一种可焊接三元乙丙防水卷材及其制备方法与流程

1.本技术涉及防水卷材的领域，更具体地说，它涉及一种可焊接三元乙丙防水卷材及其制备方法。


背景技术：

2.三元乙丙橡胶（epdm）是乙烯、丙烯和少量的非共轭二烯烃的共聚物，是乙丙橡胶的一种，因其主链是由化学稳定的饱和烃组成，只在侧链中含有不饱和双键，故其耐臭氧、耐热、耐候等耐老化性能优异，可广泛用于汽车部件、建筑用防水材料、电线电缆护套、耐热胶管、胶带、汽车密封件等领域。
3.三元乙丙防水卷材，作为一种优良的防水卷材，曾经广泛应用于防水施工中，其物理性能优异，三元乙丙卷材抗拉强度高，延伸率大，较高的承受基层裂缝的能力；优良的耐高、低温性能，能使用一年四季的气温变化。耐低温性能优异(可达
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25℃)，具有较好的耐久性、耐腐蚀性，且施工简单，无需染整。
4.但是三元乙丙防水卷材通常的施工方法为胶粘，而采用胶粘的施工方式进行施工，较为较费时费力；同时采用的胶粘剂存在不环保问题；且因为三元乙丙防水卷材法搭接边采用胶粘施工，使防水卷材存在张口窜水隐患。
5.因而，我们迫切需要研发一款既有三元乙丙优异的物理性能，又无需采用胶粘方式进行施工的防水卷材。


技术实现要素：

6.为了改善采用胶粘工艺施工的防水卷材导致施工较为费时费力、胶粘剂不环保、容易出现张口窜水隐患的的诸多问题，本技术提供一种可焊接三元乙丙防水卷材及其制备方法。
7.本技术提供的一种可焊接三元乙丙防水卷材及其制备方法，采用如下的技术方案：第一方面，本技术提供一种可焊接三元乙丙防水卷材，采用如下的技术方案：一种可焊接三元乙丙防水卷材，包含以下重量份的组分：三元乙丙橡胶70
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80份；高密度聚乙烯13
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18份；二元酸松油单酯12
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16份；相容剂2
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4份；补强填料15
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20份；抗老化剂1
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2份；硫化剂1
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1.5份；硫化活化剂0.5
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1份。
8.通过采用上述技术方案，三元乙丙橡胶作为主要组分，高密度聚乙烯是一种由乙
烯共聚生成结晶度高、非极性的热塑性树脂。高密度聚乙烯具有优良抗强氧化性、抗腐蚀性。高密度聚乙烯不吸湿并具有好的防水蒸汽性长用于防潮防渗用途。高密度聚乙烯为热塑性树脂，且软化点仅为130
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140℃，采用热空气喷枪对三元乙丙防水卷材搭边处加热后使之边缘熔融后，再采用搭边的施工方式进行粘结，使得防水卷材之间焊接强度好，从而简便施工，并且施工时无需使用胶粘剂，使从而不存在胶粘剂不环保，危害施工人员身体健康的问题；二元酸松油单酯具有烯键、羧基和酯基，使得二元酸松油单酯的添加提高防水卷材的韧性和抗老化性能，同时还提高防水卷材之间的焊接强度；补强填料起到增强作用，相容剂提高三元乙丙橡胶和高密度聚乙烯以及补强填料的相容性，使混合效果好，提高混合均匀度。抗老化剂提高抗防水卷材的防水性能，硫化剂和硫化活化剂，使得防水卷材内部交联定型。
9.可选的，所述二元酸松油单酯为正辛二酸松油单酯。
10.通过采用上述技术方案，正辛二酸松油单酯具有长分子烷基链且化学性质稳定，使得正辛二酸松油单酯添加后能显著增强防水卷材的韧性以及抗老化性。羧基为极性基团，从而显著提高防水卷材的粘接能力，正辛二酸松油单酯为正辛二酸与松油醇酯化反应得到，松油醇上含有烯键，且烯键活性较强，使得正辛二酸松油单酯的添加能提高防水卷材的抗老化性能。
11.可选的，所述三元乙丙橡胶为松油醇改性三元乙丙橡胶。
12.通过采用上述技术方案，通过将三元乙丙橡胶采用松油醇改性接枝，使正辛二酸松油单酯与三元乙丙橡胶的相容性好，使得正辛二酸松油单酯不易析出在防水卷材表面，同时使得防水卷材的强度、韧性以及抗老化性能进一步提高。
13.可选的，所述松油醇改性三元乙丙橡胶通过如下方法制备得到：按重量份计，称取三元乙丙橡胶65
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75份，加热至160
‑
