多层纤维内增强聚氯乙烯防水卷材的研究

                      陆百坚  董锡华

                   （上海赞科防渗漏工程科技有限公司，上海，2008）

摘要：坚持自主创新之路，采用独创的涂层重熔技术和浸渍刮涂法工艺生产的创新产品多层纤维内增强聚氯乙烯防水卷材。并且为国内单层屋面技术发展做出了贡献。该产品技术指标全部达到和部分超过德国标准化学会DIN16734【1】标准。

关键词：聚氯乙烯防水卷材；单层屋面

序言

随着建筑业的发展，工程结构的高、大、轻对防水材料提出了使用年限长、维修方便、防水效果可靠的高标准要求，从而推动了世界防水材料发展。世界各国试验开发了大量了新型防水材料，高分子材料以其弹性或弹塑性、使用寿命长、技术性能好、施工简易、重量轻、污染小的特点也迅速淘汰了沥青油毡等老一代的防水材料。

建筑屋面领域长期依赖沥青基材料的现状正逐步被节能环保的单层屋面材料所替代。而单层屋面正是节约能源、保护环境的建筑防水发展趋势，因此世界各国屋面工业界对单层屋面防水给予高度重视，不断研发新型材料推动单层屋面防水的发展，使其成为屋面市场的主导产品。

我国在2007年8月成立了中国建筑防水材料工业协会单层屋面技术专业委员会，推动单层屋面技术在中国的发展。上海赞科防渗漏工程科技有限公司针对单层屋面防水技术坚持自主创新道路，已与2004年就启动了单层屋面技术的研究和研发工作，通过四年的时间成功研制了技术参数高于国外先进标准的“多层纤维内增强PVC防水卷材”系列产品，为我国的单层屋面技术发展做了贡献。

一． 产品的创新性

1. 原材料

本研究是在以国外先进单层屋面防水体系标准的基础上进行的，单层屋面防水对产品有更高的性能要求，如拉伸强度、断裂伸长率、撕裂力等，应用性能如：热时效尺寸变化率、剪切状态下的粘合性等。普通PVC卷材和多层纤维内增强PVC卷材的部分性能对比见表1.

表1 普通PVC卷材和多层纤维内增强PVC卷材的部分性能对比

性能标准	普通PVC防水卷材 GB12952-2003 I型【2】	多层纤维内增强PVC防水卷材 Q/SSTV1-2006
拉伸强度	100N/cm	1200N/5cm
热时效尺寸变化率	1.5%	0.5%
剪切状态下的 粘合性	6.0N/mm或卷材破坏	卷材在接缝外断开

通过表1可以看出，多层纤维内增强PVC防水卷材的性能明显优于普通PVC卷材。拉伸强度和断裂伸长率性能方面可通过优选胎基实现；热时效尺寸变化率等将通过优化增塑剂等化学助剂配方实现。因此，在原材料选用上有着更高的要求。

1.1胎基

胎基布是决定多层纤维内增强PVC防水卷材拉伸强度及断裂伸长率的关键因素。通过比较天然织物和化纤织物的性能，发现化纤织物在受外部条件影响下，在不破坏其既有物理状态下，稳定性比天然纤维更高。本产品选用维纶、涤纶等聚酯化纤织物为胎基。

1.2聚氯乙烯

聚氯乙烯树脂，主要成份为聚氯乙烯，另外加入其他成分来增强其耐热性，韧性，延展性等。本产品使用高性能的聚氯乙烯糊状树脂。

表面的PVC涂层可根据不同用途，着重加强某方面的性能，如防酸防碱、防紫外等等。

1.3化学助剂

高聚物中加入高沸点、低挥发性的小分子，改变PVC的力学性质，降低PVC玻璃化温度，使其受温差影响降低到最低。当分子量较低时，聚合物的Tg随分子量增加而增加。当分子量超过一定值（临界分子量）后，Tg将不再依赖于分子量了。

根据Fox-Flory导出Tg与Mn关系如下：

Tg=Tg（∞）-K/Mn

Tg（∞）为临界分子量时聚合物的Tg，K为特征常数。

2. 生产工艺

采用独创具有自主知识产权的涂层重熔技术和浸渍刮涂法生产工艺。以维纶，涤纶等化纤织物为胎基，涂敷PVC糊状树脂，配加耐迁移增塑剂、阻燃剂、防霉剂、抗静电剂、抗紫外线剂等多种化学助剂，经高温塑化而成。

