能和使用壽命。
本發明所述的一種耐熱PVC防水材料，作為優選方式，所述的增塑劑還包括乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)和/或氯化聚乙烯(CPE)和/或丙烯酸酯共聚物(ACR)，其與NBR的重量比為(0～1):(0～0.3):(0～0.4):1。
EVA是乙烯-醋酸乙烯共聚物，一般醋酸乙烯(VA)含量在5％～40％，分子式(C2H4)x.(C4H6O2)y，EVA具有很好的耐低溫性能，其熱分解溫度較低，約為230℃左右，作為PVC增塑劑可以有效的提高PVC材料的強度、衝擊韌性和耐環境應力開裂性。
CPE為白色粉末，結構式[CH2-CHCl-CH2-CH2]n，是一種高分子增塑劑，具有優良的耐侯性、耐臭氧、耐化學藥品及耐老化性能，具有良好的耐油性、阻燃性及著色性能，能夠使PVC材料具有良好的韌性。
ACR為一種易流動的白色粉末，化學式CH2＝CHCOOR，是一種加工助劑，可明顯縮短PVC塑化時間，加快熔融，促進塑化，可明顯提高PVC 材料表面的光澤度，使製品看起來光滑細膩。
本發明所述的一種耐熱PVC防水材料，作為優選方式，所述的PVC樹脂為SG-2型或SG-3型。
本發明所述的一種耐熱PVC防水材料，作為優選方式，所述的PVC糊樹脂分子量大於20000。
本發明所述的一種耐熱PVC防水材料，作為優選方式，所述的穩定劑包含鉛鹽穩定劑和/或有機錫類穩定劑和/或鈣鋅穩定劑。
本發明所述的一種耐熱PVC防水材料，作為優選方式，所述的鉛鹽熱穩定劑是由三鹼式硫酸鉛和二鹼式亞磷酸鉛以重量比1:1組成。
三鹼式硫酸鉛別名三鹽基硫酸鉛，為白色或略帶黃色粉末，分子式3PbO·PbSO4·H2O，熔點820℃，約200℃以上失去結晶水，具有優良的熱穩定性能，有持久的穩定效果，與二鹽基硬脂酸鉛、硬脂酸鋇、鈣並用有潤滑作用；與二鹽基亞磷酸鉛並用有協同作用。
二鹼式亞磷酸鉛別名二鹽基亞磷酸鉛，為白色或微黃色粉末，分子式2PbO·PbHPO3·H2O，分子量733.58，在200℃左右變成灰黑色，450℃左右變成黃色，具有優良的耐候性、熱穩定性、電絕緣性等性能，並有抗氧化性和屏蔽紫外線的性能。
本發明所述的一種耐熱PVC防水材料，作為優選方式，所述的有機錫類穩定劑是由二月桂酸二丁基錫和二月桂酸二正辛基錫以重量比1:1組成。
二月桂酸二丁基錫是一種有機錫添加劑，常溫下為淺黃色或無色油狀液體，低溫成白色結晶體，分子式(CH3CH2CH2CH2)2Sn[OCO(CH2)10CH3]2，分子量631.57，分解溫度>150℃，具有優良的潤滑性、光穩定性和耐候性。
二月桂酸二正辛基錫為淡黃色透明液體，是國際公認的無毒有機錫穩定劑，分子式(n-C8H9)2Sn(C11H23COO)2，分子量743.77，密度0.998g/cm3，熔點17～18℃，具有非常好的潤滑性、耐候性、透明性和配伍性，無硫化汙染，無滲出性，它的潤滑性是有機錫中最好的，但是熱穩定性是有機錫中最低，適用於與硫醇型有機錫或與鎘鋇皂類穩定劑並用，具有協同效應。
本發明所述的一種耐熱PVC防水材料，作為優選方式，所述的鈣鋅穩定劑是由硬脂酸鋇、硬脂酸鈣和硬脂酸鋅以重量比1:1:1組成。
