CN109705422A - 一种耐环境应力开裂的聚乙烯土工膜及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种耐环境应力开裂的聚乙烯土工膜，包括如下组分：聚乙烯、笼型倍半硅氧烷母粒、炭黑色母和抗氧剂。其中，所述聚乙烯土工膜中聚乙烯的重量含量为43‑85wt％，笼型倍半硅氧烷母粒的重量含量为10‑50wt％，炭黑色母的重量含量为2‑5wt％，抗氧剂的重量含量为0.5‑2wt％。所述笼型倍半硅氧烷母粒包括笼型倍半硅氧烷和聚乙烯，其中笼型倍半硅氧烷的含量为20‑50wt％，笼型倍半硅氧烷的结构通式为(RSiO_1.5)₈，R为C₆‑C₁₀的直链烷基，优选为庚基。本发明提供的耐环境应力开裂的聚乙烯土工膜含有一定量的高分子链物理缠结点，延缓阻碍了土工膜裂缝扩展时高分子链间的滑移，从而增加了耐环境应力开裂性能。

Description

一种耐环境应力开裂的聚乙烯土工膜及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种聚乙烯土工膜，尤其涉及一种增强耐环境应力开裂性能的聚乙烯土工膜，以及所述聚乙烯土工膜的制备方法。

背景技术

高密度聚乙烯土工膜(HDPE土工膜)是一种以热塑性塑料高密度聚乙烯为主要树脂，添加碳黑、抗氧剂等生产的土工合成材料，是岩土工程及土木建筑工程中防渗系统重要的组成部分。因其具有良好的力学强度、耐化学腐蚀性能、防渗性能和焊接性能等，被广泛应用于垃圾填埋场、水库、矿山、石油化工灌区等工程中。聚乙烯土工膜渗透性极低，主要用于土木工程防渗。与传统防水材料相比，聚乙烯土工膜具有渗透系数低、低温柔性好、形变适应性强、强度高、整体连接性好、施工方便等优点，不但能满足土木工程的要求，而且还可应用于屋顶防漏、园林绿化、河堤坝坡保土、农田水渠防渗和水土保持、滩涂围垦、垃圾填埋、三废处理和环境整治、沙漠化防止等工程。

土工膜的耐环境应力性能是表征其实际使用寿命的关键指标之一。如果耐环境应力性能不好，土工膜在使用过程中会有裂纹的出现，最终使其失去防渗漏的作用。在一些特定的应用场所，如垃圾填埋场、化工厂、矿区等，对其耐环境应力性能的要求更高。在这些使用场合中，如果土工膜出现应力开裂的现象，含有高浓度有毒有害物质的渗滤液会渗透到土体之中，污染地下水，最终给环境带来巨大的破坏。因此，土工膜的耐环境应力开裂性能是一个重点的检测项目。目前，采用切口恒定拉伸法(NCTL)评价土工膜的耐环境应力开裂性能。其基本原理为将带有切口的哑铃状土工膜试样在恒定载荷下(30％屈服强度)置于高温表面活性剂中，测试并记录试样断裂的时间。GRI GM13-2016对于HDPE土工膜耐环境应力开裂性能的要求是500h不发生断裂。国内标准GB/T 17643-2011和CJ/T 234-2006对于此项性能的指标要求为300h内不发生断裂。

HDPE牌号种类繁多，性能各异，目前主要用于HDPE土工膜生产的牌号有3721C、TR400、TR400G、K306、K307等。为了保证土工膜的产品质量，高密度聚乙烯土工膜专用树脂是国内外土工膜生产厂家的首选原料。但是由于众多条件的限制，世界上能生产高密度聚乙烯土工膜专用树脂的石化企业并不多，而且产量有限，国内很多土工膜生产厂家只能使用昂贵的进口树脂，但也很难得到可靠的供货保证。

因此，利用市场上已有牌号且价格较低的聚乙烯树脂，通过适当改性开发一种能够满足高密度聚乙烯土工膜性能要求的配方，同时增强聚乙烯土工膜的耐环境应力开裂性能，因而具有重要的经济价值和现实意义。

