CN103342849B - 用于防治土壤流失的改性聚乙烯材料 - Google Patents
用于防治土壤流失的改性聚乙烯材料 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种用于防治土壤流失的改性聚乙烯材料，各组分质量百分含量如下：高密度聚乙烯85%-94%、聚己烯2%-5%、聚辛烯2%-5%、抗氧剂0.5%-1.5%、光稳定剂0.5%-1%、金属钝化剂0.5%-1%和黑色母0.5%-1.5%。本发明通过添加抗氧剂，提高了材料的耐化学腐蚀性能。然而由于抗氧剂的直接填充往往导致聚乙烯材料力学性能下降，本发明引入聚己烯材料做为聚乙烯材料与聚辛烯材料的相容剂。很好的改善了聚乙烯材料的力学性能，从而提高材料耐化学腐蚀性能，获得高性能生态修复材料。
Description
技术领域
本发明涉及化学领域，具体涉及一种用于防治土壤流失的改性聚乙烯材料。
背景技术
20世纪90年代以前，铁路、道路、水利工程等施工中的植被护坡，一般多采用撒草种穴播或沟播、铺草皮、空心六棱砖植草等护坡方法。经过10余年的发展，喷播技术已广泛应用于我国不同地区的公路、铁路及堤坝等工程边坡防护。1993年，我国引进土工材料植草护坡技术，随后土木工程界与塑料制品企业合作，开发研制出了各种土工材料产品，如三维植被网、土工格栅、土工网、土工格室等，结合植草技术，在铁路、公路、水利等工程的坡面绿化中应用。多采用聚乙烯材料。然而以往的聚乙烯材料由于力学性能较差，往往很难达到预期效果。
对于劣质土坡及岩石边坡的植被防护，目前国内研究已经较多。现有技术相对成功的有以下几类：生态混凝土材料，聚乙烯材料。
生态混凝土材料，为目前国内治理水土流失的主要产品。然而，其技术工艺复杂、工程成本高、施工工期长，严重制约着国内治理荒漠化和水土流失的进程。
聚乙烯材料为我国土木工程界和塑料制品企业合作开发的新型材料。聚乙烯材料力学性能较低、本身抗化学腐蚀性能较差不能满足很多护坡领域，抵抗级别较高风力的要求。还不能从性能上达到替代传统生态混凝土材料。
发明内容
本发明的目的是为了替代现有大量应用于护坡技术的工程造价高、施工工期长的生态混凝土材料，并克服了目前聚乙烯材料用于地质灾害区生态恢复、边坡加固、建筑工程中的护基、挡土工程、根治沙漠化等领域不能满足高力学性能及优异的抗化学腐蚀特性。
为实现上述目的，本发明的所采用技术方案是：
一种用于防治土壤流失的改性聚乙烯材料，各组分质量百分含量如下：
高密度聚乙烯：85%-94% 、
聚己烯：2%-5%、
聚辛烯：2%-5%、
抗氧剂：0.5%-1.5%、
光稳定剂：0.5%-1%、
金属钝化剂：0.5%-1%和
黑色母：0.5%-1.5% ；
其中：
所述的高密度聚乙烯分子量为40000-100000；
所述的抗氧剂是：
[四（3,5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯、
β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸十八酯、2,6-二叔丁基-4-甲酚、
2，2`-亚甲基双（4-甲基-6-叔丁基苯酚）或
1,3,5-三甲基-2,4,6-三（3,5-二叔丁基-4-羟基苄基）苯。；
所述的光稳定剂是：
水杨酸对叔丁基苯酯（TBS）、
双水杨酸对酚A酯（BAD）、
2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮（UV-531）、
水杨酸对辛基苯酯（OPS）或
2-羟基-4-正十二烷氧基二苯甲酮（UV-1200）；
所述的金属钝化剂是：
N,N’-双[3-(3’,5’-二叔丁基-4’-羟基苯基）丙酰基] 肼、
N,N’-二苯次甲基乙二酰基二肼或
N,N’-双（3-甲氧基-2-萘酰基）肼。
