一种阻燃型聚烯烃TPO防水卷材及制备工艺

技术领域

本发明涉及防水卷材技术领域，具体来说，涉及一种阻燃型聚烯烃TPO防水卷材及制备工艺。

背景技术

防水卷材是一种用于建筑和工程领域的材料，用于防止水分渗透和泄漏。它通常由防水层、支撑材料和保护层组成，通过覆盖在建筑物的结构表面上，以防止水分渗透到建筑物内部。防水卷材被广泛应用于屋顶、地下室、地下管道、游泳池、厨房和浴室等地方，以确保建筑物的结构和内部不受水分侵害。

热塑性聚乙烯烯醇(Thermoplastic Polyolefin，TPO)卷材是一种常用于建筑屋顶防水的材料。它由聚乙烯烯醇(通常是聚丙烯和聚乙烯的混合物)和其他添加剂组成，经过高温加工制成卷材形状。TPO卷材在防水行业越来越受欢迎，因为它具有许多优点，例如：1、耐候性：TPO卷材具有出色的耐候性，能够在极端的温度、紫外线和气候条件下保持稳定性，不易老化或破裂。2、热焊接：TPO卷材可以通过热焊接技术连接，形成连续的、无缝的防水层，提供更可靠的防水性能。3、环保：TPO卷材通常是环保的选择，因为它们不含卤素、重金属等有害物质，且在生产过程中产生的废料较少。4、耐化学品：TPO卷材对一些化学物质和污染物有很强的抵抗能力，从而提高了其在污染环境下的使用寿命。

尽管TPO卷材在建筑防水领域有许多优点，但也存在一些潜在的缺陷、不足和待改进之处。例如一些TPO卷材可能在长时间高温环境下失去稳定性，导致降解、变硬、开裂等问题，在极端高温环境或者明火、火灾等环境下防水卷材自身燃烧会加速火势的蔓延，因此需要设计具备阻燃性能的卷材。然而，传统卷材为了增加阻燃性能的同时，有时会牺牲材料的其他性能，如弹性和柔韧性，而且部分阻燃剂可能在高温下产生有害气体，需要确保其不会对环境和人体健康造成危害。

针对相关技术中的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

针对相关技术中的问题，本发明提出一种阻燃型聚烯烃TPO防水卷材及制备工艺，以克服现有相关技术所存在的上述技术问题。

为此，本发明采用的具体技术方案如下：

根据本发明的一个方面，提供了一种阻燃型聚烯烃TPO防水卷材，包括阻燃隔层，阻燃隔层顶端设置防水分子层，阻燃隔层底端与防水分子层顶端均设置有高分子纤维层，两层高分子纤维层外侧套设有包裹层，包裹层顶端设置有疏水涂层，包裹层底端设置有自粘层；阻燃隔层顶部设置有若干等距排列的阻燃空槽，防水分子层底部设置有若干等距排列呈矩形分布的通孔。

进一步的，阻燃隔层包括以下质量份数的原料组成：TPO弹性体40-80份、氢氧化铝10-20份、氧化锌5-10份及季戊四醇5-8份。

进一步的，防水分子层包括以下质量份数的原料组成：TPO弹性体60-80份、丁苯-异戊二烯-丁苯共聚物20-30份、乙烯-丙烯-二烯-三元乙丙橡胶10-20份及氢氧化铝10-15份。

进一步的，高分子纤维层包括以下质量份数的原料组成：聚乙烯醇纳米纤维18-30份、六水合硝酸锌3-6份及九水合硝酸铝0.1-0.3份。

进一步的，包裹层包括以下质量份数的原料组成：结构分子40-68份、粘结分子45-85份、高熵合金10-15份及过硫酸钾2-5份。

进一步的，结构分子包括β环糊精20-35份、氢氧化钠10-20份、环氧氯丙烷6-10份及异丙醇4-8份。

进一步的，粘结分子包括以下质量份数的原料组成：金刚烷甲酸25-45份、二氯甲烷10-20份、二氯亚砜5-10份、2-羟基乙基-甲基丙烯酸酯2-5份及三乙胺3-5份。

