一种增强抗蠕变性能的改性聚乙烯土工格栅及制备方法技术

本发明专利技术公开了一种增强抗蠕变性能的改性聚乙烯土工格栅及制备方法。改性聚乙烯土工格栅由按重量百分比计的以下组分制备而得：双峰高密度聚乙烯20～94wt％；聚酯和/或聚酰胺1～50wt％；相容剂2～25wt％；炭黑色母2～5wt％；抗氧剂0.5～2wt％。制备方法包括：所述组分按所述用量熔融共混制成聚合物合金，并对该聚合物合金施加拉伸，形成分散相具有取向结构的聚合物合金；然后将该具有取向结构的聚合物合金经塑化挤出、冲孔、拉伸制成所述增强抗蠕变性能的改性聚乙烯土工格栅。本发明专利技术可替换现有的土工格栅用高密度聚乙烯专用树脂制备性能达标的土工格栅，而且成本更低，原料要求更低，来源更广泛。

A modified polyethylene geogrid reinforced with creep resistance and its preparation method

The invention discloses a modified polyethylene geogrid with enhanced creep resistance and a preparation method thereof. The modified polyethylene geogrid is prepared by the following components according to the weight percentage: Shuangfeng high density polyethylene (HDPE) 20 ~ 94wt%; polyester and / or polyamide 1 ~ 50wt%; compatibilizer 2 ~ 25wt%; carbon black mother 2 ~ 5wt%; antioxidant 0.5 to 2wt%. The preparation method includes: the component is melt into a polymer alloy according to the amount described, and the polymer alloy is stretched to form a polymer alloy with an orientation structure in the dispersed phase, and then the polymer alloy with the orientation structure is plasticized, punched and stretched to improve the creep resistance. Sex polyethylene geogrid. The present invention can replace the existing geogrid with high density polyethylene special resin to prepare the geotextile grille, which has lower cost, lower raw material requirements and more extensive sources.