硬脂酸鋇為白色或微帶黃色無定型粉末，分子式[CH3(CH2)16COO]2Ba，密度1.145g/cm3，熔點>225℃，具有良好的長期耐熱性及潤滑性，與鎘皂、 鋅皂或環氧化合物並用有良好的協同效應；與鉛鹽穩定劑並用能改善製品的電性能。
硬脂酸鈣為白色粉末，分子式[CH3(CH2)16COO]2Ca，分子量607.02，密度1.08g/cm3，熔點150～155℃，可以提高PVC製品在擠出成型和壓製成型時的可加工性；與鹽基性鉛鹽、鉛皂配合可提高凝膠化速度。
硬脂酸鋅為白色粉末，分子式[CH3(CH2)16COO]2Zn，分子量632.33，密度1.095g/cm3，熔點118～125℃，可以用作熱穩定劑、潤滑劑和促進劑，一般多用於PVC軟製品，潤滑性好，可以改善結垢析出現象，與鈣皂並用可用於無毒製品。
本發明所述的一種耐熱PVC防水材料，作為優選方式，所述的穩定劑還包括硬脂酸和/或石蠟。
硬脂酸別名十八碳烷酸，為白色略帶光澤的蠟狀小片結晶體，分子式CH3(CH2)16COOH，分子量284.48，熔點56～69.6℃，具有很好的潤滑性和較好的光、熱穩定作用，能防止PVC加工過程中的產生焦化。
石蠟又稱晶形蠟，為白色無味的蠟狀固體，是固態高級烷烴的混合物，分子式為CnH2n+2，其中n＝17～35。主要組分為直鏈烷烴，還有少量帶個別支鏈的烷烴和帶長側鏈的單環環烷烴；直鏈烷烴中主要是正二十二烷(C22H46)和正二十八烷(C28H58)，密度0.9g/cm3，熔化溫度47～64℃，在擠出加工中具有良好的潤滑效果和熱穩定性。
本發明所述的一種耐熱PVC防水材料，作為優選方式，所述的紫外線吸收劑是由鈦白粉和炭黑以重量比(3～5):1組成。
本發明所述的一種耐熱PVC防水材料，作為優選方式，所述的碳酸鈣為活性超細碳酸鈣。
PVC防水材料的生產工藝如下：
1.混料：將PVC樹脂進行過篩後加入混合機，再依次加入糊樹脂、活性碳酸鈣、鈦白粉和炭黑，開動攪拌器，攪拌至80℃加入複合增塑劑，攪拌至90℃加入複合穩定劑，達到110℃時停止攪拌，將混合的物料放料至低溫倉內攪拌冷卻降溫，溫度降至40℃時停止攪拌並放料，完成混料。
2.造粒：將混好的物料放進雙螺杆擠出機進行造粒，螺杆溫度165～170℃，模具溫度為145～175℃。
3.壓光定型：將造粒後的PVC顆粒放進三輥壓光機，設定壓光機立 三輥溫度60～80℃，調節上輥和中輥之間的間隙，達到材料合適的厚度，將片材經過中輥從下輥引出，至平三輥，設定壓光機平三輥溫度90～110℃，片材從第一輥和第二輥之間經過，再從第三輥引出來至牽引輥，調整壓光機與牽引速度同步。
4.冷卻卷取：從壓光機牽引出來的片材在經過冷卻降溫和計量卷取即可完成PVC防水卷材的製作。
PVC防水材料隨著使用時間的增加，會出現增塑劑析出的現象，使PVC防水材料出現脆化，進而顯著的降低材料的強度，這種現象在高溫環境中尤為顯著。本發明以PVC樹脂為基材，加入了PVC糊樹脂，提高了PVC材料的加工性能，選用DOTP和ESO和NBR和/或EVA和/或CPE和/或ACR的混合增塑劑作為PVC防水材料的增塑劑，其中DOTP和ESO均具有良好的耐揮發性，能夠減少增塑劑在高溫環境下揮發，NBR和CPE均為高分子增塑劑在減少揮發的同時還具有很好的耐熱性能，能夠在高溫環境下保持穩定，穩定增塑劑按照DOPT：ESO：NBR：EVA：CPE：ACR的重量比為(2～7):(1.3～3):1:(0～1):(0～0.3):(0～0.4)混合組成還具有協同作用，能使混合增塑劑在寒冷環境下具有良好的耐揮發性，能夠有效防止增塑劑的遷移，提高PVC防水材料的耐熱性能。