进一步的，疏水涂层包括以下质量份数的原料组成：纳米二氧化钛15-30份、纳米氧化锆17-21份、氟硅烷1-3份及无水乙醇溶液100-120份，且纳米二氧化钛的颗粒直径与纳米氧化锆的颗粒直径比为1：2。

进一步的，阻燃空槽为梯形结构且内部设置有阻燃剂，通孔均位于阻燃空槽正上方，且阻燃剂为氨基磷酸盐膨胀剂。

根据本发明的另一个方面，还提供了一种阻燃型聚烯烃TPO防水卷材制备工艺，该制备工艺包括以下步骤：

S1、按照预定质量配比选取阻燃隔层的原料，利用配置阻燃空槽挤压辊的开放式炼胶机对阻燃隔层进行高温挤压制备成型；

S2、按照预定质量配比选取防水分子层的原料，利用开放式炼胶机进行挤压制备成型，再利用冲孔机进行通孔的开孔；

S3、利用预定质量配比的原料制备高分子纤维层；

S4、分别对阻燃隔层、防水分子层及高分子纤维层进行修剪、纠偏及切边，再向阻燃空槽中添加定量的阻燃剂，接着按照顺序将两层高分子纤维层分别置于阻燃隔层底部与防水分子层顶部进行压合得到复合层；

S5、按照预定质量配比的原料制备熔融状态的包裹层，利用传送方式将复合层依次浸入包裹层熔融液中进行包裹得到始卷材；

S6、按照预定质量配比的原料制备疏水涂层，并采用喷涂的方式将疏水涂层喷涂在始卷材上表面，并进行风干固化；

S7、在始卷材下表面附着自粘层，再对始卷材进行裁剪、收卷及包装得到TPO防水卷材。

本发明的有益效果为：

1、通过采用多层压合及包裹层包围结构作为防水卷材的基体，能在保证高性能防水、阻燃隔热等功能的同时，有效提高防水卷材的一体化、结构强度及弹性，从而增强防水卷材的机械性能与防水能力，适用于更丰富复杂的场景。

2、通过设置防水分子层及阻燃隔层双层的防水阻燃结构，能利用阻燃隔层中添加了氢氧化铝、氧化锌等成分，在卷材在遭受火灾或高温情况时具备一定的阻燃性能，从而减缓火势蔓延，提高建筑物的安全性，配合阻燃空槽内部的阻燃剂，够在高温环境下受热膨胀产生阻燃气体，充斥在通孔内部，使防水分子层形成全面的阻燃隔热体，有效提高防水卷材阻燃性能及安全稳定性。

3、通过设置防水分子层及高分子纤维层的组合，可以确保卷材具备优异的防水性能，有效防止水分渗透，保护建筑结构；得益于防水分子层中添加的丁苯-异戊二烯-丁苯共聚物、乙烯-丙烯-二烯-三元乙丙橡胶等高分子材料，以及高分子纤维层，有效增加了卷材的强度和弹性，使其能够承受外部应力和变形，进而提高防水卷材的强度与韧性。

4、通过设置疏水涂层，可以提高卷材表面的疏水性，使其不易受水分影响，从而增强防水性能，另外利用纳米二氧化钛和纳米氧化锆，有助于形成较为粗糙的表面，这种粗糙表面结构可以在一定程度上减少光照的反射和折射，从而降低光照的影响。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是根据本发明实施例的一种阻燃型聚烯烃TPO防水卷材正面剖视图；

图2是图1中A处局部放大图；

图3是根据本发明实施例的一种阻燃型聚烯烃TPO防水卷材侧面剖视图；

图4是根据本发明实施例的一种阻燃型聚烯烃TPO防水卷材制备工艺的流程图。

图中：

1、阻燃隔层；2、防水分子层；3、高分子纤维层；4、包裹层；5、疏水涂层；6、自粘层；7、阻燃空槽；8、通孔。

具体实施方式

根据本发明的一个实施例，提供了一种阻燃型聚烯烃TPO防水卷材。

现结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明，如图1-图3所示，根据本发明实施例的阻燃型聚烯烃TPO防水卷材，包括阻燃隔层1，阻燃隔层1顶端设置防水分子层2，阻燃隔层1底端与防水分子层2顶端均设置有高分子纤维层3，两层高分子纤维层3外侧套设有包裹层4，包裹层4顶端设置有疏水涂层5，包裹层4底端设置有自粘层6；阻燃隔层1顶部设置有若干等距排列的阻燃空槽7，防水分子层2底部设置有若干等距排列呈矩形分布的通孔8。

