CN111117034A - 一种柔性土工膜及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于土木工程高分子合成材料技术领域，具体涉及一种柔性土工膜及其制备方法，所述柔性土工膜，其原料组成为抗氧黑色母、线性低密度聚乙烯、高密度聚乙烯和POE；其中，以质量比计，抗氧黑色母：线性低密度聚乙烯：高密度聚乙烯：POE＝5:20:50:30‑8:50:20:10。采用本发明获得的土工膜柔韧性更加优良，解决成卷打开施工铺设时就会造成严重的不平整现象，降低施工和焊接中漏焊、虚焊和脱焊现象，使渗漏现象降低。
Description
技术领域
本发明属于土木工程高分子合成材料技术领域，具体涉及一种性土工膜及其制备方法。
背景技术
土工膜是一种以聚合物为主要原材料，加入抗氧剂、防老化剂、色母等热熔一次成型的防水阻隔性能材料。其主要应用在垃圾填埋场、水利、矿山的尾矿处理、石化罐区、高速铁路、市政建设等领域。
现有技术，土工膜的生产还只局限于HDPE、LLDPE和PVC等聚乙烯和聚氯乙烯材料，其产品规格厚度一般在0.5-3.0mm。聚乙烯土工膜特别是高密度聚乙烯(HDPE)土工膜当厚度达到1.0mm以上时，因其硬度太大，成卷打开施工铺设时就会造成严重的不平整现象，严重影响了焊接质量，容易造成漏焊、虚焊和脱焊现象，当遇到T型接口、阴阳角和女儿墙部位时，焊接处理难度就会更大。聚氯乙烯虽然具有很优良的柔韧性，但有以下缺点：①因其含有氯元素和在生产过程中需要添加大量的增塑剂、油剂等多种有害助剂，对环境产生危害。②氯化聚乙烯密度高(＞1200kg/m3)、强度低。
为了满足国际、国内对于土工膜标准的要求，现有生产聚乙烯土工膜的聚乙烯原材料都是采用土工膜专用树脂进行生产，而这类专用树脂由于受各种条件限制，世界上能生产这类树脂的生产厂家寥寥无几，产量也是有限，国内更是不超过3家。远远满足不了市场需求，国内厂家只能依赖昂贵的进口树脂，但是供货周期很难得到保障。
随着新的土工材料的出现，土工材料有必要从聚乙烯、聚氯乙烯扩展到更宽广的材料领域。
发明内容
本发明提出了一种柔性土工膜及其制备方法，采用国内比较通用的原材料进行共混，可替换价格昂贵和市场量较小的专用料，并达到土工膜要求标准，其成本更低，原料来源更广泛。
采用本发明获得的土工膜柔韧性更加优良，解决成卷打开施工铺设时就会造成严重的不平整现象，降低施工和焊接中漏焊、虚焊和脱焊现象，使渗漏现象降低。
本发明所述的柔性土工膜，其原料组成为抗氧黑色母、线性低密度聚乙烯、高密度聚乙烯和POE；其中，以质量比计，抗氧黑色母：线性低密度聚乙烯：高密度聚乙烯：POE＝5:20:50:30-8:50:20:10。
所述的抗氧黑色母的原料组成为炭黑、线性低密度聚乙烯和抗氧剂预混料，其中，以质量比计，炭黑：线性低密度聚乙烯：抗氧剂预混料＝45:25:30-50:30:20。
所述的抗氧剂预混料原料组成为主抗氧剂和辅抗氧剂，其中，以质量比计，主抗氧剂和辅抗氧剂＝3:2。
所述的主抗氧剂为受阻酚类抗氧剂，所述的辅抗氧剂选用亚磷酸酯类抗氧剂。
所述的受阻酚类抗氧剂为β-(3,5-二叔丁基-4-烃基苯基)丙酸正十八碳醇，所述的辅抗氧剂为三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯。
以上所述高密度聚乙烯密度为0.94-0.96g/cm3，溶体流动速率10-20g/10min(21.6kg砝码)。
