CN109337163A - 一种具有热惰性的导电土工膜及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种具有热惰性的导电土工膜及其制备方法，属于导电土工膜，本发明要解决的技术问题为土工膜受阳光照射后，加速老化，同时土工膜的尺寸变化较大，容易造成褶皱，影响导电效果，采用的技术方案为：①一种具有热惰性的导电土工膜，该土工膜包括由上至下依次排布的反射层、基础层和导电层，反射层的厚度为0.1‑0.5mm，基础层的厚度为1.0‑2mm，导电层的厚度为0.1‑0.5mm。②一种具有热惰性的导电土工膜及其制备方法，包括如下步骤：（1）、制备反射层；（2）、制备基础层；（3）、制备导电层；（4）、将反射层预混合料、基础层预混合料和导电层预混料通过三层共挤土工膜挤出机的外层、中层、内层共挤挤出结合为一体的土工膜。

Description

一种具有热惰性的导电土工膜及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种导电土工膜，具体地说是一种具有热惰性的导电土工膜及其制备方法。
背景技术
聚乙烯土工膜目前广泛应用于垃圾填埋场、尾矿坝、化工污水处理池、养殖场粪便处理池、水利、城市建设等领域。但目前在应用中仍存在一些问题：
(1)、由于土工膜采用聚乙烯树脂为原料，土工膜在铺设后受到阳光照射和环境温度的影响，其表面温度和尺寸稳定性就会发生很大变动，温度升高会加速土工膜的老化，影响土工膜的使用寿命；
(2)、根据其热胀冷缩原理，温度越高其尺寸稳定性就会越大，从而使土工膜不能紧紧贴与地面，造成大量褶皱；大量褶皱会产生如下问题：
①、增加焊接难度，尺寸增加就会造成焊接不牢固、漏焊等现象，出现渗漏现象；
②、对于导电土工膜，多采用地面导电加土工膜本身表层进行导电的方式，由于褶皱问题，使土工膜不能与地面紧紧贴在一起，影响其导电效果，在进行漏点检测时就会增加漏检率，使漏点无法检测到；为了避免褶皱，达到导电效果，就需要在土工膜表层加入大量的导电炭黑(一般30％以上)，当炭黑含量高于3％时就会对土工膜的力学性能指标大大降低，也会是土工膜加速老化。
发明内容
本发明的技术任务是提供一种具有热惰性的导电土工膜及其制备方法，来解决土工膜受阳光照射后，温度迅速升高，加速土工膜老化，同时土工膜的尺寸变化较大，容易造成褶皱，进而影响土工膜导电效果的问题。
本发明的技术任务是按以下方式实现的，一种具有热惰性的导电土工膜，该土工膜包括由上至下依次排布的反射层、基础层和导电层，反射层的厚度为0.1-0.5mm(反射层的厚度优选0.2-0.4mm)，基础层的厚度为1.0-2mm(基础层的厚度优选1.2-1.5mm)，导电层的厚度为0.1-0.5mm(导电层的厚度优选0.2-0.4mm)。
作为优选，该导电土工膜主要由以下重量配比的原料混合而成：银粉色母粒5-10份(银粉色母粒优选6-8份)，钛白粉母料3-5份(钛白粉母料优选3.5-4.5份)，中密度聚乙烯63-80份(中密度聚乙烯优选69-78份)，普通抗氧炭黑色母粒5-7份(普通抗氧炭黑色母粒优选5.5-6.5份)，导电炭黑母料7-15份(导电炭黑母料优选9-13份)。
作为优选，所述银粉色母粒主要由以下重量配比的原料混合而成：银粉35-50份(银粉优选39-46份)，中密度聚乙烯42-61份(中密度聚乙烯优选45-56份)，抗氧剂4-8份(抗氧剂优选6-7份)。
更优地，所述导电炭黑母料主要由以下重量配比的原料混合而成：导电炭黑40-50份(导电炭黑优选43-48份)，抗氧剂4-8份(抗氧剂优选5-6份)，聚乙烯42-56份(聚乙烯优选43-54份)。
更优地，所述银粉采用直径为800目的银粉；抗氧剂主要是主抗氧剂与辅助抗氧剂按1:1-2:1.2的比例混合组成的复配抗氧剂；导电炭黑采用日本狮王超导炭黑EC-300J。
