一種含納米阻燃劑的tpo防水卷材及其制備方法
【專利摘要】一種含納米阻燃劑的TPO防水卷材及其制備方法，屬于防水建材制造【技術(shù)領(lǐng)域】，目的為利用納米阻燃劑的“小尺寸”效應(yīng)解決金屬氫氧化物以犧牲TPO防水卷材的力學性能和加工性能來提高其阻燃性能的技術(shù)難題。本發(fā)明的配方有TPO、阻燃劑、納米阻燃劑、碳酸鈣、老化劑包、顏料包組成。其制備方法包括以下步驟：配料、分散、造粒、擠出、冷卻、收卷制得材料。本發(fā)明具有在較少阻燃劑用量時就能顯著提高TPO防水卷材的阻燃性能，且材料的力學強度變化不大、甚至高于金屬氧化物填充體系。
【專利說明】-種含納米阻燃劑的TPO防水卷材及其制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于防水建材制造【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種含納米阻燃劑的TPO防水卷材 及其制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 熱塑性聚帰姪（TPO)防水卷材屬于一種新型高分子防水卷材，具有突出的熱焊性 能、優(yōu)異的耐候性能、力學性能、較好的低溫性能（在零下4(TC /1小時無裂紋）、不含任何 增塑劑、耐穿刺性能W及節(jié)能、環(huán)保等優(yōu)點，在工業(yè)廠房、體育館、汽車廠房、卷煙車間等屋 面防水系統(tǒng)得W廣泛應(yīng)用。
[0003] 典型的TPO材料包括反應(yīng)蓋聚合共混型和機械共混型兩種，主要為聚丙帰與己丙 橡膠的共混合金。由兩種聚合物的分子鏈結(jié)構(gòu)可知，均為碳一碳鏈結(jié)構(gòu)，不含任何其它耐高 溫雜原子，屬于一種易燃材料，氧指數(shù)為18%左右。近年來，隨著經(jīng)濟和社會的發(fā)展，建筑材 料的阻燃和防火性能越來越受到關(guān)注和重視。TPO防水卷材作為屋面防水系統(tǒng)重要材料之 一，其阻燃性能顯得尤為重要。通常在設(shè)計TPO防水卷材配方時需要添加類似氨氧化鎮(zhèn)、氨 氧化鉛、氧化鉛等無機金屬氨氧化物和/或金屬氧化物惡微米級阻燃材料，W提高其阻燃 性能、耐火能力；然而，相關(guān)研究表明它們只有在較高填充量時（如30份W上）才體現(xiàn)出對 聚合物的阻燃性能，并且需要特別指出的是，該種高阻燃性是W犧牲材料的力學強度、加工 性能、熱焊接等性能為代價的。因此，在提高TPO防水卷材阻燃性能的同時保持或盡可能不 損失其力學性能、加工性能、熱焊接性能是一個亟待解決的技術(shù)難題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于利用納米阻燃劑的"小尺寸效應(yīng)"，在材料內(nèi)形成納米分散網(wǎng) 絡(luò)，解決金屬氨氧化物在提高TPO防水卷材阻燃性能的同時犧牲其力學性能和加工性能的 技術(shù)難題，提供一種既具有優(yōu)異阻燃性能，同時又能保持其力學性能、加工性能和熱焊接性 能的TPO防水卷材。
[0005] 本發(fā)明所述的一種含納米阻燃劑的TPO防水卷材厚度為1. Omm,結(jié)構(gòu)可W 為僅含納米阻燃劑的TPO防水卷材層（稱為均質(zhì)型TPO卷材），由納米阻燃TPO防水卷材層 中間夾網(wǎng)格布（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 為增強型TPO卷材，其中TPO防水卷材表面層可W為白色或彩色）。
[0006] 本發(fā)明所述的一種含納米阻燃劑的TPO防水卷材層配方是由熱塑性聚帰姪、納米 級阻燃劑、微米級阻燃劑、填料、老化劑包（抗氧劑和光穩(wěn)定劑等組合）、顏料按照一定重量 比組成。其中，按重量份數(shù)的配方為：
[0007] 熱塑性聚婦姪： 100粉 阻燃劑： 日-12日份，優(yōu)選日-30份 納米阻燃劑： 2-30份，優(yōu)選2-20份 填料： 5-巧份 老化劑包： 0. 01-7份 顏料包： 日-7份