发明内容

本发明的目的之一在于根据现有技术中存在的技术问题提供一种耐环境应力开裂的聚乙烯土工膜，所述聚乙烯土工膜含有增加高分子链物理缠结点的改性聚合物，以高密度聚乙烯作为基体，添加具有长碳链的笼型倍半硅氧烷作为功能助剂，分散在高密度聚乙烯中起到增加分子量物理缠结点的作用，从而达到增强聚乙烯土工膜的耐环境应力开裂性能的目的。本发明仅使用普通的双峰高密度聚乙烯，就可以达到甚至超过现有技术中采用土工膜用高密度聚乙烯专用树脂制备的土工膜的水平，因此可替换现有技术中采用土工膜用高密度聚乙烯专用树脂制备的土工膜，本发明的聚乙烯土工膜原料要求更低，来源更广，耐环境应力开裂性能更优异。

根据本发明提供的耐环境应力开裂的聚乙烯土工膜，包括如下组分：聚乙烯、笼型倍半硅氧烷母粒、炭黑色母和抗氧剂。

根据本发明的实施方式，所述聚乙烯土工膜中聚乙烯的重量含量为43-85wt％，优选为50-75wt％，更优选为55-70wt％。

在一些优选的实施例中，所述聚乙烯为双峰高密度聚乙烯，密度≥0.940g/cm³，优选为0.940-0.960/cm³。

根据本发明的实施方式，所述双峰高密度聚乙烯在聚乙烯土工膜中作为连续相存在，为土工膜的主体成分。双峰高密度聚乙烯是指分子量呈双峰分布的聚乙烯。双峰分子量分布赋予了高密度聚乙烯良好的加工性能。与低密度聚乙烯相比，高密度聚乙烯具有更好的强度和蠕变性，其薄膜对水蒸气的渗透性小。

根据本发明的实施方式，所述聚乙烯土工膜中笼型倍半硅氧烷母粒的重量含量为10-50wt％，优选为20-45wt％，更优选为25-40wt％。

根据本发明的优选实施例，所述笼型倍半硅氧烷母粒包括笼型倍半硅氧烷和聚乙烯，其中笼型倍半硅氧烷的含量为20-50wt％，优选为25-35wt％，进一步优选为30wt％。

根据本发明，对笼型倍半硅氧烷母粒中的聚乙烯没有特别的限定，选择本领域常用的聚乙烯即可。

根据本发明的一些实施方式，所述笼型倍半硅氧烷的结构通式为(RSiO_1.5)₈，R为C₆-C₁₀的直链烷基，优选为庚基。本发明使用的笼型倍半硅氧烷优选为含有8条庚烷剂碳链的笼型倍半硅氧烷，一方面该笼型倍半硅氧烷具有8条较长的碳氢支链，增加了该笼型倍半硅氧烷与聚乙烯的相容性，另一方面较长的碳氢支链增加了聚乙烯高分子之间的物理缠结，可有效的提高聚乙烯土工膜的耐环境应力开裂性能。

根据本发明的优选实施例，所提供的聚乙烯土工膜中笼型倍半硅氧烷的重量含量为6-15wt％，优选为8-12wt％，更优选为9-11wt％。在该范围内，可显著提高聚乙烯土工膜的耐环境应力开裂性能。当笼型倍半硅氧烷的含量较低时，不能提供足够多的高分子链物理缠结点，从而无法提高耐环境应力开裂性能。当笼型倍半硅氧烷的含量进一步增加后，可以提供足够的高分子链物理缠结点，有效的提高耐环境应力开裂性能。但当笼型倍半硅氧烷的含量过高时，无法实现笼型倍半硅氧烷的均匀分散。团聚的笼型倍半硅氧烷容易形成应力集中点，导致聚乙烯土工膜的各项性能出现下降。