在一个实施例中，阻燃隔层1包括以下质量份数的原料组成：TPO弹性体40-80份、氢氧化铝10-20份、氧化锌5-10份及季戊四醇5-8份。

在一个实施例中，防水分子层2包括以下质量份数的原料组成：TPO弹性体60-80份、丁苯-异戊二烯-丁苯共聚物20-30份、乙烯-丙烯-二烯-三元乙丙橡胶10-20份及氢氧化铝10-15份。

在一个实施例中，高分子纤维层3包括以下质量份数的原料组成：聚乙烯醇(PVA)纳米纤维18-30份、六水合硝酸锌(Zn(NO

在一个实施例中，包裹层4包括以下质量份数的原料组成：结构分子40-68份、粘结分子45-85份、高熵合金10-15份及过硫酸钾2-5份。

在一个实施例中，结构分子包括β环糊精20-35份、氢氧化钠10-20份、环氧氯丙烷6-10份及异丙醇4-8份。

在一个实施例中，粘结分子包括以下质量份数的原料组成：金刚烷甲酸(Ad-COOH)25-45份、二氯甲烷10-20份、二氯亚砜5-10份、2-羟基乙基-甲基丙烯酸酯(HEMA)2-5份及三乙胺3-5份。

在一个实施例中，疏水涂层5包括以下质量份数的原料组成：纳米二氧化钛15-30份、纳米氧化锆17-21份、氟硅烷1-3份及无水乙醇溶液100-120份，纳米二氧化钛的颗粒直径与纳米氧化锆的颗粒直径比为1：2。

在一个实施例中，阻燃空槽7为梯形结构且内部设置有阻燃剂，通孔8均位于阻燃空槽正上方，且阻燃剂为氨基磷酸盐膨胀剂。

根据本发明的另一个实施例，如图4所示，还提供了一种阻燃型聚烯烃TPO防水卷材制备工艺，该制备工艺包括以下步骤：

S1、按照预定质量配比选取阻燃隔层1的原料，利用配置阻燃空槽7挤压辊的开放式炼胶机对阻燃隔层进行高温挤压制备成型；

S2、按照预定质量配比选取防水分子层2的原料，利用开放式炼胶机进行挤压制备成型，再利用冲孔机进行通孔8的开孔；

S3、利用预定质量配比的原料制备高分子纤维层3；

S4、分别对阻燃隔层1、防水分子层2及高分子纤维层3进行修剪、纠偏及切边，再向阻燃空槽7中添加定量的阻燃剂，接着按照顺序将两层高分子纤维层3分别置于阻燃隔层1底部与防水分子层2顶部进行压合得到复合层；

