CN105482223A - 一种高强度高伸长率高密度聚乙烯土工膜及其制备方法 - Google Patents

一种高强度高伸长率高密度聚乙烯土工膜及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明的目的是克服现有技术的缺陷，提供开发一种高拉伸强度，高撕裂强度，高断裂伸长率的高密度聚乙烯土工膜。一种高强度高伸长率高密度聚乙烯土工膜其特征在于：该土工膜包括以下重量份组成，高密度聚乙烯50-100份、热塑性弹性体5-15份、马来酸酐接枝高密度聚乙烯5-10份、表面改性纳米高岭土3-15份、色母3-5份以及防紫外剂0.1-0.5份。本发明优选的该土工膜包括以下重量份组成，高密度聚乙烯100份、热塑性弹性体10份、马来酸酐接枝高密度聚乙烯7份、表面改性纳米高岭土8份、色母5份以及防紫外剂0.3份。

Description

一种高强度高伸长率高密度聚乙烯土工膜及其制备方法
技术领域
本发明属于防水材料技术领域，特别涉及高强度高伸长率高密度聚乙烯土工膜及其制备方法。
背景技术
与传统防水材料比较，土工膜具有渗透系数低、耐低温性能好、形变适应性强、施工方便等优点，广泛应用于垃圾填埋场、污水处理厂、地铁、建筑物地下工程、种植屋面、人工湖、江河湖泊水库堤坝、护坡。美国早在1930年就将土工膜应用于游泳池和输水渠道防渗处理，我国1966年开始将土工膜用于混凝土坝防渗。土工膜在施工及使用过程中，也存在一些问题，容易受施工机械和工具的刺破，位于斜坡的土工膜因受到巨大拉力而破坏，当防渗工程发生较大沉降时土工膜容易整体撕裂。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的缺陷，提供开发一种高拉伸强度，高撕裂强度，高断裂伸长率的高密度聚乙烯土工膜。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种高强度高伸长率高密度聚乙烯土工膜：
一种高强度高伸长率高密度聚乙烯土工膜，其特征在于：该土工膜包括以下重量份组成，高密度聚乙烯50-100份、热塑性弹性体5-15份、马来酸酐接枝高密度聚乙烯5-10份、表面改性纳米高岭土3-15份、色母3-5份以及防紫外剂0.1-0.5份。
本发明优选的该土工膜包括以下重量份组成，高密度聚乙烯100份、热塑性弹性体10份、马来酸酐接枝高密度聚乙烯7份、表面改性纳米高岭土8份、色母5份以及防紫外剂0.3份。
本发明优选的该土工膜包括以下重量份组成，高密度聚乙烯100份、热塑性弹性体8份、马来酸酐接枝高密度聚乙烯5份、表面改性纳米高岭土12份、色母5份以及防紫外剂0.3份。
本发明优选的该土工膜包括以下重量份组成，高密度聚乙烯100份、热塑性弹性体10份、马来酸酐接枝高密度聚乙烯8份、表面改性纳米高岭土12份、色母5份以及防紫外剂0.3份。
对于本发明的各个组成进行解释说明：
1)高密度聚乙烯选用包括新家坡菲利普斯公司HDPE牌号是K306、新家坡菲利普斯公司HDPE牌号是TR400以及茂名石化公司HDPE牌号是TR400M在内的其中一种，所述热塑性弹性体为美国陶氏化学公司生产的牌号为Engage8842的热塑性弹性体。
2)表面改性纳米高岭土是一维尺寸为纳米级的片状粉体经过表面改性，改性剂为甲基丙烯酸甲酯、硅烷偶联剂以及钛酸酯偶联剂的一种或几种，当是几种混合时，所有原料等质量混合。
本发明还提供了一种高强度高伸长率高密度聚乙烯土工膜的制备方法，其步骤如下，
(1)称取90-110份乙醇，加入3-7份去离子水，用冰醋酸将溶液PH调至4-5，加入2-3份硅烷偶联剂，搅拌45min，称取100份高岭土，将配好的偶联剂溶液喷洒到高岭土表面，然后将其加入到高速混合机中90℃下高速搅拌20min出料，在100℃下干燥1小时，得到表面改性高岭土；
(2)称取90-110份高密度聚乙烯，加入到转矩流变仪中，转矩流变仪的工作数据为，温度200℃，转速60r/min，加入9-11份马来酸酐，加入1份引发剂过氧化二异丙苯，反应10min后，出料冷却破碎后挤出造粒，得到马来酸酐接枝改性高密度聚乙烯；