根据本发明的实施方式，所述聚乙烯土工膜中炭黑色母的重量含量为2-5wt％，优选为3.5-4.5wt％，更优选为3-4wt％。

根据本发明的优选实施例，所述炭黑色母包括炭黑和聚乙烯，其中炭黑的含量为30-50wt％，优选为35-45wt％。

炭黑作为紫外线吸收剂加入到土工膜中，提高了土工膜的抗光老化性能。

根据本发明，对炭黑色母中的聚乙烯没有特别的限定，选择本领域常用的聚乙烯即可。

根据本发明的实施方式，所述聚乙烯土工膜中抗氧剂的重量含量为0.5-2wt％，优选为0.5-1.5wt％，更优选为0.5-1wt％。

根据本发明的优选实施例，所述抗氧剂可以采用现有技术中聚乙烯领域常用的抗氧剂。优选为受阻酚类抗氧剂和磷酸酯类抗氧剂的混合物，或市售的受阻酚类抗氧剂和磷酸酯类抗氧剂的复配抗氧剂，比如巴斯夫股份公司的抗氧剂B225。

当抗氧剂选自受阻酚类抗氧剂和磷酸酯类抗氧剂的混合物时，受阻酚类抗氧剂和磷酸酯类抗氧剂的重量比优选为1:1～1:3，更优选为1:1.5～1:2.5。

所述受阻酚类抗氧剂更优选自四[β-(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)丙酸正十八碳醇酯、N,N'-双-(3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺、1,3,5-三(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基)异氰尿酸中的至少一种；所述磷酸酯类抗氧剂更优选自三(2，4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯、双(2,4-二叔丁基苯酚)季戊四醇二亚磷酸酯中的至少一种。

本发明的目的之二在于提供上述聚乙烯土工膜的制备方法，包括将所述聚乙烯、笼型倍半硅氧烷母粒、炭黑色母和抗氧剂混合得到混合料，再将所述混合料挤出制得所述的聚乙烯土工膜。

根据本发明的实施方式，所述方法具体包括以下步骤：

1)将笼型倍半硅氧烷与聚乙烯混合得到第一预混料，将所述第一预混料挤出造粒得到笼型倍半硅氧烷母粒；

2)将炭黑与聚乙烯混合得到第二预混料，将所述第二预混料挤出造粒得到炭黑色母；

3)将所述聚乙烯、笼型倍半硅氧烷母粒、炭黑色母和抗氧剂混合得到混合料；

4)所述混合料经挤出、定型，得到所述的聚乙烯土工膜。

根据本发明的优选实施例，对于所述步骤1)没有特别的限定，按照现有技术中的方法实施即可。优选将所述的笼型倍半硅氧烷与双峰高密度聚乙烯混合均匀得到第一预混料，加入双螺杆挤出机进行混炼塑化，挤出造粒后得到长碳链笼型倍半硅氧烷色母。其中笼型倍半硅氧烷的含量为20-50wt％，优选为25-35wt％，进一步优选为30wt％。

根据本发明的优选实施例，对于所述步骤2)没有特别的限定，按照现有技术中的方法实施即可。优选将炭黑与聚乙烯混合均匀得到第二预混料，加入双螺杆挤出机进行混炼塑化，挤出造粒后得到炭黑色母。其中，炭黑的含量为30-50wt％，优选为20-40wt％。

根据本发明的优选实施例，对于所述步骤3)没有特别的限定，按照现有技术中的方法实施即可。优选将所述双峰高密度聚乙烯、笼型倍半硅氧烷色母、炭黑色母、抗氧剂分别按照所述含量加入到混合设备中混合均匀得到预混料。

根据本发明的一些实施方式，所述步骤3)中聚乙烯的用量为43-85wt％，优选为50-75wt％，更优选为55-70wt％；笼型倍半硅氧烷母粒的用量为10-50wt％，优选为20-45wt％，更优选为25-40wt％；炭黑色母的用量为2-5wt％，优选为3.5-4.5wt％，更优选为3-4wt％；抗氧剂的用量为0.5-2wt％，优选为0.5-1.5wt％，更优选为0.5-1wt％。

