本發(fā)明涉及防水卷材技術領域，具體涉及一種耐寒PVC防水材料。
背景技術：
聚氯乙烯(PVC)是最早工業(yè)化、用途廣泛的通用塑料之一，具有加工性能良好、制造成本低、耐腐蝕、絕緣良好等特點；但也存在以下缺點：1、韌性差，受沖擊時極易脆裂；2、熱穩(wěn)定性差，其在100℃時就開始分解出HCL；3、由于PVC的粘度極高，流動性差，限制了其加工性能。因此人們通常采用添加增塑劑、彈性體、加工助劑、穩(wěn)定劑、填料等改善PVC的性能。
申請?zhí)枮?01410374023.9公開了一種防水環(huán)保PVC改性材料，該材料由以下重量份組分制備而成：PVC樹脂80～120份、填充劑20～30份、增塑劑50～70份、熱穩(wěn)定劑4～8份、抗沖改性劑10～15份、改性橡膠4～8份、潤滑劑1～2份。
申請?zhí)枮?01210527015.4公開了一種PVC涂層防水布的配方，該材料由以下重量份組分制備而成：PVC樹脂50～90份、穩(wěn)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，復合抗氧劑5～10份、丁腈橡膠2～8份、碳酸鈣3～12份。
申請?zhí)枮?01110082413.5公開了一種PVC涂層防水布，該材料由以下重量份組分制備而成：PVC糊樹脂100份、穩(wěn)定劑2～10份、填料20～50份、增塑劑40～80份、阻燃劑4～10份、防霉劑1～5份。
現(xiàn)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，沒有針對寒冷地區(qū)專門使用的材料。
技術實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有PVC防水材料在寒冷地區(qū)環(huán)境中使用 壽命短的問題，提供了一種耐寒PVC防水材料，該材料具有良好的防水性和耐寒性，能夠在寒冷地區(qū)中長期安全使用。
本發(fā)明提供一種耐寒PVC防水材料，由以下重量份組分制備而成：PVC樹脂100份、PVC糊樹脂10份，增塑劑70～90份、穩(wěn)定劑3～7份、填充劑20～40份、紫外線吸收劑0.3～0.5份；所述的增塑劑包含對苯二甲酸二辛脂(DOPT)、環(huán)氧大豆油(ESO)、己二酸二辛酯(DOA)和丁腈橡膠(NBR)，其重量比為(2～3):(1～2):(0.5～1):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(fā)、抗抽出、柔軟性和電絕緣性好等優(yōu)點，在制品中顯示出優(yōu)良的持久性、耐堿性及低溫柔軟性，其揮發(fā)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(fā)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。
DOA為淡黃色透明液體，分子式C22H42O4，分子量為370.24，密度0.922g/cm3(25℃)，為耐寒增塑劑，增塑效率高，受熱變色小，并具有一定的光穩(wěn)定性和耐水性，可賦予制品良好的低溫柔軟性和耐光性，與DOTP合用可以賦予PVC材料良好的耐寒性能。
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，由于其分子量高，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(fā)明所述的一種耐寒PVC防水材料，作為優(yōu)選方式，所述的PVC樹脂為SG-2型或SG-3型。
本發(fā)明所述的一種耐寒PVC防水材料，作為優(yōu)選方式，所述的PVC樹脂糊的分子量大于20000。
本發(fā)明所述的一種耐寒PVC防水材料，作為優(yōu)選方式，所述的穩(wěn)定劑包含鉛鹽穩(wěn)定劑和/或有機錫類穩(wěn)定劑和/或鈣鋅穩(wěn)定劑。
本發(fā)明所述的一種耐寒PVC防水材料，作為優(yōu)選方式，所述的鉛鹽熱穩(wěn)定劑是由三堿式硫酸鉛和二堿式亞磷酸鉛以重量比1:1組成。
三堿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(yōu)良的熱穩(wěn)定性能，有持久的穩(wěn)定效果，與二鹽基硬脂酸鉛、硬脂酸鋇、鈣并用有潤滑作用；與二鹽基亞磷酸鉛并用有協(xié)同作用。
二堿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(yōu)良的耐候性、熱穩(wěn)定性、電絕緣性等性能，并有抗氧化性和屏蔽紫外線的性能。