【技术实现步骤摘要】
一种增强抗蠕变性能的改性聚乙烯土工格栅及制备方法
本专利技术涉及聚乙烯领域，进一步地说，是涉及一种增强抗蠕变性能的改性聚乙烯土工格栅及制备方法。
技术介绍
英国Netlon公司在20世纪80年代初期最先开发出塑料土工格栅，将它应用于岩土工程中。此后，土工格栅的应用很快被推广到欧洲、美国、加拿大及日本等国家。我国从90年代初期开始将土工格栅用于道路路基和建筑物地基的加固。塑料土工格栅具有质量轻、强度高、韧性好及耐久性好等优点，因而被广泛应用于铁路、公路、水利和各种建筑物的地基处理工程中。它的原材料一般为高密度聚乙烯、聚丙烯或者两者的共混物。塑料土工格栅作为增强材料广泛应用于水坝、防洪堤、挡墙、公路这些土木工程中，起到加筋、固定土体的作用。因此，土工格栅在其使用过程中会长期受到稳定拉伸力的作用，这决定了其使用过程为一个长期蠕变的过程。在使用过程中,如果塑料土工格栅的蠕变性能不佳，会出现以下两种情况：(1)土工格栅产生的形变过大，超过规定值而不能发挥其应有的固定土体的作用，使土工结构变形过大；(2)随着蠕变过程的发展，土工格栅出现拉伸屈服的现象，导致自身强度下降并最终断裂，不能发挥其加筋增强作用，引起土工结构的破坏。这两种情况的出现都会严重影响工程质量，带来很大安全隐患，在工程中不允许发生的。因此，土工格栅的蠕变性能是一个评价土工格栅质量优劣非常重要的指标，同时对土木工程的安全性具有重要的意义。为保证产品质量，高密度聚乙烯土工格栅专用树脂是国内外土工格栅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格栅专用树脂的石化企业并不多，而且产量有限，国内很多土工格栅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，通过熔融共混和预牵伸方法开发一种能够满足高密度聚乙烯土工格栅性能要求的配方，同时增强了聚乙烯土工格栅的抗蠕变性能，因而具有重要的经济价值和现实意义。
技术实现思路
为解决现有技术中出现的问题，本专利技术提供了一种增强抗蠕变性能的改性聚乙烯土工格栅及制备方法。该增强抗蠕变性能的改性聚乙烯土工格栅为分散相含有取向结构的聚合物合金。该含有取向结构的聚合物合金中高密度聚乙烯作为连续相，聚酯、聚酰胺或者聚酯和聚酰胺的混合物作为分散相，聚酯和/或聚酰胺形成取向的微纤或片层结构。该增强抗蠕变性能的改性聚乙烯土工格栅的连续相采用普通双峰高密度聚乙烯，可替换现有的土工格栅用高密度聚乙烯专用树脂制备性能达标的土工格栅，而且成本更低，原料要求更低，来源更广泛。本专利技术的目的之一是提供一种增强抗蠕变性能的改性聚乙烯土工格栅。由按重量百分比计的以下组分制备而得：双峰高密度聚乙烯20～94wt％；优选为40～90wt％；更优选为60～85wt％；聚酯和/或聚酰胺1～50wt％；优选为2～40wt％；更优选为4～30wt％；相容剂2～25wt％；优选为2～20wt％；更优选为2～15wt％；炭黑色母2～5wt％；优选为3～4wt％；抗氧剂0.5～2wt％；优选为0.5～1wt％；所述双峰高密度聚乙烯的密度大于0.940g/cm3。该双峰高密度聚乙烯在土工格栅中作为连续相存在，为材料的主体成分。所述炭黑色母的炭黑含量为30％～50％。炭黑作为紫外线吸收剂加入到土工格栅中，提高了土工格栅的抗光老化性能。所述聚酯为聚对苯二甲酸乙二醇酯；所述聚酰胺为聚酰胺66。聚酯、聚酰胺或者聚酯和聚酰胺的混合物在土工格栅中作为分散相，形成取向的微纤或片层结构，提高土工格栅的抗蠕变性能。所述相容剂为烯烃与丙烯酸或丙烯酸衍生物的共聚物。包括但并不限于乙烯-丙烯酸共聚物、乙烯-环氧丙基丙烯酸共聚物和乙烯-环氧丙基甲基丙烯酸酯共聚物。相容剂的加入可以改善聚酯和/或聚酰胺在聚乙烯中的分散性。所述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:(1～3)，更优选为1:(1.5～2.5)。所述受阻酚类抗氧剂优选自四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、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。抗氧剂的加入提高了土工格栅的长期抗氧化性能，保证土工格栅在长期使用的过程中，性能保持稳定。本专利技术的目的之二是提供一种改性聚乙烯土工格栅的制备方法。包括：所述组分按所述用量熔融共混制成聚合物合金，并对该聚合物合金施加拉伸，形成分散相具有取向结构的聚合物合金；然后将该具有取向结构的聚合物合金经塑化挤出、冲孔、拉伸制成所述增强抗蠕变性能的改性聚乙烯土工格栅。具体包括以下步骤：1)将所述组分按所述用量混合均匀得到预混料；2)预混料进行混炼塑化，挤出造粒后得到聚合物合金；3)聚合物合金挤出成型为聚合物合金片材；4)聚合物合金片材经过冷却后施加单向牵伸，得到分散相具有取向结构的聚合物合金片材；5)将步骤4)得到的分散相具有取向结构的聚合物合金片材进行冲孔，孔板经过升温后牵伸，得到所述的增强抗蠕变性能的改性聚乙烯土工格栅。其中，优选：步骤4)中，聚合物合金片材的表面温度为10℃至100℃；在牵伸过程中，聚合物合金中的分散相经牵伸转变形成定向排列的微纤或片层结构；微纤或片层的平均直径或厚度为1～2微米，平均长度为4～8微米。本专利技术的增强抗蠕变性能的改性聚乙烯土工格栅的制备方法，包括所述的含有取向结构的聚合物合金的制备方法，是将所述的双峰高密度聚乙烯、聚酯和/或聚酰胺、可选的增容剂分别按照所述含量熔融共混制成聚合物合金，并对该聚合物合金施加拉伸，形成分散相具有取向结构的聚合物合金。然后将该具有取向结构的聚合物合金经塑化挤出、冲孔、拉伸制成所述的具有平面网状结构的增强抗蠕变性能的改性聚乙烯土工格栅。具体地，该方法包括以下步骤：1)将所述的双峰高密度聚乙烯、聚酯和/或聚酰胺、增容剂、炭黑色母、抗氧剂分别按照所述含量混合均匀加入混合设备混合均匀得到预混料。2)将步骤1)得到的预混料加入双螺杆挤出机进行混炼塑化，挤出造粒后得到聚合物合金。3)将步骤2)得到的聚合物合金用单螺杆挤出机经平板口模和三辊压延机挤出成型为聚合物合金的片材。4)将步骤3)得到的聚合物合金的片材经过冷却后施加单向牵伸，使得分散相聚酯和/或聚酰胺形成取向的微纤或片层结构，得到分散相具有取向结构的聚合物合金片材。经过冷却后施加牵伸，得到具有取向结构的聚合物合金片材。在牵伸过程中，该聚合物合金片材的表面温度应低于聚乙烯的熔点，但具有足够高的温度以保证聚合物分子链的运动能力。对于该聚合物合金来说，表面温度可以为10℃至100℃。在牵伸过程中，聚合物合金中的分散相经牵伸转变形成定向排列的微纤或片层结构。该微纤或片层的平均直径或厚度为1～2微米，平均长度为4～8微米。5)将步骤4)得到的分散相具有取向结构的聚合物合金片材经过冲压机进行冲孔，孔板本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种增强抗蠕变性能的改性聚乙烯土工格栅，其特征在于改性聚乙烯土工格栅由按重量百分比计的以下组分制备而得：

【技术特征摘要】
1.一种增强抗蠕变性能的改性聚乙烯土工格栅，其特征在于改性聚乙烯土工格栅由按重量百分比计的以下组分制备而得：所述双峰高密度聚乙烯的密度大于0.940g/cm3；所述炭黑色母中的炭黑含量为30％～50％；所述相容剂为烯烃与丙烯酸或丙烯酸衍生物的共聚物；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。2.如权利要求1所述的增强抗蠕变性能的改性聚乙烯土工格栅，其特征在于：3.如权利要求2所述的增强抗蠕变性能的改性聚乙烯土工格栅，其特征在于：4.如权利要求1所述的增强抗蠕变性能的改性聚乙烯土工格栅，其特征在于：所述聚酯为聚对苯二甲酸乙二醇酯；所述聚酰胺为聚酰胺66；所述相容剂为乙烯-丙烯酸共聚物、乙烯-环氧丙基丙烯酸共聚物和乙烯-环氧丙基甲基丙烯酸酯共聚物中的一种；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为1:(1～3)。5.如权利要求4所述的增强抗蠕变性能的改性聚乙烯土工格栅，其特征在于：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为1:(1.5～2.5)；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、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(...

【专利技术属性】
技术研发人员：武鹏，者东梅，刘玉春，杨化浩，朱天戈，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石油化工股份有限公司北京化工研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11