根据本发明的优选实施例，对于所述步骤4)没有特别的限定，按照现有技术中的方法实施即可。优选将步骤3)得到的预混料放入高速混合机中，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℃，三辊中上辊温度70℃，中辊温度60℃，下辊温度50℃，得到所述的聚乙烯土工膜。

在本发明所述的聚乙烯土工膜的加工过程中，物料熔融共混温度即为通常聚乙烯加工中所用的共混温度，应该在既保证基体树脂完全熔融又不会使其分解的范围内选择，一般为180～200℃。

根据本发明的优选实施例，所提供的聚乙烯土工膜中笼型倍半硅氧烷的重量含量为6-15wt％，优选为8-12wt％，更优选为10wt％。在该范围内，可显著提高聚乙烯土工膜的耐环境应力开裂性能。

在上述本发明的制备方法中物料的混合设备可采用现有技术中所用的各种混料设备，如搅拌机、捏和机等。本发明的上述方法中所使用的熔融共混设备为橡塑加工业中的通用共混设备，可以是双螺杆挤出机、BUSS混炼机组等。优选双螺杆挤出机，其转速一般为200～450rpm。

本发明的优点和有益效果如下：

1.本发明提供的耐环境应力开裂的聚乙烯土工膜含有较多的高分子链物理缠结点，延缓阻碍了土工膜裂缝扩展时高分子链间的滑移，从而增加了耐环境应力开裂性能。

2.本发明提供的耐环境应力开裂的聚乙烯土工膜使用的普通的双峰高密度聚乙烯，作为高密度聚乙烯土工膜专用树脂的替代原料来源广泛，可以在满足高密度聚乙烯土工膜相关标准性能要求的同时，有效地降低生产成本。

具体实施方式

下面结合具体实施例，对本发明做进一步详细说明：

原料：

在以下实施例中，使用的双峰高密度聚乙烯密度为0.946g/cm³，由中国石油化工股份有限公司上海石化分公司生产；

性能测试标准及所用仪器：

拉伸屈服强度：按《GB/T 17643-2011土工合成材料聚乙烯土工膜》标准测试，测试仪器为德国Zwick公司Z020型拉伸试验机；

拉伸断裂强度：按《GB/T 17643-2011土工合成材料聚乙烯土工膜》标准测试，测试仪器为德国Zwick公司Z020型拉伸试验机；

拉伸断裂伸长率：按《GB/T 17643-2011土工合成材料聚乙烯土工膜》标准测试，测试仪器为德国Zwick公司Z020型拉伸试验机；

耐环境应力开裂：按《GB/T 17643-2011土工合成材料聚乙烯土工膜》标准测试，测试仪器为承德金建有限公司JJNCTL型缺口恒定负荷试验箱。

实施例1

1)将笼型倍半硅氧烷与双峰高密度聚乙烯按照50:50的重量比加入到高混机中混合均匀，得到第一预混料；然后将第一预混料加入到双螺杆挤出机进行混炼塑化，螺杆转速为200转/分，挤出温度在180～200℃之间，挤出造粒后得到笼型倍半硅氧烷色母。

2)将炭黑与双峰高密度聚乙烯按照30:70的重量比加入到高混机中混合均匀得到第二预混料；然后将第二预混料加入到双螺杆挤出机进行混炼塑化，螺杆转速为200转/分，挤出温度在180～200℃之间，挤出造粒后得到炭黑色母。

3)按照如下重量份配比备料：

4)将双峰高密度聚乙烯、笼型倍半硅氧烷色母、炭黑色母和抗氧剂三(2，4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯加入到高混机中，混合15分钟，得到预混料。

5)将预混料加入到单螺杆挤出机中，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℃，三辊中上辊温度70℃，中辊温度60℃，下辊温度50℃，得到聚乙烯土工膜。

