[发明专利]一种耐环境应力开裂的聚乙烯土工膜及其制备方法

说明书

本发明提供了一种耐环境应力开裂的聚乙烯土工膜，包括如下组分：聚乙烯、笼型倍半硅氧烷母粒、炭黑色母和抗氧剂。其中，所述聚乙烯土工膜中聚乙烯的重量含量为43‑85wt％，笼型倍半硅氧烷母粒的重量含量为10‑50wt％，炭黑色母的重量含量为2‑5wt％，抗氧剂的重量含量为0.5‑2wt％。所述笼型倍半硅氧烷母粒包括笼型倍半硅氧烷和聚乙烯，其中笼型倍半硅氧烷的含量为20‑50wt％，笼型倍半硅氧烷的结构通式为(RSiO_1.5)₈，R为C₆‑C₁₀的直链烷基，优选为庚基。本发明提供的耐环境应力开裂的聚乙烯土工膜含有一定量的高分子链物理缠结点，延缓阻碍了土工膜裂缝扩展时高分子链间的滑移，从而增加了耐环境应力开裂性能。

技术领域

本发明涉及一种聚乙烯土工膜，尤其涉及一种增强耐环境应力开裂性能的聚乙烯土工膜，以及所述聚乙烯土工膜的制备方法。

背景技术

高密度聚乙烯土工膜(HDPE土工膜)是一种以热塑性塑料高密度聚乙烯为主要树脂，添加碳黑、抗氧剂等生产的土工合成材料，是岩土工程及土木建筑工程中防渗系统重要的组成部分。因其具有良好的力学强度、耐化学腐蚀性能、防渗性能和焊接性能等，被广泛应用于垃圾填埋场、水库、矿山、石油化工灌区等工程中。聚乙烯土工膜渗透性极低，主要用于土木工程防渗。与传统防水材料相比，聚乙烯土工膜具有渗透系数低、低温柔性好、形变适应性强、强度高、整体连接性好、施工方便等优点，不但能满足土木工程的要求，而且还可应用于屋顶防漏、园林绿化、河堤坝坡保土、农田水渠防渗和水土保持、滩涂围垦、垃圾填埋、三废处理和环境整治、沙漠化防止等工程。

土工膜的耐环境应力性能是表征其实际使用寿命的关键指标之一。如果耐环境应力性能不好，土工膜在使用过程中会有裂纹的出现，最终使其失去防渗漏的作用。在一些特定的应用场所，如垃圾填埋场、化工厂、矿区等，对其耐环境应力性能的要求更高。在这些使用场合中，如果土工膜出现应力开裂的现象，含有高浓度有毒有害物质的渗滤液会渗透到土体之中，污染地下水，最终给环境带来巨大的破坏。因此，土工膜的耐环境应力开裂性能是一个重点的检测项目。目前，采用切口恒定拉伸法(NCTL)评价土工膜的耐环境应力开裂性能。其基本原理为将带有切口的哑铃状土工膜试样在恒定载荷下(30％屈服强度)置于高温表面活性剂中，测试并记录试样断裂的时间。GRI GM13-2016对于HDPE土工膜耐环境应力开裂性能的要求是500h不发生断裂。国内标准GB/T 17643-2011和CJ/T 234-2006对于此项性能的指标要求为300h内不发生断裂。

HDPE牌号种类繁多，性能各异，目前主要用于HDPE土工膜生产的牌号有3721C、TR400、TR400G、K306、K307等。为了保证土工膜的产品质量，高密度聚乙烯土工膜专用树脂是国内外土工膜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膜专用树脂的石化企业并不多，而且产量有限，国内很多土工膜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，通过适当改性开发一种能够满足高密度聚乙烯土工膜性能要求的配方，同时增强聚乙烯土工膜的耐环境应力开裂性能，因而具有重要的经济价值和现实意义。

发明内容

本发明的目的之一在于根据现有技术中存在的技术问题提供一种耐环境应力开裂的聚乙烯土工膜，所述聚乙烯土工膜含有增加高分子链物理缠结点的改性聚合物，以高密度聚乙烯作为基体，添加具有长碳链的笼型倍半硅氧烷作为功能助剂，分散在高密度聚乙烯中起到增加分子量物理缠结点的作用，从而达到增强聚乙烯土工膜的耐环境应力开裂性能的目的。本发明仅使用普通的双峰高密度聚乙烯，就可以达到甚至超过现有技术中采用土工膜用高密度聚乙烯专用树脂制备的土工膜的水平，因此可替换现有技术中采用土工膜用高密度聚乙烯专用树脂制备的土工膜，本发明的聚乙烯土工膜原料要求更低，来源更广，耐环境应力开裂性能更优异。