本发明通过添加抗氧剂，提高了材料的耐化学腐蚀性能。然而由于抗氧剂的直接填充往往导致聚乙烯材料力学性能下降，本发明引入聚己烯材料做为聚乙烯材料与聚辛烯材料的相容剂。很好的改善了聚乙烯材料的力学性能，从而提高材料耐化学腐蚀性能，获得高性能生态修复材料。
具体实施方式
技术指标：
| 序号 | 检验项目（单位） | 技术要求 |
| 1 | 密度（g/cm3） | 0.94-0.96 |
| 2 | 拉伸强度(MPa) | ≥20 |
| 3 | 拉伸断裂伸长率(%) | ≤10 |
| 4 | 简支粱冲击强度(缺口) (KJ/m2) | ≥40 |
| 5 | 长期热性能损失率（%） | ≤10 |
| 6 | 长期光性能损失率（%） | ≤25 |
| 7 | 长期化学腐蚀损失率（%） | ≤10 |
实施例一：
取高密度聚乙烯85份、聚己烯5份、聚辛烯5份、抗氧剂：[四（3,5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯 1.5份、光稳定剂：水杨酸对叔丁基苯酯（TBS）1份、金属钝化剂：N,N’-双[3-(3’,5’-二叔丁基-4’-羟基苯基）丙酰基] 肼1份和黑色母1.5份，所述的高密度聚乙烯分子量为100000。在常温常压下，高速搅拌充分混合30分钟，然后一起倒入双螺杆挤出机中造粒，将双螺杆挤出机的五段加热区间的加热温度分别设置为200℃、210℃、220、230℃、240℃，螺杆转速设置为80转/分钟；当加热温度达到平衡时，开启真空装置，压强控制在-0.095MPa；启动螺杆、喂料，并在出料口接收产品。经烘干后制得生态修复新材料。
该料力学性能： 拉伸强度：26MPa；拉伸断裂伸长率：5%；简支粱冲击强度(缺口)：40KJ/m2；长期热性能损失率：8%；长期光性能损失率：16%；长期化学腐蚀损失率：4%。
实施例二：
取高密度聚乙烯94份、聚己烯2份、聚辛烯2份、抗氧剂：β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸十八酯0.5份、光稳定剂：双水杨酸对酚A酯（BAD）0.5份、金属钝化剂N,N’-二苯次甲基乙二酰基二肼0.5份和黑色母0.5份；所述的高密度聚乙烯分子量为40000。在常温常压下，高速搅拌充分混合30分钟，然后一起倒入双螺杆挤出机中造粒，将双螺杆挤出机的五段加热区间的加热温度分别设置为200℃、210℃、220、230℃、240℃，螺杆转速设置为80转/分钟；当加热温度达到平衡时，开启真空装置，压强控制在-0.095MPa；启动螺杆、喂料，并在出料口接收产品。经烘干后制得生态修复新材料。
该料力学性能： 拉伸强度：20MPa；拉伸断裂伸长率：9%；简支粱冲击强度(缺口)：53KJ/m2；长期热性能损失率：9%；长期光性能损失率：20%；长期化学腐蚀损失率：9%。
实施例三：
取高密度聚乙烯90份、聚己烯3份、聚辛烯3份、抗氧剂：(2,6-二叔丁基-4-甲酚1份、光稳定剂：2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮（UV-531）1份、金属钝化剂：N,N’-双（3-甲氧基-2-萘酰基）肼1份和黑色母1份，所述的高密度聚乙烯分子量为60000。在常温常压下，高速搅拌充分混合30分钟，然后一起倒入双螺杆挤出机中造粒，将双螺杆挤出机的五段加热区间的加热温度分别设置为200℃、210℃、220、230℃、240℃，螺杆转速设置为80转/分钟；当加热温度达到平衡时，开启真空装置，压强控制在-0.095MPa；启动螺杆、喂料，并在出料口接收产品。经烘干后制得生态修复新材料。
该料力学性能： 拉伸强度：30MPa；拉伸断裂伸长率：8%；简支粱冲击强度(缺口)：47.1KJ/m2；长期热性能损失率：8%；长期光性能损失率：19%；长期化学腐蚀损失率：9%。