将制得的聚乙烯土工膜经过冲裁制成标准样条，按照上述测试条件进行各项性能测试，测试结果如表1所示。

实施例2

1)将笼型倍半硅氧烷与双峰高密度聚乙烯按照30:70的重量比加入到高混机中混合均匀，得到第一预混料；然后将第一预混料加入到双螺杆挤出机进行混炼塑化，螺杆转速为200转/分，挤出温度在180～200℃之间，挤出造粒后得到笼型倍半硅氧烷色母。

2)将炭黑与双峰高密度聚乙烯按照30:70的重量比加入到高混机中混合均匀得到第二预混料；然后将第二预混料加入到双螺杆挤出机进行混炼塑化，螺杆转速为200转/分，挤出温度在180～200℃之间，挤出造粒后得到炭黑色母。

3)按照如下重量份配比备料：

4)将双峰高密度聚乙烯、笼型倍半硅氧烷色母、炭黑色母和抗氧剂双(2,4-二叔丁基苯酚)季戊四醇二亚磷酸酯加入到高混机中，混合15分钟，得到预混料。

5)将预混料加入到单螺杆挤出机中，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℃，三辊中上辊温度70℃，中辊温度60℃，下辊温度50℃，得到聚乙烯土工膜。

将制得的聚乙烯土工膜经过冲裁制成标准样条，按照上述测试条件进行各项性能测试，测试结果如表1所示。

实施例3

1)将笼型倍半硅氧烷与双峰高密度聚乙烯按照30:70的重量比加入到高混机中混合均匀，得到第一预混料；然后将第一预混料加入到双螺杆挤出机进行混炼塑化，螺杆转速为200转/分，挤出温度在180～200℃之间，挤出造粒后得到笼型倍半硅氧烷色母。

2)将炭黑与双峰高密度聚乙烯按照30:70的重量比加入到高混机中混合均匀得到第二预混料；然后将第二预混料加入到双螺杆挤出机进行混炼塑化，螺杆转速为200转/分，挤出温度在180～200℃之间，挤出造粒后得到炭黑色母。

3)按照如下重量份配比备料：

4)将双峰高密度聚乙烯、笼型倍半硅氧烷色母、炭黑色母和抗氧剂双(2,4-二叔丁基苯酚)季戊四醇二亚磷酸酯加入到高混机中，混合15分钟，得到预混料。

5)将预混料加入到单螺杆挤出机中，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℃，三辊中上辊温度70℃，中辊温度60℃，下辊温度50℃，得到聚乙烯土工膜。

将制得的聚乙烯土工膜经过冲裁制成标准样条，按照上述测试条件进行各项性能测试，测试结果如表1所示。

实施例4

1)将笼型倍半硅氧烷与双峰高密度聚乙烯按照30:70的重量比加入到高混机中混合均匀，得到第一预混料；然后将第一预混料加入到双螺杆挤出机进行混炼塑化，螺杆转速为200转/分，挤出温度在180～200℃之间，挤出造粒后得到笼型倍半硅氧烷色母。

2)将炭黑与双峰高密度聚乙烯按照30:70的重量比加入到高混机中混合均匀得到第二预混料；然后将第二预混料加入到双螺杆挤出机进行混炼塑化，螺杆转速为200转/分，挤出温度在180～200℃之间，挤出造粒后得到炭黑色母。

3)按照如下重量份配比备料：

4)将双峰高密度聚乙烯、笼型倍半硅氧烷色母、炭黑色母和抗氧剂双(2,4-二叔丁基苯酚)季戊四醇二亚磷酸酯加入到高混机中，混合15分钟，得到预混料。

5)将预混料加入到单螺杆挤出机中，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℃，三辊中上辊温度70℃，中辊温度60℃，下辊温度50℃，得到聚乙烯土工膜。

将制得的聚乙烯土工膜经过冲裁制成标准样条，按照上述测试条件进行各项性能测试，测试结果如表1所示。

实施例5

1)将笼型倍半硅氧烷与双峰高密度聚乙烯按照20:80的重量比加入到高混机中混合均匀，得到第一预混料；然后将第一预混料加入到双螺杆挤出机进行混炼塑化，螺杆转速为200转/分，挤出温度在180～200℃之间，挤出造粒后得到笼型倍半硅氧烷色母。

