一種聚乙烯土工膜及其制備方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種聚乙烯土工膜，以及所述聚乙烯土工膜的制備方法。
【背景技術】
[0002] 高密度聚乙烯土工膜是具有極低滲透系數、較好柔性的一類高檔防水材料，同時 具有變形適應性強、強度高、易整體連接施工等優點，目前廣泛用于垃圾填埋場、水利、礦山 的尾礦處理、石化罐區、高速鐵路、市政建設等領域。但在實際的工程應用和生產中，高密度 聚乙烯土工膜仍然存在一些問題。
[0003] 首先，高密度聚乙烯土工膜在生產中產生的細小孔洞和工程中的焊接點等會成為 滲漏點，嚴重影響工程質量。目前的滲漏點檢測方法主要是電學滲漏檢測，其原理是土工膜 鋪設完畢后，在土工膜下埋入電極，在土工膜上施加電壓，通過在電勢場內移動探測設備探 測有回路的位置，從而找到滲漏點。但此方法所用設備復雜，效率較低，對檢測環境有較高 要求，需要專業技術人員才能完成。
[0004] 其次，為保證產品質量，高密度聚乙烯土工膜專用樹脂是國內外土工膜生產廠家 的首選原料，但是，由于眾多條件的限制，世界上能生產高密度聚乙烯土工膜專用樹脂的石 化企業并不多，而且產量有限，國內也只有上海金菲和中海殼牌兩家石化企業生產，但產量 極不穩定，遠遠滿足不了國內需求。很多土工膜生產廠家只能使用昂貴的進口樹脂，但也很 難得到可靠的供貨保證。
[0005] 再次，國內外的高密度聚乙烯土工膜普遍使用炭黑填充來提高土工膜的抗老化 性，所以市場上的絕大多數高密度聚乙烯土工膜都以黑色為主。這些土工膜鋪設在垃圾填 埋場，市政建設等環保工程上時嚴重影響美觀，與周圍環境極不和諧。
[0006] 因此，利用市場上已有牌號且價格較低的聚乙烯樹脂，通過熔融共混共擠出的方 法開發一種能夠滿足高密度聚乙烯土工膜性能要求的配方，同時該土工膜具有導電層和顏 色層，可快速查找滲漏點，并可根據周圍環境選擇適宜的顏色，因而具有重要的經濟價值和 現實意義。
【發明內容】
[0007] 本發明的目的之一在于提供一種聚乙烯土工膜，所述聚乙烯土工膜通過單峰線性 低密度聚乙烯和雙峰高密度聚乙烯共混制備得到。本發明的又一目的在于提供所述聚乙烯 土工膜的制備方法。
[0008] 在聚乙烯領域中，單峰線性低密度聚乙烯通常是指分子量呈單峰分布的聚乙烯， 其分子結構為線性主鏈，含有若干短支鏈，僅含有少量或沒有長支鏈。單峰線性低密度聚乙 烯與高密度聚乙烯相比具有非常優異的耐環境應力開裂性和耐撕裂性。
[0009] 雙峰高密度聚乙烯是指分子量呈雙峰分布的聚乙烯。雙峰分子量分布賦予了高密 度聚乙烯良好的加工性能。與低密度聚乙烯相比，高密度聚乙烯具有更好的強度和蠕變性， 其薄膜對水蒸氣的滲透性小。
[0010] 將單峰線性低密度聚乙烯與雙峰高密度聚乙烯復配作為聚乙烯土工膜的原料，可 以使線性低密度聚乙烯的分子量分布變寬，改善加工性能。其中高密度聚乙烯提供了聚乙 烯土工膜需要的機械強度和韌性，單峰線性低密度聚乙烯則賦予了聚乙烯土工膜較為關鍵 的耐環境應力開裂性能。如【背景技術】中記載，目前市售的聚乙烯土工膜專用樹脂價格較高， 本發明將單峰線性低密度聚乙烯和雙峰高密度聚乙烯復配后應用于聚乙烯土工膜，可以較 好地替代聚乙烯土工膜專用樹脂。