S5、按照预定质量配比的原料制备熔融状态的包裹层4，利用传送方式将复合层依次浸入包裹层熔融液中进行包裹得到始卷材；

S6、按照预定质量配比的原料制备疏水涂层5，并采用喷涂的方式将疏水涂层5喷涂在始卷材上表面，并进行风干固化；

S7、在始卷材下表面附着自粘层6，再对始卷材进行裁剪、收卷及包装得到TPO防水卷材。

现结合具体实施例进行阻燃型聚烯烃TPO防水卷材的制备，并通过与对照例进行对比，展示本发明中TPO防水卷材的性能，具体实施例如下：

实施例一

分别按照以下质量制备阻燃隔层、防水分子层、高分子纤维层、包裹层及疏水涂层，并按照制备工艺进行制备，各层组成如下：

阻燃隔层包括TPO弹性体40g、氢氧化铝10g、氧化锌5g及季戊四醇5g。

防水分子层包括TPO弹性体60g、丁苯-异戊二烯-丁苯共聚物20-30g、乙烯-丙烯-二烯-三元乙丙橡胶10-20g及氢氧化铝10-15g。

高分子纤维层包括聚乙烯醇纳米纤维18g、六水合硝酸锌3g及九水合硝酸铝0.2g。

包裹层包括结构分子40g、粘结分子45g、高熵合金10g及过硫酸钾2g。

结构分子包括β环糊精20g、氢氧化钠10g、环氧氯丙烷6g及异丙醇4g。

粘结分子包括金刚烷甲酸25g、二氯甲烷10g、二氯亚砜5g、2-羟基乙基-甲基丙烯酸酯2g及三乙胺3g。

疏水涂层包括纳米二氧化钛15g、纳米氧化锆17g、氟硅烷1g及无水乙醇溶液100g，且纳米二氧化钛的颗粒直径与纳米氧化锆的颗粒直径比为1：2。

在阻燃空槽内部填充阻燃剂。

实施例二

分别按照以下质量制备阻燃隔层、防水分子层、高分子纤维层、包裹层及疏水涂层，并按照制备工艺进行制备，各层组成如下：

阻燃隔层包括TPO弹性体50g、氢氧化铝15g、氧化锌8g及季戊四醇7g。

防水分子层包括TPO弹性体70g、丁苯-异戊二烯-丁苯共聚物25g、乙烯-丙烯-二烯-三元乙丙橡胶15g及氢氧化铝13g。

高分子纤维层包括聚乙烯醇纳米纤维18g、六水合硝酸锌3g及九水合硝酸铝0.2g。

包裹层包括结构分子40g、粘结分子45g、高熵合金10g及过硫酸钾2g。

结构分子包括β环糊精20g、氢氧化钠10g、环氧氯丙烷6g及异丙醇4g。

粘结分子包括金刚烷甲酸25g、二氯甲烷10g、二氯亚砜5g、2-羟基乙基-甲基丙烯酸酯2g及三乙胺3g。

疏水涂层包括纳米二氧化钛15g、纳米氧化锆17g、氟硅烷1g及无水乙醇溶液100g，且纳米二氧化钛的颗粒直径与纳米氧化锆的颗粒直径比为12。

在阻燃空槽内部填充阻燃剂。

实施例三

分别按照以下质量制备阻燃隔层、防水分子层、高分子纤维层、包裹层及疏水涂层，并按照制备工艺进行制备，各层组成如下：

阻燃隔层包括TPO弹性体80g、氢氧化铝20g、氧化锌10g及季戊四醇8g。

防水分子层包括TPO弹性体80g、丁苯-异戊二烯-丁苯共聚物30g、乙烯-丙烯-二烯-三元乙丙橡胶20g及氢氧化铝15g。

高分子纤维层包括聚乙烯醇纳米纤维18g、六水合硝酸锌3g及九水合硝酸铝0.2g。

包裹层包括结构分子40g、粘结分子45g、高熵合金10g及过硫酸钾2g。

结构分子包括β环糊精20g、氢氧化钠10g、环氧氯丙烷6g及异丙醇4g。

粘结分子包括金刚烷甲酸25g、二氯甲烷10g、二氯亚砜5g、2-羟基乙基-甲基丙烯酸酯2g及三乙胺3g。

疏水涂层包括纳米二氧化钛15g、纳米氧化锆17g、氟硅烷1g及无水乙醇溶液100g，且纳米二氧化钛的颗粒直径与纳米氧化锆的颗粒直径比为12。

在阻燃空槽内部填充阻燃剂。

对照例一

分别按照以下质量制备阻燃隔层、防水分子层、高分子纤维层、包裹层及疏水涂层，并按照制备工艺进行制备，各层组成如下：

