微孔轻量化聚酯（PET）塑料土工格栅及其制造方法技术

本发明专利技术公开了一种微孔轻量化聚酯塑料土工格栅，由如下重量份的原料制成：PET 100份、无机纳米粒子0.5‑5份，分散润滑剂0.5‑3份。所述无机纳米粒子选自纳米碳酸钙、纳米二氧化硅、纳米蒙脱石或纳米滑石粉中的一种或多种。所述无机纳米粒子的粒径为5‑100nm。所述的分散润滑剂为改性乙撑双硬脂酸酰胺TAS‑2A、季戊四醇硬脂酸酯中的一种。本发明专利技术通过向聚酯(PET)中添加无机纳米粒子，经过纵横双向拉伸之后制备得到土工格栅，该土工格栅具有微孔结构且数量可控，产品的密度最高可降低10％，从而有效的降低成本。而且土工格栅的材料拉伸强度最高可达94MPa以上，与单纯以PET为原料制备的土工格栅相比，材料的拉伸强度提高了17.5％以上，具有巨大的市场应用前景。

Microporous lightweight polyester (PET) plastic geogrid and manufacturing method thereof

The invention discloses a microporous lightweight polyester plastic geogrid, which is made of raw material with the following weight: 100 copies of PET, 0.5 inorganic nanoparticles and 5 copies of inorganic nanoparticles, and 3 dispersible lubricants 0.5. The inorganic nanoparticles are selected from one or more kinds of nano calcium carbonate, nano silica, nano montmorillonite or nano talc. The particle size of the inorganic nanoparticles is 5 100nm. The dispersing lubricant is one of the modified ethylene distearamide TAS 2A and pentaerythritol stearate. By adding inorganic nanoparticles to the polyester (PET), the present invention is prepared for the geogrid. The geogrid has a microporous structure and a controlled number, and the maximum density of the product can be reduced by 10%, thus reducing the cost effectively. And the tensile strength of the geogrid material can be up to 94MPa above, and the tensile strength of the material is increased by more than 17.5% compared with the geogrid prepared with PET as raw material, which has a great market prospect.

