CN103131077A

CN103131077A - 光面土工膜及其制备方法

Info

Publication number: CN103131077A
Application number: CN201310058824XA
Authority: CN
Inventors: 陈锡明; 王锁华
Original assignee: JIANGSU JINBA ENVIRONMENT TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: JIANGSU JINBA ENVIRONMENT TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2013-02-25
Filing date: 2013-02-25
Publication date: 2013-06-05

Abstract

本发明涉及一种土工膜及其制造工艺，具体为光面土工膜及其制备方法，利用MDPE（中密度聚乙烯）、LLDPE（线性低密度聚乙烯）、碳黑（纳米级，浓度45~48%）、抗氧剂（受阻酚类）、光稳定剂（受阻胺类）组成，进行加热剪切塑化后，经模头形成三层膜泡后再无缝热融合成一层膜泡，成型后的膜泡经过横向气胀取向、纵向引取取向加工而成。本发明提供的光面土工膜具有优异的耐环境应力开裂性能、柔韧性能突出、力学性能也均衡；此外还杜绝土工膜膜体漏洞的产生、膜厚均匀度好、表观平整。

Description

光面土工膜及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种土工膜及其制造工艺，具体为光面土工膜及其制备方法。

背景技术

传统的光面土工膜原料为HDPE(高密度聚乙烯)加上碳黑色母料生产，而且由于配方单一，使得土工膜的性能在使用时，无法满足多环境、多变化的要求，特别是不均匀沉降或局部沉降大的工程、还有严重污染源的工程，如矿山堆浸场，垃圾填埋场封场和其他对材料力学性能、柔韧性能及应力开裂性能要求高的工程。传统的光面土工膜的柔韧性、耐环境应力开裂、均衡性能等指标无法在这些形状复杂或多变化的环境下使用并达到标准。也有使用LLDPE(线性低密度聚乙烯，很多是丁烯共聚)加上碳黑色母料生产，该类产品柔韧性能突出，但是力学性能较低，综合性能不理想，且在高温地区偏软，不利于铺设焊接施工。

发明内容

针对上述技术问题，本发明提供一种能适应复杂多变环境下的高端要求的光面土工膜，具体的技术方案为：

利用以下原料制成，原料为100份MDPE、8～10份LLDPE组成；再添加所述的原料重量5.4％的碳黑、原料重量0.3％的抗氧剂、原料重量0.2％的光稳定剂。

MDPE为分子量双峰分布，丁烯共聚，共聚单体含量3％左右，密度0.936g/cm³～0.938g/cm³，熔体流动速率MFR为0.1～0.2g/10min(190℃、2.16kg)。

LLDPE为辛烯共聚，密度0.920g/cm³～0.925g/cm³，熔体流动速率MFR为0.8～1.0g/10min(190℃、2.16kg)。

碳黑为纳米级粒径(20～25nm)、载体中碳黑含量45～48％、载体使用LDPE(低密度聚乙烯度聚乙烯)，密度1.20g/cm³～1.25g/cm³，熔体流动速率MFR为2.0～2.5g/10min(190℃、2.16kg)。

抗氧剂为受阻酚，光稳定剂为受阻胺类。

该光面土工膜的制备步骤为，

(1)将碳黑、抗氧剂、光稳定剂进行预制，制成大小直径为3～4mm、高度t＝1～2mm的圆柱颗粒，与MDPE、LLDPE颗粒大小相近，并与MDPE、LLDPE进行共混；

(2)配料好后，投入挤出机加热进行剪切塑化，进料段温度控制在170℃，塑化段温度控制在210～215℃，计量段温度控制在205～208℃，流道温度控制在205℃，模头温度控制在200℃，经模头成型为三层独立的膜泡，三层主机转速分别为39rpm、41～42rpm、39rpm；中间一层较厚，外面两层较薄。

(3)将上述(2)塑化好的熔融状原料，经模头成型为三层独立的膜泡，在模具模口无缝热融合成一层膜泡，并经过模唇成型为一定厚度2.5mm的膜泡；

(4)合成好的膜泡经过横向气胀拉伸取向，气胀压力控制在8.2～8.6KPa，气流量控制在4700～5300m³/h，再经过纵向引取拉伸取向，引取速度控制在1.3～1.4m/min；

(5)膜泡进行测厚；

(6)冷却定型。

本发明提供的光面土工膜具有以下优点：密度＞0.939g/cm³，而且柔韧性能很突出，力学性能也均衡；具有优异的NCTL(耐环境应力开裂)性能，达到350h；三层热融合后，杜绝土工膜膜体漏洞的产生；膜厚均匀度好，表观平整。

