防水卷材的原料区分,请你听我细细讲来
防水卷材是一种由薄层防水材料组成并覆盖在表面上的防水材料。该薄层是连续的并且不允许液体通过。防水卷材通常由改性沥青覆盖胎基布制备而成,而区分不同的防水卷材,我们还得从原料说起,来看看吧。
高分子防水卷材的原料
用作防水卷材的聚合物应具有比较好的耐老化性能,良好的柔韧性和低温柔性。具有这些性能的聚合物类型有弹性体(包括橡胶和热塑性弹性体)、少数低温柔性好的热塑性塑料。
首先是橡胶,它的柔性很好,但双烯类橡胶容易发生热氧老化,所以用作防水卷材的橡胶主要是不含双键或双键含量很少的品种,如三元乙丙橡胶(EPDM)、丁基橡胶(IIR)、氯化聚乙烯(CPE)、氯磺化聚乙烯(CSPE)等。此外,即使分子结构单元中含有双键,但氯丁橡胶的耐老化性能较好,故也是防水材料常用的橡胶品种。
然后是热塑性弹性体,常用的有热塑性聚烯烃(TPO)、SBS等。
接下来是合成树脂(塑料)主要有聚氯乙烯、乙烯共聚物、聚乙烯等。其中聚氯乙烯将通过加入增塑剂或与橡胶共混等手段变成柔软的弹性体材料,乙烯共聚物往往本身就是良好的弹性体,聚乙烯虽是结晶型聚合物,但玻璃化温度低达-80℃,具有优良的低温柔性,做成的薄膜具有很好的柔性和韧性,是土工防水材料的重要原材料。
生产防水材料的原料除主要材料聚合物外,还有许多辅助材料,统称为助剂。主要的助剂有稳定剂、填充剂或增强剂、增塑剂、硫化剂及硫化促进剂、着色剂等。橡胶
高分子防水卷材的主要技术性能和测试方法
高分子防水卷材的主要性能指标项目除了没有沥青含量这个表示单位面积防水物质含量的指标外,其余与前述两类卷材一样,可以分为力学性能、低温柔性(变形能力)、耐环境性、不透水性四类。 力学性能主要是拉伸性能和撕裂性能。对于均质片材,拉伸性能用拉伸强度和扯断伸长率来表征;对于复合片,与有胎基的沥青或改性沥青防水卷材一样,拉伸性能用单位宽度上的最大拉力和扯断伸长率来表征。 低温柔性和不透水性的测试方法与沥青基卷材相似。前者是试件在平板弯折仪器上弯折180°(板间距为卷材厚度的3倍)不出现开裂的最低温度。后者是在不透水性测试仪器上0. 3MPa压力下保持2h不透水,比聚合物改性沥青防水卷材的30min不透水要求更高。
耐环境性能包括热老化、人工气候老化、耐化学介质(酸、碱、盐)、吸水率等。一般用经过环境处理以后的力学性能、低温性能和外观来表征。 高分子防水卷材的实验方法见《建筑防水卷材试验方法》(GB/T328-2007), 该标准共有27个部分。
高分子卷材的主要品种
从材料角度,可根据高分子防水卷材中的聚合物是否交联(硫化)将其分成交联型和非交联型两类;按照高分子卷材的层状结构是否为均质材料分为均质类和复合类两类。 按照《高分子防水材料第1部分片材》(GB 18173. 1---2006),高分子防水卷材(即片材)分成均质片、复合片和点粘片三类,每类下面再按所使用的材料分类。如下表所示。
1.高分子复合防水卷材 防水卷材是以聚乙烯类合成高分子材料为主防水层,添加助剂、防老化层、增强增粘层与丙纶无纺布经过自动化生产线复合而成的新型防水材料。特点:该产品 上下表面粗糙,无纺布纤维呈无规则交叉结构,形成立体网孔,适合多种材料粘合,尤其与水泥材料在凝固过程中直接粘合,只要无明水便可施工,其综合性能良好,抗拉强度高抗渗能力强,低温柔性好,膨胀系数小,易粘接, 摩擦系数小可直接设于砂土中使用,性能稳定可靠。是一种无毒、无污染的绿色环保产品。适用于工业与民用建筑的屋面防水, 地面防水.地下室防水,防潮隔气,室内墙地面防潮,卫生间防水,水利池库、渠道,桥涵防水,防渗,冶金化工防污染等防水。
TPO防水卷材
即热塑性聚烯烃类防水卷材,以TPO(聚丙烯与乙丙橡胶共混物)为主要原料,加入抗氧化剂、阻燃剂等。
