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DoP增塑剂用量对PVC防水卷材性能有什么影响

作者：fangshuijx　　时间：2015-07-14 11:06:31　　点击：

    聚氯乙烯(PVC)防水卷材具有强度高、延伸率大、收缩小、低温韧性好、耐老化、美观、环保、施工方便、防水效果好、使用寿命长等优点，在我国得到了重点推广。同时，国家也制定了PVC防水卷材的产品质量标准，有力地推动了PVC防水卷材的应用与发展。增塑剂是一种加人到树脂或塑料中以改进其加工性能、可塑性能、柔韧性能以及拉伸性能，但不会改变被增塑树脂或塑料基本化学性质的物质。增塑剂主要应用于PVC树脂中，在PVC树脂中的用量可占整个增塑剂用量的98％以上，可见，增塑剂的发展与PVC防水卷材的生产息息相关。本文研究了邻苯二甲酸二辛酯(D0P)增塑剂的用量对PVC防水卷材性能的影响。

    1实验部分

    1．1主要原料聚氯乙烯(PVC)树脂，SG一3型；DOP增塑剂；三盐基硫酸铅，二盐基亚磷酸铅；环氧大豆油；轻质碳酸钙，硬脂酸等。

    1．2主要仪器高速混料机，双螺杆挤出机，五辊压延机，氧指数测定仪，低温箱(低温弯折仪)，万能拉力测试机，邵氏硬度测试仪。

    1．3实验配方PVC树脂：100份(质量份，下同)；三盐基硫酸铅：3份；二盐基亚磷酸铅：1．5份；环氧大豆油：4份；轻质碳酸钙：40份；硬脂酸：0．3份；DOP增塑剂：变量。

    1．4测试方法,测试内容依据相关的最新国标执行。

    2结果与讨论

    2．1DOP用量对PVC防水卷材阻燃性能的影响氧指数是指在规定的条件下，材料在氧氮混合气流中进行火焰燃烧所需的最低氧浓度，以氧所占的体积百分数来表示。氧指数高表示材料不易燃烧，氧指数低表示材料容易燃烧，一般认为氧指数高于27％属难燃材料。PVC树脂本身的氯含量高达56％(质量分数)，其氧指数大于45％，仅在极个别的情况下需要添加阻燃剂。然而，PVC防水卷材在生产过程中加入了大量的增塑剂及其他助剂，使其阻燃性能大大降低，氧指数降至24％左右，变得易燃。图1是DOP用量对PVC防水卷材氯含量的影响，图2是DOP用量对PVC防水卷材氧指数的影响。由图l和图2可知，随着DOP用量的增加，PVC∞∞∞加堡蛔如骣防水卷材的氯含量降低，氧指数也随之降低；当DOP用量为30份时，PVC防水卷材的氯含量降至42％左右，氧指数降至24％左右，PVC防水卷材变得易燃。因此，考虑到PVC防水卷材本身的自阻燃性能，在尽量满足GB12952--2011《聚氯乙烯防水卷材》各项性能指标的前提下，DOP的用量应尽可能少，最佳用量为25—30份。

    2．2DOP用量对PVC防水卷材拉伸性能的影响依据GB12952--2011的要求，H类PVC防水卷材的拉伸性能应符合如下要求：拉伸强度≥10MPa，断裂伸长率≥200％。DOP用量与PVC防水卷材拉伸性能的关系见图3。由图3可知，随着DOP用量的增加，PVC防水卷材的拉伸强度逐渐减小，而断裂伸长率呈增大趋势。这是因为DOP作为低分子增塑剂，与PVC树脂混合后，经挤出加工，减少了PVC分子之间的相互作用力，使树脂软化，赋予PVC防水卷材弹性，进而使PVC防水卷材的断裂伸长率增大，但同时会降低其拉伸强度。当DOP用量在25～3O份时，PVC防水卷材的拉伸强度在10～14MPa，而断裂伸长率远大于200％，符合GB12952--2011标准的要求；若继续增加DOP的用量，PVC防水卷材的拉伸强度将会低于国标要求。因此，DOP用量在25-30份最为适宜。