以上所述线性低密度聚乙烯密度为0.918-0.930g/cm3，溶体流动速率15-25g/10min(21.6kg砝码)。
以上所述POE密度0.85-0.90g/cm3，溶体流动速率0.7-1.3g/10min(2.16kg砝码)，邵氏硬度A70-90。
其具体制备步骤为：
S0：按比例称取各原料，备用；
S1：将主抗氧剂、辅抗氧剂混合制成抗氧剂预混料；
S2：将线性低密度聚乙烯、炭黑、S1所得抗氧剂预混料混合均匀，制成抗氧黑色母预混料；
S3：将S2所得抗氧黑色母预混料熔融共混，制成抗氧黑色母；
S4：将S3所得抗氧黑色母、线性低密度聚乙烯、高密度聚乙烯、POE混合均匀，制成土工膜预混料；
S5：将S4所得土工膜预混料熔融共混，制成土工膜。
作为优选，步骤S1中主抗氧剂和辅抗氧剂在高速捏合机中混合，步骤S2中线性低密度聚乙烯、炭黑、S1所得抗氧剂预混料在高速捏合机中再次混合。
作为优选，步骤S2中抗氧黑色母预混料在熔融挤出设备中进行熔融共混获得，熔融挤出设备的工作温度为180-210℃，转速为250-400rpm。熔融挤出设备优选于同向或异向双螺杆挤出机。
作为优选，步骤S4中土工膜预混合料在熔融挤出设备中进行熔融共混获得，熔融挤出设备的工作温度为190-220℃。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1、本发明提供的原材料配方组合能够达到传统的土工膜专用料的性能要求。
2、本发明提供的原材料配方组合制备方法简单、工艺要求宽松、生产效率高。
3、本发明提供的原材料配方组合生产出的产品柔韧性更高，铺设施工与地面的贴服性更好，更易于焊接，漏焊、虚焊、脱焊现象的几率更小。
4、本发明提供的原材料配方组合生产出的产品成本更低。
具体实施方式
本发明实施方案中所用原材料如下：
线性低密度聚乙烯：牌号为ML2202，上海石化股份有限公司，密度为0.923g/cm3，溶体流动速率为22g/10min(压力砝码21.6kg)。
高密度聚乙烯：牌号DGB6098，中国石化齐鲁石油化工有限公司，密度为0.951g/cm3，溶体流动速率为10g/10min(压力砝码21.6kg)。
POE：牌号为8201，爱克森美孚公司，密度为0.882g/cm3，溶体流动速率为1g/10min(压力砝码2.16kg)。
受阻酚类抗氧剂选用β-(3,5-二叔丁基-4-烃基苯基)丙酸正十八碳醇酯。
磷酸酯抗氧剂选用三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯。
以上原料均为市场采购所得。
本发明实施例性能测试指标和方法如下：
实施例1
将主β-(3,5-二叔丁基-4-烃基苯基)丙酸正十八碳醇酯、三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯按照其重量比例为3:2加入高速捏合机中，搅拌均匀，制成抗氧剂预混合料。
将炭黑、线性低密度聚乙烯、抗氧剂预混料按照45:25:30的重量比例加入高速捏合机中，搅拌均匀，制成抗氧黑色母预混合料。
抗制成抗氧黑色母预混合料采用熔融挤出设备进行熔融共混造粒，制成抗氧黑色母料，熔融挤出设备的螺杆为同向双螺杆，转速为300转/分，挤出温度为200℃。
将抗氧黑色母、低密度聚乙烯、高密度聚乙烯、POE按照5:20:50:30的质量比例在高速捏合机中混合机搅拌5min，制成土工膜预混料。
将所得土工膜预混料在单螺杆土工膜生产设备上进行熔融挤出成型，制成土工膜产品。其厚度为1.5mm。
实施例2