(3)按照重量份称取高密度聚乙烯、热塑性弹性体、马来酸酐接枝高密度聚乙烯、表面改性纳米高岭土、色母以及防紫外剂，混合放入高速混合机中，高速混合机搅拌15min后，经过单螺杆挤出到口模，再到三辊压光冷却定型成1mm厚的土工膜，挤出机温度205℃，口模温度210℃，三辊上辊温度70℃中辊温度60℃下辊温度50℃。
所述步骤(1)优选为，称取100份乙醇，加入5份去离子水，用冰醋酸将溶液PH调至4-5，加入2.5份硅烷偶联剂，搅拌45min。称取100份高岭土，将配好的偶联剂溶液喷洒到高岭土表面，然后将其加入到高速混合机中90℃下高速搅拌20min出料，在100℃下干燥1小时，得到表面改性高岭土。
所述步骤(2)优选为，称取100份高密度聚乙烯，加入到转矩流变仪中，转矩流变仪的工作数据为，温度200℃，转速60r/min，加入10份马来酸酐，加入1份引发剂过氧化二异丙苯，反应10min后，出料冷却破碎后挤出造粒，得到马来酸酐接枝改性高密度聚乙烯。
本发明提供的这种高强度高伸长率高密度聚乙烯土工膜的有益效果：以马来酸酐接枝高密度聚乙烯HDPE-g-MAH为相溶剂，用纳米高岭土及热塑性聚烯烃POE对高密度聚乙烯(HDPE)土工膜进行增强增韧，提高HDPE土工膜的物理力学性能。
具体实施方式
本发明为一种高强度高伸长率高密度聚乙烯土工膜，该土工膜包括以下重量份组成，高密度聚乙烯50-100份、热塑性弹性体5-15份、马来酸酐接枝高密度聚乙烯5-10份、表面改性纳米高岭土3-15份、色母3-5份以及防紫外剂0.1-0.5份。
针对上述的重量份组成，本发明设置了如下的具体实施例：
实施例1
该土工膜包括以下重量份组成，高密度聚乙烯100份、热塑性弹性体10份、马来酸酐接枝高密度聚乙烯7份、表面改性纳米高岭土8份、色母5份以及防紫外剂0.3份，高密度聚乙烯选用包括新家坡菲利普斯公司HDPE牌号是K306、新家坡菲利普斯公司HDPE牌号是TR400以及茂名石化公司HDPE牌号是TR400M在内的其中一种，所述热塑性弹性体为美国陶氏化学公司生产的牌号为Engage8842的热塑性弹性体，表面改性纳米高岭土是一维尺寸为纳米级的片状粉体经过表面改性，改性剂为甲基丙烯酸甲酯、硅烷偶联剂以及钛酸酯偶联剂的一种或几种，当是几种混合时，所有原料等质量混合，色母包括卡博特化工有限公司色母牌号PE2272，茂康色母BB562LG在内的一种或两种，当是两种混合时，所有原料等质量混合，防紫外剂为包括UV320(2-(2’-羟基-3’，5’-二叔丁基苯基)-苯并三唑)、UV1164(2-(4，6-双(2，4-二甲基苯基)-1，3，5-三嗪-2-基)-5-辛氧基酚)在内的一种或几种，当是几种混合时，所有原料等质量混合，按照上述组成生产出的土工膜，产品性能为：拉伸屈服强度23N/mm，拉伸断裂强度42N/mm，断裂伸长率1120％，直角撕裂强度376N，抗穿刺强度571N，拉伸负荷应力开裂413h。
实施例2
该土工膜包括以下重量份组成，高密度聚乙烯100份、热塑性弹性体8份、马来酸酐接枝高密度聚乙烯5份、表面改性纳米高岭土12份、色母5份以及防紫外剂0.3份，高密度聚乙烯选用包括新家坡菲利普斯公司HDPE牌号是K306、新家坡菲利普斯公司HDPE牌号是TR400以及茂名石化公司HDPE牌号是TR400M在内的其中一种，所述热塑性弹性体为美国陶氏化学公司生产的牌号为Engage8842的热塑性弹性体，表面改性纳米高岭土是一维尺寸为纳米级的片状粉体经过表面改性，改性剂为甲基丙烯酸甲酯、硅烷偶联剂以及钛酸酯偶联剂的一种或几种，当是几种混合时，所有原料等质量混合，色母包括卡博特化工有限公司色母牌号PE2272，茂康色母BB562LG在内的一种或两种，当是两种混合时，所有原料等质量混合，防紫外剂为包括UV320(2-(2’-羟基-3’，5’-二叔丁基苯基)-苯并三唑)、UV1164(2-(4，6-双(2，4-二甲基苯基)-1，3，5-三嗪-2-基)-5-辛氧基酚)在内的一种或几种，当是几种混合时，所有原料等质量混合，按照上述组成生产出的土工膜，产品性能为：拉伸屈服强度25N/mm，拉伸断裂强度46N/mm，断裂伸长率978％，直角撕裂强度355N，抗穿刺强度562N，拉伸负荷应力开裂405h。