本發(fā)明所述的一種耐寒PVC防水材料，作為優(yōu)選方式，所述的有機錫類穩(wěn)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(yōu)良的潤滑性、光穩(wěn)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(wěn)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，無硫化污染，無滲出性，它的潤滑性是有機錫中最好的，但是熱穩(wěn)定性是有機錫中最低，適用于與硫醇型有機錫或與鎘鋇皂類穩(wěn)定劑并用，具有協(xié)同效應。
本發(fā)明所述的一種耐寒PVC防水材料，作為優(yōu)選方式，所述的鈣鋅穩(wěn)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(huán)氧化合物并用有良好的協(xié)同效應；與鉛鹽穩(wěn)定劑并用能改善制品的電性能。
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制品在擠出成型和壓制成型時的可加工性；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(wěn)定劑、潤滑劑和促進劑，一般多用于PVC軟制品，潤滑性好，可以改善結垢析出現(xiàn)象，與鈣皂并用可用于無毒制品。
本發(fā)明所述的一種耐寒PVC防水材料，作為優(yōu)選方式，所述的穩(wěn)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(wěn)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(tài)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(huán)環(huán)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(wěn)定性。
本發(fā)明所述的一種耐寒PVC防水材料，作為優(yōu)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(fā)明所述的一種耐寒PVC防水材料，作為優(yōu)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樹脂進行過篩后加入混合機，再依次加入糊樹脂、活性炭酸鈣、鈦白粉和炭黑，開動攪拌器，攪拌至80℃加入復合增塑劑，攪拌至90℃加入復合穩(wěn)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℃時停止攪拌并放料，完成混料。
2.造粒：將混好的物料放進雙螺桿擠出機進行造粒，螺桿溫度165～170℃，模具溫度為145～175℃。
3.壓光定型：將造粒后的PVC顆粒放進三輥壓光機，設定壓光機立三輥溫度60～80℃，調節(jié)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?。簭膲汗鈾C牽引出來的片材在經過冷卻降溫和計量卷取即可完成PVC防水卷材的制作。
PVC防水材料在低溫環(huán)境中容易出現(xiàn)增塑劑失效，使材料脆化影響使用，本發(fā)明選用由DOTP、DOA、ESO和NBR組成的混合增塑劑作為PVC防水材料的增塑劑，其中DOTP具有良好的耐揮發(fā)性和耐寒性，能夠減少 增塑劑在寒冷環(huán)境下的穩(wěn)定性，ESO均具有良好的耐揮發(fā)性，能夠減少增塑劑在寒冷環(huán)境下的揮發(fā)，NBR為高分子增塑劑，能夠有效的減少增塑劑揮發(fā)，增塑劑按照DOPT：DOA：ESO：NBR的重量比為(2～3):(1～2):(0.5～1):1混合組成還具有協(xié)同作用，能使混合增塑劑在寒冷環(huán)境下具有良好的耐揮發(fā)性和低溫穩(wěn)定性，能夠有效防止增塑劑的遷移，提高PVC防水材料的耐寒性能。
本發(fā)明進一步選用由鉛鹽熱穩(wěn)定劑和/或有機錫類穩(wěn)定劑和/或鈣鋅穩(wěn)定劑組成的混合穩(wěn)定劑，并添加硬脂酸和石蠟作為輔助穩(wěn)定劑，通過各組分的協(xié)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耐低溫性能。
