分子结构与高分子防水卷材有哪些关联性

2018-01-14

  决定高分子性能的因素大体可分为:高分子合成和高分子配方改性。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。


1、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。


2、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。


  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。


  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。


3、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。

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