2)将炭黑与双峰高密度聚乙烯按照30:70的重量比加入到高混机中混合均匀得到第二预混料；然后将第二预混料加入到双螺杆挤出机进行混炼塑化，螺杆转速为200转/分，挤出温度在180～200℃之间，挤出造粒后得到炭黑色母。

3)按照如下重量份配比备料：

4)将双峰高密度聚乙烯、笼型倍半硅氧烷色母、炭黑色母和抗氧剂双(2,4-二叔丁基苯酚)季戊四醇二亚磷酸酯加入到高混机中，混合15分钟，得到预混料。

5)将预混料加入到单螺杆挤出机中，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℃，三辊中上辊温度70℃，中辊温度60℃，下辊温度50℃，得到聚乙烯土工膜。

将制得的聚乙烯土工膜经过冲裁制成标准样条，按照上述测试条件进行各项性能测试，测试结果如表1所示。

对比例1

1)将笼型倍半硅氧烷与双峰高密度聚乙烯按照30:70的重量比加入到高混机中混合均匀，得到第一预混料；然后将第一预混料加入到双螺杆挤出机进行混炼塑化，螺杆转速为200转/分，挤出温度在180～200℃之间，挤出造粒后得到笼型倍半硅氧烷色母。

2)将炭黑与双峰高密度聚乙烯按照30:70的重量比加入到高混机中混合均匀得到第二预混料；然后将第二预混料加入到双螺杆挤出机进行混炼塑化，螺杆转速为200转/分，挤出温度在180～200℃之间，挤出造粒后得到炭黑色母。

3)按照如下重量份配比备料：

4)将双峰高密度聚乙烯、笼型倍半硅氧烷色母、炭黑色母和抗氧剂双(2,4-二叔丁基苯酚)季戊四醇二亚磷酸酯加入到高混机中，混合15分钟，得到预混料。

5)将预混料加入到单螺杆挤出机中，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℃，三辊中上辊温度70℃，中辊温度60℃，下辊温度50℃，得到聚乙烯土工膜。

将制得的聚乙烯土工膜经过冲裁制成标准样条，按照上述测试条件进行各项性能测试，测试结果如表1所示。

对比例2

1)将笼型倍半硅氧烷与双峰高密度聚乙烯按照30:70的重量比加入到高混机中混合均匀，得到第一预混料；然后将第一预混料加入到双螺杆挤出机进行混炼塑化，螺杆转速为200转/分，挤出温度在180～200℃之间，挤出造粒后得到笼型倍半硅氧烷色母。

2)将炭黑与双峰高密度聚乙烯按照30:70的重量比加入到高混机中混合均匀得到第二预混料；然后将第二预混料加入到双螺杆挤出机进行混炼塑化，螺杆转速为200转/分，挤出温度在180～200℃之间，挤出造粒后得到炭黑色母。

3)按照如下重量份配比备料：

4)将双峰高密度聚乙烯、笼型倍半硅氧烷色母、炭黑色母和抗氧剂双(2,4-二叔丁基苯酚)季戊四醇二亚磷酸酯加入到高混机中，混合15分钟，得到预混料。

5)将预混料加入到单螺杆挤出机中，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℃，三辊中上辊温度70℃，中辊温度60℃，下辊温度50℃，得到聚乙烯土工膜。

将制得的聚乙烯土工膜经过冲裁制成标准样条，按照上述测试条件进行各项性能测试，测试结果如表1所示。

对比例3

1)将笼型倍半硅氧烷与双峰高密度聚乙烯按照10:90的重量比加入到高混机中混合均匀，得到第一预混料；然后将第一预混料加入到双螺杆挤出机进行混炼塑化，螺杆转速为200转/分，挤出温度在180～200℃之间，挤出造粒后得到笼型倍半硅氧烷色母。

2)将炭黑与双峰高密度聚乙烯按照70:30的重量比加入到高混机中混合均匀得到第二预混料；然后将第二预混料加入到双螺杆挤出机进行混炼塑化，螺杆转速为200转/分，挤出温度在180～200℃之间，挤出造粒后得到炭黑色母。