更优地，所述主抗氧剂采用受阻酚类抗氧剂，受阻酚类抗氧剂采用二丁基烃基甲苯；辅助抗氧剂采用亚磷酸酯类；亚磷酸酯类抗氧剂采用二亚磷酸季戊四醇酯二异葵酯。
一种具有热惰性的导电土工膜及其制备方法，该制备方法包括如下步骤：
(1)、制备反射层：将银粉色母粒5-10份(银粉色母粒优选6-8份)，钛白粉母料3-5份(钛白粉母料优选3.5-4.5份)，中密度聚乙烯20-27份(中密度聚乙烯优选20.36-26.29份)分别加入混合机中搅拌3-10分钟(优选4-7分钟)，制成反射层预混合料；
(2)、制备基础层：将中密度聚乙烯22-28份(中密度聚乙烯优选22.28-27.14份)，普通抗氧炭黑色母粒5-7份(普通抗氧炭黑色母粒优选5.5-6.5份)分别加入混合机中搅拌3-10分钟(优选4-6分钟)，制成基础层预混合料；
(3)、制备导电层：将中密度聚乙烯20-27份(中密度聚乙烯优选20.36-26.57份)，导电炭黑母料7-15份(导电炭黑母料优选9-13份)分别加入混合机中搅拌3-10分钟(优选4-9分钟)，制成导电层预混料；
(4)、将反射层预混合料、基础层预混合料和导电层预混料通过三层共挤土工膜挤出机的外层、中层、内层共挤挤出结合为一体，得到外层为反射层、中层为基础层、内层为导电层的结构形式制成土工膜。
作为优选，所述银粉色母粒制备方法如下：
①、将银粉35-50份(银粉优选39-46份)，中密度聚乙烯42-61份(中密度聚乙烯优选45-56份)，抗氧剂4-8份(抗氧剂优选6-7份)分别加入混合机中搅拌3-10分钟(优选4-7分钟)，制成银粉色母粒预混合料；
②、将银粉色母粒预混料用熔融挤出设备进行熔融挤出造粒，得到银粉色母料。
更优地，所述导电炭黑母料的制备方法如下：
①、将导电炭黑40-50份(导电炭黑优选43-48份)，抗氧剂4-8份(抗氧剂优选5-6份)，聚乙烯42-56份(聚乙烯优选43-54份)分别混合机中搅拌3-10分钟(优选4-6分钟)，制成导电炭黑母料预混合料；
②、将导电炭黑母料预混料用熔融挤出设备进行熔融挤出造粒，得到导电炭黑母粒。
更优地，所述反射层的厚度为0.1-0.5mm(反射层的厚度优选0.2-0.4mm)，基础层的厚度为1.0-2mm(基础层的厚度优选1.2-1.5mm)，导电层的厚度为0.1-0.5mm(导电层的厚度优选0.2-0.4mm)。
本发明的具有热惰性的导电土工膜及其制备方法与现有技术相比具有以下优点：
(一)、本发明的土工膜上层为反射层，具有吸热率低的特点，有效防止土工膜在太阳照射下温度迅速升高，从而大大降低了土工膜热老化速度，增加土工膜的寿命；
(二)、本发明的土工膜尺寸变化率小，确保铺设后平整、褶皱少，不仅降低了施工焊接难度，而且提高了土工膜与地面的接触率，减少了漏检率，提高了检测效率；
(三)、本发明采用导电炭黑制作导电层，导电层作为最下层，确保土工膜具有良好的导电效果。
具体实施方式
参照具体实施例对本发明的一种具有热惰性的导电土工膜及其制备方法作以下详细地说明。
本发明所涉及到的主要试剂如下：
银粉采用直径为800目的银粉；
抗氧剂主要是主抗氧剂与辅助抗氧剂按1:1-2:1.2的比例混合组成的复配抗氧剂；主抗氧剂采用受阻酚类抗氧剂，受阻酚类抗氧剂采用二丁基烃基甲苯；辅助抗氧剂采用亚磷酸酯类；亚磷酸酯类抗氧剂采用二亚磷酸季戊四醇酯二异葵酯；
导电炭黑采用日本狮王超导炭黑EC-300J；
其他试剂采用本领域常用试剂。
实施例一：
本发明中使用的银粉色母粒制备方法包括如下步骤：
①、将银粉35kg，中密度聚乙烯61kg以及由二丁基烃基甲苯2kg和二亚磷酸季戊四醇酯二异葵酯2kg混合组成的复配抗氧剂分别加入混合机中搅拌3分钟，制成银粉色母粒预混合料；