[0011] 優選的，所述單峰線性低密度聚乙烯的密度為0.910?0.930g/cm3。所述雙峰高 密度聚乙烯的密度彡0. 935g/cm3,進一步優選為0. 940?0. 960g/cm3。
[0012] 進一步優選的，所述聚乙烯土工膜從下至上依次包括導電層、抗老化層和顏色層。 其中導電層能夠配合簡單的移動電刷探測設備快速定位滲漏點；抗老化層能夠提高聚乙烯 土工膜的耐熱空氣老化性能，延長聚乙烯土工膜使用壽命；顏色層可根據工程要求進行顏 色選擇，達到與周圍環境相協調的目的。所述導電層、抗老化層和顏色層均采用普通雙峰高 密度聚乙烯與線性單峰低密度聚乙烯共混制備得到，可取代現有高密度聚乙烯專用樹脂制 備的土工膜，而且成本更低，原料要求更低，來源更廣泛。
[0013] 各層厚度根據所述聚乙烯土工膜的實際使用要求決定，優選所述導電層的厚度為 0· 050?0· 100_，防老化層的厚度為L 0?L 5_，顏色層的厚度為0· 100?0· 500_。
[0014] 在本發明的一個實施例中，以導電層的重量為100%計，所述導電層包括：
[0015] 單峰線性低密度聚乙烯 10?40wt%
[0016] 雙峰高密度聚乙烯 30?50wt%
[0017] 導電炭黑色母 10?40%
[0018] 優選所述導電炭黑色母中的炭黑含量為30%?50%。
[0019] 在本發明的一個實施例中，以防老化層的重量為100%計，所述防老化層包括：
[0020] 單峰線性低密度聚乙烯 10?40wt% 雙峰高密度聚乙烯 40?80wt% 炭黑色母 2?10wt%
[0021] 抗氧劑 1?5wt%
[0022] 優選所述導電炭黑色母中的炭黑含量為30%?50%。
[0023] 在本發明的一個實施例中，以顏色層的重量為100%計，所述顏色層包括：
[0024] 單峰線性低密度聚乙烯 10?40wt% 雙峰高密度聚乙烯 40?80wt% 色母粒 2?10w_t% 抗氧劑 l~5wt%
[0025] 所述抗氧劑可以采用現有技術中聚乙烯領域常用的抗氧劑，用量也采用常規用 量。優選為受阻酚類抗氧劑和磷酸酯類抗氧劑的混合物，或市售的受阻酚類抗氧劑和磷酸 酯類抗氧劑的復配抗氧劑，比如巴斯夫股份公司的抗氧劑B225。
[0026] 當抗氧劑選自受阻酚類抗氧劑和磷酸酯類抗氧劑的混合物時，受阻酚類抗氧劑和 磷酸酯類抗氧劑的重量比優選為1:1?1:3,更優選為1:1. 5?1:2. 5。
[0027] 所述受阻酚類抗氧劑更優選自四[β - (3, 5-二叔丁基-4-羥基苯基）丙酸]季戊 四醇酯、β - (3, 5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸正十八碳醇酯、Ν，Ν' -雙-(3-(3, 5-二叔丁 基-4-羥基苯基）丙酰基）己二胺、1，3, 5-三（3, 5-二叔丁基-4-羥基芐基）異氰尿酸中 的至少一種；所述磷酸酯類抗氧劑更優選自三（2,4_二叔丁基苯基）亞磷酸酯、雙（2, 4-二 叔丁基苯酚）季戊四醇二亞磷酸酯中的至少一種。
[0028] 所述色母粒可以采用現有技術中聚乙烯領域常用的顏料制成的色母粒，用量也采 用常規用量。所述無機顏料選自群青、鈷藍、氧化鉻綠、鈷綠、鈷鈦綠、氧化鐵紅、鐵黃和鉻黃 中的至少一種；酞菁顏料選自酞菁藍和酞青綠中的至少一種；所述喹吖啶酮顏料選自酞菁 紅、永固紫RU顏料黃2GLT和永固橙HSL中的至少一種；所述偶氮顏料選自永固橙RN、金光 紅、聯苯胺黃G、大分子橙4R和大分子紅R中的至少一種。
