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CN108219234A - 一种石墨烯tpo阻燃防水卷材 - Google Patents

一种石墨烯tpo阻燃防水卷材 Download PDF

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CN108219234A CN201810124450.XA CN201810124450A CN108219234A CN 108219234 A CN108219234 A CN 108219234A CN 201810124450 A CN201810124450 A CN 201810124450A CN 108219234 A CN108219234 A CN 108219234A
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刘绍贵
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Abstract

本发明公开了一种石墨烯TPO阻燃防水卷材，其由如下组分和重量份组成:TPO45‑58份，石墨烯纳米片25‑37份，三元乙丙橡胶13‑21份，轻质碳酸钙10‑19份，阻燃剂4‑9份，阻根剂3‑10份，抗氧剂0.3‑0.7份，软化剂0.2‑0.6份，消泡粉0.1‑0.3份，防老剂0.2‑0.6份。本发明既有良好的阻燃性和耐根穿刺性，又能使产品整体的其他各个性能都得到提高。

Description

一种石墨烯TPO阻燃防水卷材
技术领域
本发明属于建筑材料技术领域，具体涉及一种石墨烯TPO阻燃防水卷材。
背景技术
众所周知，随着城市化的快速发展，各类建筑物对防水卷材的要求也越来越大，对防水卷材的品质要求也越来越高，我国建筑防水协会也多次倡导各个防水卷材生产厂商要不断研发新产品，以用于现代化的建筑防水材料中，同时对防水卷材的质量有着严格的管制。
TPO防水卷材即热塑性聚烯烃防水卷材，作为新型高分子防水卷材，具有优异的力学性能、耐老化及耐低温性能，容易焊接的性能也使其区别于传统的EPDM防水卷材。TPO防水卷材由于其具有以上各种优异的性能，目前已被广泛应用于厂房、体育馆等大型公共建筑屋顶。
中国专利文献CN105199181A公开了一种轻质阻燃热塑性聚烯烃防水卷材，其特征在于，为单层阻燃TPO卷材层的均质型TPO防水卷材或含有阻燃TPO表面层、不含阻燃TPO底面层和中间网格布增强层结构的增强型TPO防水卷材；其中，阻燃TPO卷材层或表面层的配方包含以下重量份数的原料组成：TPO树脂100份，中空微球5～25份，无卤阻燃剂5～50份，抗氧剂0.01～3份，紫外光稳定剂0.01～3份，颜料包1～8份。由于添加了无卤阻燃剂，从而使产品具备了阻燃性能。
中国专利文献CN105415823A公开了一种热塑性聚烯烃阻燃耐根穿刺防水卷材，其为多层对称式结构，所述多层对称式结构中包括热塑性烯烃防水阻燃穿刺层，所述热塑性烯烃防水阻燃穿刺层采用热塑性聚烯烃阻燃耐穿刺专用颗粒制成，所述热塑性烯烃阻燃耐穿刺专用颗粒的主要组成材料包括：热塑性聚烯烃颗粒、双抗母料、环保型阻燃母料、化学阻燃剂，其成分重量比如下：热塑性聚烯烃颗粒50-70％、环保型阻燃母粒10-20％、双抗母料5-10％、溴锑类环保型阻燃母粒10-20％、化学阻根剂1-3％。由于添加了阻燃母粒和化学阻根剂，而使产品兼具阻燃和耐根穿刺的性能。但是该热塑性聚烯烃阻燃耐根穿刺防水卷材的拉伸强度、断裂伸长率和热处理尺寸变化率的性能较为一般。
发明内容
在现有技术的基础上，发明人认为，TPO防水卷材的各个性能还可以做综合提高。
为此，发明人做出了许多次的试验，试验了许多种不同的组分和用量，付出了创造性劳动，才得到了本发明。
本发明的目的在于提供一种既有良好的阻燃性和耐根穿刺性，又能使产品整体的其他各个性能都得到提高的石墨烯TPO阻燃防水卷材。
所采用的技术方案为：
一种石墨烯TPO阻燃防水卷材，其由如下组分和重量份组成:
在本技术方案中，TPO即热塑性聚烯烃，是产品的主要组分，具有耐温和抗老化性能；增加三元乙丙橡胶(EPDM)可以协同增加产品整体的耐温和抗老化性能，而且三元乙丙橡胶与TPO具有良好的相容性。轻质碳酸钙作为填料使用。抗氧剂可以改善产品的加工性能及提高抗氧化性。软化剂主要是削弱TPO、三元乙丙橡胶中的烃分子间力，起润滑剂的作用，提高产品的断裂增长率和热处理尺寸变化率。防老剂可以延长产品的储存和使用寿命。
石墨烯纳米片是由单层碳原子平面结构石墨烯堆垛而成,厚度为纳米尺度，每层具有高比表面积和发达的中孔，孔隙结构分布合理。该石墨烯纳米片与TPO、阻燃剂、阻根剂及其他组分均具有良好的相容性，使各个组分存在于石墨烯的层状结构中，形成一定的空间网络结构和良好的相容复合界面，使整体产品具有良好的阻燃性和耐根穿刺性，又使产品整体的其他各个性能都得到提高。
这种空间网状结构的分子与分子之间的间隙,其宽度仅为几个纳米,阻止了自然界中的水分子的透过,从而具备了较好的防水性。