②、将银粉色母粒预混料用熔融挤出设备进行熔融挤出造粒，得到银粉色母料。
实施例二：
本发明中使用的银粉色母粒制备方法包括如下步骤：
①、将银粉50kg，中密度聚乙烯42kg以及由二丁基烃基甲苯5kg和二亚磷酸季戊四醇酯二异葵酯3kg混合组成的复配抗氧剂分别加入混合机中搅拌5分钟，制成银粉色母粒预混合料；
②、将银粉色母粒预混料用熔融挤出设备进行熔融挤出造粒，得到银粉色母料。
实施例三：
本发明中使用的银粉色母粒制备方法包括如下步骤：
①、将银粉40kg，中密度聚乙烯55kg以及由二丁基烃基甲苯3kg和二亚磷酸季戊四醇酯二异葵酯2kg混合组成的复配抗氧剂分别加入混合机中搅拌8分钟，制成银粉色母粒预混合料；
②、将银粉色母粒预混料用熔融挤出设备进行熔融挤出造粒，得到银粉色母料。
实施例四：
本发明中使用的导电炭黑母料的制备方法包括如下步骤：
①、将导电炭黑50kg，聚乙烯45kg以及由二丁基烃基甲苯3kg和二亚磷酸季戊四醇酯二异葵酯2kg混合组成的复配抗氧剂分别混合机中搅拌3分钟，制成导电炭黑母料预混合料；
②、将导电炭黑母料预混料用熔融挤出设备进行熔融挤出造粒，得到导电炭黑母粒。
实施例五：
本发明中使用的导电炭黑母料的制备方法包括如下步骤：
①、将导电炭黑40kg，聚乙烯56kg以及由二丁基烃基甲苯2kg和二亚磷酸季戊四醇酯二异葵酯2kg混合组成的复配抗氧剂分别混合机中搅拌5分钟，制成导电炭黑母料预混合料；
②、将导电炭黑母料预混料用熔融挤出设备进行熔融挤出造粒，得到导电炭黑母粒。
实施例六：
本发明中使用的导电炭黑母料的制备方法包括如下步骤：
①、将导电炭黑50kg，聚乙烯42kg以及由二丁基烃基甲苯5kg和二亚磷酸季戊四醇酯二异葵酯2kg混合组成的复配抗氧剂分别混合机中搅拌10分钟，制成导电炭黑母料预混合料；
②、将导电炭黑母料预混料用熔融挤出设备进行熔融挤出造粒，得到导电炭黑母粒。
实施例七：
本发明的具有热惰性的导电土工膜的制备方法,包括如下步骤：
(1)、制备反射层：将钛白粉母料，中密度聚乙烯，实施例一制备的银粉色母粒分别加入混合机中搅拌5分钟，制成反射层预混合料；
(2)、制备基础层：将中密度聚乙烯，普通抗氧炭黑色母粒分别加入混合机中搅拌5分钟，制成基础层预混合料；
(3)、制备导电层：将中密度聚乙烯，实施例二制备的导电炭黑母料分别加入混合机中搅拌5分钟，制成导电层预混料；
(4)、将反射层预混合料、基础层预混合料和导电层预混料通过三层共挤土工膜挤出机的外层、中层、内层共挤挤出结合为一体，得到外层为反射层、中层为基础层、内层为导电层的结构形式制成土工膜。
其中，各原料的重量配比如下表所示：
土工膜各层厚度如下表所示：
对比实施例：
普通黑色光面土工膜或糙面土工膜的配方主要采用如下原料：中密度聚乙烯95kg，普通抗氧炭黑色母5kg。
普通黑色光面土工膜或糙面土工膜的制作方法包括如下步骤：
(1)、制备反射层：将中密度聚乙烯，普通抗氧炭黑色母粒分别加入混合机中搅拌5分钟，制成基础层预混合料；
(2)、制备基础层：将中密度聚乙烯，普通抗氧炭黑色母粒分别加入混合机中搅拌5分钟，制成基础层预混合料；
(3)、制备导电层：将中密度聚乙烯，普通抗氧炭黑色母粒分别加入混合机中搅拌5分钟，制成基础层预混合料；
(4)、将反射层预混合料、基础层预混合料和导电层预混料通过三层共挤土工膜挤出机的外层、中层、内层共挤挤出结合为一体，得到外层为反射层、中层为基础层、内层为导电层的结构形式制成土工膜。
检测结果比对：
土工膜表面温度：
性能指标：
通过实验表明：
①、在环境空气温度32℃自然光线照射下，本发明土工膜温度比传统土工膜温度低25℃以上；在环境空气温度18℃自然光线照射下，本发明土工膜温度比传统土工膜温度低8℃以上，从而大大降低了土工膜热老化速度。