浸渍刮涂法工艺以纤维织物为胎基双面涂敷PVC糊状树脂，便于不同强度的纤维织物涂敷不同要求的PVC浆料达到不同种类的防水需要（诸如：阻燃防水、耐寒防水、耐酸碱防水、耐老化防水）。

将二种（或多种）不同种类的防水膜采用独创的涂层重熔技术将二种（或多种）不同种类的防水膜重熔成“多层纤维内增强PVC防水卷材”。这种涂层重熔技术的特点是使产品结构上起了根本的变化，通过二种不同种类的防水膜重熔后剖析产品截面可以看到，该产品形成五层材料，依次为：PVC膜—纤维织物—PVC重熔膜—纤维织物—PVC膜（图1）。

中间的PVC重熔膜经过涂层重熔技术，提高PVC膜的强度；由于高温的影响，增塑剂将被破坏，从而使增塑剂的含量降低，解决了国内外较难解决的增塑剂迁移问题，；将PVC涂层针状气孔全部消除，增强其密实性，又有二层纤维织物的保护形成PVC重熔膜不直接暴露在空气中的耐老化构造，有效分解外力作用，延长了使用年限，通过不同材质的胎基进行组合，力学性能达到充分优化形成优势互补，使用该制作生产工艺可以开发多系延伸产品。

图1多层纤维内增强PVC防水卷材横剖面

图2

3. 产品特性

多层纤维内增强PVC防水卷材具有防水、防霉、阻燃、耐寒、耐老化、防静电等性能，且该产品拉伸强度，断裂伸长率，撕裂力全部达到和部分超过德国DIN16734-86标准。可根据实际需要生产不同功能，不同颜色，不同厚度的产品，外观绚丽多彩，令人赏心悦目，表面经特殊处理起防滑作用，且幅宽大至2m，可用热封焊接工艺进行接缝焊接施工省时省工省料。

二． 产品的技术指标

1. 性能指标

多层纤维内增强PVC防水卷材系列产品起点高，参照德国DIN16734-86标准作为企业标准，经上海市建筑材料及构件质量监督检验站检测其各项物理性能指标全部达到或部分超过DIN16734-86标准。

表2  检测数据与标准对比表

性能指标	DIN16734-86(德国标准)	Q/SSTV1-2006(企标)	实测数据
拉伸强度	≥800N/5cm	≥1200N/5cm	纵向：3375 N/5cm 横向：2083 N/5cm
断裂伸长率	≥10%	≥12%	纵向：47% 横向：28%
撕裂力	≥180N	≥200N	纵向：273N 横向：227N
低温弯折性	-20℃，4h，无裂纹	-30℃，4h，无裂纹	-30℃，4h，无裂纹
热时效处理 尺寸变化率 表面状况	(80±2)℃,6h, ≤1.0% 无气泡形成	(80±2)℃,6h, ≤0.5% 无气泡形成	(80±2)℃,6h, 纵向：0；横向：0 无气泡形成
抗穿孔性	质量500g重锤， 高度300mm跌落， 无渗水	质量500g重锤， 高度300mm跌落， 无渗水	质量500g重锤， 高度300mm跌落， 无渗水
剪切状态下的粘合性	在接缝以外断开	在接缝以外断开	在接缝以外断开
不透水性	压力2bar，24h 无渗水	压力2bar，24h 无渗水	压力2bar，24h 无渗水
水蒸气渗透压μ 抗水蒸气扩散指数	μ≤30000	μ≤30000	μ=22593
热空气老化处理 表面状况 低温弯折性	(80±2)℃,168h, 无气泡和缩孔 无裂纹	(80±2)℃,168h, 无气泡和缩孔 无裂纹	(80±2)℃,168h, 无气泡和缩孔 无裂纹
人工候老处理 低温弯折性	辐射能量4500MJ/㎡ 无裂纹	辐射能量4500MJ/㎡ 无裂纹	辐射能量4500MJ/㎡ 无裂纹
化学腐蚀处理 低温弯折性	(23±2)℃,28d， 1.NaCl (10±2)%； 2.Ca(OH)2 饱和溶液； 3.H2SO4 (5-6)%。 无裂纹	(23±2)℃,28d， 1.NaCl (10±2)%； 2.Ca(OH)2 饱和溶液； 3.H2SO4 (5-6)%。 无裂纹	(23±2)℃,28d， 1.NaCl (10±2)%； 2.Ca(OH)2饱和溶液； 3.H2SO4 (5-6)%。 无裂纹