本發明進一步選用由鉛鹽熱穩定劑和/或有機錫類穩定劑和/或鈣鋅穩定劑組成的混合穩定劑，並添加硬脂酸和石蠟作為輔助穩定劑，通過各組分的協同作用配合混合增塑劑能夠進一步提高PVC防水材料的加工性能和熱穩定性能，提高PVC防水材料的耐熱性。
使用本方法製得的耐熱PVC防水材料耐熱性能、耐候性能和耐酸、鹼、鹽性能均高於國家標準，其中耐熱性比國家標準提高67％～83％，耐候性比國家標準提高60％～76％，耐鹼性比國家標準提高60％～90％，耐酸性比國家標準提高63％～97％，耐鹽性比國家標準提高60％～93％，能夠熱帶炎熱氣候下長期使用。
具體實施方式
實施例1
本發明提供一種耐熱PVC防水材料，該材料的重量份組分配方如下：PVC樹脂100份、PVC糊樹脂15份、增塑劑60份、穩定劑5份、填充劑 50份、紫外線吸收劑0.7份。
PVC樹脂選用SG-3型；PVC糊樹脂分子量為25000；增塑劑為DOTP、ESO、NBR、EVA和ACR以重量比7:3:1:1:0.4組成的混合增塑劑；穩定劑為鉛鹽穩定劑和硬脂酸6:1組成的混合穩定劑，鉛鹽穩定劑為三鹼式硫酸鉛和二鹼式亞磷酸鉛以重量比1:1組成；填充劑為活性碳酸鈣；紫外線吸收劑為鈦白粉和炭黑以重量比3:1組成的混合物。
生產工藝如下：
1.混料：將PVC樹脂進行過篩後加入混合機，再依次加入活性鈣、鈦白粉和炭黑，開動攪拌器，攪拌至80℃加入複合增塑劑，攪拌至90℃加入複合穩定劑，達到110℃時停止攪拌，將混合的物料放料至低溫倉內攪拌冷卻降溫，溫度降至40℃時停止攪拌並放料，完成混料。
2.造粒：將混好的物料放進雙螺杆擠出機進行造粒，螺杆溫度165℃，模具溫度為145℃。
3.壓光定型：將造粒後的PVC顆粒放進三輥壓光機，設定壓光機立三輥溫度60℃，調節上輥和中輥之間的間隙，達到材料合適的厚度，將片材經過中輥從下輥引出，至平三輥，設定壓光機平三輥溫度90℃，片材從第一輥和第二輥之間經過，再從第三輥引出來至牽引輥，調整壓光機與牽引速度同步。
4.冷卻卷取：從壓光機牽引出來的片材在經過冷卻降溫和計量卷取即可完成PVC防水卷材的製作。
實施例2
本發明提供一種耐熱PVC防水材料，該材料的重量份組分配方如下：PVC樹脂100份、PVC糊樹脂15份、增塑劑60份、穩定劑9份、填充劑70份、紫外線吸收劑0.7份。
PVC樹脂選用SG-3型；PVC糊樹脂分子量為25000；增塑劑為DOTP、ESO、NBR、CPE和ACR以重量比4:2:1:0.3:0.2組成的混合增塑劑；穩定劑為有機錫穩定劑、鈣鋅穩定劑、硬脂酸和石蠟以重量比6:9:1:1組成的混合穩定劑，有機錫穩定劑為二月桂酸二丁基錫和二月桂酸二正辛基錫以重量比1:1組成,鈣鋅穩定劑為硬脂酸鋇、硬脂酸鋅和硬脂酸鈣以重量比1:1:1組成；填充劑為活性碳酸鈣；紫外線吸收劑為鈦白粉和炭黑以重量比5:1 組成的混合物。