【技术实现步骤摘要】
微孔轻量化聚酯(PET)塑料土工格栅及其制造方法
本专利技术涉及土木格栅制造
，具体涉及一种微孔轻量化聚酯(PET)塑料土工格栅及其制造方法。
技术介绍
土木格栅是由聚丙烯、高密度聚乙烯、聚酯纤维、玻璃纤维等聚合物材料以拉伸、编制或焊接等工艺进行加工后，形成具有规则网孔且强度较高的土工合成材料；它作为一种新型建筑材料，具有抗拉能力强、变性小、耐腐蚀、寿命长、施工便捷、造价低等优势，已被广泛应用于铁路及公路路基、港口、码头、防洪水坝、挡墙、隧洞、边坡防护以及矿山巷道等加筋土工程。在土工格栅原材料中，聚对苯二甲酸乙二醇酯(简称聚酯(PET))具有强度大、耐磨损、耐腐蚀等优点，被广泛应用于土工合成材料当中。现有PET土工格栅生产工艺主要有经编和焊接两种，涤纶经编土工格栅主要采用经衬纬工艺，节点受力后易滑动，节点强度低于材料本身强度，产品使用前需进行涂层处理，工艺复杂；条带焊接土工格栅的节点易发生剥离破坏，严重影响加筋土工程的质量稳定性和使用寿命。因此，现有的PET土工格栅生产效率低，节点强度低，无法充分发挥其材料性能方面的优势。专利CN102529103A公开了一种聚酯(PET)塑料土工格栅的制造方法，通过新工艺在挤出成型后直接形成矩形孔的板材制备土工格栅，使材料的利用率由原来的75％提高到100％，节约能源，降低了生产成本。但该专利中所使用的是纯的聚酯(PET)，其仍存在结晶速度慢、加工性能差、材料密度高等不足，限制了其在土工格栅中的应用。因此，如何在降低成本的情况下进一步提高土工格栅材料的力学性能使其满足实际应用需求，是目前亟待解决的问题。
技术实现思路
针对上述现有技术，本专利技术的目的是提供一种微孔轻量化聚酯(PET)塑料土工格栅及其制造方法。本专利技术在聚酯塑料中添加无机纳米粒子，形成具有微孔结构土工格栅，增强其力学性能同时兼具轻量化，获得低成本高强度的聚酯土工格栅。为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：本专利技术的第一方面，提供一种微孔轻量化聚酯塑料土工格栅，由如下重量份的原料制成：PET100份、无机纳米粒子0.5-5份、分散润滑剂0.5-3份。优选的，所述无机纳米粒子选自纳米碳酸钙、纳米二氧化硅、纳米蒙脱石或纳米滑石粉中的一种或多种。优选的，所述的分散润滑剂为改性乙撑双硬脂酸酰胺(TAS-2A)或季戊四醇硬脂酸酯中的一种。优选的，所述无机纳米粒子的粒径为5-100nm。作为优选的方案，上述微孔轻量化聚酯塑料土工格栅，由如下重量份的原料制成：PET100份、纳米蒙脱土0.5份、改性乙撑双硬脂酸酰胺(TAS-2A)1份；所述纳米蒙脱土的粒径为5nm。作为优选方案，上述微孔轻量化聚酯塑料土工格栅，由如下重量份的原料制成：PET100份、纳米蒙脱土1.5份、季戊四醇硬脂酸酯2份；所述纳米蒙脱土的粒径为50nm。作为优选方案，上述微孔轻量化聚酯塑料土工格栅，由如下重量份的原料制成：PET100份、纳米滑石粉4份、改性乙撑双硬脂酸酰胺(TAS-2A)3份；所述纳米滑石粉的粒径为30nm。优选的，所述PET中包含30-50％(重量百分比)的PET回收料。本专利技术的第二方面，提供上述微孔轻量化聚酯塑料土工格栅的制造方法，包括以下步骤：(1)在PET中添加无机纳米粒子和分散润滑剂，经熔融共混造粒；(2)将造粒后的颗粒用挤出机加温混炼，通过成型机直接挤出带有规则孔阵列的中间网状板材；(3)将步骤(2)制备的中间网状板材预热升温，然后进行纵向、横向双向拉伸，即制得微孔轻量化聚酯塑料土工格栅。优选的，步骤(1)中，熔融温度为280℃。优选的，步骤(2)中，混炼温度为280℃。优选的，步骤(3)中，将中间网状板材预热升温至80℃。本专利技术的有益效果：(1)本专利技术通过向聚酯(PET)中添加无机纳米粒子，经过纵横双向拉伸之后制备得到土工格栅，该土工格栅具有微孔结构且数量可控，产品的密度最高可降低10％，从而有效的降低成本。(2)本专利技术制备的土工格栅的材料拉伸强度最高可达94MPa以上，与单纯以聚酯(PET)为原料制备的土工格栅相比，材料的拉伸强度提高了17.5％以上，具有巨大的市场应用前景。(3)本专利技术制备的聚酯(PET)塑料土工格栅由于分散润滑剂的引入能够降低螺杆扭矩、减少机器磨损，可增加产量、节约电能。(4)本专利技术制备的聚酯(PET)塑料土工格栅耐蠕变、抗疲劳性、耐摩擦和尺寸稳定性好，磨耗小而硬度高，具有热塑性塑料中最大的韧性；电绝缘性能好，受温度影响小，无毒、耐气候性、抗化学药品稳定性好，吸水率低，耐弱酸和有机溶剂。(5)本专利技术在制备土工格栅时，可以选择聚酯(PET)的回收料作为原料，回收料的添加量可达30-50％，通过回收料的添加进一步降低了土工格栅的生产成本，而且对制备的土工格栅材料的力学性能不会产生明显的负面影响；由于聚酯(PET)是一种自然条件下难降解的高分子材料，采用聚酯(PET)回收料制备土工格栅还能节约资源、保护环境。具体实施方式应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。正如
技术介绍
中所介绍的，以纯的聚酯(PET)作为原料制作土工格栅存在结晶速度慢、加工性能差、材料密度高等不足，基于此，本专利技术提供了一种新的微孔轻量化聚酯(PET)塑料土工格栅及其制造方法。本专利技术在聚酯塑料中添加无机纳米粒子，形成具有微孔结构土工格栅，增强其力学性能同时兼具轻量化，获得低成本高强度的聚酯土工格栅。纳米粒子由于自身的表面积大，表面能高，因此是处于非热力学稳态，具有很强的活性，自身容易团聚，分散性差，从而影响了纳米粒子的实际应用效果。因此，如何使添加的无机纳米粒子均匀分散在聚酯(PET)中是一个技术难题。为改善无机纳米粒子在聚合物中的分散性，添加分散剂是方法之一，但选择何种分散剂以及分散剂的添加量是其中的难点，因为分散剂是通过它与基质和基体之间的物理或化学相互作用来改善两相之间的兼容性，若分散剂的种类选择不当，则无法起到提高无机纳米粒子在聚合物中分散性的作用。另外，分散剂的添加量也非常关键，添加量过少，则分散效果不佳；添加量过多，则会影响复合材料的性能。本专利技术在向聚酯(PET)添加无机纳米粒子的过程中，为改善无机纳米粒子的分散性，本专利技术选择改性乙撑双硬脂酸酰胺(TAS-2A)或季戊四醇硬脂酸酯作为分散润滑剂，使得无机纳米粒子能均匀分散到PET基体中，改善PET土工格栅产品的拉伸力学性能，同时，不同于一般的分散剂，本专利技术还意外的发现，由于分散润滑剂的引入，降低了螺杆扭矩、减少了机器磨损、增加了产量，并节约了电能。添加无机纳米填料的PET经过双向拉伸后，形成微孔结构，增强其力学性能同时兼具轻量化。本专利技术所添加的改性乙撑双硬脂酸酰胺(TAS-2A)或季戊四醇硬脂酸酯分散润滑剂中的极性基团，亦称为锚固基团。该锚固基团与无机填料能牢固地结合。分子主链是溶剂化链段亲油基团，与PET树脂有一定的相容性。分散润滑剂(TAS-2A或季戊四醇硬脂酸酯)在无机纳米填料颗粒与PET基体树脂之问形成相容剂层，还可以在无机纳米填料颗粒表面形成一定的吸附层。当无机纳米填料颗粒因范德华力相互作用时，由于吸附层间的空间障碍，而使颗粒互相排本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种微孔轻量化聚酯塑料土工格栅，其特征在于，由如下重量份的原料制成：PET 100份、无机纳米粒子0.5‑5份、分散润滑剂0.5‑3份；所述无机纳米粒子选自纳米碳酸钙、纳米二氧化硅、纳米蒙脱石或纳米滑石粉中的一种或多种。

