5月DOI:10.15901/j.cnki.1007-497x.2020.05.003ChinaBuildingWaterproofing中国建筑防水
2020No.5May热塑性聚烯烃（TPO）防水卷材的热老化性能研究张广彬1，崔建峰2，桑丽娜1
（1.胜利油田大明新型建筑防水材料有限责任公司，山东东营257091；
2.东营市联成化工有限责任公司，山东东营257091）
摘要：采用3种TPO树脂以不同的复配方案制备了3种均质TPO防水卷材，分别研究了热老化温度及时间对其拉伸强度、断裂伸长率、直角撕裂强度、质量损失及熔体质量流动速率的影响，结果表明在135益时考察热老化性能更具有效性；热老化对3种TPO树脂的性能影响不同，应根据卷材产品的应用领域采用适合的复配方案。关键词：TPO防水卷材；TPO树脂；复配；热老化性能文章编号：1007-497X（2020）-05-0011-05
中图分类号：TU57+3；TU502
文献标志码：A
PerformanceResearchonHeatAgingofTPOWaterproofingMembrane
（1.ShengliOilFieldDamingNewTypeWaterproofBuildingMaterialsCo.,Ltd.,Dongying,Shandong257091,China;
2.DongyingLianchengChemicalCo.,Ltd.,Dongying,Shandong257091,China）
ZhangGuangbin1，CuiJianfeng2，SangLina1
Abstract:ThreekindsofhomogeneousTPOwaterproofingmembranebydifferentcompoundformulationwiththreekindsofTPOresinareprepared,andtheinfluencesofheatagingtemperatureandtimeontensilestrength,elongationatbreak,rightangletearingstrength,masslossandmeltmassflowratearestudied.Theresultsshowthatitismoreeffectivetoexaminetheandsuitablecompoundformulationshouldbeadoptedaccordingtotheapplicationfieldofthemembraneproduct.Keywords：TPOwaterproofingmembrane;TPOresin;compoundformulation;heataddingperformance
heatagingperformanceat135益;theinfluencesofheatagingonperformanceofthethreekindsofTPOresinsaredifferent,
热塑性聚烯烃防水卷材因具有环保无污染、生产效率高、实用寿命长、回收方便等诸多优点，获得了积
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收稿日期：2020-03-10
作者简介：张广彬，男，高级工程师、高级经济师，本刊签约作者，中国建筑防水协会专家委员会委员，胜利油田大明新型建筑防水材料有限责任公司副总经理兼省级企业技术中心执行主任，从事防水技术开发与质量管理工作20余年。联系地址：257091山东省东营经济技术开发区浏阳河路69号，电话：0546-7769817。
极推广应用，经过数十年发展在欧洲及北美地区市场占有率已分别达到20%和40%以上，其产品标准自（TPO）防水卷材标准ASTMD6878—2003以来，至今已相继发布了D6878—2006、D6878—2008、D6878M—2011、D6878M—2013、D6878M—2017及D6878M—2019等10个版本[1]。2003年，TPO防水卷材进入中国市场，产品国家标准也于2011年发2003年美国材料试验协会发布第1版热塑性聚烯烃
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2020年第5期中国建筑防水总第423期布，但受原材料、生产装备及生产应用技术等诸多因素制约其市场占有率依旧不高。近年来，中国建筑材料科学研究总院苏州防水研究院及东方雨虹等多家单位相继开展了原材料及配方工艺等系列研究从而掀起国内TPO防水卷材技术研究热潮。
采用3种TPO树脂以不同的复配方案制备了3种均质TPO防水卷材，分别研究了热老化温度及时间对其拉伸强度、断裂伸长率、直角撕裂强度、质量损失及熔体质量流动速率的影响。11.1
实验部分
TPO树脂A、TPO树脂B、TPO树脂C、填充料、主要原材料
[2-15]按预定试验方案称配各种原材料，然后搅拌混合均匀后用双螺杆挤出试验机挤出成型均质试样，其中试验方案1#耀3#的配方组成分别为树脂A颐树脂B=树脂B=30颐70，其他原材料均适量。1.4
性能试验方法
50颐50（质量比，下同）、树脂A颐树脂B=30颐70及树脂C颐
，
试件的热老化处理，按GB/T18244—2000《建筑