3)按照如下重量份配比备料：

4)将双峰高密度聚乙烯、笼型倍半硅氧烷色母、炭黑色母和抗氧剂双(2,4-二叔丁基苯酚)季戊四醇二亚磷酸酯加入到高混机中，混合15分钟，得到预混料。

5)将预混料加入到单螺杆挤出机中，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℃，三辊中上辊温度70℃，中辊温度60℃，下辊温度50℃，得到聚乙烯土工膜。

将制得的聚乙烯土工膜经过冲裁制成标准样条，按照上述测试条件进行各项性能测试，测试结果如表1所示。

对比例4

1)将笼型倍半硅氧烷与双峰高密度聚乙烯按照60:40的重量比加入到高混机中混合均匀，得到第一预混料；然后将第一预混料加入到双螺杆挤出机进行混炼塑化，螺杆转速为200转/分，挤出温度在180～200℃之间，挤出造粒后得到笼型倍半硅氧烷色母。

2)将炭黑与双峰高密度聚乙烯按照30:70的重量比加入到高混机中混合均匀得到第二预混料；然后将第二预混料加入到双螺杆挤出机进行混炼塑化，螺杆转速为200转/分，挤出温度在180～200℃之间，挤出造粒后得到炭黑色母。

3)按照如下重量份配比备料：

4)将双峰高密度聚乙烯、笼型倍半硅氧烷色母、炭黑色母和抗氧剂双(2,4-二叔丁基苯酚)季戊四醇二亚磷酸酯加入到高混机中，混合15分钟，得到预混料。

5)将预混料加入到单螺杆挤出机中，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℃，三辊中上辊温度70℃，中辊温度60℃，下辊温度50℃，得到聚乙烯土工膜。

将制得的聚乙烯土工膜经过冲裁制成标准样条，按照上述测试条件进行各项性能测试，测试结果如表1所示。

对比例5

1)将笼型倍半硅氧烷与双峰高密度聚乙烯按照50:50的重量比加入到高混机中混合均匀，得到第一预混料；然后将第一预混料加入到双螺杆挤出机进行混炼塑化，螺杆转速为200转/分，挤出温度在180～200℃之间，挤出造粒后得到笼型倍半硅氧烷色母。

2)将炭黑与双峰高密度聚乙烯按照30:70的重量比加入到高混机中混合均匀得到第二预混料；然后将第二预混料加入到双螺杆挤出机进行混炼塑化，螺杆转速为200转/分，挤出温度在180～200℃之间，挤出造粒后得到炭黑色母。

3)按照如下重量份配比备料：

4)将双峰高密度聚乙烯、笼型倍半硅氧烷色母、炭黑色母和抗氧剂双(2,4-二叔丁基苯酚)季戊四醇二亚磷酸酯加入到高混机中，混合15分钟，得到预混料。

5)将预混料加入到单螺杆挤出机中，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℃，三辊中上辊温度70℃，中辊温度60℃，下辊温度50℃，得到聚乙烯土工膜。

将制得的聚乙烯土工膜经过冲裁制成标准样条，按照上述测试条件进行各项性能测试，测试结果如表1所示。

表1

由表1的数据可知，本发明提供的耐环境应力开裂的聚乙烯土工膜含有合适范围的高分子链物理缠结点，延缓阻碍了土工膜裂缝扩展时高分子链间的滑移，从而提高了耐环境应力开裂性能。聚乙烯土工膜的耐环境应力开裂性能并不是一味随着笼型倍半硅氧烷的含量增加而提高。当笼型倍半硅氧烷的含量较低时，不能提供足够多的高分子链物理缠结点，从而无法提高耐环境应力开裂性能。当笼型倍半硅氧烷的含量进一步增加后，可以提供足够的高分子链物理缠结点，有效的提高耐环境应力开裂性能。但当笼型倍半硅氧烷的含量过高时，无法实现笼型倍半硅氧烷的均匀分散。团聚的笼型倍半硅氧烷容易形成应力集中点，导致聚乙烯土工膜的各项性能出现下降。