170℃使其熔融，保温条件下加入松油醇10
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15份、催化剂4
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6份，搅拌条件下冷凝回流反应2
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3h，再除去多余水和多余松油醇，冷却后制备得到松油醇改性三元乙丙橡胶。
14.通过采用上述技术方案，采用熔融状态下，加入松油醇，并加入催化剂，使松油醇上羟基与三元乙丙橡胶内支链上烯键接枝形成醚键，从而制得松油醇改性三元乙丙橡胶。此方法操作简单，使得松油醇改性三元乙丙橡胶的制备较为方便。
15.可选的，所述催化剂为氧化锌粉末。
16.通过上述技术方案，氧化锌粉末作为催化剂，氧化锌粉末为固体催化剂，后续无需处理，且氧化锌还对防水卷材具有一定的稳定作用，提高防水卷材的抗老化性能。
17.可选的，所述硫化剂为硫磺，所述硫化活化剂为硬脂酸。
18.通过采用上述技术方案，氧化锌还能做为硫化剂的活化剂，通过采用硬脂酸和氧化锌协同硫化作用，使防水卷材交联密度较高，提高防水卷材的强度。
19.可选的，还包括重量份为2
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4份的色母。
20.通过采用上述技术方案，通过添加色母改变防水卷材色彩。通过加入二元酸松油单酯得到水卷材与色母的相容性好，使颜色均匀且鲜艳，且颜色持久，不易出现褪色和变色。
21.第二方面，本技术提供一种可焊接三元乙丙防水卷材的制备方法，采用如下的技
术方案：一种可焊接三元乙丙防水卷材的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：s1，按重量份计，称取三元乙丙橡胶70
‑
80份、高密度聚乙烯13
‑
18、二元酸松油单酯12
‑
16份、相容剂2
‑
4份、抗老化剂1
‑
2份，在55
‑
65℃条件下预混15
‑
30min，再升温至167
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173℃二次预混10
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15min，最后加入硫化剂1
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1.5份以及硫化活化剂0.5
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1份在187
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193℃条件下搅拌混合后，硫化10
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20min得到混合料；s2，将混合料经过挤出机挤出、通过压延机压延定型得到成型件；s3、将成型件经过裁边、收卷工艺得到防水卷材成品。
22.通过采用上述技术方案，将原料采用熔融共混的方式添加，再通过高温硫化后进行挤出、延压定型、裁边和收卷工艺制备得到防水卷材成品，使防水卷材制备方法简单。
23.综上所述，本技术具有以下有益效果：1、通过添加二元酸松油单酯，提高防水卷材的抗老化性、韧性以及焊接强度。
24.2、通过采用松油醇改性三元乙丙橡，使松油醇改性三元乙丙橡与二元酸松油单酯相容性好，二元酸松油单酯不易析出。
25.3、采用氧化锌作为松油醇改性三元乙丙橡反应中的催化剂，使氧化锌无需去除，简便了松油醇改性三元乙丙橡的制备方法，且使之后硫化反应过程中，氧化锌还能与硬脂酸协同硫化，使交联密度高，提高防水卷材的强度。
26.4、通过加入松油醇，使防水卷材的色母显色鲜艳，且不易褪色变色。
具体实施方式
27.以下结合实施例和对比例对本技术作进一步详细说明。
原料名称种类或来源三元乙丙橡胶上海璆鸣实业有限公司出售的意大利埃尼三元乙丙橡胶4038高密度聚乙烯河北百尼科技有限公司出售，注塑级，hsgc7260二元酸松油单酯自制相容剂佐高牌，环保相容剂g1302填料禄丰青青防水材料厂出售的短玻璃纤维丝抗老化剂巴斯夫basftinuvin329硬酯酸泰旺牌tw
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硬脂酸1801氧化锌粉末智鼎商贸牌，zdsm
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氧化锌，白色固体粉末松油醇三石牌的松油醇色母斯威特牌的高色素蓝色母508
28.制备例制备例1松油醇改性三元乙丙橡胶的制备：称取三元乙丙橡胶65.3kg加热至160℃使其熔融，保温条件下加入松油醇10.2kg、氧化锌粉末4.4kg，搅拌条件下冷凝回流反应3h，撤去冷凝回流装置换上整流装置，将水分和多余松油醇蒸馏除去，冷却，得到的固体成为松油醇改性三元乙丙橡胶。