其特点为具有优良的拉伸性能,独特的低温柔性,不含有增塑剂(易迁移,造成材料变脆)。
规格:
宽度:2.0m/2.05 m/3.05m
长度:20 m /30.5m 或其他长度
厚度:1.2mm 1.5mm 1.8mm 2.0mm
PVC为主要原料,以红泥(炼铝废渣)或经过特殊类处理的粘土块矿物粉末为填料,加入增塑剂、稳定剂及改性材料。用压延工艺或挤出工艺生产的均值片材或有背衬或内增强材料复合片材。
其特点为抗渗性好、抗撕裂强度高。低温柔性好且热溶性好。卷材既可用热熔焊接也可粘接。
接近工业化生产!这一材料又有新突破
日前,重庆市长寿区签订重大项目7个,合同引资68.9亿元。其中,与中国石化集团重庆川维化工有限公司(以下简称“川维化工”)签订2个项目,总投资38.4亿元。具体来看,川维化工拟在长寿分别投资26.4亿元、12亿元建设800万平方米/年光学膜扩能项目、6万吨/年VAE再扩能项目、3000Nm3/h燃料电泡供氢项目、5万吨/年特种PVA树胎项目、1600万平方米PVA光学膜二期等项目和2.4万吨/年乙烯/乙烯醇共聚物(EVOH)二期项目,建设内容包括聚合、回收、醇解等工艺装置及配套的公用工程及辅助设施。
川维化工为中国大陆首家接近EVOH工业化生产的企业,据悉公司目前拥有1套1.2万吨/年的工业化装置,若此次签约项目投产,公司EVOH总产能将达到3.6万吨/年。
目前EVOH的生产工艺涉及聚合和醇解两个过程。首先,乙烯与醋酸乙烯反应生成EVA,接着利用EVA与氢氧化钠进行皂化反应,可以得到EVOH。这个过程中还会产生副产品醋酸甲酯。这是目前全球工业化生产EVOH的主要方法。
产品优缺点
1.优点
1
阻气性能。EVOH树脂最显著的特点是气体阻隔性高,可以有效地阻止氧气、CO2和其他气体的渗透。用它制成包装材料时,既可防止氧气等从外部渗入,避免所包装的食品、饮料等被侵蚀、变质,也可向内部充入氮气或CO2,以保护食品。在某些饮料(如啤酒、碳酸饮料等)本身就溶有CO2时,可防止气体从内部渗出,以保证容器内食物或饮料的风味和质量。
2
热稳定性能。EVOH树脂是当前使用的高阻气性树脂中热稳定性最好的一种,不仅生产过程中产生的边角废料可以加以利用,其包装材料在用过之后还可以再生利用。
3
卫生性能。由于EVOH不须外加增塑剂,无毒无味,符合欧洲共同体食品包装导则和美国食品与药品管理局(FDA)的规范,可与食品(如肉类家禽)或药品接触。EVOH在燃烧时,不会产生有害身体,是一种环境友好的材料,在欧、美、日等国家和地区,EVOH取代PVDC的趋向日渐明显。
4
其他性能。EVOH还具有吸湿性、耐油性和耐有机溶剂性、耐候性、可加工性、可印刷性、光泽和透明性等优点。
2.缺点
EVOH阻隔性能受环境影响较大,当湿度>60%时,阻隔性能明显下降。 由于EVOH是亲水性的,其气体阻隔性受湿度影响,因而妨碍其应用范围的拓展,所以EVOH多用于制造复合包装材料的中间层,与其他阻湿性好的材料复合使用,如EVOH/聚丙烯(PP)、EVOH/聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)等。
此外,在高压的环境中使用EVOH薄膜,其使用效果欠佳。
国内暂未实现工业化生产
供应方面,目前我国EVOH暂未实现工业化生产,整个市场基本被可乐丽等几家外资企业占据。需求方面,EVOH在欧美已经普遍使用;而在我国,长期以来价格居高不下而导致其使用成本过高,加上国内对于食品包装材料的性能要求不高(包括其阻隔性能),使得EVOH应用规模亦受到一定限制。