[0008] -種含納米阻燃劑的TPO防水卷材層配方中所述的熱塑性聚帰姪基體包括主鏈 中含己帰鏈節(jié)（-CH2-CH2-)或/和丙帰鏈節(jié)（-CH3CH-CH2-)單元的聚帰姪，可W為但不限制 于諸如反應(yīng)蓋聚合型熱塑性聚帰姪、丙帰和/或己帰與含有Cs-Cs的帰姪單體經(jīng)茂金屬催化 劑或/和齊格勒一納培催化劑催化制備而成丙帰-a -帰姪共聚物和己帰-a -帰姪共聚物 中的一種或幾種；優(yōu)選Cs-Cs帰姪共聚單體包括1-丙帰、異下帰、1-下帰、1-己帰、1-辛帰、 4-甲基-1-戊帰中的一種或幾種。
[0009] 一種含納米阻燃劑的TPO防水卷材層配方中所述的納米阻燃劑，其特征在于，納 米阻燃劑的粒徑達到納米范疇，為純納米顆粒的阻燃劑或其化學改性后（如娃焼偶聯(lián)劑改 性的、等）的納米顆粒阻燃劑或含納米顆粒阻燃劑的母粒，作為含有納米阻燃劑的母粒W 及介于納米和微米尺寸間的微一納米阻燃劑也應(yīng)包括在所述的納米阻燃劑范圍內(nèi)，可W為 但不限制于下列納米阻燃劑；氣相法白炭黑、籠型聚倍半娃氧焼（P0S巧、梯形聚倍半娃氧 焼、納米聚磯酸饋、納米H氧化二鍵、納米碳管、納米氨氧化鉛、納米測酸鋒、納米二氧化鐵、 納米層狀蒙脫±、測酸鹽、滑石粉及經(jīng)有機娃偶聯(lián)劑改性的上述納米阻燃劑；也可W為上述 納米阻燃劑與聚帰姪樹脂的共混母粒，此時，所用共混母粒時，納米阻燃劑按照在配方中的 用量根據(jù)純納米顆粒的阻燃劑進行添加。
[0010] 一種含納米阻燃劑的TPO防水卷材層配方中所述的阻燃劑可W為磯系阻燃劑（如 聚磯酸饋）、團系阻燃劑（如H氯化鍵）、金屬阻燃劑（如氨氧化鎮(zhèn)、氨氧化鉛）、復合型阻燃 劑（如P-N系列）中的一種和一種W上。
[0011] 填料為常規(guī)的填料，如碳酸巧等。
[0012] 一種含納米阻燃劑的TPO防水卷材層配方中所述的老化劑包為抗氧劑、光屏蔽 齊U、紫外吸收劑、受阻胺類光穩(wěn)定劑及其母粒中的一種和一種W上組成。
[0013] 一種含納米阻燃劑的TPO防水卷材配方中所述的顏料包為二氧化鐵、炭黑、氧化 鐵、普魯±藍、娃酸鉛、單偶氮、雙偶氮、駄靑中的一種和一種W上。
[0014] 上述一種納米阻燃TPO防水卷材的制備方法，生產(chǎn)工藝如下：
[0015] a) TPO復合料母粒制備。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合料利用攬拌設(shè)備輸送到雙螺桿擠出機造粒設(shè)備 中，擠出、牽引、冷卻、造粒、烘干、收集。雙螺桿擠出機的機筒設(shè)定溫度為165C-23CTC，切 粒速率為100轉(zhuǎn)/分鐘一400轉(zhuǎn)/分鐘。
[0016] b)均質(zhì)型TPO防水卷材擠出。將a)獲得的TPO母粒，根據(jù)卷材配方，利用擠出機 直接擠出并經(jīng)H親社光親社光，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。
[0017] C)增強型TPO防水卷材擠出。將TPO卷材表面層和TPO卷材底面層分別采用擠 出機擠出，其中，底面層先與網(wǎng)格布在H親社光親熱壓復合，隨后經(jīng)冷卻后進入另一 H親社 光親與TPO表面層熱壓復合，隨后經(jīng)冷卻、糾偏、切邊、裁剪、收卷、包裝制備成增強型TPO卷 材。片材擠出機溫度16(TC-24(TC，轉(zhuǎn)速為100轉(zhuǎn)/分鐘一500轉(zhuǎn)/分鐘。
[0018] 本發(fā)明所述的一種含納米阻燃劑的TPO防水卷材，具有W下性能特點；納米阻燃 劑在TPO中具有較好的分散效果，較少的阻燃劑用量就能顯著提高TPO防水卷材的阻燃性 能；特別是卷材在保持較高阻燃性能時，其力學強度變化不大、甚至高于金屬氧化物填充體 系。
[0019] 具體實施方法
[0020] 應(yīng)當指出的是；W下實例僅用W說明而并非限制本發(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，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍之內(nèi)。
