一种热塑性聚烯烃防渗复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种热塑性聚烯烃防渗复合材料，属于防渗材料技术领域，其可解决现有的防渗材料柔韧性不够，不可直接暴露应用于大坝防渗的问题。本发明专利技术的热塑性聚烯烃防渗复合材料包括由交叉层压聚烯烃层、热塑性聚烯烃层复合的热塑性聚烯烃复合层和土工织物层。该复合材料具有优异的耐穿刺性能，其耐顶破强度高、耐静水压高、热焊接性能优异，能够承受200m以上水压冲击，满足高防渗水头水电工程应用。本发明专利技术的复合材料中不含任何增塑剂，且具有类似橡胶材料的柔韧性，可直接暴露使用，服役寿命长。

Thermoplastic polyolefin impervious composite material and preparation method thereof

The invention provides a thermoplastic polyolefin impervious composite material, belonging to the technical field of impervious material, which can solve the problems that the existing impervious material is not flexible enough and can not be exposed directly to the seepage prevention of the dam. The thermoplastic polyolefin impervious composite material of the present invention comprises a thermoplastic polyolefin composite layer and a geotextile layer made up of a cross laminated polyolefin layer and a thermoplastic polyolefin layer. The composite has excellent puncture resistance, high bursting strength, high hydrostatic pressure resistance and excellent thermal weldability. It can withstand the impact of water pressure above 200m and can meet the requirements of high water head water power project. The composite material of the present invention does not contain any plasticizer and has the flexibility similar to that of rubber material, and can be directly exposed and used and has long service life.

【技术实现步骤摘要】
一种热塑性聚烯烃防渗复合材料及其制备方法
本专利技术属于防渗材料
，具体涉及一种热塑性聚烯烃防渗复合材料及其制备方法。
技术介绍
混凝土碾压堆石坝在建设或运行过程中，不可避免的存在落石或异型尖锐凸起物，这些落石或异型尖锐凸起物均会刺破直接暴露在其上使用的土工复合防渗材料，导致防渗结构破坏。高密度聚乙烯(HDPE)土工膜材料具有优异的耐穿刺性能、极低的水蒸气透过性能和良好耐化学腐蚀性能，但是这种制品模量高，偏硬，对基层平整性要求高，同时HDPE土工膜不可直接外露应用。PVC土工膜柔韧性较好，适应凸起物变形特性好，但是PVC土工膜内部含有大量增塑剂，长期暴露应用中增塑剂极易迁移，应用寿命较低。
技术实现思路