【技术特征摘要】
1.一种微孔轻量化聚酯塑料土工格栅，其特征在于，由如下重量份的原料制成：PET100份、无机纳米粒子0.5-5份、分散润滑剂0.5-3份；所述无机纳米粒子选自纳米碳酸钙、纳米二氧化硅、纳米蒙脱石或纳米滑石粉中的一种或多种。2.根据权利要求1所述的微孔轻量化聚酯塑料土工格栅，其特征在于，所述无机纳米粒子的粒径为5-100nm。3.根据权利要求1所述的微孔轻量化聚酯塑料土工格栅，其特征在于，所述的分散润滑剂为改性乙撑双硬脂酸酰胺或季戊四醇硬脂酸酯中的一种。4.根据权利要求1-3任一项所述的微孔轻量化聚酯塑料土工格栅，其特征在于，由如下重量份的原料制成：PET100份、纳米蒙脱土0.5份、改性乙撑双硬脂酸酰胺1份；所述纳米蒙脱土的粒径为5nm。5.根据权利要求1-3任一项所述的微孔轻量化聚酯塑料土工格栅，其特征在于，由如下重量份的原料制成：PET100份、纳米蒙脱土1.5份、季戊四醇硬脂酸酯2份；所述纳米蒙...

【专利技术属性】
技术研发人员：陆诗德，韩常玉，王继法，于花，
申请(专利权)人：山东润德复合材料有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37