一种环境友好型阻燃TPO高分子防水卷材及其制备方法

技术领域

本发明涉及防水卷材技术领域，具体为一种环境友好型阻燃TPO高分子防水卷材及其制备方法。

背景技术

合成高分子防水卷材是以合成高分子树脂为主要原料，加入适量的无机颜填料等制成的防水材料。原料主要以碳氢元素组成的高聚物，生产过程中没有轻质组分的挥发也没有有毒有害物质排放，是一种绿色环保型防水产品，而热塑性聚烯烃(TPO)防水卷材是合成高分子防水卷材中的高端品类，具有高强度、高延伸率、高耐候性的特点。

目前国内阻燃TPO高分子防水卷材基本为无机阻燃体系TPO防水卷材，存在以下问题：

1、少量为有机溴系TPO防水卷材；其均有一个共性——阻燃成分添加量巨大，因此会对卷材的力学性能有一定的衰减，并影响其低温性能，并且由于阻燃成分增加，其余组分必然减少，其软硬度会有所变化，影响片材与接触物的服帖性，增大施工难度；

2、另外个别的溴系在燃烧过程中会产生溴代二恶英等有毒气体，其对人体及环境均产生不良影响；

3、现有的防水卷材在受到阳光暴晒时，强烈的紫外线会破坏防水卷材内的聚合物和有机颜料，现有的防水卷材的颜料均为有机颜料，因此稳定性差，长时间使用容易褪色；

4、防水卷材长时间铺设在地面上，植物根茎会刺穿防水卷材，使防水卷材使用使用寿命降低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种环境友好型阻燃TPO高分子防水卷材及其制备方法，以解决背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种环境友好型阻燃TPO高分子防水卷材，包括(按质量百分比计)：矿物填充料：10％-15％，共聚PP：18％-28％，TPO：45％-55％，相容剂：1％-4％，改性助剂：2％-6％，抗氧剂：1％-1.5％，抗紫外剂：0.5％-1.5％，低卤有机高效阻燃剂：1％-5％，阻根剂2％-6％，颜料0.8-1％。

优选的，TPO为聚烯烃类热塑性弹性体：50％-60％。

优选的，相容剂为一种马来酸酐型接枝剂(PE-g-MAH)：1％-4％。

优选的，改性助剂包括以下重量分数的成分：聚乙烯蜡：0.5％-1％，乙烯基双硬脂酰胺：0.3％-0.8％，白色母：1％-3％，黑色母：0.5％-1％，白油：0.2％。

优选的，矿物填充料为滑石粉母粒：10-15％。

优选的，抗氧剂包括以下重量分数的成分：主抗氧剂[四[3-(3,5-二叔丁基-4-羟苯基)丙酸]季戊醇酯(1010)]：0.5％-1％，辅抗氧剂[亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯)酯(168)]：0.5％。

优选的，抗紫外剂包括以下重量分数的成分：紫外线吸收剂(UV-531，2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮)：0.2％-0.7％，受阻胺光稳定剂(770双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯)：0.3％-0.8％。

优选的，低卤有机高效阻燃剂为一款新型氮、磷、溴协效的聚丙烯低卤环保阻燃剂(FR1000)。

优选的，阻根剂为化学阻根剂、物理阻根剂中的一种或者几种混合使用，例如3'-氯丙酮苯，颜料料可选用无机颜料，例如纳米氧化铁红，其不但自身稳定性好，同时还是良好的稳定剂。

一环境友好型阻燃TPO高分子防水卷材的制造工艺，包括以下步骤：

步骤一：将上述原料按配比准备两份，分为原料A和原材料B，

步骤二：原料预混：将制备的原材料A及制备原材料B分别按配比通过真空泵吸入不同的高混机，在不同的高混机中均高混3分钟，并升温预热2分钟，然后分别放入两个低混机混料5分钟，保证其原材料的混料均匀性。

步骤三：挤出成型：将混合好的配方料A通过物料输送系统输送入双螺杆A中，通过180℃-200℃的挤出温度，挤出高分子片材A，复合网格布，在通过三辊成型机定厚成型后与片材B(混合好的配方料B通过物料输送系统输送入双螺杆B中，通过180℃-200℃的挤出温度，挤出高分子片材B)复合，再经过两辊定厚成型，冷却。

步骤四：内应力处理：成型后的高分子防水卷材通过牵引辊，牵引至内应力处理段，通过4组80℃高温辊及4组10℃低温辊的交叉牵引4次，进行片材处理、定型，消除片材中的内应力，从而减小片材后期因内应力的影响而产生大的收缩及性能的衰变，保证其尺寸及性能的稳定性。