生產工藝如下：
1.混料：將PVC樹脂進行過篩後加入混合機，再依次加入活性鈣、鈦白粉和炭黑，開動攪拌器，攪拌至80℃加入複合增塑劑，攪拌至90℃加入複合穩定劑，達到110℃時停止攪拌，將混合的物料放料至低溫倉內攪拌冷卻降溫，溫度降至40℃時停止攪拌並放料，完成混料。
2.造粒：將混好的物料放進雙螺杆擠出機進行造粒，螺杆溫度170℃，模具溫度為175℃。
3.壓光定型：將造粒後的PVC顆粒放進三輥壓光機，設定壓光機立三輥溫度80℃，調節上輥和中輥之間的間隙，達到材料合適的厚度，將片材經過中輥從下輥引出，至平三輥，設定壓光機平三輥溫度110℃，片材從第一輥和第二輥之間經過，再從第三輥引出來至牽引輥，調整壓光機與牽引速度同步。
4.冷卻卷取：從壓光機牽引出來的片材在經過冷卻降溫和計量卷取即可完成PVC防水卷材的製作。
實施例3
本發明提供一種耐熱PVC防水材料，該材料的重量份組分配方如下：PVC樹脂100份、PVC糊樹脂15份、增塑劑70份、穩定劑4份、填充劑60份、紫外線吸收劑0.6份。
PVC樹脂選用SG-3型；PVC糊樹脂分子量為25000；增塑劑為DOTP、ESO和NBR以重量比2:1.3:1組成的混合增塑劑；穩定劑為有機錫穩定劑、硬脂酸和石蠟以重量比6:1:1組成的混合穩定劑，有機錫穩定劑為二月桂酸二丁基錫和二月桂酸二正辛基錫以重量比1:1組成；填充劑為活性碳酸鈣；紫外線吸收劑為鈦白粉和炭黑以重量比4:1組成的混合物。
生產工藝如下：
1.混料：將PVC樹脂進行過篩後加入混合機，再依次加入活性鈣、鈦白粉和炭黑，開動攪拌器，攪拌至80℃加入複合增塑劑，攪拌至90℃加入複合穩定劑，達到110℃時停止攪拌，將混合的物料放料至低溫倉內攪拌冷卻降溫，溫度降至40℃時停止攪拌並放料，完成混料。
2.造粒：將混好的物料放進雙螺杆擠出機進行造粒，螺杆溫度165℃， 模具溫度為145℃。
3.壓光定型：將造粒後的PVC顆粒放進三輥壓光機，設定壓光機立三輥溫度60℃，調節上輥和中輥之間的間隙，達到材料合適的厚度，將片材經過中輥從下輥引出，至平三輥，設定壓光機平三輥溫度90℃，片材從第一輥和第二輥之間經過，再從第三輥引出來至牽引輥，調整壓光機與牽引速度同步。
4.冷卻卷取：從壓光機牽引出來的片材在經過冷卻降溫和計量卷取即可完成PVC防水卷材的製作。
實施例4
本發明提供一種耐熱PVC防水材料，該材料的重量份組分配方如下：PVC樹脂100份、PVC糊樹脂15份、增塑劑50份、穩定劑7份、填充劑40份、紫外線吸收劑0.5份。
PVC樹脂選用SG-2型；PVC糊樹脂分子量為26000；增塑劑為DOTP、ESO、NBR、EVA和ACR以重量比5:2:1:1:0.4組成的混合增塑劑；穩定劑為鈣鋅穩定劑、硬脂酸和石蠟以重量比8:1:1組成的混合穩定劑，鈣鋅穩定劑為硬脂酸鋇、硬脂酸鋅和硬脂酸鈣以重量比1:1:1組成；填充劑為活性碳酸鈣；紫外線吸收劑為鈦白粉和炭黑以重量比3:1組成的混合物。
生產工藝如下：
1.混料：將PVC樹脂進行過篩後加入混合機，再依次加入活性鈣、鈦白粉和炭黑，開動攪拌器，攪拌至80℃加入複合增塑劑，攪拌至90℃加入複合穩定劑，達到110℃時停止攪拌，將混合的物料放料至低溫倉內攪拌冷卻降溫，溫度降至40℃時停止攪拌並放料，完成混料。