    2.3DOP用量对PVC防水卷材撕裂性能的影响图4是DOP用量对PVC防水卷材撕裂性能的影响。由图4可知，随着DOP用量的增加，PVC防水卷材的抗撕裂性能越来越差，但最终趋于稳定。这是因为随着DOP用量的增加，DOP小分子穿插到PVC大分子之间，致使PVC大分子之间的作用力减弱，进而PVC防水卷材抵抗外力的能力下降；但PVC大分子在空间上仍保持一定的线型结构，当DOP用量达到一定时，若继续增加DOP的用量，PVC防水卷材的抗撕裂能力保持不变。当DOP用量在25～32份时，PVC防水卷材的撕裂强度满足GB12952-2011的要求(H类PVC防水卷材的直角抗撕裂强度不低于50N／mm，但考虑到其拉伸性能和阻燃性能，建议DOP用量不超过30份。

    2．4DOP用量对PVC防水卷材邵A硬度的影响图5是DOP用量对PVC防水卷材邵A硬度的影响。由图5可知，随着DOP用量的增加，PVC防水卷材的邵A硬度呈明显下降趋势。当DOP用量在25～3O份时，PVC防水卷材的硬度急居下降；继续增加DOP用量，PVC防水卷材的邵A硬度继续下降，但最终趋于稳定。这是因为DOP增塑剂溶胀PVC大分子，最终形成空间三维网状结构，PVC树脂所能吸收的DOP小分子达到饱和后，继续增加DOP的用量，PVC防水卷材的邵A硬度趋于稳定，不再降低。

    2．5DOP用量对PVC防水卷材耐低温性能的影响DOP增塑剂与PVC树脂相容性较好，经其增塑的PVC树脂具有较好的黏度稳定性。DOP结构中含有苯环，在与PVC树脂经高温混炼后，DOP分子插入到PVC分子链之间，DOP的酯基偶极与PVC的偶极相互作用，并使DOP的苯环极化，进而DOP小分子与PVC大分子能很好地结合在一起。由于DOP非极性部分的亚甲基结构并不极化，它夹在PVC分子链之间，增大了氯原子之问的距离，削弱了PVC分子之间的相互作用力，扩大了PVC分子链之间的距离，使PVC分子链段运动所需要的能量降低，即相当于降低了PVC树脂的玻璃化转变温度，进而提高了PVC防水卷材的耐低温性能。但当DOP用量较大时，PVC树脂的溶胀已达到饱和，继续增加DOP的用量也不会再改善PVC防水卷材的耐低温生能。表1是不同DOP用量下PVC防水卷材的低温弯折。从表1可以看出，当DOP用量从25份增加到50份时，PVC防水卷材在-25℃的低温弯折性从有裂纹逐渐变为无裂纹。GB12952--2011要求PVC防水卷材在-25℃时，通过低温弯折仪测试无裂纹表1表明DOP用量为27份是PVC防水卷材从有裂纹到无裂纹的转折点，说明在实际生产中，DOP的用量不得低于27份。

    3结论通过试验研究了DOP增塑剂用量对PVC防水卷材阻燃性能、拉伸性能、撕裂性能和低温柔性的影响，结果如下：1)随着DOP增塑剂用量的增加，PVC防水卷材的氯含量降低，氧指数降低，由难燃变得易燃。2)PVC防水卷材的拉伸强度随DOP用量的增加而降低，断裂伸长率随DOP用量的增加而增大。DOP用量在25～30份时，PVC防水卷材的拉伸性能符合GB12952-2011的要求。3)PVC防水卷材的直角撕裂强度和邵A硬度均随DOP用量的增加呈下降趋势，最终趋于稳定。DOP用量不超过30份时PVC防水卷材的撕裂强度满足GB12952-201的要求。4)当DOP用量超过27份时，PVC防水卷材-25℃的低温弯折性满足GB12952--2011的要求。综合考虑上述试验结果，DOP增塑剂的用量为27～30份时，制得的PVC防水卷材的综合性能满足GB12952-201l的要求。

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