研究與應用動態(tài)硫化熱塑性聚烯烴(TPV)阬水片材的研究張廣彬(勝利油田大明新型建筑防水有限責任公司,山東東營257091)[摘要]簡逑了動態(tài)全硫化技術原理,并就 EPDMPP橡塑比、工動態(tài)硫化過程就是在選定橡膠、樹脂組分的基礎藝參數(shù)、硫化劑用量、填充補強材料用量對動態(tài)硫化熱塑性聚上,采用適宜的配方體系(主要是硫化體系)和制備工烯烴防水片樹性能的影響進行了研究。藝,通過高溫硫化和剪切作用,使橡膠的交聯(lián)速率、交[關鍵詞]動態(tài)硫化;熱塑性聚烯烴;防水片材聯(lián)密度與混合剪切速率的大小相匹配,形成具有一定[文章編號]1007-497X(2009)-12-0017-05交聯(lián)度和粒徑范圍的共混體。共混體中橡膠被硫化中圖分類號]TU573成交聯(lián)的顆粒,也稱微區(qū)( Domain),分散在樹脂中,[文獻標識碼AStudy on dynamic vulcanization of thermoplastic polyolefin給共混體提供彈性;樹脂則提供熔融溫度下的塑性流(TPV) waterproofing sheet/ Zhang Guangbin動,即提供熱塑成型性。理想的TPV相態(tài)結構應是大Abstract] This paper introduces technology principle of dynamic量的交聯(lián)橡膠作為分散相并以微米級尺寸均勻地分vulcanization and studies factors which affect the performances of散于少量的樹脂基體中。因共混物中橡膠相比例較TPV waterproofing sheet, including the ratio of EPDM to PP,大,在動態(tài)硫化時通常都要經過相轉變過程才能形成process control, amount of curing agent and fillers.所需要的相態(tài)結構。動態(tài)全硫化過程如圖1所示Key words] dynamic vulcanization; thermoplastic polyolefwaterproofing sheet用動態(tài)硫化技術制備的共混型熱塑性彈性體融混合兩相共存相轉變TPV材料(TPV)由于具有優(yōu)異的耐熱耐油和耐壓縮變形等性圖1動態(tài)全硫化過程示意能,近年來已成為熱塑性彈性體技術發(fā)展的熱點之2試驗部分,但目前國內該技術在防水行業(yè)中的應用還處于起21主要原料步階段,對于動態(tài)硫化技術制備熱塑性聚烯烴防水片制備TPV防水片材的主要原料包括 PP EPDM材的相關研究報道甚少。本文就 EPDM/PP橡塑比、工超細填充材料、納米級補強材料、硫化劑、硫化促進藝參數(shù)硫化劑用量、填充補強材料用量對動態(tài)硫化劑,均為市售工業(yè)品。熱塑性聚烯烴防水片材(以下簡稱TPV防水片材)性2.2主要儀器設備能的影響進行研究討論,旨在為動態(tài)硫化技術在防水1)雙螺桿擠出機:SH-20(LD為301),南京亞領域的應用提供理論基礎。杰公中國煤化工203深圳市新三思1動態(tài)全硫化技術原理有限CNMH⑤無錫市前洲測量儀20012中國建筑防水17研究與應用器廠;4)平板硫化機:QLB25DQ,無錫市第一橡塑機片材的力學性能較佳。械設備廠;5)電熱鼓風干燥箱:DL1l-3A,天津市科32工藝參數(shù)對TPV防水片材性能的影響學儀器廠。由圖4和圖5可看出,隨著共混溫度的提高,23試驗工藝TPV防水片材的拉伸強度逐漸減小,扯斷伸長率先增將一定比例的EPDM和PP加入高速混合機混大后減小。原因是:共混溫度升高后,EPDM的充分交合,用雙螺桿擠出機擠出加熱段溫度為175-200℃,聯(lián)使扯斷伸長率增大;但共混溫度升高后,引起PP機頭溫度為180-190℃,螺桿轉速為60-120r/min,氧化降解,分子鏈斷裂嚴重,導致結晶度下降,從而擠出后用水冷卻,干燥后用切粒機造粒,然后用平板表現(xiàn)為整體力學性能下降。