29.制备例2
松油醇改性三元乙丙橡胶的制备：称取三元乙丙橡胶74.8kg加热至170℃使其熔融，保温条件下加入松油醇14.9kg、氧化锌粉末5.9kg，搅拌条件下冷凝回流反应2h，撤去冷凝回流装置换上整流装置，将水分和多余松油醇蒸馏除去，冷却，得到的固体成为松油醇改性三元乙丙橡胶。
30.制备例3松油醇改性三元乙丙橡胶的制备：称取三元乙丙橡胶70.2kg加热至165℃使其熔融，保温条件下加入松油醇11.8kg、氧化锌粉末5.1kg，搅拌条件下冷凝回流反应2.5h，撤去冷凝回流装置换上蒸馏装置，将水分和多余松油醇蒸馏除去，冷却，得到的固体成为松油醇改性三元乙丙橡胶。
31.制备例4松油醇改性三元乙丙橡胶的制备：与制备例3的区别在于，氧化锡粉末等量替代氧化锌粉末。
32.制备例5松油醇改性三元乙丙橡胶的制备：与制备例3的区别在于，三氧化二锑粉末等量替代氧化锌粉末。
33.制备例6 正辛二元酸松油单酯的制备：称取20.2kg松油醇和25.3kg正辛二酸搅拌混合均匀，加入37.4%wt的稀硫酸2.1kg，110℃条件下冷凝回流反应1.5h，冷却后固液分离，固体物质为正辛二酸松油单酯。
34.制备例7正庚二酸松油单酯的制备：与制备例6的区别在于，正庚二酸等量替代辛二酸，制备得到正庚二酸松油单酯。
35.制备例8正丁二酸松油单酯的制备：与制备例6的区别在于，正丁二酸等量替代辛二酸，制备得到正丁二酸松油单酯。
36.制备例9正癸二酸松油单酯的制备与制备例6的区别在于，正癸二酸等量替代辛二酸，制备得到正癸二酸松油单酯。
实施例
37.实施例1一种可焊接三元乙丙防水卷材，包含以下质量的组分：三元乙丙橡胶70.1kg；高密度聚乙烯13.2kg；由制备例6得到的正辛二元酸松油单酯12.0kg；相容剂2.0kg；短玻璃纤维丝15.1kg；抗老化剂1.3kg；硫磺1.0kg；
硬脂酸0.5kg。
38.一种可焊接三元乙丙防水卷材的制备方法，包括以下步骤：s1，按所需质量称取三元乙丙橡胶、高密度聚乙烯、正辛二元酸松油单酯、相容剂、抗老化剂、短玻璃纤维丝，放入混炼机中，在55℃条件下预混30min，再升温至167℃二次预混15min，最后加入硫磺以及硬脂酸，在187℃条件下搅拌混合硫化20min得到混合料；s2，将混合料经过双螺杆挤出机挤出、通过压延机压延定型得到成型件；s3、将成型件经过裁边、收卷工艺得到防水卷材成品。
39.实施例2一种可焊接三元乙丙防水卷材，包含以下质量的组分：三元乙丙橡胶79.8kg；高密度聚乙烯17.2kg；由制备例6得到的正辛二元酸松油单酯15.9kg；相容剂4.0kg；短玻璃纤维丝19.7kg；抗老化剂2.0kg；硫磺1.5kg；硬脂酸1.0kg。
40.一种可焊接三元乙丙防水卷材的制备方法，包括以下步骤：s1，按所需质量称取三元乙丙橡胶、高密度聚乙烯、正辛二元酸松油单酯、相容剂、抗老化剂、短玻璃纤维丝，放入混炼机中，在65℃条件下预混15min，再升温至173℃二次预混10min，最后加入硫磺以及硬脂酸，在193℃条件下搅拌混合硫化10min得到混合料；s2，将混合料经过双螺杆挤出机挤出、通过压延机压延定型得到成型件；s3、将成型件经过裁边、收卷工艺得到防水卷材成品。
41.实施例3一种可焊接三元乙丙防水卷材，包含以下质量的组分：三元乙丙橡胶75.6kg；高密度聚乙烯15.3kg；由制备例6得到的正辛二元酸松油单酯14.2kg；相容剂3.0kg；短玻璃纤维丝16.7kg；抗老化剂1.6kg；硫磺1.3kg；硬脂酸0.8kg。
42.一种可焊接三元乙丙防水卷材的制备方法，包括以下步骤：s1，按所需质量称取三元乙丙橡胶、高密度聚乙烯、正辛二元酸松油单酯、相容剂、抗老化剂、短玻璃纤维丝，放入混炼机中，在60℃条件下预混22min，再升温至170℃二次预混13min，最后加入硫磺以及硬脂酸，在191℃条件下搅拌混合硫化15min得到混合料；s2，将混合料经过双螺杆挤出机挤出、通过压延机压延定型得到成型件；s3、将成型件经过裁边、收卷工艺得到防水卷材成品。
43.实施例4与实施例3的区别在于，制备例7得到的正庚二酸松油单酯等量替代正辛二酸松油单酯。
44.实施例5与实施例3的区别在于，制备例8得到的正丁二酸松油单酯等量替代正辛二酸松油单酯。
45.实施例6与实施例3的区别在于，制备例9得到的正癸二酸松油单酯等量替代正辛二酸松油单酯。
46.实施例7与实施例3的区别在于，制备例1得到的松油醇改性三元乙丙橡胶等量替代三元乙丙橡胶。
47.实施例8与实施例3的区别在于，制备例2得到的松油醇改性三元乙丙橡胶等量替代三元乙丙橡胶。
48.实施例9与实施例3的区别在于，制备例3得到的松油醇改性三元乙丙橡胶等量替代三元乙丙橡胶。
49.实施例10与实施例9的区别在于，制备例4得到的松油醇改性三元乙丙橡胶等量替代三元乙丙橡胶。
50.实施例11与实施例9的区别在于，制备例5得到的松油醇改性三元乙丙橡胶等量替代三元乙丙橡胶。
51.实施例12与实施例9的区别在于，还添加有2.0kg的色母。