将主β-(3,5-二叔丁基-4-烃基苯基)丙酸正十八碳醇酯、三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯按照其重量比例为3:2加入高速捏合机中，搅拌均匀，制成抗氧剂预混合料。
将炭黑、线性低密度聚乙烯、抗氧剂预混料按照45:25:30的重量比例加入高速捏合机中，搅拌均匀，制成抗氧黑色母预混合料。
抗制成抗氧黑色母预混合料采用熔融挤出设备进行熔融共混造粒，制成抗氧黑色母料，熔融挤出设备的螺杆为同向双螺杆，转速为300转/分，挤出温度为200℃。
将抗氧黑色母、低密度聚乙烯、高密度聚乙烯、POE按照5:50:20:30的质量比例在高速捏合机中混合机搅拌5min，制成土工膜预混料。
将所得土工膜预混料在单螺杆土工膜生产设备上进行熔融挤出成型,制成土工膜产品，其厚度为1.5mm。
实施例3
将主β-(3,5-二叔丁基-4-烃基苯基)丙酸正十八碳醇酯、三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯按照其重量比例为3:2加入高速捏合机中，搅拌均匀，制成抗氧剂预混合料。
将炭黑、线性低密度聚乙烯、抗氧剂预混料按照45:25:30的重量比例加入高速捏合机中，搅拌均匀，制成抗氧黑色母预混合料。
抗制成抗氧黑色母预混合料采用熔融挤出设备进行熔融共混造粒，制成抗氧黑色母料，熔融挤出设备的螺杆为同向双螺杆，转速为300转/分，挤出温度为200℃。
将抗氧黑色母、低密度聚乙烯、高密度聚乙烯、POE按照5:45:45:10的质量比例在高速捏合机中混合机搅拌5min,制成土工膜预混料。
将所得土工膜预混料在单螺杆土工膜生产设备上进行熔融挤出成型,制成土工膜产品，其厚度为1.5mm.
实施例4
将主β-(3,5-二叔丁基-4-烃基苯基)丙酸正十八碳醇酯、三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯按照其重量比例为3:2加入高速捏合机中，搅拌均匀，制成抗氧剂预混合料。
将炭黑、线性低密度聚乙烯、抗氧剂预混料按照45:25:30的重量比例加入高速捏合机中，搅拌均匀，制成抗氧黑色母预混合料。
抗制成抗氧黑色母预混合料采用熔融挤出设备进行熔融共混造粒，制成抗氧黑色母料，熔融挤出设备的螺杆为同向双螺杆，转速为300转/分，挤出温度为200℃。
将抗氧黑色母、低密度聚乙烯、高密度聚乙烯、POE按照8:20:50:30的质量比例在高速捏合机中混合机搅拌5min,制成土工膜预混料。
将所得土工膜预混料在单螺杆土工膜生产设备上进行熔融挤出成型，制成土工膜产品，其厚度为1.5mm.
实施例5
将主β-(3,5-二叔丁基-4-烃基苯基)丙酸正十八碳醇酯、三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯按照其重量比例为3:2加入高速捏合机中，搅拌均匀，制成抗氧剂预混合料。
将炭黑、线性低密度聚乙烯、抗氧剂预混料按照45:25:30的重量比例加入高速捏合机中，搅拌均匀，制成抗氧黑色母预混合料。
抗制成抗氧黑色母预混合料采用熔融挤出设备进行熔融共混造粒，制成抗氧黑色母料，熔融挤出设备的螺杆为同向双螺杆，转速为300转/分，挤出温度为200℃。
将抗氧黑色母、低密度聚乙烯、高密度聚乙烯、POE按照8:50:20:30的质量比例在高速捏合机中混合机搅拌5min，制成土工膜预混料。
将所得土工膜预混料在单螺杆土工膜生产设备上进行熔融挤出成型，制成土工膜产品。
其厚度为1.5mm.