实施例四：
取高密度聚乙烯88份、聚己烯4份、聚辛烯4份、抗氧剂：2，2`-亚甲基双（4-甲基-6-叔丁基苯酚）1.5份、光稳定剂：水杨酸对辛基苯酯（OPS）0.5份、金属钝化剂：N,N’-双（3-甲氧基-2-萘酰基）肼1份和黑色母1份；所述的高密度聚乙烯选自分子量为80000的聚乙烯。在常温常压下，高速搅拌充分混合30分钟，然后一起倒入双螺杆挤出机中造粒，将双螺杆挤出机的五段加热区间的加热温度分别设置为200℃、210℃、220、230℃、240℃，螺杆转速设置为80转/分钟；当加热温度达到平衡时，开启真空装置，压强控制在-0.095MPa；启动螺杆、喂料，并在出料口接收产品。经烘干后制得生态修复新材料。
该料力学性能： 拉伸强度：31MPa；拉伸断裂伸长率：7%；简支粱冲击强度(缺口)：45KJ/m2；长期热性能损失率：8%；长期光性能损失率：18%；长期化学腐蚀损失率：9%。
实施例五：
取高密度聚乙烯91份、聚己烯3份、聚辛烯3份、抗氧剂：1,3,5-三甲基-2,4,6-三（3,5-二叔丁基-4-羟基苄基）苯1份、光稳定剂：2-羟基-4-正十二烷氧基二苯甲酮（UV-1200）0.6份、金属钝化剂：N,N’-双（3-甲氧基-2-萘酰基）肼0.4份和黑色母1份，所述的高密度聚乙烯分子量为70000。在常温常压下，高速搅拌充分混合30分钟，然后一起倒入双螺杆挤出机中造粒，将双螺杆挤出机的五段加热区间的加热温度分别设置为200℃、210℃、220、230℃、240℃，螺杆转速设置为80转/分钟；当加热温度达到平衡时，开启真空装置，压强控制在-0.095MPa；启动螺杆、喂料，并在出料口接收产品。经烘干后制得生态修复新材料。
该料力学性能： 拉伸强度：28MPa；拉伸断裂伸长率：9%；简支粱冲击强度(缺口)：46.5KJ/m2；长期热性能损失率：9%；长期光性能损失率：20%；长期化学腐蚀损失率：8%。
Claims (5)
1.一种用于防治土壤流失的改性聚乙烯材料，其特征在于，各组分质量百分含量如下：
高密度聚乙烯85%-94%、
聚己烯2%-5%、
聚辛烯2%-5%、
抗氧剂0.5%-1.5%、
光稳定剂0.5%-1%、
金属钝化剂0.5%-1%和
黑色母0.5%-1.5%。
2.根据权利要求1所述的一种用于防治土壤流失的改性聚乙烯材料，其特征在于，所述的高密度聚乙烯分子量为40000-100000。
3.根据权利要求1所述的一种用于防治土壤流失的改性聚乙烯材料，其特征在于，所述的抗氧剂是：
[四（3,5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯、
β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸十八酯、2,6-二叔丁基-4-甲酚、
2，2`-亚甲基双（4-甲基-6-叔丁基苯酚）或
1,3,5-三甲基-2,4,6-三（3,5-二叔丁基-4-羟基苄基）苯。
4.根据权利要求1所述的一种用于防治土壤流失的改性聚乙烯材料，其特征在于，所述的光稳定剂是：
水杨酸对叔丁基苯酯、
双水杨酸对酚A酯、
2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮、
水杨酸对辛基苯酯或
2-羟基-4-正十二烷氧基二苯甲酮。
5.根据权利要求1所述的一种用于防治土壤流失的改性聚乙烯材料，其特征在于，所述的金属钝化剂是：
N,N’-双[3-(3’,5’-二叔丁基-4’-羟基苯基）丙酰基] 肼、
N,N’-二苯次甲基乙二酰基二肼或
N,N’-双（3-甲氧基-2-萘酰基）肼。
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