此外，该产品还通过了上海市皮革质量监督检验站的崩破强度测试，达到774.2N/mm。以及SGS中国的八大重金属转移测试（遵从欧洲标准EN71 Part3：1994+ A1：2000【3】）。

2. 权威评价

该产品得到国家标准化管理委员会授予的“采用国际标准产品标志证书”。2007年初被上海市科委认定为“上海市高新技术成果转化项目，A级”，被上海市工业系统科技情报中心、上海市建委科技部认定在同类产品中达到“国内领先，国际先进”的称号。并拥有一项发明专利：200610026844.9（已公告）。

图3采用国际标准产品标志证书

图4 采标标志

三． 先进施工

实践是检验真理的唯一标准，本公司科技人员根据国外的施工方法及我国国情设计了施工配套措施，用空铺法、条粘法、满粘法和机械固定法进行实际操作，施工优质、便捷、灵活、高效，施工速度比普通PVC卷材快2—3倍，特殊节点、疑难节点灵活处理，使得先进的材料能够发挥其更优的效果。目前已成功使用在机场、加油站、酒店、民用住宅、会所、化学冶炼池等建筑设施中。

2008年由上海市建设管理总站制定出版了《上海市推荐性产品应用图集》和《应用技术规程》。

四． 市场性价比分析

1. 合理可靠，寿命延长

表3 不同防水卷材屋面防水等级设防要求和合理使用年限比较表

屋面防水等级			I级	II级	III级
设防要求 防水构造设计			三道或三道 以上防水设防	二道防水设防	一道防水设防
传统防水构造	GB50345-2004 《屋面工程技术规范》【4】	防水层 选用材料	选用普通合成高分子防水卷材、 高聚物改性沥青防水卷材等材料
		防水层合理 使用年限	25年	15年	10年
优化防水构造	ZKFSH01-2006 《多层纤维内增强聚氯乙烯防水卷材屋面防水工程技术规范》	防水层 选用材料	选用多层纤维内增强PVC防水卷材
		防水层合理 使用年限	50年	40年	30年

2. 市场价格及前景

美国单层屋面防水技术为世界领先技术，按美国ASTM D4434-2007【5】标准，多层纤维内增强PVC防水卷材委托国家权威检测机构进行检测，有望达到和超过美国ASTM D4434-2007标准的性能技术参数。而价格仅为美国及欧洲单层屋面防水卷材的四分之一至三分之一。

结束语

据专家预测，到2010年，新型防水材料将主导防水材料市场，城镇永久性建筑采用新型防水材料的比例达到80%以上【6】。单层屋面技术将在中国积极快速的发展，通过产品的研发运用和实践使我们找到了方向，坚定了信念。只要我们坚持科学发展观，不断努力学习和创新，单层屋面系统技术在中国一定能够获得成功。

参考标准及文献

【1】. DIN16734-86，合成纤维增强剂的增塑聚氯乙烯塑料屋顶板与沥青不相容要求，

德国标准化学会，1986

【2】. GB12952-2003，聚氯乙烯防水卷材，

中华人民共和国国家标准，2003

【3】. EN71 Part3, 1994 + A1：2000 玩具安全－第3部分：某些元素的转移

EU Toys Standard ，欧盟玩具安全标准，2000

【4】. GB50345-2004，屋面工程技术规范，

            中华人民共和国国家建设部，2004

【5】. ASTM D4434-07，聚氯乙烯屋面板，

Standard Specification for Poly(Vinyl Chloride) Sheet Roofing，

            美国材料与实验协会，2007

【6】. 郑宁来，21世纪我国高分子防水材料发展，江苏化工，

        2000年4月，第28卷第4期。