应当注意的是，以上所述的实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明的任何限制。通过参照典型实施例对本发明进行了描述，但应当理解为其中所用的词语为描述性和解释性词汇，而不是限定性词汇。可以按规定在本发明权利要求的范围内对本发明作出修改，以及在不背离本发明的范围和精神内对本发明进行修订。尽管其中描述的本发明涉及特定的方法、材料和实施例，但是并不意味着本发明限于其中公开的特定例，相反，本发明可扩展至其他所有具有相同功能的方法和应用。

Claims (10)

1.一种耐环境应力开裂的聚乙烯土工膜，包括如下组分：聚乙烯、笼型倍半硅氧烷母粒、炭黑色母和抗氧剂。

2.根据权利要求1所述的聚乙烯土工膜，其特征在于，所述聚乙烯土工膜中聚乙烯的重量含量为43-85wt％，优选为50-75wt％，更优选为55-70wt％；笼型倍半硅氧烷母粒的重量含量为10-50wt％，优选为20-45wt％，更优选为25-40wt％；炭黑色母的重量含量为2-5wt％，优选为3.5-4.5wt％，更优选为3-4wt％；抗氧剂的重量含量为0.5-2wt％，优选为0.5-1.5wt％，更优选为0.5-1wt％。

3.根据权利要求1或2所述的聚乙烯土工膜，其特征在于，所述聚乙烯为双峰高密度聚乙烯，密度≥0.940g/cm³，优选为0.940-0.960g/cm³。

4.根据权利要求1-3中任意一项所述的聚乙烯土工膜，其特征在于，所述笼型倍半硅氧烷母粒包括笼型倍半硅氧烷和聚乙烯，其中笼型倍半硅氧烷的含量为20-50wt％，优选为25-35wt％。

5.根据权利要求1-4中任意一项所述的聚乙烯土工膜，其特征在于，所述笼型倍半硅氧烷的结构通式为(RSiO_1.5)₈，R为C₆-C₁₀的直链烷基，优选为庚基。

6.根据权利要求1-5中任意一项所述的聚乙烯土工膜，其特征在于，所述炭黑色母包括炭黑和聚乙烯，其中炭黑的含量为30-50wt％，优选为35-45wt％。

7.根据权利要求1-6中任意一项所述的聚乙烯土工膜，其特征在于，所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂和磷酸酯类抗氧剂的混合物，或受阻酚类抗氧剂和磷酸酯类抗氧剂的复配抗氧剂，优选受阻酚类抗氧剂和磷酸酯类抗氧剂的重量比为1:1～1:3，更优选为1:1.5～1:2.5。

8.根据权利要求1-7中任意一项所述的聚乙烯土工膜，其特征在于，所述受阻酚类抗氧剂选自四[β-(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)丙酸正十八碳醇酯、N,N'-双-(3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺、1,3,5-三(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基)异氰尿酸中的至少一种；所述磷酸酯类抗氧剂选自三(2，4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯、双(2,4-二叔丁基苯酚)季戊四醇二亚磷酸酯中的至少一种。

9.权利要求1-8中任一项所述的聚乙烯土工膜的制备方法，包括将所述聚乙烯、笼型倍半硅氧烷母粒、炭黑色母和抗氧剂混合得到混合料，再将所述混合料挤出制得所述的聚乙烯土工膜。

10.根据权利要求9所述的聚乙烯土工膜的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

1)将笼型倍半硅氧烷与聚乙烯混合得到第一预混料，将所述第一预混料挤出造粒得到笼型倍半硅氧烷母粒；

2)将炭黑与聚乙烯混合得到第二预混料，将所述第二预混料挤出造粒得到炭黑色母；

3)将所述聚乙烯、笼型倍半硅氧烷母粒、炭黑色母和抗氧剂混合得到混合料；

4)所述混合料经挤出、定型，得到所述的聚乙烯土工膜。