[00川 實施例1
[0022] 一種納米阻燃TPO防水卷材的配方為：
[0023] 熱塑性聚帰姪：熱塑性彈性體為70份和聚丙帰30份
[0024] 阻燃劑：氨氧化鎮(zhèn) 15份
[0025] 納米阻燃劑；納米層狀蒙脫± 5份
[002引填料；碳酸巧 13份
[0027] 老化劑包；抗氧劑1010、紫外穩(wěn)定劑UV783、紫外吸收劑UV531 1. 8份
[0028] 顏料包：二氧化鐵 3份
[002引 實施例2
[0030] -種納米阻燃TPO防水卷材的配方為：
[0031] 熱塑性聚帰姪；反應(yīng)蓋聚合型熱塑性聚帰姪100份
[0032] 阻燃劑：氨氧化鉛 13份 納米阻燃劑：氣相白炭黑 9份 填料：碳酸巧 7份 老化劑包： 2. 1份 顏料包：二氧化鏡 3份
[003引 實施例3
[0034] -種納米阻燃TPO防水卷材的配方為：
[00巧]熱塑性聚帰姪；反應(yīng)蓋聚合型熱塑性聚帰姪 100份
[0036] 阻燃劑： 0份
[0037] 納米阻燃劑；籠型聚倍半娃氧焼5份和納米聚磯酸饋10份
[00測填料；碳酸巧 15份
[0039] 老化劑包；抗氧劑1010、紫外穩(wěn)定劑UV783、紫外吸收劑UV531 1. 8份
[0040] 顏料包：二氧化鐵 3份
[0041] 實施例4
[0042] 一種納米阻燃TPO防水卷材的配方為：
[0043] 熱塑性聚帰姪；反應(yīng)蓋聚合型熱塑性聚帰姪 100份
[0044] 阻燃劑： 0份
[0045] 納米阻燃劑；納米改性測酸鋒3份和納米氨氧化鎮(zhèn)12份
[004引填料；碳酸巧 18份
[0047] 老化劑包；抗氧劑1010、紫外穩(wěn)定劑UV783、紫外吸收劑UV531 1. 8份
[0048] 顏料包：二氧化鐵 3份
[0049] 實施例1、實施例2、實施例3和實施例4的含納米阻燃劑的TPO防水卷材制備方 法（均質(zhì)型）；
[0050] a) TPO復合料母粒制備。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合料利用攬拌設(shè)備輸送到雙螺桿擠出機造粒設(shè)備 中，擠出、牽引、冷卻、造粒、烘干、收集。雙螺桿擠出機的機筒設(shè)定溫度為165C-20(TC，切 粒速率為300轉(zhuǎn)/分鐘。
[0051] 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，利用擠出機直接 擠出并經(jīng)H親社光親社光，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。
[0052] 實施例中，產(chǎn)品防水性能測試按照國家標準GB 27789-2011《熱塑性聚帰姪（TPO) 防水卷材》進行，產(chǎn)品性能均能滿足要求。
[0053] 產(chǎn)品阻燃性能測試方法，采用GB/T 2406. 2-2009《塑料燃燒性能測定-氧指數(shù)法》 測定材料的阻燃性能。
[0054] 實例1所測得主要性能數(shù)據(jù)為：氧指數(shù)為24%，拉伸強度為15MPa，斷裂伸長率為 660%，直角撕裂強度為65N。
[005引實例2所測得主要性能數(shù)據(jù)為：氧指數(shù)為26%，拉伸強度為18MPa，斷裂伸長率為 700%，直角撕裂強度為72N。
[0056] 實例3所測得主要性能數(shù)據(jù)為：氧指數(shù)為27%，拉伸強度為16MPa，斷裂伸長率為 750%，直角撕裂強度為75N。
[0057] 實例4所測得主要性能數(shù)據(jù)為；氧指數(shù)27%，拉伸強度為18MPa，斷裂伸長率為 690%，直角撕裂強度為7(^。
【權(quán)利要求】
1. 一種含納米阻燃劑的TPO防水卷材，其特征在于，結(jié)構(gòu)為僅含納米阻燃TPO防水卷材 層，或由納米阻燃TPO防水卷材層中間夾網(wǎng)格布組成； 其中納米阻燃TPO防水卷材層由基體、納米阻燃劑和其它組份按照一定重量比組合而 成，其中按重量比的配方為：
