CN103897248A - 微纳多层聚合物土工膜及其制备方法及装置 - Google Patents

微纳多层聚合物土工膜及其制备方法及装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种微纳多层聚合物土工膜及其制备方法及装置,按重量份数计算，包括60-95份聚合物，4-40份无机填料及1-10份改性剂。本发明对产品的配方及制备工艺进行了优选，所制备的聚合物多层土工膜拉伸强度高，断裂伸长率高，抗穿刺性能优异，阻隔性能优异，与现有产品相比成本更低廉，生产过程绿色环保，可实现连续生产。本发明的制备方法工艺简单、易操作，非常适宜工业化生产。

Description

微纳多层聚合物土工膜及其制备方法及装置
技术领域
本发明涉及高分子材料领域，尤其是一种微纳多层聚合物土工膜及其制备方法及装置。
背景技术
聚合物土工膜广泛的应用于隧道、垃圾填埋场、矿山尾坝、沿海滩涂治理、民用建筑、水利水电、电厂、环保设施、市政设施等各种设施或建筑的防渗、防漏。随着交通事业的发展，和人们对环境保护越来越重视，聚合物土工膜的用量也越来越大。
目前，聚合物土工膜有聚乙烯、聚丙烯、乙烯醋酸乙烯共聚物（EVA）、乙烯-丙烯共聚物（EPDM）等聚合物材料挤出制备，大多是单层、两层、三层。三层以上的多层聚合物土工膜很少。聚合物土工膜的使用环境非常恶劣，通常在使用过程中会遇到很多锋利的岩石或其它坚硬物体，容易将土工膜刺穿，使得聚合物土工膜的防渗、防漏性能大幅下降。因此，如何提高聚合物土工膜的抗穿刺性能和其它力学性能非常重要。近年来国内外的研究表明，多层聚合物膜相对单层、两层或三层聚合物膜具有更优异的拉伸力学性能，尤其是抗穿刺性能。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种微纳多层聚合物土工膜及其制备方法及装置，拉伸强度高，断裂伸长率高，抗穿刺性能优异，阻隔性能优异，制备工艺简单，与现有产品相比成本更低廉，以克服现有技术的不足。
本发明是这样实现的：微纳多层聚合物土工膜,按重量份数计算，包括60-95份聚合物，4-40份无机填料及1-10份改性剂。
所述聚合物为聚乙烯、聚丙烯、乙烯醋酸乙烯共聚物（EVA）、乙烯-丙烯共聚物（EPDM）中的一种或几种按任意比例组成的共混物。
所述无机填料为碳酸钙、硫酸钡、二氧化硅、滑石粉、蒙脱土中的一种或几种的任意比例组合。
所述改性剂为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、乙烯接枝马来酸酐、乙烯接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯、丙烯接枝马来酸酐或丙烯接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯。
微纳多层聚合物土工膜的制备方法,按上述重量份数，取无机填料与改性剂进行混合，搅拌均匀后，获得改性无机填料；再将改性无机填料与聚合物加入专用聚合物微纳层叠共挤装置中进行共混挤出，获得聚合物层与聚合物/无机填料层的交替多层土工膜成品。
所述的聚合物层或聚合物/无机填料层的单层厚度为10nm～250μm。
专用聚合物微纳层叠共挤装置，包括四层分配器，在四层分配器的两侧分别连接有左侧单螺杆挤出机及右侧单螺杆挤出机，在四层分配器的出口上连接有四层倍增器，在四层倍增器的出口上连接有三层分配器，在三层分配器的出口上设有口模。
左侧单螺杆挤出机及右侧单螺杆挤出机与四层分配器之间设有熔体泵。
与现有技术相比，本发明对产品的配方及制备工艺进行了优选，所制备的聚合物多层土工膜拉伸强度高，断裂伸长率高，抗穿刺性能优异，阻隔性能优异，与现有产品相比成本更低廉，生产过程绿色环保，可实现连续生产。本发明的制备方法工艺简单、易操作，非常适宜工业化生产。
附图说明
附图1为本发明产品的结构示意图；
附图2为本发明的专用聚合物微纳层叠共挤装置的结构示意图；
附图3为本发明的工作流程框图。
具体实施方式
本发明的实施例1：微纳多层聚合物土工膜,按重量份数计算，包括80份聚乙烯，23份碳酸钙及2份聚乙烯接枝马来酸酐。
微纳多层聚合物土工膜的制备方法,按上述重量份数，取先将碳酸钙与改性剂进行混合，搅拌均匀后获得改性碳酸钙与；再将改性碳酸钙与与聚乙加入专用聚合物微纳层叠共挤装置中进行共混挤出，获得交替PE层8与PE/CaCO3层9的成品； PE层8或PE/CaCO3层9的单层厚度为50nm。
专用聚合物微纳层叠共挤装置，包括四层分配器4，在四层分配器4的两侧分别连接有左侧单螺杆挤出机1及右侧单螺杆挤出机2，在四层分配器4的出口上连接有四层倍增器5，在四层倍增器5的出口上连接有三层分配器6，在三层分配器6的出口上设有口模7；左侧单螺杆挤出机1及右侧单螺杆挤出机2与四层分配器4之间设有熔体泵3。
本发明的实施例2：微纳多层聚合物土工膜,按重量份数计算，包括83份聚乙烯，15份无机填料及2份聚乙烯接枝甲基丙烯缩水甘油酯；无机填料为等质量的碳酸钙与滑石粉进行复配而成。
制备方法同实施例1，获得交替PE层8与PE/CaCO3/滑石粉层9的成品； PE层8或PE/CaCO3/滑石粉层9的单层厚度为200nm。
采用的装置同实施例1。
本发明的实施例3：微纳多层聚合物土工膜,按重量份数计算，包括80份EVA，23份蒙脱土及2份聚乙烯接枝甲基丙烯缩水甘油酯。
制备方法同实施例1，获得交替EVA层8与EVA/蒙脱土层9的成品；EVA层8或EVA/蒙脱土层9的单层厚度为150nm。
采用的装置同实施例1。
为了验证本发明的效果，将上述三个实施例所制备获得的产品取单层与1024层多层土工膜的主要力学性能进行测试，拉伸性能按照国家标准GB/T 1040.3-2006进行测试，穿刺性能按ASTM D4833-2007测试。结果如表1所示。
Figure 598934DEST_PATH_IMAGE001
根据表1的结果可以得知，本发明的3个实施例所制备获得的产品的拉伸轻度、断裂伸长率以及抵抗力都非常优秀，比现有的普通产品在添加10%CaCO3填料情况下，拉伸强度低于17MPa，断裂伸长率低于500%，抵抗力低于350N。

