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不明觉厉!原来分子结构设计与高分子防水卷材性能竟如此强相关!

 


防企网讯  高分子防水卷材的性能决定因素一般可以分为两类:一类是高分子的合成,主要控制单体种类和含量、平均分子量和分子量分布以及结晶分布等;另一类是高分子的配方改性,主要控制各种高分子基材的搭配、填料、添加剂以及设备、工艺等。本文从基础的聚烯烃弹性体的分子结构设计出发,阐述分子结构设计对高分子防水卷材柔顺性、加工性和焊接性等性能的影响

 

分子结构设计与高分子防水卷材柔顺性的关系


防水卷材的柔顺性可以用硬度来表征,也可直接用弯曲模量来表征。聚烯烃类材料属于结晶型高分子,其柔顺性主要取决于材料的结晶度,结晶度越低,材料越柔顺。而聚乙烯和聚丙烯的分子规整度高,是硬制品,需加入其他不同的共聚单体来降低分子的规整度,提高柔顺性。


分子嵌段结构设计的聚烯烃弹性体达到了柔顺性和耐热性的统一,无论密度(结晶度)多低或者柔顺性多好,它们的熔点始终保持在120 ℃左右。嵌段共聚的结构使得分子的非晶区也很集中,材料的玻璃化转变温度可以达到-60 ℃。这样,基于嵌段共聚聚烯烃弹性体的TPO防水卷材,不仅具有和PVC防水卷材相似的柔顺性,而且比PVC防水卷材具有更好的耐高温性和耐低温性。

▲嵌段共聚物和无规共聚物的熔融峰和密度的关系


分子结构设计与高分子防水卷材加工性的关系


分子结构设计对高分子防水卷材的加工性具有重要的影响。以EPDM防水卷材为例,一般来讲,卷材的加工性和力学性能是一对矛盾,EPDM分子量越大,卷材力学性能越好,但是加工性越差。可以通过分子量双峰分布的分子结构设计来化解这一对矛盾,使较高分子量的部分提供优异的力学性能、弹性以及填料填充性能,而较低分子量的部分提供加工性能。

▲EPDM分子量的双峰分布设计与防水卷材性能的关系


高分子防水卷材的加工就是对高分子熔体的剪切过程,这样一个宽分子量分布设计,在低剪切时具有较高的黏度,即具有更好的力学性能;在高剪切下具有更低的黏度,更易加工。

▲不同分子量分布的高分子熔体剪切变稀的流变行为


TPO材料同样遵循上述规律,可以通过分子量的宽分布设计或者分子长支链设计来达到防水卷材力学性能和加工性能的平衡。


分子结构设计与高分子防水卷材焊接性的关系


可焊接性是TPO防水卷材的一个突出优势。在施工中,由于工人的熟练度和经验水平各有不同,TPO防水卷材需要具备很宽的可焊接窗口。高分子材料从严格意义上来讲都是混合物,对于相同平均分子量的两种高分子材料而言,分子量分布越宽,说明其相对低分子量的组分含量越多,而这些分子量较低的组分会降低卷材的焊接强度。


与其他基于Ziegler-Natta催化技术的聚烯烃弹性体相比,基于INSITETM催化技术的弹性体分子量分布更窄,分子量较低的组分较少。在此基础上,为了更进一步扩大卷材的可焊接窗口,可以将聚烯烃弹性体分子设计成为嵌段共聚物,如前文所述,一方面可以使卷材变得更加柔顺,另一方面其熔点可高达120 ℃左右,且整个TPO防水卷材体系的各组分熔点差别不会过大。这两方面的原因都使制得的TPO防水卷材的焊接变得更为容易,焊接窗口更大。

▲Ziegler-Natta和INSITETM催化的分子分布示意图


▲不同类别TPO防水卷材的焊接窗口比较的示意图


——以上内容摘自陶氏化学弹性体部门明明博士所撰文章

怎么样?是不明觉厉?

还是细思极恐?


想知道分子结构设计与高分子防水卷材其他性能的关系吗? 

 

戳戳戳!!!

为了深入研讨影响高分子防水卷材产品质量与工程质量的关键因素,帮助大家掌握最新市场与技术趋势,推动产业健康发展,《中国建筑防水》杂志社、中国建筑材料科学研究总院苏州防水研究院、中国建材检验认证集团苏州企业将于2017年9月25—27日联合在苏举办第二届“高分子防水卷材产业发展研讨会”。


本次会议从高分子防水卷材全产业链的视角,精选了12多个极具价值的主题报告,对高分子防水卷材原料与配方、生产工艺与装备、质量控制、工程应用技术等多方面进行深入研讨;邀请多名行业专家就高分子防水卷材产业发展现状、趋势等进行对话交流。


本次会议还安排有参观考察活动。近日,会议主办方宣布,考虑到会议代表参观考察意愿强烈,在继此前推出的参观西卡渗耐防水系统(上海)有限企业生产工厂和单层屋面抗风揭实验室(报名人数已满)、上海金纬片板膜设备制造有限企业高分子防水卷材生产设备之后,再新推出参观苏州防水研究院哈克流变仪等高分子卷材工艺研究设备考察活动限预约报名前15人,每个单位限报一人)。


此外,为方便产业对接,本次会议还设有原材料、生产装备、施工机具、系统配套件企业现场展台。

 

来源: 中国建筑防水杂志社

 

 

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