使用本方法制得的PVC防水材料耐寒性能、耐候性能和耐酸、堿、鹽性能高于國家標準，其中耐寒性能在-35℃下彎折實驗無裂紋，高于國家標準-25℃，耐候性比國家標準提高53％～80％，耐堿性比國家標準提高57％～83％，耐酸性比國家標準提高60％～87％，耐鹽性比國家標準提高60％～93％，能夠適應寒帶寒冷氣候。
具體實施方式
實施例1
本發(fā)明提供一種耐寒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10份、增塑劑85份、穩(wěn)定劑7份、填充劑30份、紫外線吸收劑0.4份。
PVC樹脂選用SG-3型；PVC糊樹脂分子量為25000；增塑劑為DOTP、ESO、DOA和NBR以重量比3:1:1:1組成的混合增塑劑；穩(wěn)定劑為有機錫穩(wěn)定劑、硬脂酸和石蠟以重量比4:1:1組成的混合穩(wěn)定劑，有機錫穩(wěn)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；填充劑為活性炭酸鈣；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樹脂進行過篩后加入混合機，再依次加入活性鈣、鈦白粉和炭黑，開動攪拌器，攪拌至80℃加入復合增塑劑，攪拌至90℃加入復合穩(wěn)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℃時停止攪拌并放料，完成混料。
2.造粒：將混好的物料放進雙螺桿擠出機進行造粒，螺桿溫度165℃，模具溫度為145℃。
3.壓光定型：將造粒后的PVC顆粒放進三輥壓光機，設定壓光機立三輥溫度60℃，調節(jié)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?。簭膲汗鈾C牽引出來的片材在經過冷卻降溫和計量卷取即可完成PVC防水卷材的制作。
實施例2
本發(fā)明提供一種耐寒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10份、增塑劑85份、穩(wěn)定劑4份、填充劑35份、紫外線吸收劑0.4份。
PVC樹脂選用SG-3型；PVC糊樹脂分子量為25000；增塑劑為DOTP、ESO、DOA和NBR以重量比3:1.5:0.5:1組成的混合增塑劑；穩(wěn)定劑為硬脂酸鋇、硬脂酸鋅和硬脂酸鈣以重量比1:1:1組成的鈣鋅穩(wěn)定劑；填充劑為活性炭酸鈣；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樹脂進行過篩后加入混合機，再依次加入活性鈣、鈦白粉和炭黑，開動攪拌器，攪拌至80℃加入復合增塑劑，攪拌至90℃加入復合穩(wěn)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℃時停止攪拌并放料，完成混料。
2.造粒：將混好的物料放進雙螺桿擠出機進行造粒，螺桿溫度165℃，模具溫度為145℃。
3.壓光定型：將造粒后的PVC顆粒放進三輥壓光機，設定壓光機立三輥溫度60℃，調節(jié)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?。簭膲汗鈾C牽引出來的片材在經過冷卻降溫和計量卷取即可完成PVC防水卷材的制作。
實施例3
本發(fā)明提供一種耐寒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10份、增塑劑90份、穩(wěn)定劑3份、填充劑25份、紫外線吸收劑0.3份。
PVC樹脂選用SG-3型；PVC糊樹脂分子量為25000；增塑劑為DOTP、ESO、DOA和NBR以重量比3:2:0.5:1組成的混合增塑劑；穩(wěn)定劑為三堿式硫酸鉛和二堿式亞磷酸鉛以重量比1:1組成的鉛鹽穩(wěn)定劑；填充劑為活性炭酸鈣；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樹脂進行過篩后加入混合機，再依次加入活性鈣、鈦白粉和炭黑，開動攪拌器，攪拌至80℃加入復合增塑劑，攪拌至90℃加入復合穩(wěn)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℃時停止攪拌并放料，完成混料。
2.造粒：將混好的物料放進雙螺桿擠出機進行造粒，螺桿溫度170℃，模具溫度為175℃。