但未来这种局势有望改变。 随着川维化工1.2万吨EVOH装置今年投产放量,意味着我国将加快该产品的布局。而下游应用方面,一方面EVOH相比其竞品PVDC,加工性能和环保性能等更优,发展前景更广,另一方面,预制菜的大力推广、汽车消费“以旧换新”,城市供热管网改造等诸多政策加持将进一步利好EVOH行业的发展。
由于对原料质量和工艺控制要求较高,世界上生产EVOH共聚物的企业较少,市场主要被日本可乐丽、日本合成化学、日本三菱等几家企业垄断。截至2023年底,全世界共有3家公司生产 EVOH 树脂,总产能约为 18.2万吨/年。
从世界各地区的消费情况来看,北美是最大的EVOH消费地区(占世界总量的45%),其次是欧洲(28%)和亚洲其他地区(不包括日本)(14%)。大多数地区,如北美和欧洲,EVOH消费将出现缓慢增长,其他亚洲地区(不包括日本)的增长将受到食品包装和油箱应用的推动而增长将最为强劲。中国大陆约占亚洲其他地区(不包括日本)EVOH消费量的70%。总体而言,预计2023—2028年全球EVOH消费量将以平均每年3%的速度增长。
2010年以前,中国大陆相继有西安交大、浙江大学、中国林业科学研究院等机构对EVOH的合成展开研究,也取得了一定的成果,但均停留在小试阶段。
而近年来,随着EVOH小试、中试试验不断取得突破,川维化工成为国内最为接近EVOH工业化生产的“领军者”。2013年,川维化工 EVOH 项目小试成功,制备的两个型号 EVOH 树脂及其多层复合膜的性能指标完全满足要求,具备了工业转化可行性;2018年4月,川维化工500吨/年的EVOH中交;在此基础上,公司上马了1.2万吨的工业化装置。
青岛浩大实业有限公司、陕西林桦包装科技有限公司、洛阳巨尔乳业有限公司、天津奶业集团等公司均已建成EVOH 包装材料生产线,进一步推动了国内 EVOH 树脂及其下游产品的发展。
目前中国涉足EVOH的企业还有:升辉新材、上海佰鑫、江苏彩华集团、安姆科等。其中升辉新材产品囊括:PE /EVOH /PE复合基材膜、PA / PE PA /EVOH/ PE拉伸膜等,上海佰鑫产品可带电晕PA/EVOH/PE多层共挤高阻隔拉伸膜,安姆科产品液体包装用EVOH共挤膜、复合片材用EVOH共挤膜等,江苏彩华集团涉足到高阻隔软包装薄膜等领域。这些企业,一方面在涉足EVOH的生产加工企业,另一方面还在积极拓展高端产品及下游薄膜领域,为中国摆脱新材料领域的空白贡献了巨大的力量。
所以,如果这些企业投产后,中国EVOH产业链将会出现突飞猛进的发展,特别是在2025年前后有望出现爆发式增长。
与此同时,全球EVOH企业也在积极扩能改造,在2023年9月份,三菱化学对外宣布,位于英国的EVOH装置将会进行扩能,扩能后产能规模将会达到3.9万吨/年,初步计划在2025年7月份实现量产,并且该项目已于2023年4月份开工建设。日本可乐丽在美国的装置也存在扩能计划,和日本合成化学工业公司在英国的装置也计划进行扩能改造。
这些项目存在以下几个特征:一是均为扩能改造,在原有基础上进行产能翻倍式增长,并非是新建装置;二是大部分项目都计划在2025年期间内投产运行,这与中国拟在建项目投产时间基本存在重合性,也将在2025年全球范围内掀起EVOH的产能爆发浪潮。
未来EVOH发展空间更大
从进口代替到自主研发、进而实现国产化进程加速,我国EVOH发展还有很长一段路要走,但也是未来发展的必然趋势。
整体而言,全球的EVOH生产商都是生产PVA的厂商。由于EVOH的生产工艺与PVA的生产工艺比较相似,因此我国需要进一步加强产学研的合作,增强高校与国内外企业的合作,以加速EVOH的技术开发。另外,我国也需要进一步扩大EVOH在包装领域的应用。
EVOH行业未来值得期待,预计至2028年,全球EVOH树脂市场规模将会达到88.76亿元,预测期间内将达到3.86%的年均复合增长率。
哪些企业在布局?
