增塑剂对PVC防水卷材的影响

   PVC/防水卷材是目前世界上应用zui广泛的防水卷 材之一，适用于大型屋面板、空心板作防水层，亦可作刚性层下的防水层及旧建筑物混凝土构件屋面的 修缮，以及地下室或地下工程的防水、防潮、水池、贮水槽及污水处理池的防渗，有一定耐腐蚀要求的地 面工程的防水、防渗。PVC/防水卷材具有使用寿命长、 耐老化、拉伸强度高、延伸率大、尺寸变化小、低温 性好；施工简便，搭接边可焊接，搭接强度高、无污 染；耐化学腐蚀性好，适应特殊场合；具有阻燃性、良好的可塑性，细部处理方便，维修方便、成本低等 众多优势。

    目前，软质PVC材料主要使用邻苯二甲酸二辛酯 （DOP）增塑剂，材料对温度的敏感性较大：低温下材 料易变硬，失去弹性；温度较高时，材料的分子迁移 率和空气热失重大，耐久性变差。这是普通软质PVC 弹性体材料的一大缺点。为获得同时具备良好低温弯 折性和耐久性的软质PVC卷材，本文试验对配方中的 组分与增塑剂对软质PVC卷材的低温弯折性能以及分 子迁移率的影响进行了对比研究。

    一、PVC 卷材配方结构

    PVC配方一般含有PVC树脂、增塑剂、热稳定剂、 填充剂、光稳定剂、抗冲性能改性剂等成分。

    做软制品时，PVC树脂一般使用PVC-SGl、PVC-SG2、PVC-SG3 型，需要加入大量增塑剂。本试验 选用 SG3 疏松型PVC 树脂。

    增塑剂是指增加塑料的可塑剂，改善成型加工时 树脂的流动性，并使制品具有柔韧性的有机物质，添 加增塑剂可降低塑料的玻璃转化温度。本试验采用常用的DOP,并与其他增塑剂配合使用。

    考虑试验的安全性，热稳定剂选用无毒热稳定剂 硫醇锡。

    填充剂选用活性超细碳酸钙。

    由于PVC卷材在户外使用，因此要添加一定量的 光稳定剂，此试验采用物理光屏蔽剂钛白粉和紫外线 吸收剂UV-531并用。

    考虑PVC卷材有抗穿孔性能要求，因此需要加入 一定量的抗冲性能改性剂CPE。

    二、试验部分

    1 、试验配方

    本试验中设计增塑剂总量为80质量份，*组 4 个试验是以DOP为主增塑剂，DOA为次增塑剂；第 二组4个试验是以DOP为主增塑剂，聚酯增塑剂A为 辅助增塑剂；第三组4个试验是以DOP为主增塑剂， 高分子增塑剂B 为辅助增塑剂。配方中其他各助剂 份数不变，分析当辅助增塑剂用量逐步增大时，对 PVC 片材的低温弯折性及分子迁移率的影响。

    2 、试样制备

    将 PVC 树脂和各种助剂按比例称量，混合均匀 后，在 140～150℃的双辊混炼机上混炼 10min，然 后在 160℃的平板硫化机上模压8min，在冷压机上 冷却 5min，放置 24h 后裁成所需的试样。

    3 、试样分析

    （1）低温弯折性能测定

    将片材裁成100 × 50mm 的试件，弯曲 180°， 使 50mm 宽的边重合、齐平并固定。将弯折仪上下 平板距离调节为片材厚度的 3 倍。将弯折仪翻开， 把试件放在下平板上，到达规定温度后，在此温度 下放置1h，然后将上平板 1s 内压下，到达所调间 距位置，在此位置保持 1s 后将试件取出。待恢复 到室温后观察弯折处是否断裂，或用 6 倍放大镜观 察试件弯折处有无裂纹。