綜合考慮,當共混溫度為硫化機將粒狀共混物膠料壓制成片并檢測性能。180~190℃時,TPV防水片材力學性能較佳。24性能測試標準產品性能測試參照GB181731-2006《高分子防水材料第一部分:片材》。3結果與討論3 I EPDM/PP橡塑比對TPV防水片材性能的影響由圖2和圖3可看出,隨著EPDM用量的減小,共混溫度TPV防水片材的拉伸強度逐漸增大,扯斷伸長率逐圖4共混溫度對拉伸強度的影響漸減小。這是因為體系中PP起到增強作用,其用量越大,共混物的拉伸強度越大;而EPDM作為增韌材料,其用量越大,共混物的扯斷伸長率越大。綜合考慮,當 EPDM/PP橡塑比在7030-6040時,TPV防水6420175共混溫度/℃圖5共混溫度對扯斷伸長率的影響864由圖6和圖7可看出,隨著螺桿轉速的提高,TPV防水片材的拉伸強度和扯斷伸長率均呈先增后8020703060405050橡塑比降趨勢。原因是螺桿轉速提高則剪切作用增強,在動圖2橡塑比對拉伸強度的影響態(tài)硫化過程中,剪切作用對共混物的微觀形態(tài)有很大的影響:剪切作用提高后,分散相橡膠粒徑變小,共混物的均勻性提高,表現(xiàn)為拉伸強度和扯斷伸長率均呈增大趨勢;但剪切作用過高,PP相的斷鏈程度加劇,00分子量下降明顯,對橡膠粒徑的減小起抵消作用,TPV防水片材的拉伸強度和扯斷伸長率降低。綜合考慮,本研究中轉速為90rmin時,TPV防水片材的8020703060/4050/50橡塑比綜合中國煤化工圖3橡塑比對扯斷伸長率的影響3.3CNMHG性能的影響2184CBW2002研究與應用11螺桿轉速(mmin)m4 >m >ma > m圖6螺桿轉速對拉神強度的影響硫化劑用量圖9硫化劑用量對扯斷伸長率的影響螺桿轉速八(rmin)>my >mz >mi圖7螺桿轉速對扯斷伸長率的影響由圖8和圖9可看出,隨著硫化劑用量的增加,圖10硫化劑用量對硬度的影響TPV防水片材的拉伸強度和扯斷伸長率均呈下降趨勢。原因是硫化劑的加入使共混物形成網絡結構,化學交聯(lián)點的增加限制了分子鏈的運動,且隨著硫化劑用量的增加,共混物過度交聯(lián),使交聯(lián)點間分子鏈逐步變短,共混物的延展性變差;同樣,過量的硫化劑也會引起PP的甲基降解。因此必須慎重對待硫化劑用量的選擇。由圖10和圖11可看出,隨著硫化劑用量的增硫化劑用量圖11硫化劑用量對尺寸穩(wěn)定性的影響加,TPv防水片材的硬度和尺寸穩(wěn)定性均呈增大趨10勢。其原因同樣是硫化劑的加入使共混物形成網絡結構化學交聯(lián)點的增加限制了分子鏈的運動,使共混物的延展性變差。34填充補強材料用量對TPV防水片材性能的影響在TPV防水片材中加入填充材料,不僅可以顯著降葉懷可坦立甘剛性硬度及尺寸穩(wěn)中國煤化工圖8硫化劑用量對拉伸強度的影響定性CNMHG勢隨著填充材料002中國建筑防水》19研究與應用50填充補強材料用量/份填充補強材料用量/份圖12填充補強材料用量對硬度的影響圖15填充補強材料用量對扯斷伸長率的影響為60份時),因此,加入適量的補強材料來調整TPV防水片材的力學性能應是比較適宜的。綜合考慮,填充、補強材料的用量宜控制在30~50份。4TPv防水片材的性能結合上述分析,采用正交方法優(yōu)選了TPV的配方,并按上述優(yōu)選工藝參數(shù)制備了TPV防水片材按填充補強材料用觸份GB181731—2006測試其性能,結果詳見表1。檢測圖13填充補強材料用量對尺寸穩(wěn)定性的影響結果充分說明,采用動態(tài)全硫化技術可以制備出綜合用量的增加而增大。另外,填充材料加入后,TPV防性能優(yōu)異的TPV防水片材,該片材具有環(huán)保性、可再水片材的拉伸強度和扯斷伸長率均呈下降趨勢(見圖生循環(huán)利用性、可焊接性、耐老化性及良好的物理力14和圖15),原因是隨著填充材料的增加共混物中學性能和化學性能,并且可制成各種顏色。的界面層增多,而界面層間的粘結力要弱于共混物分表1TPV防水片材的物理性能子間的凝聚力,在外界作用力下,界面層自然就成為薄弱環(huán)節(jié),因此,拉伸強度隨填充材料用量的增加而試驗項目標準值實測值斷裂拉伸強度MPa(常溫)降低;填充材料顆粒分散于PP相中影響了EPDM的扯斷伸長*%(常溫≥450增韌效果,因而扯斷伸長率也隨之降低;分散于P撕裂強度(kNm)25相中的剛性填充材料顆粒可增加共混物的剛性,使其不透水性(03MP,0m無滲漏無滲漏硬度及尺寸穩(wěn)定性有所增加。