实施例3
该土工膜包括以下重量份组成，高密度聚乙烯100份、热塑性弹性体10份、马来酸酐接枝高密度聚乙烯8份、表面改性纳米高岭土12份、色母5份以及防紫外剂0.3份，高密度聚乙烯选用包括新家坡菲利普斯公司HDPE牌号是K306、新家坡菲利普斯公司HDPE牌号是TR400以及茂名石化公司HDPE牌号是TR400M在内的其中一种，所述热塑性弹性体为美国陶氏化学公司生产的牌号为Engage8842的热塑性弹性体，表面改性纳米高岭土是一维尺寸为纳米级的片状粉体经过表面改性，改性剂为甲基丙烯酸甲酯、硅烷偶联剂以及钛酸酯偶联剂的一种或几种，当是几种混合时，所有原料等质量混合，色母包括卡博特化工有限公司色母牌号PE2272，茂康色母BB562LG在内的一种或两种，当是两种混合时，所有原料等质量混合，防紫外剂为包括UV320(2-(2’-羟基-3’，5’-二叔丁基苯基)-苯并三唑)、UV1164(2-(4，6-双(2，4-二甲基苯基)-1，3，5-三嗪-2-基)-5-辛氧基酚)在内的一种或几种，当是几种混合时，所有原料等质量混合，按照上述组成生产出的土工膜，产品性能为：产品性能拉伸屈服强度28N/mm，拉伸断裂强度52N/mm，断裂伸长率1069％，直角撕裂强度398N，抗穿刺强度559N，拉伸负荷应力开裂395h。
针对本发明同时还提供一种高强度高伸长率高密度聚乙烯土工膜的制备方法，其步骤如下，
(1)称取90-110份乙醇，加入3-7份去离子水，用冰醋酸将溶液PH调至4-5，加入2-3份硅烷偶联剂，搅拌45min，称取100份高岭土，将配好的偶联剂溶液喷洒到高岭土表面，然后将其加入到高速混合机中90℃下高速搅拌20min出料，在100℃下干燥1小时，得到表面改性高岭土；
(2)称取90-110份高密度聚乙烯，加入到转矩流变仪中，转矩流变仪的工作数据为，温度200℃，转速60r/min，加入9-11份马来酸酐，加入1份引发剂过氧化二异丙苯，反应10min后，出料冷却破碎后挤出造粒，得到马来酸酐接枝改性高密度聚乙烯；
(3)按照重量份称取高密度聚乙烯、热塑性弹性体、马来酸酐接枝高密度聚乙烯、表面改性纳米高岭土、色母以及防紫外剂，混合放入高速混合机中，高速混合机搅拌15min后，经过单螺杆挤出到口模，再到三辊压光冷却定型成1mm厚的土工膜，挤出机温度205℃，口模温度210℃，三辊上辊温度70℃中辊温度60℃下辊温度50℃。
针对上述的制备方法，本发明提供了具体的实施例，如下：
实施例4
(1)称取100份乙醇，加入5份去离子水，用冰醋酸将溶液PH调至4-5，加入2.5份硅烷偶联剂，搅拌45min。称取100份高岭土，将配好的偶联剂溶液喷洒到高岭土表面，然后将其加入到高速混合机中90℃下高速搅拌20min出料，在100℃下干燥1小时，得到表面改性高岭土；
(2)称取100份高密度聚乙烯，加入到转矩流变仪中，转矩流变仪的工作数据为，温度200℃，转速60r/min，加入10份马来酸酐，加入1份引发剂过氧化二异丙苯，反应10min后，出料冷却破碎后挤出造粒，得到马来酸酐接枝改性高密度聚乙烯；
(3)按照重量份称取高密度聚乙烯、热塑性弹性体、马来酸酐接枝高密度聚乙烯、表面改性纳米高岭土、色母以及防紫外剂，混合放入高速混合机中，高速混合机搅拌15min后，经过单螺杆挤出到口模，再到三辊压光冷却定型成1mm厚的土工膜，挤出机温度205℃，口模温度210℃，三辊上辊温度70℃中辊温度60℃下辊温度50℃。
对于本发明中出现的组分名称有对应的英文缩写，高密度聚乙烯-HDPE，热塑性弹性体-POE，马来酸酐接枝高密度聚乙烯-HDPE-G-MAH。
本发明的有益效果：以马来酸酐接枝高密度聚乙烯为相溶剂，用纳米高岭土及热塑性弹性体对高密度聚乙烯土工膜进行增强增韧，提高高密度聚乙烯土工膜的物理力学性能。