步骤五：卷材收卷：将处理后的高分子防水卷材，进行烘干冷却，牵引收卷。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、通过一种环境友好型阻燃TPO高分子防水卷材的制造工艺，制备一种既具有高强度、高延伸率、高耐候性、耐低温，易施工等优良特性，又具有阻燃无毒效果的环境友好型阻燃TPO高分子防水卷材；

2、通过使用新型氮、磷、溴协效的聚丙烯低卤环保阻燃剂(FR1000)，从而降低了阻燃成分的添加量，既保证了TPO片材优越的耐候性能，又不损失其优良的物理性能；并且通过低烟，无毒的阻燃性能，保证了对人体及环境的友好性；

3、通过抗氧剂与防紫外剂的复配使用，使高分子防水板拥有非常优越的防老化性能，从而延长卷材的使用寿命，通过颜料的添加，避免在紫外线的照射下，防水卷材褪色；

4、通过阻根剂的添加，避免植物根茎刺破防水卷材，提高了防水卷材的使用寿命。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚，完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供一种技术方案：一种环境友好型阻燃TPO高分子防水卷材，

以下重量分数的原料A与B：

原料A：

矿物填充料：10％

共聚PP：25％

TPO：49％

相容剂：2％

改性助剂：3％

低卤有机高效阻燃剂：3％

抗氧剂：1％

抗紫外剂：1％

阻根剂：6％

颜料：1％

原料B：

矿物填充料：10％

共聚PP：25％

TPO：49％

相容剂：2％

改性助剂：3％

低卤有机高效阻燃剂：3％

抗氧剂：1％

抗紫外剂：1％

阻根剂：6％

颜料：1％

通过采用以上技术方案，进行原材料A、B分别预混，然后由双螺杆A挤出原料A，再与网格布通过三辊压延复合，由双螺杆B挤出原料B，再通过压辊与A复合，通过高低温循环消除内应力后，经烘干、冷却、牵引收卷，制得一种环境友好型阻燃TPO高分子防水卷材。

其中采用共聚PP提高片材的强度且提高其耐高温性能；矿物填充料为滑石粉母粒，减小片材的尺寸变化率且提高一定的耐高温性能及阻燃性能；TPO提供片材的柔软度及低温性能；相容剂为马来酸酐型接枝剂(PE-g-MAH)，因为有机材料与无机矿物材料存在相容性不好的情况，因此需要通过相容剂的介入，从而改善两者的相容性，避免两者因不相容而导致的片材分层，影响片材的力学性能及耐候性；改性助剂有助于各原材料在双螺杆挤出加工，提高产出效率；抗氧剂与抗紫外剂的复配作用使其片材的耐候性能大幅度增加，从而延长片材寿命，有助于短时间暴露贮存时性能不衰减；

本发明进一步设置为，TPO为聚烯烃类热塑性弹性体，重量分数为：49％，通过采用以上技术方案，采用聚烯烃类热塑性弹性体为乙烯-辛烯共聚物，具有密度小，高弹性，提供优良的柔软度及低温性能；

本发明进一步设置为，矿物填充料为滑石粉母粒，重量分数为：10％，通过采用以上技术方案，采用滑石粉母粒自身的刚性，提高片材的强度降低尺寸变化率，由于滑石粉主要成分是滑石含水的硅酸镁，因此也具备一定阻燃性，再结合无机矿物自身的高耐热性能，不仅提高片材的耐热性，也提高其阻燃性；

本发明进一步设置为，PP料为共聚PP，重量分数为：25％，通过采用以上技术方案，采用共聚PP提高片材的拉伸强度及撕裂强度等力学指标；

本发明进一步设置为，相容剂为马来酸酐型接枝剂(PE-g-MAH)，重量分数为：2％，通过采用以上技术方案，采用马来酸酐型接枝剂(PE-g-MAH)，使有机材料与无机材料相容性提高，使两者分子分布结构形成良好的层状分布，从而保证片材力学性能及耐候性不受影响；

本发明进一步设置为：低卤有机高效阻燃剂为一款新型氮、磷、溴协效的聚丙烯低卤环保阻燃剂(FR1000)，重量分数为：3％，通过采用以上技术方案，采用新型的聚丙烯低卤环保阻燃剂(FR1000)，通过氮、磷、溴的协效作用，来达到阻燃效果，与传统溴系不同，它不需添加Sb2O3，且因为含氮磷酸成分，从而降低溴含量，并进一步达到低添加量，高阻燃且不影响成品性能的效果，并通过特别的合成方式，应用于产品中，能保证不析出，低密度及低烟密度效果，最终达到环境友好型阻燃要求；

