本發(fā)明屬于防水建材技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種高焊接強(qiáng)度TPO防水卷材及其制備方法。

背景技術(shù)：

相對(duì)于疊層和多層屋面防水系統(tǒng)，單層屋面是指以三元乙丙(EPDM)、聚氯乙烯(PVC)或熱塑性聚烯烴(TPO)等高分子防水卷材外露使用，采用機(jī)械固定、滿粘或空鋪壓頂?shù)确椒ㄟM(jìn)行施工的屋面系統(tǒng)，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、自重輕、施工快捷、易檢修、長(zhǎng)期性價(jià)比優(yōu)等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于體育場(chǎng)館、展覽館、機(jī)場(chǎng)、工業(yè)廠房、商場(chǎng)、醫(yī)院等工程項(xiàng)目。

然而，由于材料結(jié)構(gòu)特性和工藝技術(shù)原因，并不是所有高分子防水卷材都能令人滿意。例如，EPDM防水卷材自粘性較差，特別是硫化交聯(lián)后自身粘接性更差，幾乎難以找到滿足性能要求(如足夠大的粘結(jié)強(qiáng)度、抗氧化、耐水解和耐化學(xué)腐蝕等)的膠黏劑，并且接縫達(dá)到足夠粘結(jié)強(qiáng)度所需時(shí)間較長(zhǎng)(室溫下需2-7天)、操作環(huán)境較差(溶劑揮發(fā))、成本較高。熱風(fēng)焊接即是利用溫度和速度程序可控的焊接機(jī)在兩片卷材熱焊接面連續(xù)輸出一定溫度的熱風(fēng)，使界面處聚合物皮層輕微熔融，隨后在一定壓力下將其壓實(shí)、冷卻熔接在一起的一種接縫搭接技術(shù)。PVC和TPO防水卷材搭接縫均采用熱風(fēng)焊接處理，摒棄了傳統(tǒng)膠黏劑粘結(jié)處理方法。在工程應(yīng)用過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，PVC熱焊接過(guò)程中常產(chǎn)生大量煙霧且釋放出有毒氣體，對(duì)人體健康影響較大，而TPO防水卷材無(wú)上述現(xiàn)象，但有時(shí)存在虛焊、燒穿/燒焦等現(xiàn)象。

典型的TPO樹(shù)脂是由聚烯烴(如聚丙烯)與烯烴共聚物彈性體(如乙丙橡膠EPM或EPDM)經(jīng)反應(yīng)釜原位聚合混合或熔融共混制備而成；它既具有類似EPM橡膠的高彈性、低溫柔韌性和耐候性，又具有熱塑性塑料的熱加工性和耐高溫性等。從施工角度考慮，無(wú)論是反應(yīng)釜原位聚合混合型還是熔融共混型TPO防水卷材均期望具有較寬的熱焊接窗口(溫度—速率匹配性)、較高的接縫剝離強(qiáng)度。

通過(guò)對(duì)聚烯烴催化劑體系分析可知，傳統(tǒng)的Ziegler-Natta催化體系屬于多活性催化聚合，制備的聚合物分子量分布較寬，約為4-8左右，而茂金屬催化體系屬于單活性催化體系，分子量分布較窄，約為2-2.5左右，因此同種材料分子量分布越寬，低分子量的低聚物含量相對(duì)越多。針對(duì)這種情況下，卷材在熱焊接和長(zhǎng)期使用過(guò)程中，低分子量的低聚物受熱后極不穩(wěn)定，易向熱焊接表面遷移，在熔體復(fù)合相界面處形成缺陷點(diǎn)，影響卷材熱焊接效果、剝離強(qiáng)度及力學(xué)強(qiáng)度，進(jìn)而降低材料的抗風(fēng)揭能力。因此，有效抑制或減少低分子量低聚合物向熱焊接面的遷移，是制備具有高焊接強(qiáng)度TPO防水卷材的關(guān)鍵之一。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于利用茂金屬烯烴聚合物的窄分子量分布特性制備一種高焊接強(qiáng)度的TPO防水卷材，解決上述技術(shù)中存在的問(wèn)題。

本發(fā)明一種高焊接強(qiáng)度TPO防水卷材，其特征在于，卷材結(jié)構(gòu)可以為僅含高焊接強(qiáng)度TPO防水卷材層的均質(zhì)型防水卷材，也可以為上表面和底面均為高焊接強(qiáng)度TPO防水卷材層、中間為網(wǎng)格布增強(qiáng)層的增強(qiáng)型防水卷材。

本發(fā)明所述的一種高焊接強(qiáng)度TPO防水卷材層的配方是由茂金屬烯烴聚合物、TPO樹(shù)脂、阻燃劑、填料、抗氧劑、光穩(wěn)定劑、顏料按照一定重量份數(shù)組合而成。