[0029] 本發明的聚乙烯土工膜的制備方法，包括所述的導電層、抗老化層和顏色層的制 備方法，是將所述的雙峰高密度聚乙烯、單峰線性低密度聚乙烯、導電炭黑色母、炭黑色母、 抗氧劑和色母粒，分別按照各層的所述含量熔融共混制成各層的組合物，再將組合物在三 層共擠設備上共擠出制得所述的聚乙烯土工膜。
[0030] 具體地，該方法包括以下步驟：
[0031] 1)將所述的雙峰高密度聚乙烯、單峰線性低密度聚乙烯、導電炭黑色母、炭黑色 母、抗氧劑和色母粒，分別按照各層所述含量放入混合設備中混合均勻得到各層的預混 料；
[0032] 2)將步驟1)得到的預混料用熔融擠出設備進行熔融共混擠出造粒，得到各層的組 合物。
[0033] 3)將步驟2)得到的各層組合物按照導電層組合物、抗老化層組合物和顏色層組 合物的順序分別由三層共擠設備的內層、中間層和外層的擠出機共擠出，使導電層、抗老化 層和顏色層按照從下到上的順序結合在一起，制成所述的聚乙烯土工膜。
[0034] 此外，在本發明聚乙烯土工膜的加工過程中，可根據具體加工的需要，在共混物料 中加入聚乙烯樹脂薄膜加工中常用的加工助劑，例如：潤滑劑、抗靜電劑、分散劑、顏料等， 其用量均為常規用量，或根據實際情況的要求進行調整。
[0035] 在本發明所述的聚乙烯土工膜的加工過程中，物料熔融共混溫度即為通常聚乙烯 加工中所用的共混溫度，應該在既保證基體樹脂完全熔融又不會使其分解的范圍內選擇， 一般為 180 ?200°C。
[0036] 在上述本發明的制備方法中物料的混合設備可采用現有技術中所用的各種混料 設備，如攪拌機、捏和機等。本發明的上述方法中所使用的熔融共混設備為橡塑加工業中的 通用共混設備，可以是雙螺桿擠出機、BUSS混煉機組等。優選雙螺桿擠出機，其轉速一般為 200 ?450rpm。
[0037] 在上述本發明的制備方法中各層組合物的三層共擠設備可采用現有技術中的共 擠流延薄膜設備和共擠吹塑薄膜設備，擠出機優選單螺桿擠出機。
[0038] 本發明所述的導電層在檢測滲漏點時，首先與直流電源的正極或負極連接，然后 用連接直流電源另一電極的可移動電刷探測土工膜的每一片區域。所述直流電源的電壓通 常為1萬伏以上。優選將正極或負極與導電層連接，移動電刷與顏色層連接。由于導電層 可以導電，而顏色層不能導電，當可移動電刷移動到聚乙烯土工膜的孔洞或滲漏點時，可移 動電刷將會與導電層之間發生放電，產生電火花，從而確定滲漏點的位置。
[0039] 本發明所述的顏色層可以根據需要，配合不同顏色的色母粒，制成綠色或黃色等 顏色，與周圍環境相協調，滿足人們的視覺需求。
[0040] 本發明所述的導電層、抗老化層、顏色層均采用兩種特定的聚乙烯在所述用量范 圍內共混，可以使共混物的密度保持在中高密度聚乙烯土工膜專用料密度的范圍內。普 通高密度聚乙烯與普通低密度聚乙烯共混后，其拉伸性能和耐環境應力性能可能會有所降 低，不能達到高密度聚乙烯土工膜專用樹脂要求。但是采用雙峰高密度聚乙烯與單峰線性 低密度聚乙烯共混后，由于有較寬的分子量分布，共混物的性能仍然能夠滿足高密度聚乙 烯土工膜專用料的要求，而且與土工膜專用高密度聚乙烯樹脂相比，價格又相對較低，因而 具有較大的市場競爭優勢。
【具體實施方式】
[0041] 下面結合具體實施例，對本發明做進一步詳細說明：