本专利技术针对现有的防渗材料柔韧性不够，不可直接暴露应用于大坝防渗的问题，提供一种柔韧性良好，耐穿刺性能优异，适用于大坝、水库、堤岸、围堰、水渠、隧道、核电站等新建和维修水电水利工程的热塑性聚烯烃防渗复合材料及其制备方法。解决本专利技术技术问题所采用的技术方案是：一种热塑性聚烯烃防渗复合材料，包括热塑性聚烯烃复合层和土工织物层；所述热塑性聚烯烃复合层包括交叉层压聚烯烃层和热塑性聚烯烃层。优选的是，所述防渗复合材料可以包括两层土工织物层，一层热塑性聚烯烃复合层，所述热塑性聚烯烃复合层设于两层土工织物层之间。更优选的是，所述热塑性聚烯烃复合层包括两层热塑性聚烯烃层和一层交叉层压聚烯烃层，所述交叉层压聚烯烃层设于两层所述热塑性聚烯烃层之间。最优选的是，每层所述土工织物层克重为100～1000g/m2。其中，土工织物层的作用是保护热塑性聚烯烃层抵挡应用环境的基层中不规则凸起物、滚石以及施工不规范等外界因素产生的破坏，同时也能够提高热塑性聚烯烃层的尺寸稳定性、机械强度、坡度稳定性等，还能够作为排水和排气通道。优选的是，所述交叉层压聚烯烃层的宽度为0.8-5m；所述交叉层压聚烯烃层由厚度0.01-0.3mm的薄膜经经纬编织层压而成；或者由厚度0.01-0.3mm的薄膜共挤交叉层压而成。优选的是，所述交叉层压聚烯烃层的原料包括含有聚乙烯结构单元的聚合物，所述含有聚乙烯结构单元的聚合物包括但不限于聚乙烯、乙烯-丁烯共聚物、乙烯-辛烯、乙烯-丙烯-辛烯共聚物、共聚聚丙烯、聚烯烃弹性体(POE，Polyolefinelastomer)中的任意一种或几种的混合物。其中，POE是指以茂金属为催化剂的具有窄相对分子质量分布和均匀的短支链分布的热塑性弹性体。具体的，POE可选自Dow化学公司的POE产品。其中，交叉层压聚烯烃层的作用在于赋予制品更高的抗冲击强度、断裂强度、抗穿刺强度以及耐冲击强度和各向均一性等。优选的是，所述交叉层压聚烯烃层的原料还包括第一助剂、光稳定剂，所述含有聚乙烯链结构单元的聚合物、第一助剂、光稳定剂的重量份数比例为：(91-99)：(0.3-4)：(0-5)。其中，交叉层压聚烯烃层中光稳定剂的作用在于改善聚乙烯层的耐候性；所述的第一助剂的作用在于改善加工性能、抗腐蚀性能。所述第一助剂包括抗氧剂、抗菌助剂等。优选的是，所述热塑性聚烯烃层的原料包括热塑性聚烯烃树脂，所述热塑性聚烯烃树脂的弯曲模量为：2-300MPa，邵氏硬度为：10-50邵D。所述热塑性树脂包括热塑性组份和弹性组份；所述热塑性组份包括均聚聚丙烯、聚丙烯与乙烯-丙烯共聚物的聚合共混物、聚丙烯共混合金、乙丙橡胶中的一种或几种的混合，所述弹性组份包括乙烯-丁烯共聚物、乙烯-辛烯共聚物、乙烯-α烯烃共聚物，其中所述热塑性聚烯烃层的红外吸收光谱在波数2800-3000cm-1和1300-1500cm-1处有振动吸收峰。其中，热塑性聚烯烃层是复合材料的防渗主体层，不仅赋予复合层优异的，而且赋予复合层优异的耐高低温性能(-50℃仍保持柔韧性)以及加工性能和焊接施工性能，使得材料能够较好适应应用环境的变形并实现抵抗凸起顶破特性。优选的是，所述热塑性聚烯烃层的原料还包括填料、第二助剂、光稳定剂，所述热塑性聚烯烃树脂、填料、第二助剂、光稳定剂的重量份数比例为：(70-90)：(8-30)：(0.5-5)：(0.1-5)。优选的是，所述土工织物层包括聚丙烯基土工织物、聚酯土工织物、聚酰胺土工织物中的任意一种或几种。优选的是，所述热塑性聚烯烃层的宽度为0.8-5m；所述热塑性聚烯烃复合层的厚度为0.5-10mm；且所述热塑性聚烯烃复合层的宽度大于所述土工织物层的宽度，其中所述热塑性聚烯烃复合层的边缘未复合土工织物层的位置处为搭接边，所述搭接边的宽度为5-15cm。本专利技术还提供一种上述的热塑性聚烯烃防渗复合材料的制备方法，包括以下步骤：(1)将交叉层压聚烯烃层的原料置于第一螺杆挤出机组中熔融挤出后，经编织机、拉伸机、层压复合机得到交叉层压聚烯烃层；(2)将热塑性聚烯烃层的原料置于第二螺杆挤出机组中熔融挤出得到热塑性聚烯烃层；(3)将交叉层压聚烯烃层、热塑性聚烯烃层共同输送至同一呈斜L型排列的三辊压光机中，原位复合层压，得到热塑性聚烯烃复合层；(4)将土工织物与热塑性聚烯烃复合层复合，形成热塑性聚烯烃防渗复合材料。优选的是，所述步骤(2)中还包括采用第三螺杆挤出得到热塑性聚烯烃层；所述步骤(3)中原位复合层压时还包括将第三螺杆挤出得到热塑性聚烯烃层一并进行复合。