    （2）分子迁移率测定

    将PVC 制成尺寸为长 50mm、宽 10mm、厚 2mm 的试件，采用标准聚苯乙烯（PS）吸收片。将制好的试件放在干燥器内干燥24h后放在2个标准 PS吸收片之间压实后放进烘箱中，通过砝码施加0.022MPa 的负载，并在（70 ± 0.5）℃温度下放置72h，从烘箱里取出，冷却到室温后将PVC试样和PS吸收片分开，称量PVC试样的质量损失率。

    三、试验结果与分析

    可见，随着DOA增塑剂用量的增加，PVC 片材的低温性能逐步提高，当其质量分数为30%时，材料的脆化温度降低3℃。这是由于增塑剂分子进入 PVC分子网络的间隙中，其极性部分与PVC分子链段 中的极性部分相互作用，链段间的分子间作用力明显减小，PVC分子链段间距增大，使PVC分子链更加柔 顺，因而 PVC越柔软，耐低温性能越好。

   随着DOA增塑剂用量的增加，PVC 片材的分子迁移率逐渐增大，当其质量分数为 30% 时，材料的分子迁移率由初始的0.95%增加到1.32% （增加了39%）。小分子增塑剂可以改善PVC 材料的耐低温性能，但是小分子增塑剂容易迁移，太多的 小分子增塑剂会造成 PVC 片材分子迁移率过大，在 长期使用过程中析出，使 PVC 软质材料变硬，使用 性能降低。



    随着聚酯增塑剂 A 用量的增加， PVC片材的耐低温性能均呈下降趋势。聚酯增塑剂与 PVC树脂的溶解度参数差异较大，因此两者的相容性 较差，两相分离不能形成有效的互穿网络，使PVC材 料的加工性能、耐低温性能变差。

    随着聚酯增塑剂A用量的增加，PVC 片材的分子迁移率逐渐降低，当其质量分数为 30% 时，材料的分子迁移率由初始的 0.95% 降低到 0.6% （降低了 37%），材料的耐久性能变好。

    随着高分子增塑剂B用量的增加， PVC片材的低温脆化温度有较大幅度的降低。当质量 分数在30%以下时，材料的脆化温度下降很快；质量 分数为30%时，脆化温度达到-39℃（降低了9.5℃）， 使材料具有良好的耐低温性能，并具有橡胶材料的手 感和外观。高分子增塑剂B与PVC同属极性高聚物， 溶解度参数非常相近，因此两者的相容性很好，可按 任意比例共混。通过高分子增塑剂B的增塑改性，可 显著改善 PVC片材的弹性、柔软性和耐低温性能。

    随着高分子增塑剂B用量的增加， PVC片材的分子迁移率减小，当其质量分数为30%时， 材料的分子迁移率由初始的 0.95%降低到 0.37%（降低了 61%）。这是由于材料本身硬度一定，增加高 分子增塑剂 B 用量的同时，减少了DOP 的用量；同 时由于高分子增塑剂B与PVC材料中的小分子增塑剂 DOP之间有很强的分子间作用力，有吸收和固定DOP 作用，防止它迁移到软质 PVC 材料的表面，从而使 材料的分子迁移率减小，分子迁移性能提高，材料 的耐久性得到改善。

    四、　结论

    1、DOA 与 DOP 配合作为 PVC 片材的增塑剂时， 随着DOA用量的增加，材料的低温脆化温度降低，耐 低温性能得到改善；但同时材料的分子迁移率增加 较快，材料的耐久性能变差。聚酯增塑剂A与DOP配 合增塑PVC片材，随着聚酯增塑剂用量的增加，PVC 片材的低温脆化温度升高，耐低温性能变差，但材 料的分子迁移率逐渐降低，材料的耐久性能变好。 选用高分子增塑剂B可同时降低 PVC 片材的低温脆化温度和分子迁移率，显著提高材料的耐低温性和 耐久性。

    2、高分子增塑剂B可以同时改善PVC片材的耐低温性和耐久性，但其用量也不能太大，一般控制在 20%左右，否则将影响材料的塑化性、加工性，并且增加成本。通过增塑剂的复合使用，添加高分子增塑剂B，合理调整配方可以得到耐低温性和耐久性较好 且成本合理的软质PVC材料。