3.壓光定型：將造粒后的PVC顆粒放進三輥壓光機，設定壓光機立三輥溫度80℃，調節(jié)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?。簭膲汗鈾C牽引出來的片材在經過冷卻降溫和計量卷取即可完成PVC防水卷材的制作。
實施例4
本發(fā)明提供一種耐寒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10份、增塑劑70份、穩(wěn)定劑5份、填充劑20份、紫外線吸收劑0.3份。
PVC樹脂選用SG-2型；PVC糊樹脂分子量為26000；增塑劑為DOTP、ESO、DOA和NBR以重量比2:1:0.5:1組成的混合增塑劑；穩(wěn)定劑為鈣鋅穩(wěn)定劑、硬脂酸和石蠟以重量比5:1:1組成的混合穩(wěn)定劑，鈣鋅穩(wěn)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；填充劑為活性炭酸鈣；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樹脂進行過篩后加入混合機，再依次加入活性鈣、鈦白粉和炭黑，開動攪拌器，攪拌至80℃加入復合增塑劑，攪拌至90℃加入復合穩(wěn)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℃時停止攪拌并放料，完成混料。
2.造粒：將混好的物料放進雙螺桿擠出機進行造粒，螺桿溫度165℃，模具溫度為145℃。
3.壓光定型：將造粒后的PVC顆粒放進三輥壓光機，設定壓光機立三輥溫度60℃，調節(jié)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?。簭膲汗鈾C牽引出來的片材在經過冷卻降溫和計量卷取即可完成PVC防水卷材的制作。
實施例5
本發(fā)明提供一種耐寒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10份、增塑劑75份、穩(wěn)定劑7份、填充劑40份、紫外線吸收劑0.5份。
PVC樹脂選用SG-3型；PVC糊樹脂分子量為25000；增塑劑為DOTP、ESO、DOA和NBR以重量比3:1.5:1:1組成的混合增塑劑；穩(wěn)定劑為有機錫穩(wěn)定劑、硬脂酸和石蠟以重量比4:1:1組成的混合穩(wěn)定劑，有機錫穩(wěn)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；填充劑為活性炭酸鈣；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樹脂進行過篩后加入混合機，再依次加入活性鈣、鈦白粉和炭黑，開動攪拌器，攪拌至80℃加入復合增塑劑，攪拌至90℃加入復合穩(wěn)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℃時停止攪拌并放料，完成混料。
2.造粒：將混好的物料放進雙螺桿擠出機進行造粒，螺桿溫度165℃，模具溫度為145℃。
3.壓光定型：將造粒后的PVC顆粒放進三輥壓光機，設定壓光機立 三輥溫度60℃，調節(jié)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防水卷材的制作。
本發(fā)明的實施例1～5制得的耐熱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(fā)明制得的耐寒PVC防水材料物理性能、耐候性能和耐酸、堿、鹽性能均超過國家標準。其中表征PVC防水材料耐候性和耐酸、堿、鹽性的主要參數(shù)最大拉力保持率均能夠達到90％以上，即表明本發(fā)明制得的耐寒PVC防水材料在熱老化、耐候性和酸、堿、鹽等特殊環(huán)境下的拉力損失小于10％，遠高于國家標準中的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的耐候性比國家標準分別提高67％、80％、60％、53％、63％，耐堿性比國家標準分別提高63％、57％、63％、83％、83％，耐酸性比國家標準分別提高60％、80％、87％、63％、83％，耐鹽性比國家標準分別提高73％、80％、60％、67％、93％。表明本發(fā)明制得的耐寒PVC防水材料具有很好的耐候性，能夠在酸、堿、鹽等特殊環(huán)境下長期使用。通過低溫彎折實驗可以看出，本發(fā)明制得的耐寒PVC防水材料不僅在國家標準要求-25℃時無裂紋，在更低溫度-35℃時同樣無裂紋，表明耐寒PVC防水材料在-35℃的環(huán)境下能夠正常使用，可以適應寒帶寒冷氣候。