一種高焊接強(qiáng)度TPO防水卷材中所述茂金屬烯烴聚合物和TPO樹(shù)脂二者均可作為T(mén)PO防水卷材的基體材料，通常二者在配方中的用量之和為100份。

一種高焊接強(qiáng)度TPO防水卷材中所述TPO樹(shù)脂至少包括主鏈中含乙烯鏈節(jié)(-CH₂-CH₂-)或/和丙烯鏈節(jié)(-CH₃CH-CH₂-)單元的聚烯烴，可以為但不限制于諸如反應(yīng)釜聚合型熱塑性聚烯烴、丙烯和/或乙烯與含有C₃-C₈的烯烴單體經(jīng)茂金屬催化劑或/和齊格勒—納塔催化劑催化制備而成丙烯-α-烯烴共聚物和乙烯-α-烯烴共聚物中的一種或幾種；優(yōu)選C₃-C₈烯烴共聚單體包括1-丙烯、異丁烯、1-丁烯、1-己烯、1-辛烯、4-甲基-1-戊烯中的一種或幾種。

一種高焊接強(qiáng)度TPO防水卷材配方中所述的茂金屬烯烴聚合物是由丙烯和/或乙烯與含有C₃-C₂₀的烯烴單體經(jīng)茂金屬催化劑催化聚合而成的烯烴共聚物，合適的C₃-C₂₀的烯烴共聚單體選自1-丙烯、異丁烯、1-丁烯、1-己烯、4-甲基-1-戊烯、1-辛烯、苯乙烯中的一種或幾種。這類茂金屬烯烴聚合物可以為但不限制于茂金屬線性低密度聚乙烯、茂金屬線性高密度聚乙烯、茂金屬低密度聚乙烯、茂金屬聚丙烯基彈性體、茂金屬聚乙烯基彈性體中的一種或幾種。

一種高焊接強(qiáng)度TPO防水卷材配方中所述的阻燃劑在于提高TPO防水卷材的阻燃性能，可以為氫氧化鎂、氫氧化鋁、硼酸鹽類、碳酸鎂水合物、磷—氮—硅復(fù)合阻燃劑、磷系阻燃劑、云母、二氧化硅、珍珠巖、蛭石、氧化銻中的一種和一種以上組合。

一種高焊接強(qiáng)度TPO防水卷材配方中所述的填料可以為碳酸鈣、方解石、滑石粉中的一種和一種以上組合。

一種高焊接強(qiáng)度TPO防水卷材配方中所述的抗氧劑可以為受阻酚類抗氧劑、芳香胺類抗氧劑、硫代酯類抗氧劑、亞磷酸酯類抗氧劑中的一種和一種以上組合。

一種高焊接強(qiáng)度TPO防水卷材配方中所述的顏料包為二氧化鈦、炭黑、氧化鐵、普魯士藍(lán)、硅酸鉛、單偶氮、雙偶氮、酞靑中的一種和一種以上組合。

本發(fā)明所述的一類高熱焊接強(qiáng)度TPO防水卷材厚度為1.2mm-2.0mm，結(jié)構(gòu)可以為僅含TPO防水卷材層(稱為均質(zhì)型TPO卷材)，也可為由TPO防水卷材表面層、中間網(wǎng)格布、TPO防水卷材底面層構(gòu)成(稱為增強(qiáng)型TPO卷材)，其中TPO防水卷材表面層可以為白色或彩色。

一種高焊接強(qiáng)度TPO防水卷材的制備方法，生產(chǎn)工藝如下：

a)TPO復(fù)合料母粒制備：根據(jù)高焊接強(qiáng)度TPO防水卷材層配方，首先將所有配方原材料在混合設(shè)備中混合均勻；接著將混合均勻的復(fù)合料利用攪拌設(shè)備輸送到雙螺桿擠出機(jī)造粒設(shè)備中，擠出、牽引、冷卻、造粒、烘干、收集，雙螺桿擠出機(jī)的機(jī)筒設(shè)定溫度為165℃—230℃，切粒速率為100轉(zhuǎn)/分鐘—400轉(zhuǎn)/分鐘；

b)均質(zhì)型防水卷材擠出：將a)獲得母粒利用擠出機(jī)直接擠出并經(jīng)三輥軋光輥軋光，隨后經(jīng)冷卻、糾偏、切邊、裁剪、收卷、包裝制備成均質(zhì)型TPO卷材；

增強(qiáng)型防水卷材擠出：利用a)獲得母粒分別擠出表面層和底面層，其中底面層先與網(wǎng)格布在三輥軋光輥熱壓復(fù)合，隨后經(jīng)冷卻后進(jìn)入另一三輥軋光輥與TPO表面層熱壓復(fù)合，隨后經(jīng)冷卻、糾偏、切邊、裁剪、收卷、包裝制備成增強(qiáng)型卷材，片材擠出機(jī)溫度160℃—240℃，轉(zhuǎn)速為100轉(zhuǎn)/分鐘—500轉(zhuǎn)/分鐘。