52.实施例13与实施例9的区别在于，还添加有3.9kg的色母。
53.实施例14与实施例9的区别在于，还添加有3.0kg的色母。
54.对比例对比例1与实施例3的区别在于，不添加正辛二元酸松油单酯。
55.对比例2与实施例3的区别在于，正辛二元酸松油单酯的添加量为4.8kg。
56.对比例3与实施例3的区别在于，正辛二元酸松油单酯的添加量为22.5kg。
57.对比例4与对比例1的区别在于，添加有3.0kg色母。
58.对比例5与实施例3的区别在于，添加有3.0kg色母。
59.对比例6与实施例4的区别在于，添加有3.0kg色母。
60.对比例7与实施例5的区别在于，添加有3kg色母。
61.对比例8与实施例6的区别在于，添加有3kg色母。
62.性能检测试验参照q/0783why 013
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2015《可焊接三元乙丙（wep）防水卷材》进行如下检测：（需将防水卷材相互焊接时，采用热空气焊枪进行焊接，焊接温度225℃，焊嘴与焊接面呈45度角，冷却后完成焊接。）常温条件下测试实施例1
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11和对比例1
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3的防水卷材的断裂拉伸强度、断裂拉伸强度、焊接缝剥离强度以及热空气老化（90℃，120h）后的断裂拉伸强度保持率、扯断伸长率保持率，测试结果详见表1。
63.观察实施例12
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14和对比例4
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8的防水卷材的颜色以及热空气老化（90℃，120h）后的颜色变化程度，测试结果详见表2。
64.表1 断裂拉伸强度mpa扯断伸长率%焊接缝剥离强度n/mm(标准实验条件)或卷材被破坏断裂拉伸强度保持率%扯断伸长率保持率%实施例18.77404.28676实施例28.67604.38775实施例38.77604.48875实施例48.27104.58264实施例58.37204.48363实施例68.37603.98976实施例79.48105.19481实施例89.38205.29581实施例99.48205.29582实施例108.88105.09482实施例118.98105.19582对比例16.85703.26752对比例27.26303.57259对比例37.36404.99184
表2 老化前颜色老化后颜色实施例12鲜艳变化不明显实施例13鲜艳变化不明显实施例14鲜艳变化不明显对比例4暗沉明显褪色对比例5鲜艳变化不明显对比例6鲜艳变化不明显对比例7鲜艳变化不明显对比例8鲜艳变化不明显结合实施例3和对比例1并结合表1可以看出，正辛二元酸松油单酯的添加显著提
高防水卷材的断裂拉伸强度和扯断伸长率，同时还能提高防水卷材的抗老化性能和焊接缝剥离强度。
65.结合实施例3和对比例2
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3并结合表1可以看出，若正辛二元酸松油单酯添加较少时，使正辛二元酸松油单酯作用不明显；当正辛二元酸松油单酯添加过量时，容易引起防水卷材的断裂拉伸强度和扯断伸长率降低。
66.结合实施例14和对比例4
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8并结合表2可以看出，二元酸松油单酯的添加能显著提高色母的显色程度，且使防水卷材老化后不易变色或褪色。
67.结合实施例3
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6并结合表1可以看出，与正辛二元酸松油单酯相比，正庚二元酸松油单酯和正丁二元酸松油单酯使防水卷材的断裂拉伸强度、扯断伸长率和抗老化性能均不足；而正癸二元酸松油单酯使防水卷材的焊接强度和断裂拉伸强度不足。
68.结合实施例3和实施例7
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9并结合表1可以看出，通过使用松油醇改性的三元乙丙橡胶，使防水卷材的断裂拉伸强度、扯断伸长率、抗老化性能和焊接缝剥离强度均有明显的提高。
69.结合实施例9和实施例10
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11并结合表1可以看出，通过采用氧化锌，使硬脂酸和氧化锌协同硫化作用，使硫化效果好，提高交联密度，使得断裂拉伸强度提高。
70.本具体实施例仅仅是对本技术的解释，其并不是对本技术的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本技术的权利要求范围内都受到专利法的保护。