防水材料老化试验方法》进行，试验温度分别为1#耀分别为14d（336h）、28d（672h）、42d（1008h）及56d（1344h）。处理后试片在温度为（23依2）益及相行测试，其中力学性能均采用纵向试件。主要性能试验方法如下：
伸长率保持率、直角撕裂强度及直角撕裂强度保持率，均按GB27789—2011《热塑性聚烯烃（TPO）防水卷材》H类进行测试；
塑性塑料熔体质量流动速率和熔体体积流动速率的测定》A法（MFR）进行，试验条件为200益/5.0kg；沥青防水卷材》进行测试；
3）质量损失，参照GB18242—2008《弹性体改性2）熔体质量流动速率，按GB/T3682.1—2018《热1）拉伸强度、拉伸强度保持率、断裂伸长率、断裂对湿度为（60依15）%的标准试验条件放置24h后进3#样（115依2）益、3#样（135依2）益，每组的处理时间
颜料、抗氧剂及光稳定剂等，均为市售工业品。TPO树脂的有关性能统计情况详见表1所示。
表1树脂性能统计表
项目
密度结晶度乙烯含量熔体流动速率玻璃化温度拉伸强度弯曲模量硬度维卡软化点
树脂A员员猿员员员员员圆
树脂B猿猿圆猿猿圆猿猿猿
树脂C圆圆员圆圆猿圆圆员
注：指标由低到高排序依次用1、2、3标示。
热塑性橡胶压入硬度试验方法第1部分邵氏硬度计法（邵尔硬度）》进行测试。22.1
结果与讨论
图1、图2数据显示，1#耀3#样的拉伸强度均随热热老化处理条件对拉伸强度的影响
4）邵氏硬度，按GB/T531.1—2008《硫化橡胶或
1.2
双螺杆挤出试验机：型号SHJ-20（L/D为30/1），
主要仪器设备
南京杰亚挤出装备有限公司；电热鼓风干燥箱：型号101A-2E，上海实验仪器有限公司；电子拉力试验机：型号CMT6203，深圳新三思材料检测有限公司；熔体流动速率仪：型号XNR-400D，承德大华试验机有限公司；邵氏硬度计：型号LX-D，无锡市测量仪器厂；分析天平：型号FA2004A，上海天平仪器厂。1.3
样片制备
老化处理时间及温度的变化呈不同幅度的下降趋势，但115益时下降幅度均相对较小，28d时拉伸强度保持率均保持在95%以上、56d时拉伸强度保持率均保持在89.7%以上，均明显好于GB27789—2011中H类要求的115益/28d拉伸强度保持率逸90%的指
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张广彬，等：热塑性聚烯烃（TPO）防水卷材的热老化性能研究25.020.015.010.05.00
0
14
1#
2#3#3#115115115135
益益益益
2842热处理时间/d
56
9008007006005004003002001000
014
28
热处理时间/d
1#2#3#3#115115115135益益益益
4256
图1热老化处理条件对拉伸强度的影响
120.0100.080.060.040.020.00
1#2#3#3#28115115115135
益益益益
图3热老化处理条件对断裂伸长率的影响
120.0100.080.060.040.020.00
1#2#3#3#115115115135
益益益益
014
热处理时间/d
4256
014
热处理时间/d
284256
图4热老化处理后断裂伸长率保持率
图2热老化处理后拉伸强度保持率
降至87.0%和84.1%，相比之下3#样的下降幅度相对较小，28d和56d时断裂伸长率保持率分别为94.7%和95.6%，均明显好于GB27789—2011中H类要求的115益/28d断裂伸长率保持率逸90%的指降，28d和56d时断裂伸长率保持率已分别降至87.7%和85.5%。可见，热老化时间和温度对断裂伸长率保持率也有较大影响。尽管如此，在本研究范围内，27789—2011的要求。另外，试验数据至少说明热老3#样热老化后的断裂伸长率保持率依旧符合GB标要求；但135益时，3#样出现较大幅度的衰减下
标要求；而135益时，3#样出现较大幅度的衰减下降，28d时拉伸强度保持率仅为87.4%、56d时拉伸强度保持率仅为82.3%。可见，热老化时间和温度对拉伸强度及保持率有较大影响。尽管如此，在本研究范围内，1#耀3#样热老化后的拉伸强度保持率均符合GB27789—2011的要求。另外结合表1数据，至少说明热老化处理对树脂B拉伸强度及保持率的影响相对最大，对树脂A的影响相对最小，因此，TPO防水卷材产品尤其是外露使用产品的配方中宜适当控制树脂B的含量。2.2
图3、图4数据显示，1#和2#样的断裂伸长率均热老化处理条件对断裂伸长率的影响
化处理对树脂C断裂伸长率保持率的影响相对最小，因此，TPO防水卷材产品尤其是外露使用产品配方中适当提高树脂C的含量有助于提高断裂伸长率保持率。2.3
热老化处理条件对直角撕裂强度的影响
随热老化处理时间及温度的变化呈现先降后升的趋势，估计与树脂A有关，但具体原因不详，有待进一步试验考证；而3#样则呈较明显的下降趋势。115益时，28d时1#和2#样的断裂伸长率保持率已分别
图5、图6数据显示，1#耀3#样的直角撕裂强度均
随热老化处理时间及温度变化呈不同幅度的上升趋
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2020年第5期中国建筑防水总第423期80.070.060.050.040.030.020.010.00