实施例6
将主β-(3,5-二叔丁基-4-烃基苯基)丙酸正十八碳醇酯、三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯按照其重量比例为3:2加入高速捏合机中，搅拌均匀，制成抗氧剂预混合料。
将炭黑、线性低密度聚乙烯、抗氧剂预混料按照45:25:30的重量比例加入高速捏合机中，搅拌均匀，制成抗氧黑色母预混合料。
抗制成抗氧黑色母预混合料采用熔融挤出设备进行熔融共混造粒，制成抗氧黑色母料，熔融挤出设备的螺杆为同向双螺杆，转速为300转/分，挤出温度为200℃。
将抗氧黑色母、低密度聚乙烯、高密度聚乙烯、POE按照8:45:45:10的质量比例在高速捏合机中混合机搅拌5min,制成土工膜预混料.
将所得土工膜预混料在单螺杆土工膜生产设备上进行熔融挤出成型，制成土工膜产品，其厚度为1.5mm。
以上各组试验制备的土工膜按照同样的标准方法与中华人民共和国国家标准聚乙烯土工膜GB/T17643-2011进行各项指标测试的结果如下表所示：
通过实施例的各项测试结果与GB/T17643-2011标准中的要求向对比可以看出，本发明的聚乙烯树脂组合物的各项性能满足中高密度聚乙烯土工膜的使用要求，可以作为中高密度土工膜专用料使用。其硬度更低，更加柔软。
Claims (8)
1.一种柔性土工膜，其特征在于，其原料组成为抗氧黑色母、线性低密度聚乙烯、高密度聚乙烯和POE；其中，以质量比计，抗氧黑色母：线性低密度聚乙烯：高密度聚乙烯：POE＝5:20:50:30-8:50:20:10。
2.根据权利要求1所述的一种柔性土工膜，其特征在于，所述的抗氧黑色母的原料组成为炭黑、线性低密度聚乙烯和抗氧剂预混料，其中，以质量比计，炭黑：线性低密度聚乙烯：抗氧剂预混料＝45:25:30-50:30:20。
3.根据权利要求1所述的一种柔性土工膜，其特征在于，所述的抗氧剂预混料原料组成为主抗氧剂和辅抗氧剂，其中，以质量比计，主抗氧剂和辅抗氧剂＝3:2。
4.根据权利要求3所述的一种柔性土工膜，其特征在于，所述的主抗氧剂为受阻酚类抗氧剂，所述的辅抗氧剂选用亚磷酸酯类抗氧剂。
5.根据权利要求4所述的一种柔性土工膜，其特征在于，所述的受阻酚类抗氧剂为β-(3,5-二叔丁基-4-烃基苯基)丙酸正十八碳醇，所述的辅抗氧剂为三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯。
6.一种制备权利要求1-5任意项所述的柔性土工膜的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S0：按比例称取各原料，备用；
S1：将主抗氧剂、辅抗氧剂混合制成抗氧剂预混料；
S2：将线性低密度聚乙烯、炭黑、S1所得抗氧剂预混料混合均匀，制成抗氧黑色母预混料；
S3：将S2所得抗氧黑色母预混料熔融共混，制成抗氧黑色母；
S4：将S3所得抗氧黑色母、线性低密度聚乙烯、高密度聚乙烯、POE混合均匀，制成土工膜预混料；
S5：将S4所得土工膜预混料熔融共混，制成土工膜。
7.根据权利要求6所述的柔性土工膜的制备方法，其特征在于，步骤S2中抗氧黑色母预混料在熔融挤出设备中进行熔融共混获得，熔融挤出设备的工作温度为180-210℃，转速为250-400rpm。
8.根据权利要求6所述的柔性土工膜的制备方法，其特征在于，步骤S4中土工膜预混料在熔融挤出设备中进行熔融共混获得，熔融挤出设备的工作温度为190-220℃。
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