阻燃剂和阻根剂在石墨烯纳米片的作用下，形成良好的相容复合界面，使其能够同时发挥其阻燃性和耐根穿刺性。
并在石墨烯纳米片的作用下，使整体产品具有较高的拉伸强度和断裂伸长率、以及较低的热处理尺寸变化率。
制备时，将配方中的各组分按配比在混合设备中混合均匀；接着将混合均匀的复合料输送到造粒机中造粒，然后采用双螺杆挤出机挤出，其中，双螺杆挤出机的机筒设定温度为160-200℃，切粒速率为100-300转/分钟；最后经三辊压延机压延成型。
本发明的有益效果在于：
通过多次的调整试验，本发明得到了一种既有良好的阻燃性和耐根穿刺性，又能使产品整体的其他各个性能都得到提高的石墨烯TPO阻燃防水卷材。
具体实施方式
下面结合实施例进一步描述本发明的技术方案，但只是从申请人众多实验中例举的部分实施例，本发明要求的保护范围并不局限于此。
实施例1
本实施例的一种石墨烯TPO阻燃防水卷材，其由如下组分和重量份组成:
实施例2
本实施例的一种石墨烯TPO阻燃防水卷材，其由如下组分和重量份组成:
实施例3
本实施例的一种石墨烯TPO阻燃防水卷材，其由如下组分和重量份组成:
实施例4
本实施例的一种石墨烯TPO阻燃防水卷材，其由如下组分和重量份组成:
实施例5
本实施例的一种石墨烯TPO阻燃防水卷材，其由如下组分和重量份组成:
对比例1
CN106221021A公开了一种阻燃改性TPO防水卷材，原料配方包括：热塑性聚烯烃100份；含卤高分子材料20份；无机阻燃剂10份；增塑剂5份；填料10份；抗老化剂2份；颜料1份。其中：
热塑性聚烯烃为反应釜聚合型热塑性聚烯烃，购自巴塞尔公司公司，牌号为H ifaxCA10A和CA60A。含卤高分子材料为CPVC粉末，购自山东高信公司，牌号为j-700。无机阻燃剂为氢氧化镁。增塑剂为DOP。填料为碳酸钙。颜料为二氧化钛。抗老化剂为1010，购自巴斯夫公司，牌号为I RGANOX 1010。
该阻燃改性TPO防水卷材的制备方法如下：按实施例1的配方，将含卤高分子材料、无机阻燃剂、填料、颜料、抗老化剂等放置于高速搅拌机中混合约2～3分钟，然后加入增塑剂继续高速搅拌7～8分钟，出料经双螺杆挤出机造粒。然后将所得粒子和热塑性聚烯烃混匀后经单螺杆挤出机挤出，冷却、切边、收卷制得该防水卷材，其中双螺杆挤出机的工作温度为180-210℃，单螺杆挤出机的工作温度为180-210℃。
对比例2
CN103554629B公开了一种TPO防水卷材，以重量份计算，其中包括：50份主要成分为热塑性聚烯烃(POE)、25份低密度聚乙烯(LDPE)、25份经过硅烷偶联剂活性处理的轻质碳酸钙、0.2份的UV-9紫外线吸收剂、0.1份的1010主抗氧剂、0.2份的168辅抗氧剂、0.3份的硬脂酸以及3.0份的钛白粉。
一种TPO防水卷材的生产工艺的步骤如下：
a.捏合：将25份低密度聚乙烯(LDPE)、25份经过硅烷偶联剂活性处理的轻质碳酸钙、0.2份的UV-9紫外线吸收剂、0.1份的1010主抗氧剂、0.2份的168辅抗氧剂加入到高速捏合机内进行捏合，加入前保证捏合机内温度保持在90±5℃，捏合时间为5分钟，捏合过程中捏合机内压力为0.4±0.1MPa，确保以上物料分散均匀；将0.2～0.5份的硬脂酸均匀加入到高速捏合机制，保持捏合机内捏合温度为90±5℃，恒温捏合1分钟，并保持捏合过程中捏合机内压力为0.4±0.1MPa，并使硬脂酸均匀分散开来；
b.造粒：将捏合后的物料通过造粒机造粒，使得粒料与粉料之间得到均匀分散；造粒时控制双螺杆机筒温度保持在150℃，机头温度设定在175℃，制得母料；
c.挤出压延：采用螺杆挤出机挤出时，首先将POE粒料与母料混合均匀，经双螺杆挤出机塑化挤出，挤出过程中机筒温度控制在190±10℃，模头温度控制在200±10℃，机头温度控制在220±10℃，其中机头温度由中间向两侧逐渐升高；
d.经三辊压延机压延成型：通过定型装置三辊压延机定型，并经过10米输送线风冷却；最后按规定尺寸切割，卷取，入库。
将以上实施例1-5制得的石墨烯TPO阻燃防水卷材、对比例1的阻燃改性TPO防水卷材及对比例2的TPO防水卷材，进行性能检测，得下表1：
表1
测试项目 对比例1 对比例2 实施例1-5
拉伸强度/MPa 13.5 17.2 ≥32.3
断裂伸长率/％ 260 915 ≥1342
热处理尺寸变化率/％ 1.1 0.60 ≤0.32
阻燃性 阻燃 不阻燃 阻燃
阻根性 不阻根 不阻根 阻根
本实施例1-5制得的石墨烯TPO阻燃防水卷材和对比例1的阻燃改性TPO防水卷材及对比例2的TPO防水卷材的检测方法一致。
从上表可知，本发明的石墨烯TPO阻燃防水卷材既有良好的阻燃性和耐根穿刺性(即阻根性)，又能使产品整体的拉伸强度和断裂伸长率都得到提高，又降低了热处理尺寸变化率，达到了一种预料不到的技术效果。

Claims (1)

1.一种石墨烯TPO阻燃防水卷材，其特征在于，其由如下组分和重量份组成:
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