本专利所提供之光面土工膜，采用MDPE、LLDPE和高效稳定剂共混生产。选用MDPE为主原料，因为分子量分布窄的部分，其物理机械性能优异，而分子量分布宽的部分可以提供较好的加工性能；且乙烯与丁烯的共聚物在抗低应变速率、低载荷和环境试剂的作用下发生的环境应力开裂具有明显的优势。选用LLDPE作为改性料，具有线性结构使其有着不同的流变特性，而辛烯作共聚单体还能改善抗冲击力和抗撕裂性。辛烯更长的侧链在分子链之间类似于“绳结”一样，所以大大增强韧性，特别是耐环境应力开裂性能非常突出。选用碳黑色母料作为紫外线屏蔽剂，因为碳黑粒径越小其表面积越大，屏蔽紫外线效果越好，但是过小的粒径很不利于碳黑在载体中的稀释及在原料中的扩散，综合考虑20~25nm粒径的碳黑，屏蔽紫外线效果优异，且利于稀释分散。选用抗氧剂、光稳定剂，其作用机理是通过捕获自由基、分解氢过氧化物和传递激发态分子的能量等多种途径来抑制及阻断光氧热降解反应，所以能够在受热或光照环境下长期有效保持。本专利所述土工膜力具有优异的耐环境应力开裂性能、柔韧性能突出、力学性能也均衡。由于是三层膜泡无缝热融合而成，当其中一层某一点上有未完全塑化的小晶点或未充分稀释扩散的碳黑小晶点时，可以避免在这一部位出现缺陷，从而保证土工膜膜体上无渗漏点。而且膜厚均匀平整。

具体实施方式

结合实施例说明本发明的具体实施方式。

实施例一：

(1)按照以下配方：原料为100份MDPE、8份LLDPE组成；再添加所述的原料重量5.4％的碳黑、原料重量0.3％的抗氧剂、原料重量0.2％的光稳定剂。MDPE为分子量双峰分布、丁烯共聚、共聚单体含量3％左右、密度0.936g/cm³～0.938g/cm³、熔体流动速率MFR为0.1～0.2g/10min(190℃、2.16kg)的中密度聚乙烯。LLDPE为辛烯共聚、密度0.920g/cm³～0.925g/cm³、熔体流动速率MFR为0.8～1.0g/10min(190℃、2.16kg)的线性低密度聚乙烯。碳黑为纳米级粒径(20～25nm)、浓度45～48％、载体使用LDPE、密度1.20g/cm³～1.25g/cm³、熔体流动速率MFR为2.0～2.5g/10min(190℃、2.16kg)的中色素碳黑母料，作为紫外线屏蔽剂。抗氧剂2，6-三级丁基-4-甲基苯酚，光稳定剂为2，2，6，6-四甲基-4-羟基哌啶。

(2)所述的碳黑与抗氧剂和光稳定剂都需要进行预制，制成大小直径为3～4mm、高度t＝1～2mm的圆柱颗粒状料，再与MDPE、LLDPE进行共混，需要采用全自动计量混料机(卧式搅拌)，配比组分克重精度控制在1000±3g。以充分保证各组分混合均匀度。

(3)配料好后，采用挤出机的共挤工艺，进行加热剪切塑化，经模头成型为三层膜泡，进料段温度控制在170℃，塑化段温度控制在215℃，计量段温度控制在208℃，流道温度控制在205℃，模头温度控制在200℃，主机转速分别为39rpm、41rpm、39rpm。

(3)将上述(2)塑化好的熔融状原料，经模头成型为三层独立的膜泡，在模口无缝热融合成一层膜泡，并经过模唇成型为厚度2.5mm的膜泡。

(4)合成好的膜泡经过横向气胀拉伸取向，气胀压力控制在8.4～8.6KPa，气流量控制在4800～5300m³/h，再经过纵向引取拉伸取向，引取速度控制在1.4m/min。

(5)膜泡采用全自动在线测厚***进行测厚，通过可编程计算机控制器(PCC)的控制平台，将测厚***并入主机控制***开环控制，可以实时将厚度检测结果与主机实际转速连锁，从而使产品厚度精度控制在壁厚值的±5％以内。

(6)在引取及吹胀过程中，膜泡匀速冷却定型，经过定位剖切、展开后，并定长卷取、切割，最后包装、标识为成品。

由于国内还没有光面土工膜标准，所以本实施例获得产品指标衡量参考美国土工合成材料协会颁布实施的2006版土工膜检测标准GRI-GM13：2006，产品检验结果与参考标准对比，对比结果如下表：