2. 按照權(quán)利要求1的一種含納米阻燃劑的TPO防水卷材，其特征在于，阻燃劑：為0-30 份。
3. 按照權(quán)利要求1的一種含納米阻燃劑的TPO防水卷材，其特征在于，納米阻燃劑： 2-20 份。
4. 按照權(quán)利要求1的一種含納米阻燃劑的TPO防水卷材，其特征在于，熱塑性聚烯烴基 體中包括主鏈中含乙烯鏈節(jié)或/和丙烯鏈節(jié)單元的聚烯烴。
5. 按照權(quán)利要求1的一種含納米阻燃劑的TPO防水卷材，其特征在于，熱塑性聚烯烴 基體為反應(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/和齊格勒一納塔催化劑催化制備而成丙烯_ a -烯烴共聚物和乙烯-a -烯烴共聚物 中的一種或幾種，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。
6. 按照權(quán)利要求1的一種含納米阻燃劑的TPO防水卷材，其特征在于，納米阻燃劑為純 納米顆粒的阻燃劑或其化學改性后的納米顆粒阻燃劑或含納米顆粒阻燃劑的母粒。
7. 按照權(quán)利要求1的一種含納米阻燃劑的TPO防水卷材，其特征在于，納米阻燃劑為 氣相法白炭黑、籠型聚倍半硅氧烷（POSS)、梯形聚倍半硅氧烷、納米聚磷酸銨、納米三氧化 二銻、納米碳管、納米氫氧化鋁、納米硼酸鋅、納米二氧化鈦、納米層狀蒙脫土、硼酸鹽、滑石 粉及經(jīng)有機硅偶聯(lián)劑改性的上述納米阻燃劑，或為上述納米阻燃劑與聚烯烴樹脂的共混母 粒。
8. 按照權(quán)利要求1的一種含納米阻燃劑的TPO防水卷材，其特征在于，阻燃劑可以為磷 系阻燃劑、鹵系阻燃劑、金屬阻燃劑、復合型阻燃劑中的一種和一種以上。
9. 按照權(quán)利要求1的一種含納米阻燃劑的TPO防水卷材，其特征在于，老化劑包為抗氧 齊U、光屏蔽劑、紫外吸收劑、受阻胺類光穩(wěn)定劑及其母粒中的一種或幾種。
10. 按照權(quán)利要求1的一種含納米阻燃劑的TPO防水卷材，其特征在于，顏料包為二氧 化鈦、炭黑、氧化鐵、普魯士藍、硅酸鉛、單偶氮、雙偶氮、酞靑中的一種和一種以上。
11. 權(quán)利要求1所述的一種含納米阻燃劑的TPO防水卷材的制備方法，其特征在于，包 括以下步驟： a) 納米阻燃TPO防水卷材層復合料母粒制備；根據(jù)納米阻燃TPO防水卷材層配方，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合料利用攪拌設(shè)備 輸送到雙螺桿擠出機造粒設(shè)備中，擠出、牽引、冷卻、造粒、烘干、收集；雙螺桿擠出機的機筒 設(shè)定溫度為165°C-230°C，切粒速率為100轉(zhuǎn)/分鐘一400轉(zhuǎn)/分鐘； b) 均質(zhì)型TPO防水卷材擠出：將a)獲得納米阻燃TPO防水卷材層復合料母粒根據(jù)卷 材配方，利用擠出機直接擠出并經(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； 增強型TPO防水卷材擠出：利用a)獲得納米阻燃TPO防水卷材層復合料母粒將納米 阻燃TPO防水卷材表面層和納米阻燃TPO防水卷材底面層分別采用擠出機擠出，，其中底面 層先與網(wǎng)格布在三輥軋光輥熱壓復合，隨后經(jīng)冷卻后進入另一三輥軋光輥與TPO表面層熱 壓復合，隨后經(jīng)冷卻、糾偏、切邊、裁剪、收卷、包裝制備成增強型TPO卷材；片材擠出機溫度 160°C-240°C，轉(zhuǎn)速為100轉(zhuǎn)/分鐘一500轉(zhuǎn)/分鐘。
【文檔編號】B32B27/32GK104356459SQ201410438289
【公開日】2015年2月18日 申請日期:2014年8月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月29日
【發(fā)明者】韓忠強, 田鳳蘭, 段文峰 申請人:北京東方雨虹防水技術(shù)股份有限公司