②、本发明土工膜的尺寸变化率减少了43.7％，导致潜在的褶皱显著减少，大大降低了施工焊接难度；同时，由于褶皱减少,采用电火花、偶极子等法对土工膜进行破损进行检测时，提高了土工膜与地面的接触率，减少了漏检率，提高了检测效率。
③、通过85℃热老化和抗紫外线两项指标的比对，本发明土工膜抗老化性能和抗紫外线性能均优于普通土工膜，从而判定本发明使用寿命更持久。
④、通过电阻率比对，本发明在导电炭黑控制在3％以内仍能达到在高电压下的导电效果，可作为渗漏检测的导体。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种具有热惰性的导电土工膜，其特征在于，该土工膜包括由上至下依次排布的反射层、基础层和导电层，反射层的厚度为0.1-0.5mm，基础层的厚度为1.0-2mm，导电层的厚度为0.1-0.5mm。
2.根据权利要求1所述的具有热惰性的导电土工膜，其特征在于，所述该导电土工膜主要由以下重量配比的原料混合而成：银粉色母粒5-10份，钛白粉母料3-5份，中密度聚乙烯63-80份，普通抗氧炭黑色母粒5-7份，导电炭黑母料7-15份。
3.根据权利要求2所述的具有热惰性的导电土工膜，其特征在于，所述银粉色母粒主要由以下重量配比的原料混合而成：银粉35-50份，中密度聚乙烯42-61份，抗氧剂4-8份。
4.根据权利要求2或3所述的具有热惰性的导电土工膜，其特征在于，所述导电炭黑母料主要由以下重量配比的原料混合而成：导电炭黑40-50份，抗氧剂4-8份，聚乙烯42-56份。
5.根据权利要求4所述的具有热惰性的导电土工膜，其特征在于，所述银粉采用直径为800目的银粉；抗氧剂主要是主抗氧剂与辅助抗氧剂按1:1-2:1.2的比例混合组成的复配抗氧剂；导电炭黑采用超导炭黑EC-300J。
6.根据权利要求5所述的具有热惰性的导电土工膜，其特征在于，所述主抗氧剂采用受阻酚类抗氧剂，受阻酚类抗氧剂采用二丁基烃基甲苯；辅助抗氧剂采用亚磷酸酯类；亚磷酸酯类抗氧剂采用二亚磷酸季戊四醇酯二异葵酯。
7.一种具有热惰性的导电土工膜的制备方法，其特征在于，该制备方法包括如下步骤：
（1）、制备反射层：将银粉色母粒5-10份，钛白粉母料3-5份，中密度聚乙烯20-27份分别加入混合机中搅拌3-10分钟，制成反射层预混合料；
（2）、制备基础层：将中密度聚乙烯22-28份，普通抗氧炭黑色母粒5-7份分别加入混合机中搅拌3-10分钟，制成基础层预混合料；
（3）、制备导电层：将中密度聚乙烯20-27份，导电炭黑母料7-15份分别加入混合机中搅拌3-10分钟，制成导电层预混料；
（4）、将反射层预混合料、基础层预混合料和导电层预混料通过三层共挤土工膜挤出机的外层、中层、内层共挤挤出结合为一体，得到外层为反射层、中层为基础层、内层为导电层的结构形式制成土工膜。
8.根据权利要求7所述的具有热惰性的导电土工膜的制备方法，其特征在于，所述银粉色母粒制备方法如下：
①、将银粉35-50份，中密度聚乙烯42-61份，抗氧剂4-8份分别加入混合机中搅拌3-10分钟，制成银粉色母粒预混合料；
②、将银粉色母粒预混料用熔融挤出设备进行熔融挤出造粒，得到银粉色母料。
9.根据权利要求7或8所述的具有热惰性的导电土工膜的制备方法，其特征在于，所述导电炭黑母料的制备方法如下：
①、将导电炭黑40-50份，抗氧剂4-8份，聚乙烯42-56份分别混合机中搅拌3-10分钟，制成导电炭黑母料预混合料；
②、将导电炭黑母料预混料用熔融挤出设备进行熔融挤出造粒，得到导电炭黑母粒。
10.根据权利要求7或8所述的具有热惰性的导电土工膜的制备方法，其特征在于，所述反射层的厚度为0.1-0.5mm，基础层的厚度为1.0-2mm，导电层的厚度为0.1-0.5mm。
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