Claims (9)

1.一种高强度高伸长率高密度聚乙烯土工膜，其特征在于：该土工膜包括以下重量份组成，高密度聚乙烯50-100份、热塑性弹性体5-15份、马来酸酐接枝高密度聚乙烯5-10份、表面改性纳米高岭土3-15份、色母3-5份以及防紫外剂0.1-0.5份。
2.根据权利要求1所述的一种高强度高伸长率高密度聚乙烯土工膜，其特征在于：该土工膜包括以下重量份组成，高密度聚乙烯100份、热塑性弹性体10份、马来酸酐接枝高密度聚乙烯7份、表面改性纳米高岭土8份、色母5份以及防紫外剂0.3份。
3.根据权利要求1所述的一种高强度高伸长率高密度聚乙烯土工膜，其特征在于：该土工膜包括以下重量份组成，高密度聚乙烯100份、热塑性弹性体8份、马来酸酐接枝高密度聚乙烯5份、表面改性纳米高岭土12份、色母5份以及防紫外剂0.3份。
4.根据权利要求1所述的一种高强度高伸长率高密度聚乙烯土工膜，其特征在于：该土工膜包括以下重量份组成，高密度聚乙烯100份、热塑性弹性体10份、马来酸酐接枝高密度聚乙烯8份、表面改性纳米高岭土12份、色母5份以及防紫外剂0.3份。
5.根据权利要求1所述的一种高强度高伸长率高密度聚乙烯土工膜，其特征在于：所述高密度聚乙烯选用包括新家坡菲利普斯公司HDPE牌号是K306、新家坡菲利普斯公司HDPE牌号是TR400以及茂名石化公司HDPE牌号是TR400M在内的其中一种，所述热塑性弹性体为美国陶氏化学公司生产的牌号为Engage8842的热塑性弹性体。
6.根据权利要求1所述的一种高强度高伸长率高密度聚乙烯土工膜，其特征在于：所述表面改性纳米高岭土是一维尺寸为纳米级的片状粉体经过表面改性，改性剂为甲基丙烯酸甲酯、硅烷偶联剂以及钛酸酯偶联剂的一种或几种，当是几种混合时，所有原料等质量混合。
7.一种权利要求1-4任一条所述的高强度高伸长率高密度聚乙烯土工膜的制备方法，其特征在于：其步骤如下，
(1)称取90-110份乙醇，加入3-7份去离子水，用冰醋酸将溶液PH调至4-5，加入2-3份硅烷偶联剂，搅拌45min，称取100份高岭土，将配好的偶联剂溶液喷洒到高岭土表面，然后将其加入到高速混合机中90℃下高速搅拌20min出料，在100℃下干燥1小时，得到表面改性高岭土；
(2)称取90-110份高密度聚乙烯，加入到转矩流变仪中，转矩流变仪的工作数据为，温度200℃，转速60r/min，加入9-11份马来酸酐，加入1份引发剂过氧化二异丙苯，反应10min后，出料冷却破碎后挤出造粒，得到马来酸酐接枝改性高密度聚乙烯；
(3)按照重量份称取高密度聚乙烯、热塑性弹性体、马来酸酐接枝高密度聚乙烯、表面改性纳米高岭土、色母以及防紫外剂，混合放入高速混合机中，高速混合机搅拌15min后，经过单螺杆挤出到口模，再到三辊压光冷却定型成1mm厚的土工膜，挤出机温度205℃，口模温度210℃，三辊上辊温度70℃中辊温度60℃下辊温度50℃。
8.根据权利要求7所述的一种高强度高伸长率高密度聚乙烯土工膜的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)优选为，称取100份乙醇，加入5份去离子水，用冰醋酸将溶液PH调至4-5，加入2.5份硅烷偶联剂，搅拌45min。称取100份高岭土，将配好的偶联剂溶液喷洒到高岭土表面，然后将其加入到高速混合机中90℃下高速搅拌20min出料，在100℃下干燥1小时，得到表面改性高岭土。
9.根据权利要求7或8所述的一种高强度高伸长率高密度聚乙烯土工膜的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)优选为，称取100份高密度聚乙烯，加入到转矩流变仪中，转矩流变仪的工作数据为，温度200℃，转速60r/min，加入10份马来酸酐，加入1份引发剂过氧化二异丙苯，反应10min后，出料冷却破碎后挤出造粒，得到马来酸酐接枝改性高密度聚乙烯。
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