0
14
1#2#3#3#28115115115135
益益益益42
56
裂强度保持率。2.4
图7数据显示，1#耀3#样的质量损失均随热老化热老化处理条件对质量损失的影响
处理时间及温度变化呈不同幅度的上升趋势，但1#样的质量损失明显好于2#和3#样，且2#和3#样变化幅度基本一致，至少说明质量损失与树脂B的含量有关，估计是树脂B中小分子量组分含量相对最高所致。从3#样115益与135益时的数据变化情况来看，14d数据差异最大，56d时又趋于一致，进一步说明135益条件下更利于树脂B中小分子量组分的迁移散失。可见，热老化时间及温度均对质量损失也有较大影响。另外，试验数据至少说明热老化处理
热处理时间/d
图5热老化处理条件对直角撕裂强度的影响
120.0100.080.060.040.020.00
0
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1#
2#3#3#115115115135
益益益益42
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对树脂B的质量损失影响相对最大，因此，TPO防水卷材产品配方中适当降低树脂B的含量有助于提高产品的外露使用性能。
1.0
0.90.80.70.60.50.40.30.20.10
热处理时间/d
28
图6热老化处理后直角撕裂强度保持率
势，但115益时上升幅度均相对较大，28d时直角撕裂强度保持率均保持在105.6%以上、56d时直角撕裂强度保持率均保持在106.8%以上，是否与制样过程中未进行压延处理及挤出温度的差异等有关均需进一步关注；135益时，3#样的上升幅度较115益时相对有所减小，28d和56d时直角撕裂强度仍分别达到66.6N/mm和65.6N/mm，而直角撕裂强度保持率仍分别达到105.8%和103.8%。可见，热老化时间对直角撕裂强度保持率有较大影响，而热老化温度影响相对较小。在本研究范围内，3#样的直角撕裂强度符合GB27789—2011的要求，且热老化处理后依旧具有较好的直角撕裂强度保持率。另外，试验数据充分说明树脂A的含量对直角撕裂强度存在较大影响，有助于提高热老化后直角撕裂强度保持率。结合表1数据，说明TPO防水卷材配方中添加适量的树脂A有助于提高产品的柔顺性、低温柔性及直角撕
2.5
1#
2#3#3#115115115135益益益益
14
热处理时间/d
284256
图7热老化处理条件对质量损失的影响
图8数据显示，1#耀3#样的熔体质量流动速率均
热老化处理条件对熔体质量流动速率的影响
随热老化处理时间的变化呈下降趋势，且变化幅度基本一致；但2#样下降幅度相对稍大。结合表1数据，说明热老化处理对树脂B的熔体质量流动速率影响相对最大，因此，TPO防水卷材产品配方中适当降低树脂B的含量有助于提高产品的外露使用性能。3
结语
采用3种TPO树脂以不同的复配方案制备了3
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张广彬，等：热塑性聚烯烃（TPO）防水卷材的热老化性能研究5.04.03.02.01.00
0
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1#115益
2#115益3#115益热处理时间/d
28
42
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国建筑防水，2019（11）：53-57援
[2]王文斌，董洲，王晓莉，等援TPO防水卷材热老化性能影响
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刘国刚，田风兰，刘振华，等援热塑性聚烯烃（TPO）防水卷
图8热老化处理条件对熔体质量流动速率的影响
种均质TPO防水卷材，分别研究考察了热老化温度及时间对其拉伸强度、断裂伸长率、直角撕裂强度、质量损失及熔体质量流动速率的影响，得出如下结论：度、断裂伸长率、直角撕裂强度、质量损失及熔体质量流动速率均有较大或一定的影响。相对而言，采用135益的热老化温度对TPO防水卷材的热老化性能考察更具有效性，可显著缩短热老化考察时间、提高考察效率。
角撕裂强度的影响相对最小，对TPO树脂B拉伸强度、质量损失及熔体质量流动速率的影响相对最大，而对TPO树脂C断裂伸长率的影响相对最小。TPO防水卷材产品配方中适当降低TPO树脂B的含量及适当提高TPO树脂C的含量均有利于提高卷材产品的外露使用性能。相对而言，在非外露使用的TPO防水卷材产品配方中适当提高TPO树脂A的含量有利于提高卷材产品的柔顺性、低温柔性等。
针对TPO防水卷材产品的适用领域采用不同的TPO树脂进行复配的技术方案相对更容易实现TPO防水卷材的性能与综合成本间的平衡，提高产品性价比。参考文献：
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2）热老化处理条件对TPO树脂A拉伸强度及直
3）在本研究范围内，试验结果说明外露使用的
（编辑：丁春花）
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