CN106046486A - 一种纤维改性土工格栅及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种纤维改性土工格栅，它是由下述重量份的原料组成的：氟铝酸钾1‑2、氧化石墨烯5‑7、对羟基苯甲酸40‑50、乙酸酐10‑17、醋酸锌0.08‑0.1、6‑羟基‑2‑萘甲酸20‑30、高密度聚乙烯180‑200、水解聚马来酸酐2‑3、微晶石蜡2‑4、骨炭3‑5、烷基化二苯胺0.3‑1、氰乙基纤维素2‑3、羧甲基纤维素钠1‑2、亚磷酸三壬基苯酯10‑14、磷酸钙2‑3。本发明加入了氰乙基纤维素、羧甲基纤维素钠，不仅有效的改善了填料粒子在聚合物中的分散性，还提高了成品的抗性。

Description

一种纤维改性土工格栅及其制备方法
技术领域
本发明涉及土工格栅技术领域，尤其涉及一种纤维改性土工格栅及其制备方法。
背景技术
热致液晶共聚酯具有优异的综合性能，比如高强度、高模量、良好的热稳定性及成型加工性能等，使其能够广泛应用于航天航空、国防军工、光纤通信、电子电器等高新技术领域。虽然热致液晶共聚酯有优异的综合性能，但是科技的发展对这种材料提出了更高的要求，尤其是在一些特殊领域需要其具有更高的模量、强度及热稳定性等。因此需要对热致液晶共聚酯材料进行改性，大量研究表明碳纳米管、纳米炭黑和纳米碳纤维等纳米材料都能够有效的提高热致液晶共聚酯的性能，尤其是力学性能和热稳定性能。石墨烯作为一种新兴的二维纳米碳材料，与碳纳米管、纳米炭黑和纳米碳纤维等纳米材料相比具有更加优异的性能，而且其在改性其他聚合物时也体现出很大的潜力。
有少量文献就石墨烯改性热致液晶共聚酯进行过报导。根据文献报道，制备热致液晶共聚酯/石墨烯复合材料所采用的是原位溶液聚合的工艺，在制备过程中需要消耗大量溶剂，不利于环境保护，而且通过原位溶液聚合的方式制备的热致液晶共聚酯/石墨烯复合材料的力学性能不好，无法满足实际应用的要求；。
发明内容
本发明目的就是为了弥补已有技术的缺陷，提供一种纤维改性土工格栅及其制备方法。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种纤维改性土工格栅，它是由下述重量份的原料组成的：
氟铝酸钾1-2、氧化石墨烯5-7、对羟基苯甲酸40-50、乙酸酐10-17、醋酸锌0.08-0.1、6-羟基-2-萘甲酸20-30、高密度聚乙烯180-200、水解聚马来酸酐2-3、微晶石蜡2-4、骨炭3-5、烷基化二苯胺0.3-1、氰乙基纤维素2-3、羧甲基纤维素钠1-2、亚磷酸三壬基苯酯10-14、磷酸钙2-3。
一种所述的纤维改性土工格栅的制备方法，包括以下步骤：
（1）取上述羧甲基纤维素钠，加入到其重量6-8倍的去离子水中，搅拌均匀，得纤维水溶液；
（2）取上述乙酸酐重量的60-70%，与上述对羟基苯甲酸混合，加入到138-140℃的油浴中，保温搅拌10-15分钟，滴加混合料重量0.01-0.02%的、96-98%的硫酸，保温反应3-5小时，出料，趁热倒入到其重量1.6-2倍的冰水中，静置3-5分钟，加入上述纤维水溶液，搅拌均匀，鼓风干燥，送入50-60℃的真空干燥箱中，干燥20-24小时，得乙酰化单体a；
（3）将上述6-羟基-2-萘甲酸、剩余的乙酸酐混合，加入到120-130℃的油浴中，保温反应3-4小时，加入上述氰乙基纤维素，搅拌均匀，出料，趁热倒入到其重量1.6-2倍的冰水中，静置3-5分钟，鼓风干燥，送入50-60℃的真空干燥箱中，干燥20-24小时，得乙酰化单体b；
（4）取上述烷基化二苯胺，加入到其重量27-30倍的无水乙醇中，搅拌均匀，微晶石蜡，升高温度为76-80℃，保温搅拌10-13分钟，加入磷酸钙，超声1-2分钟，得醇分散液；