Claims (8)

1.一种微纳多层聚合物土工膜,其特征在于：按重量份数计算，包括60-95份聚合物，4-40份无机填料及1-10份改性剂。
2.根据权利要求1所述的微纳多层聚合物土工膜,其特征在于：所述聚合物为聚乙烯、聚丙烯、乙烯醋酸乙烯共聚物、乙烯-丙烯共聚物中的一种或几种按任意比例组成的共混物。
3.根据权利要求1所述的微纳多层聚合物土工膜,其特征在于：所述无机填料为碳酸钙、硫酸钡、二氧化硅、滑石粉、蒙脱土中的一种或几种的任意比例组合。
4.根据权利要求1所述的微纳多层聚合物土工膜,其特征在于：所述改性剂为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、乙烯接枝马来酸酐、乙烯接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯、丙烯接枝马来酸酐或丙烯接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯。
5.一种如权利要求1所述的微纳多层聚合物土工膜的制备方法,其特征在于：按上述重量份数，取无机填料与改性剂进行混合，搅拌均匀后，获得改性无机填料；再将改性无机填料与聚合物加入专用聚合物微纳层叠共挤装置中进行共混挤出，获得聚合物层与聚合物/无机填料层的交替多层土工膜成品。
6.根据权利要求5所述的微纳多层聚合物土工膜的制备方法，其特征在于：所述的聚合物层或聚合物/无机填料层的单层厚度为10nm～250μm。
7.一种专用聚合物微纳层叠共挤装置，包括四层分配器（4），其特征在于：在四层分配器（4）的两侧分别连接有左侧单螺杆挤出机（1）及右侧单螺杆挤出机（2），在四层分配器（4）的出口上连接有四层倍增器（5），在四层倍增器（5）的出口上连接有三层分配器（6），在三层分配器（6）的出口上设有口模（7）。
8.根据权利要求7所述的专用聚合物微纳层叠共挤装置，其特征在于：左侧单螺杆挤出机（1）及右侧单螺杆挤出机（2）与四层分配器（4）之间设有熔体泵（3）。
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