[发明专利]一种β晶聚丙烯抗老化土工布及其制备方法

说明书

本发明公开了一种β晶聚丙烯抗老化土工布及其制备方法，所述土工布是由上、中、下三层材料经非织造针刺工艺复合而成，所述上层为β晶皮芯型抗老化聚丙烯非织造材料、中层为聚丙烯机织布材料、下层为波纹型聚丙烯非织造材料，其中上下层非织造材料可为针刺短纤非织造材料或纺粘长丝非织造材料；通过波纹型聚丙烯非织造材料层的波纹面提高土工布的摩擦力，通过聚丙烯机织布应用于土工布的中层，提高土工布的强度，通过将β晶皮芯型抗老化聚丙烯非织造材料应用于土工布的上层，借助超声外场作用促进聚丙烯晶型尤其是β晶的形成，皮芯层界面间连接稳定，以最低的β晶含量达到良好的抗老化效果。

技术领域

本发明涉及土工用材料领域，具体为一种β晶聚丙烯抗老化土工布及其制备方法。

背景技术

随着现代交通、水利、建筑等领域的快速发展，对土工布的种类和质量要求也越来越高。聚丙烯纤维作为非织造土工布常用纤维，其具有价格低廉，力学性能优良，耐腐蚀耐酸碱等优势，但其分子结构中存在叔碳原子，在户外紫外线和氧气的作用下极易发生老化，产生变色、硬化和裂开等现象，材料拉伸强度及断裂伸长率等力学性能受损，严重影响了聚丙烯土工布的应用范围。

因此研究改善聚丙烯纤维的抗老化性能具有重大意义，专利CN108754668A公开了一种抗老化聚丙烯纤维及其制备方法，其以抗氧剂、紫外吸收剂、光稳定剂、炭黑改性的聚丙烯为皮层，普通聚丙烯为芯层，具有较好的抗老化性能，但其在皮层加入的其他化学成分过多，一方面影响材料连接性，从而降低产品强度，另一方面也不利于环境保护。专利CN207105798U公开了一种高强度抗老化经编复合土工布，其在每根纤维表面包覆防老化层，效果良好，但是表面改性剂牢度不够且浸渍工艺复杂难以大规模快速生产。研究发现，经β晶结构改性的聚丙烯不易被光线透过，具有抗老化效果，满足土工使用标准。

发明内容

本发明的目的针对目前聚丙烯土工材料存在问题，提供一种β晶聚丙烯抗老化土工布及其制备方法，其中，分别通过熔融纺丝法、非织造纺粘法制备芯层为α晶、皮层为β晶的皮芯结构聚丙烯纤维，并通过超声外场促进晶体形成，将其应用于土工布的上层材料，具有较好的抗老化性能和力学性能，解决上述问题。

为了实现上述发明目的，本发明采用了以下技术方案：一种β晶聚丙烯抗老化土工布，所述土工布是由上、中、下三层材料经非织造针刺工艺复合而成，所述上层为β晶皮芯型抗老化聚丙烯非织造材料、中层为聚丙烯机织布材料、下层为波纹型聚丙烯非织造材料；所述β晶皮芯型抗老化聚丙烯非织造材料为针刺短纤非织造材料或纺粘长丝非织造材料，所述针刺短纤非织造材料、纺粘长丝非织造材料均是由β晶皮芯型抗老化聚丙烯纤维制成；所述聚丙烯机织布由α晶聚丙烯纤维制成，所述波纹型聚丙烯非织造材料可为针刺短纤非织造材料或纺粘长丝非织造材料，由常规α晶聚丙烯纤维制成，其波纹面由热凹凸辊作用制成。

进一步的，所述土工布面密度为200-300g/m²，其中β晶皮芯型抗老化聚丙烯非织造材料和波纹型聚丙烯非织造材料的面密度为50-75g/m²，聚丙烯机织布的面密度为100-150g/m²。

进一步的，所述β晶皮芯型抗老化聚丙烯纤维是由晶型较小结构质密的α晶聚丙烯和晶型较大结构疏松的β晶聚丙烯组成；以强度高的α晶聚丙烯为芯层，以抗老化效果及韧性优良的β晶聚丙烯为皮层，所述皮层包覆在芯层上。

进一步的，所述β晶皮芯型抗老化聚丙烯纤维是由质量分数为30-50%皮层与质量分数为50-70%芯层组成；所述皮层的配方是由α晶聚丙烯母粒与β成核剂熔融混合而成，所述α晶聚丙烯占皮层总质量的99.3-99.7%，所述β成核剂占皮层总质量的0.3-0.7%；所述芯层的材料为α晶聚丙烯母粒。

进一步的，一种β晶聚丙烯抗老化土工布的制备方法，具体如下：