本专利技术的热塑性聚烯烃防渗复合材料中，包括由交叉层压聚烯烃层、热塑性聚烯烃层复合而成的热塑性聚烯烃复合层和土工织物层。该复合材料具有优异耐高低温性能、耐穿刺性能、耐顶破强度高、耐静水压高、各向均一性能、热焊接性能优异，能够承受200m以上水压冲击，满足高防渗水头水电工程应用。本专利技术的复合材料中不含任何增塑剂，且具有类似橡胶材料的柔韧性，可直接暴露使用，服役寿命长。此外，本专利技术提供的复合材料加工工艺简单、施工便捷，可用于大坝、水库、堤岸、围堰、水渠、隧道、人工湖、垃圾填埋场、核电站等新建和维修水电水利工程防渗。附图说明图1为本专利技术的实施例1的热塑性聚烯烃防渗复合材料结构示意图；图2为本专利技术的实施例2的热塑性聚烯烃防渗复合材料结构示意图；图3为本专利技术的实施例5的热塑性聚烯烃防渗复合材料结构示意图；图4为本专利技术的实施例2的热塑性聚烯烃防渗复合材料的热塑性聚烯烃层的红外吸收光谱图；其中，附图标记为：1、热塑性聚烯烃层；2、交叉层压聚烯烃层；3、土工织物层；4、搭接边。具体实施方式为使本领域技术人员更好地理解本专利技术的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细描述。实施例1：本实施例提供一种热塑性聚烯烃防渗复合材料，如图1所示，包括热塑性聚烯烃复合层和土工织物层3；所述热塑性聚烯烃复合层包括交叉层压聚烯烃层2和的热塑性聚烯烃层1。本实施例的热塑性聚烯烃复合层宽度1m，土工织物层3为克重100g/m2的无纺聚丙烯土工布，土工织物层3一端离热塑性聚烯烃层两端边缘5cm作为搭接边4。本实施例的热塑性聚烯烃防渗复合材料的制备方法如下：(1)将交叉层压聚烯烃层2的原料置于第一螺杆挤出机组、第二螺杆挤出机中，在螺杆转速100转/min下，第一螺杆挤出机组熔融挤出宽度为5mm、厚度为0.1mm的经纬聚烯烃薄膜，再经经纬编织、拉伸、层压复合而成宽度1m的交叉层压聚烯烃层2。(2)将热塑性聚烯烃层1的原料置于第二挤出机熔融挤出本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种热塑性聚烯烃防渗复合材料，其特征在于，包括热塑性聚烯烃复合层和土工织物层；所述热塑性聚烯烃复合层包括交叉层压聚烯烃层和热塑性聚烯烃层。

【技术特征摘要】
1.一种热塑性聚烯烃防渗复合材料，其特征在于，包括热塑性聚烯烃复合层和土工织物层；所述热塑性聚烯烃复合层包括交叉层压聚烯烃层和热塑性聚烯烃层。2.根据权利要求1所述的热塑性聚烯烃防渗复合材料，其特征在于，所述交叉层压聚烯烃层的宽度为0.8-5m；所述交叉层压聚烯烃层由厚度0.01-0.3mm的薄膜经经纬编织层压而成；或者由厚度0.01-0.3mm的薄膜共挤交叉层压而成。3.根据权利要求1所述的热塑性聚烯烃防渗复合材料，其特征在于，所述交叉层压聚烯烃层的原料包括含有聚乙烯结构单元的聚合物，所述含有聚乙烯结构单元的聚合物包括但不限于聚乙烯、乙烯-丁烯共聚物、乙烯-辛烯、乙烯-丙烯-辛烯共聚物、共聚聚丙烯、聚烯烃弹性体。4.根据权利要求3所述的热塑性聚烯烃防渗复合材料，其特征在于，所述交叉层压聚烯烃层的原料还包括第一助剂、光稳定剂，所述含有聚乙烯链结构单元的聚合物、第一助剂、光稳定剂的重量份数比例为：(91-99)：(0.3-4)：(0-5)。5.根据权利要求1所述的热塑性聚烯烃防渗复合材料，其特征在于，所述热塑性聚烯烃层的原料包括热塑性聚烯烃树脂，所述热塑性聚烯烃树脂的弯曲模量为：2-300MPa，邵氏硬度为：10-50邵D。6.根据权利要求5所述的热塑性聚烯烃防渗复合材料，其特征在于，所述热塑性树脂包括热塑性组份和弹性组份；所述热塑性组份包括均聚聚丙烯、聚丙烯与乙烯-丙烯共聚物的聚合共混物、聚丙烯共混合金、乙丙橡胶中的一种或几种的混合，所述弹性组份包括乙烯-丁烯共聚物、乙烯-辛烯共聚物、...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩忠强，段文锋，楚跃先，宗敦峰，周建平，田凤兰，
申请(专利权)人：北京东方雨虹防水技术股份有限公司，中国电力建设股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11