●可乐丽(10.3万吨/年)
1972年日本可乐丽在全球首家实现了EVOH工业化生产。
可乐丽是全球最大的EVOH生产商,市场份额约为60%。
可乐丽在美国、比利时、日本都有相关装置,其中美国产能达到5.8万吨/年,比利时产能达到3.5万吨/年,日本产能在1万吨/年。公司全球EVOH的总计产能达到10.3万吨/年,其品牌为EVAL。
2023年8月,可乐丽决定,扩大EVOH树脂(可乐丽商标:EVAL™)在美国和欧洲现有生产基地的产能。美国及欧洲基地将在2024年增加产能5000吨/年,并在2026年再增加5000吨/年。共增产10000吨/年,全球产能将从目前的103000吨/年增加到113000吨/年。
3月27日,可乐丽官网宣布:新加坡的全资子公司将投资4.1亿美元用于EVOH树脂扩产,一期项目将带来1.8万吨/年的产能,预计将在2026年底投产。据悉,考虑到未来需求量可能扩展的情况,该子公司此次扩产的总规划产能为3.6万吨/年。
●日本合成化学公司(6.9万吨/年)
日本合成化学公司在全球也拥有3套装置,美国产能在4.1万吨/年,英国产能在1.8万吨/年,日本产能在1万吨/年。日本化学合成公司全球EVOH的总产能在4.8万吨/年,其品牌为Soarnol。
2023年9月18日,据外媒报道,三菱化学计划将其位于英国赫尔(Hull)的SoarnoL品牌EVOH产能提高一倍以上,增至3.9万吨。公司目前年产量为1.8万吨。据悉工厂已于2023年4月开工建设,计划2025年7月完成扩产。
●长春石油化学股份有限公司(1万吨/年)
长春石油化学股份有限公司位于中国台湾省,拥有一套1万吨/年的装置。
●浙江众成
2023年5月,浙江众成在接受投资者调研时称,公司目前在研的EVOH产品主要有两类,一类是高阻隔类热收缩EVOH膜产品,一类是气调包装EVOH膜产品,这类是属于较低收缩率的EVOH膜产品。
同在5月,浙江众成在业绩说明会上表示,公司的EVOH高阻隔收缩膜研发及首条线的产业化项目已实现小批量生产,处于下游客户推广阶段,高收缩率的EVOH热收缩膜属于填补国内空白。
●川维化工
2018年4月份,川维化工500吨/年的EVOH中试装置实现中交,2019年8月,成功推出EVOH合成树脂产品,成为全球第四家、中国大陆独家可以批量生产和销售该绿色环保高端新品的供货商。
川维牌乙烯-乙烯醇共聚树脂EW系列产品是川维化工自有技术开发出的热塑性高阻隔树脂,具有良好的高阻隔性、透明性、成型加工性,是包装材料、汽车油箱、管道材料的理想原料之一。该产品对氧气的阻隔性能是LDPE的10000倍。
来源:中国化工信息周刊、烯烃及高端下游、化工新材料、化工平头哥、江苏省化学化工学会、红泥的竹里馆等网络公开渠道,由中国化工信息周刊编辑整理,转载请注明出处。
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