2.造粒：將混好的物料放進雙螺杆擠出機進行造粒，螺杆溫度165℃，模具溫度為145℃。
3.壓光定型：將造粒後的PVC顆粒放進三輥壓光機，設定壓光機立三輥溫度60℃，調節上輥和中輥之間的間隙，達到材料合適的厚度，將片材經過中輥從下輥引出，至平三輥，設定壓光機平三輥溫度90℃，片材從第一輥和第二輥之間經過，再從第三輥引出來至牽引輥，調整壓光機與牽引速度同步。
4.冷卻卷取：從壓光機牽引出來的片材在經過冷卻降溫和計量卷取即 可完成PVC防水卷材的製作。
實施例5
本發明提供一種耐熱PVC防水材料，該材料的重量份組分配方如下：PVC樹脂100份、PVC糊樹脂15份、增塑劑60份、穩定劑7份、填充劑50份、紫外線吸收劑0.6份。
PVC樹脂選用SG-3型；PVC糊樹脂分子量為25000；增塑劑為DOTP、ESO、NBR和CPE以重量比5:2:1:0.3組成的混合增塑劑；穩定劑為鉛鹽穩定劑、硬脂酸和石蠟以重量比6:1:1組成的混合穩定劑，鉛鹽穩定劑為三鹼式硫酸鉛和二鹼式亞磷酸鉛以重量比1:1組成；填充劑為活性碳酸鈣；紫外線吸收劑為鈦白粉和炭黑以重量比4:1組成的混合物。
生產工藝如下：
1.混料：將PVC樹脂進行過篩後加入混合機，再依次加入活性鈣、鈦白粉和炭黑，開動攪拌器，攪拌至80℃加入複合增塑劑，攪拌至90℃加入複合穩定劑，達到110℃時停止攪拌，將混合的物料放料至低溫倉內攪拌冷卻降溫，溫度降至40℃時停止攪拌並放料，完成混料。
2.造粒：將混好的物料放進雙螺杆擠出機進行造粒，螺杆溫度165℃，模具溫度為145℃。
3.壓光定型：將造粒後的PVC顆粒放進三輥壓光機，設定壓光機立三輥溫度60℃，調節上輥和中輥之間的間隙，達到材料合適的厚度，將片材經過中輥從下輥引出，至平三輥，設定壓光機平三輥溫度90℃，片材從第一輥和第二輥之間經過，再從第三輥引出來至牽引輥，調整壓光機與牽引速度同步。
4.冷卻卷取：從壓光機牽引出來的片材在經過冷卻降溫和計量卷取即可完成PVC防水卷材的製作。
本發明的實施例1～5製得的耐熱PVC防水材料的性能如表1所示。
表1
表1中各項測試方法和標準參照GB12952-2011，由表1可以看出，本發明製得的耐熱PVC防水材料物理性能、耐熱性能、耐候性能和耐酸、鹼、鹽性能均超過國家標準。其中表徵PVC防水材料耐熱性、耐候性和耐酸、鹼、鹽性的主要參數最大拉力保持率均能夠達到90％以上，即表明本發明製得的耐熱PVC防水材料在熱老化、耐候性和酸、鹼、鹽等特殊環境下的拉力損失小於10％，遠高於國家標準中的15％，其平均值比國家標準上的要求提高60％以上。具體來說，實施例1～5的耐熱性比國家標準分別提高70％、67％、83％、77％、80％，耐候性比國家標準分別提高77％、73％、60％、73％、63％，耐鹼性比國家標準分別提高73％、60％、67％、90％、67％，耐酸性比國家標準分別提高63％、70％、80％、97％、80％，耐鹽性比國家標準分別提高80％、83％、60％、80％、93％。表明本發明製得的耐熱PVC防水材料具有很好的耐熱性和耐候性，能夠在酸、鹼、鹽等特殊環境和熱帶炎熱環境下長期使用。