（5）取上述氧化石墨烯，加入到其重量100-120倍的无水乙醇中，加入上述醇分散液，搅拌均匀，超声分散50-60分钟，依次加入上述乙酰化单体a、乙酰化单体b，超声30-40分钟，减压蒸馏，将产物在60-70℃的真空下干燥20-25小时，得单体预处理石墨烯；
（6）将上述单体预处理石墨烯、醋酸锌混合，送入到反应釜中，通入氮气保护，升高温度为240-250℃，保温反应3-4小时，继续升高温度为270-280℃，保温反应1-2小时，继续升高温度为290-300℃，保温反应30-40分钟，出料冷却，得石墨烯共聚酯复合材料；
（7）将上述氟铝酸钾加入到其重量17-20倍的去离子水中，搅拌均匀，加入水解聚马来酸酐，升高温度为60-70℃，保温搅拌4-8分钟，加入上述石墨烯共聚酯复合材料，继续保温搅拌20-30分钟，过滤，将沉淀在常温下干燥，得改性石墨烯共聚酯复合材料；
（8）将上述改性石墨烯共聚酯复合材料与剩余各原料混合，搅拌均匀，送入挤出机，经熔融挤出，熔体由三辊压机辊压制成板材，再经过冲孔、拉伸，即得所述土工格栅。
本发明的优点是：本发明采用对羟基苯甲酸、6-羟基-2-萘甲酸为单体，通过硫酸催化作用下用乙酸酐进行乙酰化处理，然后将乙酰化单体进行熔融聚合，在聚合过程中通过醋酸锌催化，得到具有分子链交联网络结构的聚酯，本发明还在聚合过程中加入 了氧化石墨烯，其表面含有大量的羟基、羧基、环氧基等含氧基团，含氧基团的存在会使石墨片层间距扩大，使其能够良好的分散在聚合物基体中，从而有效的提高成品热致液晶共聚酯的力学性能，而力学性能的提高一方面源于聚酯分子链通过酯基连接到氧化石墨烯片层上，另一方面源于热致液晶共聚酯分子链中的芳香环和氧化石墨烯片层间的非共价键作用，而得到的石墨烯共聚酯复合材料由于氧化石墨烯的物理阻隔作用，减慢了热降解产物的扩散，因此具有很好的熔融流动性，进而可以很好的分散到聚丙烯中，得到高分散性、无粒子团聚的成品材料；本发明加入了氰乙基纤维素、羧甲基纤维素钠，不仅有效的改善了填料粒子在聚合物中的分散性，还提高了成品的抗性。
具体实施方式
一种纤维改性土工格栅，它是由下述重量份的原料组成的：
氟铝酸钾1、氧化石墨烯5、对羟基苯甲酸40、乙酸酐10、醋酸锌0.08、6羟基萘甲酸20、高密度聚乙烯180、水解聚马来酸酐2、微晶石蜡2、骨炭3、烷基化二苯胺0.3、氰乙基纤维素2、羧甲基纤维素钠1、亚磷酸三壬基苯酯10、磷酸钙2。
一种所述的纤维改性土工格栅的制备方法，包括以下步骤：
（1）取上述羧甲基纤维素钠，加入到其重量6倍的去离子水中，搅拌均匀，得纤维水溶液；
（2）取上述乙酸酐重量的60%，与上述对羟基苯甲酸混合，加入到138℃的油浴中，保温搅拌10分钟，滴加混合料重量0.01%的、96%的硫酸，保温反应3小时，出料，趁热倒入到其重量1.6倍的冰水中，静置3分钟，加入上述纤维水溶液，搅拌均匀，鼓风干燥，送入50℃的真空干燥箱中，干燥20小时，得乙酰化单体a；
（3）将上述6羟基萘甲酸、剩余的乙酸酐混合，加入到120℃的油浴中，保温反应3小时，加入上述氰乙基纤维素，搅拌均匀，出料，趁热倒入到其重量1.6倍的冰水中，静置3分钟，鼓风干燥，送入50℃的真空干燥箱中，干燥20小时，得乙酰化单体b；
（4）取上述烷基化二苯胺，加入到其重量27倍的无水乙醇中，搅拌均匀，微晶石蜡，升高温度为76℃，保温搅拌10分钟，加入磷酸钙，超声1分钟，得醇分散液；
（5）取上述氧化石墨烯，加入到其重量100倍的无水乙醇中，加入上述醇分散液，搅拌均匀，超声分散50分钟，依次加入上述乙酰化单体a、乙酰化单体b，超声30分钟，减压蒸馏，将产物在60℃的真空下干燥20小时，得单体预处理石墨烯；