一種高焊接強(qiáng)度TPO防水卷材熱焊接試驗(yàn)：采用的焊接設(shè)備是由瑞士Leister公司產(chǎn)的熱空氣焊接機(jī)(型號(hào)CH-6060，室溫—620℃，0.5m/min—5m/min)；焊接方法：首先裁取200mm×300mm的樣片，接著用無(wú)水乙醇將卷材焊接面擦拭干凈；隨后，采用熱空氣焊接機(jī)在巖棉操作臺(tái)上將兩片卷材搭接邊焊接密實(shí)，并用鉤子檢查焊接縫的密實(shí)性，有無(wú)虛焊、漏焊現(xiàn)象。冷卻后，裁取200mm×50mm的試片，根據(jù)GB/T328.21-2007高分子卷材接縫剝離強(qiáng)度所述測(cè)試方法進(jìn)行測(cè)試。

本發(fā)明所述的一種高焊接強(qiáng)度TPO防水卷材及其制備方法，具有以下性能特點(diǎn)：TPO防水卷材在350℃—620℃范圍內(nèi)可焊接，焊接強(qiáng)度最大800N/50mm(均質(zhì)型)、1500N/50mm(增強(qiáng)型)，其白色制品具有優(yōu)異的節(jié)能特性和耐候性能。

具體實(shí)施方式

應(yīng)當(dāng)指出的是：以下實(shí)例僅用以說(shuō)明而并非限制本發(fā)明所描述的技術(shù)方案，一切不脫離精神和范圍的技術(shù)方案及其改進(jìn)，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍之內(nèi)。

制備方法：

a) TPO復(fù)合料母粒制備。根據(jù)TPO卷材造粒配方，首先將所有造粒配方原材料在混合設(shè)備中混合均勻；接著將混合均勻的復(fù)合料利用攪拌設(shè)備輸送到雙螺桿擠出機(jī)造粒設(shè)備中，擠出、牽引、冷卻、造粒、烘干、收集。雙螺桿擠出機(jī)的機(jī)筒設(shè)定溫度為165℃—200℃，切粒速率為300轉(zhuǎn)/分鐘。

b)均質(zhì)型TPO防水卷材擠出。將a)獲得TPO母粒根據(jù)卷材配方，利用擠出機(jī)直接擠出并經(jīng)三輥軋光輥軋光，隨后經(jīng)冷卻、糾偏、切邊、裁剪、收卷、包裝制備成均質(zhì)型TPO卷材，編號(hào)分別為1#、2#、3#。

增強(qiáng)型TPO防水卷材擠出。將TPO配方作為T(mén)PO卷材表面層和以中TPO配方為卷材底面層分別采用擠出機(jī)擠出，其中底面層先與網(wǎng)格布在三輥軋光輥熱壓復(fù)合，隨后經(jīng)冷卻后進(jìn)入另一三輥軋光輥與TPO表面層熱壓復(fù)合，隨后經(jīng)冷卻、糾偏、切邊、裁剪、收卷、包裝制備成增強(qiáng)型TPO卷材4#。片材擠出機(jī)溫度160℃—240℃，轉(zhuǎn)速為350轉(zhuǎn)/分鐘。

將TPO配方作為T(mén)PO卷材表面層和以TPO配方為卷材底面層分別采用擠出機(jī)擠出，其中底面層先與網(wǎng)格布在三輥軋光輥熱壓復(fù)合，隨后經(jīng)冷卻后進(jìn)入另一三輥軋光輥與TPO表面層熱壓復(fù)合，隨后經(jīng)冷卻、糾偏、切邊、裁剪、收卷、包裝制備成增強(qiáng)型TPO卷材5#。

試樣熱焊接試驗(yàn)方法：

裁取200mm×300mm的樣片，接著用無(wú)水乙醇將卷材焊接面擦拭干凈；隨后，采用熱空氣焊接機(jī)在巖棉操作臺(tái)上將兩片卷材搭接邊焊接密實(shí)，并用鉤子檢查焊接縫的密實(shí)性，有無(wú)虛焊、漏焊現(xiàn)象。冷卻后，裁取200mm×50mm的試片，利用拉力試驗(yàn)機(jī)，進(jìn)行剝離強(qiáng)度測(cè)試，剝離速率為100mm/min。

拉伸強(qiáng)度采用GB/T528-2009中I型方法進(jìn)行測(cè)試，拉伸速率為250mm/min；接縫剝離強(qiáng)度按照GB/T328.21–2007建筑防水卷材試驗(yàn)方法第21部分：高分子防水卷材接縫剝離性能測(cè)試，速率為100mm/min。