另外,補強材料可以顯低溫彎折r≤-40延伸0著提高共混物的力學性能(圖14填充補強材料總量加熱伸縮量mm縱向1橫向2斷裂拉伸強度≥80熱空氣老化保持率%10(80℃,168b)「扯斷伸長率保持率/%剪切強度≥30或焊接性能卷材破壞卷材破壞/(N/mm)填充補強材料用量份圖14填充補強材料用量對拉伸強度的影響s H中國煤化工CNMHG能的影響很大:隨20cBw2002研究與應用著 EPDM/PP橡塑比的減小,其拉伸強度逐漸增大,扯30-50份斷伸長率則逐漸減小。橡塑比在70306040時,TPV5)采用動態(tài)全硫化技術可以制備出綜合性能優(yōu)防水片材的力學性能較佳異的TPV防水片材。2)工藝參數(shù)對TPV防水片材性能的影響也非常顯著:隨著共混溫度的提高,其拉伸強度逐漸減小,扯斷伸長率先增大后減小;隨著螺桿轉速的提高其拉收稿日期:200203伸強度和扯斷伸長率均呈先增后降趨勢。在本研究作者簡介:張廣彬,男,1977年生,范圍內,共混溫度為180-190℃、螺桿轉速為90r山東東營人,高級工程師,本刊簽min時,TPⅤ防水片材的綜合性能較佳。約作者?，F(xiàn)供職于勝利油田大明新型建筑防水有限責任公司研究3)硫化劑用量對TPV防水片材性能有致命的影所副所長,從事防水材料技術開響,因此必須慎重對待硫化劑用量的選擇問題才能制發(fā)與管理工作。聯(lián)系地址:257091備綜合性能優(yōu)異的TPV防水片材。東營市黃河路與東七路交匯處大明工業(yè)園,勝利油田大明新4)填充補強材料用量對TPV防水片材性能有-型建筑防水有根責任公司,聯(lián)系電話:0546-776903定的影響綜合考慮填充、補強材料的用量宜控制在口新產品新型地下防水工程用材料—嵌聯(lián)式防水卷材壓生產工藝成型。生產設備簡單,原料無毒害成分,對廠房環(huán)地下建筑工程中,因混凝土墊層的折斷、開裂,而導致境無特殊要求,占地面積小,使用人工少,工效高,可連續(xù)作與之相粘連的防水層的失效,是個較為普遍的問題。專利技業(yè),生產成本低于普通卷材。術嵌聯(lián)式防水卷材就是針對防水層此類失效問題而研究開地下工程用嵌聯(lián)式防水卷材的施工工藝分為水平面施發(fā)的,其原理在于:通過在防水卷材上附作嵌聯(lián)顆粒,并直工及外墻立面施工兩個部分。水平面施工時,卷材鋪放在墊揍在上面澆筑混凝土,從而使卷材與上部基礎聯(lián)為一體,這層上即可,無需與墊層粘貼,卷材也無需做保護屢,可直接綁就完全擺脫了下面墊層的彩響,并且能夠適應建筑基礎的鋼筋打混凝土。鋼筋綁扎究畢澆筑混凝土之前,對卷材進行部分變形,避免地下水有害成分的腐蝕,有效保護鋼筋混凝詳細檢查,對破損處進行修補后即可進入下道工序。外墻立土構件免遭腐蝕危害,延長建筑使用壽命。嵌聯(lián)式防水卷材面施工時,將卷材放入模板內側,并將100mm長度外翻壓還可以根據(jù)工程環(huán)境的不同要求,生產出相應的產品。在墻模板下固定,待拆模后相接。卷材接縫采用專用熱合機該卷材構造分為3個部分,即片材、嵌聯(lián)粒和防水肋。熱焊施工,簡單、方便、可靠。只要確保卷材完好無損,確保修片材同所有卷材一樣,其作用就是實現(xiàn)防水;嵌聯(lián)粒是在片補與接縫處的嚴密,嵌聯(lián)式防水卷材即可滿足地下工程的防材上形成密布的突起顆粒,其作用是通過在卷材上直接澆水要求筑混凝土而嵌入建筑基礎之中,從而將片材與建筑物緊密(馮建蒙供稿地聯(lián)結為整體;防水肋是豎向連接在片材上,并與嵌聯(lián)粒連接,縱橫交織,形成無數(shù)小區(qū)格,既加強了片材的受力強度更多信息,請瀏覽又可防止卷材局部破損進水后的竄水現(xiàn)象。嵌聯(lián)式防水卷材選用塑料類高分子材料,通過熱熔注防減在線” wrwu/ZFSonline com中國煤化工CNMHG中國建筑防水上2l