（6）将上述单体预处理石墨烯、醋酸锌混合，送入到反应釜中，通入氮气保护，升高温度为240℃，保温反应3小时，继续升高温度为270℃，保温反应1小时，继续升高温度为290℃，保温反应30分钟，出料冷却，得石墨烯共聚酯复合材料；
（7）将上述氟铝酸钾加入到其重量17倍的去离子水中，搅拌均匀，加入水解聚马来酸酐，升高温度为60℃，保温搅拌4分钟，加入上述石墨烯共聚酯复合材料，继续保温搅拌20分钟，过滤，将沉淀在常温下干燥，得改性石墨烯共聚酯复合材料；
（8）将上述改性石墨烯共聚酯复合材料与剩余各原料混合，搅拌均匀，送入挤出机，经熔融挤出，熔体由三辊压机辊压制成板材，再经过冲孔、拉伸，即得所述土工格栅。
外观：平整、无气泡、无沟痕；
格栅片的拉伸屈服强度：23MPa；
焊接处抗拉强度：≥200N/cm。

Claims (2)

1.一种纤维改性土工格栅，其特征在于，它是由下述重量份的原料组成的：
氟铝酸钾1-2、氧化石墨烯5-7、对羟基苯甲酸40-50、乙酸酐10-17、醋酸锌0.08-0.1、6-羟基-2-萘甲酸20-30、高密度聚乙烯180-200、水解聚马来酸酐2-3、微晶石蜡2-4、骨炭3-5、烷基化二苯胺0.3-1、氰乙基纤维素2-3、羧甲基纤维素钠1-2、亚磷酸三壬基苯酯10-14、磷酸钙2-3。
2.一种如权利要求1所述的纤维改性土工格栅的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）取上述羧甲基纤维素钠，加入到其重量6-8倍的去离子水中，搅拌均匀，得纤维水溶液；
（2）取上述乙酸酐重量的60-70%，与上述对羟基苯甲酸混合，加入到138-140℃的油浴中，保温搅拌10-15分钟，滴加混合料重量0.01-0.02%的、96-98%的硫酸，保温反应3-5小时，出料，趁热倒入到其重量1.6-2倍的冰水中，静置3-5分钟，加入上述纤维水溶液，搅拌均匀，鼓风干燥，送入50-60℃的真空干燥箱中，干燥20-24小时，得乙酰化单体a；
（3）将上述6-羟基-2-萘甲酸、剩余的乙酸酐混合，加入到120-130℃的油浴中，保温反应3-4小时，加入上述氰乙基纤维素，搅拌均匀，出料，趁热倒入到其重量1.6-2倍的冰水中，静置3-5分钟，鼓风干燥，送入50-60℃的真空干燥箱中，干燥20-24小时，得乙酰化单体b；
（4）取上述烷基化二苯胺，加入到其重量27-30倍的无水乙醇中，搅拌均匀，微晶石蜡，升高温度为76-80℃，保温搅拌10-13分钟，加入磷酸钙，超声1-2分钟，得醇分散液；
（5）取上述氧化石墨烯，加入到其重量100-120倍的无水乙醇中，加入上述醇分散液，搅拌均匀，超声分散50-60分钟，依次加入上述乙酰化单体a、乙酰化单体b，超声30-40分钟，减压蒸馏，将产物在60-70℃的真空下干燥20-25小时，得单体预处理石墨烯；
（6）将上述单体预处理石墨烯、醋酸锌混合，送入到反应釜中，通入氮气保护，升高温度为240-250℃，保温反应3-4小时，继续升高温度为270-280℃，保温反应1-2小时，继续升高温度为290-300℃，保温反应30-40分钟，出料冷却，得石墨烯共聚酯复合材料；
（7）将上述氟铝酸钾加入到其重量17-20倍的去离子水中，搅拌均匀，加入水解聚马来酸酐，升高温度为60-70℃，保温搅拌4-8分钟，加入上述石墨烯共聚酯复合材料，继续保温搅拌20-30分钟，过滤，将沉淀在常温下干燥，得改性石墨烯共聚酯复合材料；
（8）将上述改性石墨烯共聚酯复合材料与剩余各原料混合，搅拌均匀，送入挤出机，经熔融挤出，熔体由三辊压机辊压制成板材，再经过冲孔、拉伸，即得所述土工格栅。
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