表一实施例一指标与参考标准对比

实施例二：

(1)按照以下配方：原料为100份MDPE、10份LLDPE组成；再添加所述的原料重量5.4％的碳黑、原料重量0.3％的抗氧剂、原料重量0.2％的光稳定剂。MDPE为分子量双峰分布、丁烯共聚、共聚单体含量3％左右、密度0.936g/cm³～0.938g/cm³、熔体流动速率MFR为0.1～0.2g/10min(190℃、2.16kg)的中密度聚乙烯。LLDPE为辛烯共聚、密度0.920g/cm³～0.925g/cm³、熔体流动速率MFR为0.8～1.0g/10min(190℃、2.16kg)的线性低密度聚乙烯。碳黑为纳米级粒径(20～25nm)、浓度45～48％、载体使用LDPE、密度1.20g/cm³～1.25g/cm³、熔体流动速率MFR为2.0～2.5g/10min(190℃、2.16kg)的中色素碳黑母料，作为紫外线屏蔽剂。抗氧剂2，6-三级丁基-4-甲基苯酚，光稳定剂为2，2，6，6-四甲基-4-羟基哌啶。

(3)配料好后，采用挤出机的共挤工艺，进行加热剪切塑化，经模头成型为三层膜泡，进料段温度控制在170℃，塑化段温度控制在210℃，计量段温度控制在205℃，流道温度控制在205℃，模头温度控制在200℃，主机转速分别为39rpm、42rpm、39rpm。

(4)合成好的膜泡经过横向气胀拉伸取向，气胀压力控制在8.2～8.5KPa，气流量控制在4700～5100m³/h，再经过纵向引取拉伸取向，引取速度控制在1.4m/min。

本实施例的产品指标与参考标准对比，对比结果如下表：

表二实施例二指标与参考标准对比

这两个实施例的各项指标均达到或者超过了参考标准。

Claims

1.光面土工膜，其特征在于：利用以下原料制成，原料为100份MDPE、 8~10份LLDPE组成；再添加所述的原料重量5.4%的碳黑、原料重量0.3%的抗氧剂、原料重量0.2%的光稳定剂。

2.根据权利要求1所述的光面土工膜，其特征在于：所述的MDPE为分子量双峰分布，丁烯共聚，共聚单体含量3%左右，密度0.936g/cm3~ 0.938g/cm3，熔体流动速率MFR为0.1~0.2g/10min（190℃、2.16kg）。

3.根据权利要求1所述的光面土工膜，其特征在于：所述的LLDPE为辛烯共聚，密度0.920 g/cm3 ~ 0.925g/cm3，熔体流动速率MFR为0.8~1.0g/10min（190℃、2.16kg）。

4.根据权利要求1所述的光面土工膜，其特征在于：所述的碳黑为纳米级粒径（20~25nm）、载体中碳黑含量45~48%、载体使用LDPE（低密度聚乙烯度聚乙烯），密度1.20g/cm3 ~ 1.25g/cm3，熔体流动速率MFR为2.0~2.5g/10min（190℃、2.16kg）。

5.根据权利要求1所述的光面土工膜，其特征在于：所述的抗氧剂为受阻酚，光稳定剂为受阻胺类。

6.根据权利要求1到5任一项所述的光面土工膜，其特征在于：制备步骤为，

（1）按照权利要求1配方将碳黑、抗氧剂、光稳定剂进行预制，制成大小直径为3~4mm、高度t=1~2mm的圆柱颗粒，与MDPE、 LLDPE颗粒大小相近，并与MDPE、LLDPE进行共混；

（2）配料好后，投入挤出机加热进行剪切塑化，进料段温度控制在170℃，塑化段温度控制在210~215℃，计量段温度控制在205~208℃，流道温度控制在205℃，模头温度控制在200℃，经模头成型为三层独立的膜泡，三层主机转速分别为39rpm、41~42 rpm、39 rpm；

（3）将上述（2）塑化好的熔融状原料，经模头成型为三层独立的膜泡，在模具模口无缝热融合成一层膜泡，并经过模唇成型为一定厚度2.5mm的膜泡；

（4）合成好的膜泡经过横向气胀拉伸取向，气胀压力控制在8.2~8.6KPa，气流量控制在4700~5300m3/h，再经过纵向引取拉伸取向，引取速度控制在1.3~1.4m/min；

（5）膜泡进行测厚；

（6）冷却定型。