本发明进一步设置为：阻根剂，重量分数为：6％，避免植物根茎刺破防水卷材，颜料，重量分数为：1％，由于自身稳定性好，同时还是良好的稳定剂，避免防水卷材褪色。

本发明进一步设置为，改性助剂包括以下重量分数的成分：

A类

聚乙烯蜡：0.5％

乙烯基双硬脂酰胺：0.3％

白油：0.2％

白色母：2％

B类

聚乙烯蜡：0.5％

乙烯基双硬脂酰胺：0.3％

白油：0.2％

白色母：2％

黑色母：1％

通过采用以上技术方案，采用乙烯基双硬脂酰胺作为内外润滑剂，白油作为外润滑剂，聚乙烯蜡作为流动改性剂，三者复配使用，使原材料减小对双螺杆的损伤，并且提高双螺杆的挤出效率，白色母及黑色母为染料。

本发明进一步设置为，抗氧剂包括以下重量分数的成分：主抗氧剂[四[3-(3,5-二叔丁基-4-羟苯基)丙酸]季戊醇酯(1010)]：0.5％，辅抗氧剂[亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯)酯(168)]：0.5％，通过采用以上技术方案，采用主抗氧剂(1010)，它能够与自动氧化中的链增长自由基反应，消灭自由基，从而使链式反应中断。采用辅抗氧剂(168)保护那些暴露于氧化环境中的聚合体，避免其在加工过程中(混合，造粒、成型、回收应用)的分子量的改变(如：链的断裂和交联)及基质的色变，通过主抗氧剂(1010)与辅抗氧剂(168)的复配能提高聚合物热加工过程的热稳定性，且保证抗氧剂的抗氧效果，从而保证片材的抗氧化性能。

本发明进一步设置为，抗紫外剂包括以下重量分数的成分：紫外线吸收剂(UV-531，2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮)：0.5％，受阻胺光稳定剂(770双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯)：0.5％，通过采用以上技术方案，采用紫外线吸收剂(UV531)能吸收240-340nm紫外光，是一种性能卓越的高效防老化助剂，对聚合物有很大的保护作用，有助于减少色泽，同时延缓泛黄和阻滞物理性能损失；采用受阻胺光稳定剂(770)与抗氧剂并用，能提高耐热性，与紫外光吸收剂并用亦有协同作用，能进一步提高光稳定效果。通过两种抗紫外剂的复配，进一步提高片材的防老性能，从而延长片材的使用寿命。

本发明制得一种环境友好型阻燃TPO高分子防水卷材性能如表1所示：

表1一种环境友好型阻燃TPO高分子防水卷材性能

本发明制得一种环境友好型阻燃TPO高分子防水卷材的耐候性能如表2所示：

表2一种环境友好型阻燃TPO高分子防水卷材的耐候性能

本发明制得一种环境友好型阻燃TPO高分子防水卷材的阻燃性能如表3所示：

表3一种环境友好型阻燃TPO高分子防水卷材的阻燃性能

一种环境友好型阻燃TPO高分子防水卷材的制造工艺，包括以下步骤：

步骤一：将上述原料按配比准备两份，分为原料A和原材料B，

步骤二：原料预混：将制备的原材料A及制备原材料B分别按配比通过真空泵吸入不同的高混机，在不同的高混机中均高混3分钟，并升温预热2分钟，然后分别放入两个低混机混料5分钟，保证其原材料的混料均匀性。

步骤三：挤出成型：将混合好的配方料A通过物料输送系统输送入双螺杆A中，通过180℃-200℃的挤出温度，挤出高分子片材A，复合网格布，在通过三辊成型机定厚成型后与片材B(混合好的配方料B通过物料输送系统输送入双螺杆B中，通过180℃-200℃的挤出温度，挤出高分子片材B)复合，再经过两辊定厚成型，冷却。

步骤四：内应力处理：成型后的高分子防水卷材通过牵引辊，牵引至内应力处理段，通过4组80℃高温辊及4组10℃低温辊的交叉牵引4次，进行片材处理、定型，消除片材中的内应力，从而减小片材后期因内应力的影响而产生大的收缩及性能的衰变，保证其尺寸及性能的稳定性。

步骤五：卷材收卷：将处理后的高分子防水卷材，进行烘干冷却，牵引收卷。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化，修改，替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。