阻燃隔层包括TPO弹性体80g、氢氧化铝20g、氧化锌10g及季戊四醇8g。

防水分子层包括TPO弹性体80g、丁苯-异戊二烯-丁苯共聚物30g、乙烯-丙烯-二烯-三元乙丙橡胶20g及氢氧化铝15g。

高分子纤维层包括聚乙烯醇纳米纤维18g、六水合硝酸锌3g及九水合硝酸铝0.2g。

包裹层包括结构分子40g、粘结分子45g、高熵合金10g及过硫酸钾2g。

结构分子包括β环糊精20g、氢氧化钠10g、环氧氯丙烷6g及异丙醇4g。

粘结分子包括金刚烷甲酸25g、二氯甲烷10g、二氯亚砜5g、2-羟基乙基-甲基丙烯酸酯2g及三乙胺3g。

疏水涂层包括纳米二氧化钛15g、纳米氧化锆17g、氟硅烷1g及无水乙醇溶液100g，且纳米二氧化钛的颗粒直径与纳米氧化锆的颗粒直径比为12。

在阻燃空槽为空，不填充阻燃剂。

对照例二

分别按照以下质量制备防水分子层、高分子纤维层、包裹层及疏水涂层，并按照制备工艺进行制备，各层组成如下：

防水分子层包括TPO弹性体80g、丁苯-异戊二烯-丁苯共聚物30g、乙烯-丙烯-二烯-三元乙丙橡胶20g及氢氧化铝15g。

高分子纤维层包括聚乙烯醇纳米纤维18g、六水合硝酸锌3g及九水合硝酸铝0.2g。

包裹层包括结构分子40g、粘结分子45g、高熵合金10g及过硫酸钾2g。

结构分子包括β环糊精20g、氢氧化钠10g、环氧氯丙烷6g及异丙醇4g。

粘结分子包括金刚烷甲酸25g、二氯甲烷10g、二氯亚砜5g、2-羟基乙基-甲基丙烯酸酯2g及三乙胺3g。

疏水涂层包括纳米二氧化钛15g、纳米氧化锆17g、氟硅烷1g及无水乙醇溶液100g，且纳米二氧化钛的颗粒直径与纳米氧化锆的颗粒直径比为12。

获取上述实施例一、实施例二、实施例三、对照例一及对照例二制备得到的防水卷材，分别选取相同面积进行卷材的氧指数、耐火性及卷材力学测试，具体测试结果如表1所示。

表1：不同实施例、对照例性能测试数据

由表1可知，通过阻燃隔层1与防水分子层2的组合，及其内部阻燃材料及TPO材料的增加，可有效提高防水卷材阻燃性能，而阻燃剂则进一步提高防水卷材的阻燃效果，最大程度保证防水卷材稳定性。

综上所述，借助于本发明的上述技术方案，通过采用多层压合及包裹层包围结构作为防水卷材的基体，能在保证高性能防水、阻燃隔热等功能的同时，有效提高防水卷材的一体化、结构强度及弹性，从而增强防水卷材的机械性能与防水能力，适用于更丰富复杂的场景。通过设置防水分子层及阻燃隔层双层的防水阻燃结构，能利用阻燃隔层中添加了氢氧化铝、氧化锌等成分，在卷材在遭受火灾或高温情况时具备一定的阻燃性能，从而减缓火势蔓延，提高建筑物的安全性，配合阻燃空槽内部的阻燃剂，够在高温环境下受热膨胀产生阻燃气体，充斥在通孔内部，使防水分子层形成全面的阻燃隔热体，有效提高防水卷材阻燃性能及安全稳定性。

通过设置防水分子层及高分子纤维层的组合，可以确保卷材具备优异的防水性能，有效防止水分渗透，保护建筑结构；得益于防水分子层中添加的丁苯-异戊二烯-丁苯共聚物、乙烯-丙烯-二烯-三元乙丙橡胶等高分子材料，以及高分子纤维层，有效增加了卷材的强度和弹性，使其能够承受外部应力和变形，进而提高防水卷材的强度与韧性。通过设置疏水涂层，可以提高卷材表面的疏水性，使其不易受水分影响，从而增强防水性能，另外利用纳米二氧化钛和纳米氧化锆，有助于形成较为粗糙的表面，这种粗糙表面结构可以在一定程度上减少光照的反射和折射，从而降低光照的影响。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。