一種塑料土工格柵用聚丙烯改性三元復合材料及制備方法、應用
【技術領域】
[0001] 本發明屬于±木格柵制造領域，特別設及一種塑料±工格柵用聚丙締改性=元復 合材料及制備方法、應用。
【背景技術】
[0002] 塑料±工格柵是一種W高分子聚合物為主要原料，加入一定的防紫外線助劑、抗 老化助劑，經過擠出成板、沖孔、定向拉伸使原來散亂分布的鏈形高分子重新定向排列呈線 性狀態的高強度上工材料。一般的塑料上工格柵分為單向拉伸上工格柵和雙向拉伸上工格 柵兩種。單向±工格柵在拉伸方向上有很高的抗拉強度，雙向拉伸在橫向、縱向上都具有一 定的抗拉強度。在應用方面，雙向±工格柵的應用領域更廣一點。
[0003] 目前，在±木工程中，除了運兩種常見的±工格柵外，還有形式各異的塑料±工格 柵，來滿足不同客戶的使用要求與工程條件。比如:多向±工格柵、±工網、±工格室等。
[0004] 塑料±工格柵的生產工藝如下:將聚丙締或聚乙締、抗氧化劑、炭黑等原料混合均 勻加入擠出機組的料筒中，在一定溫度下烙融，經過螺桿擠出板材，擠出的板材經過一段時 間的空冷后，經過沖孔模具進行沖孔得到排列規則的孔，沖孔后的板材經過加熱后按照一 定的拉伸速度和拉伸比拉開，成為單向±工格柵，單向±工格柵緊接著在橫向方向上拉開 在，則成為雙向上工格柵。
[0005] 我國塑料工業是國民經濟的支柱產業之一，已步入世界塑料大國的行列。塑料已 成為人類社會生活中不可缺的生產資料和生活資料。隨著我國塑料工業的不斷發展，廢棄 塑料再生利用越來越成為我國資源再生和環境保護事業的一個重要方面。解決塑料發展與 環境問題的成功策略是實施"3R"戰略，即塑料制品的減量(Reduce),再使用(Reuse)和塑料 廢棄物的回收利用(Recycle)。
[0006] 聚丙締材料易老化降解，失去原有的透明度，表面泛黃、稱色，甚至完全粉化等。運 種自然氧化對聚丙締材料的破壞是相當大的，它不僅影響聚丙締材料及其制品的表觀，而 且隨著氧化的不斷加深，聚丙締材料將逐步喪失其原有的力學性能，如拉伸強度、沖擊強 度、彎曲強度等，并由此逐步失去使用價值。為了延長聚丙締材料的使用壽命，抑制或者延 緩聚丙締材料的氧化降解，最常用的方法是加入抗氧劑。胡行俊指出：無論是熱氧化老化還 是光氧老化，大分子的叔下基過氧化氨的形成是聚丙締老化的關鍵性的一步。Adams J H認 為聚丙締的老化與聚合物的氧化降解相同，它是一個具有鏈引發、鏈增長、鏈終止過程的自 動氧化連鎖反應。抗氧劑的作用就在于阻止聚丙締自動氧化鏈反應的進行，或者阻止生成 的活性游離基的傳遞，消除運類中間產物，使之變成穩定的化合物。
[0007] A. Alireza等利用廢舊PP和廢紙，添加適量的馬來酸酢接枝PP(PP-g-MAH)，采用熱 壓成型工藝制備了纖維增強復合材料，結果表明，PP-g-MAH可W很好地改善纖維與塑料基 體之間的界面相容性，復合材料的彎曲強度、拉伸強度、使用性能等都有所提高。
[000引G. Grubbs化om等對廢舊低密度聚乙締/木粉復合材料的力學性能進行了研究，結 果顯示經過交聯處理的復合材料，其彎曲強度提高了 2倍，抗蠕變性、強度和硬度都有提高。
[0009] 姜亮等通過研究得出，玻璃纖維的含量對PP的性能有很大的影響。PP的力學性能 一般隨玻纖的增加而增加。玻纖的含量應控制在40% W下，玻纖超過40%時，PP的性能反而 下降，成型工藝性能明顯變差，玻纖含量為30%--40%時，力學性能達到峰值，玻纖含量低 于20%時，力學性能提高幅度不大，玻纖含量增加，PP的密度、拉伸強度、彎曲彈性模量、缺 口沖擊強度、洛氏硬度、熱變形溫度等明顯提高，斷裂成型伸長率、成型收縮率減小，玻纖為 30%的PP綜合性能已達到了部分工程塑料性能標準。
[0010] 化ngsok Seo等研究了馬來酸酢接枝聚丙締(PP-g-MAH)與PP結晶機理的不同。結 果表明：PP-g-MAH只W異相成核的方式進行結晶，而等規PP的結晶方式還包括均相成核。由 于異相晶核數量的不同，PP-g-MAH的結晶速度比PP更快。PP的結晶度是一個重要的結構參 數，許多宏觀物理、力學性能都與結晶度直接相關。因此，PP-g-MAH具有優良的物理、力學性 能。
[0011] 北京化工大學的張永濤通過對拉伸規律的研究，確定了拉伸過程中細頸的產生與 發展是聚丙締±工格柵連續生產的關鍵。當聚丙締的應力-應變曲線有上揚部分時，可進行 連續拉伸。研究表明聚丙締±工格柵專用料拉伸行為的影響因素即聚丙締內在結構和結晶 狀態、聚丙締內在質量的穩定性。在氣相法聚丙締工業裝置上試生產得到了生產低烙體流 動速率的雙向拉伸±工格柵均聚聚丙締專用料T1701和T1702的最佳聚合、造粒工藝參數。 通過試驗研究，找到了最佳助劑配方，確定了最適宜的造粒操作條件。研制開發的雙向拉伸 聚丙締±工格柵專用樹脂，其性能指標符合攻關技術要求，達到了與國外同類產品相當的 質量水平。
[0012] 左英飛等人評價了雙向拉伸±工格柵聚丙締專用樹脂T1701的性能，并與市場上 的同類國外產品做了對比分析。結果表明：T1701產品具有良好的分子結構和加工流變性 能，烙體拉伸強度較高，利于成型加工。
[0013] 王清標等人通過對玻塑復合±工格柵的原料、工藝流程、性能指標的介紹，并通過 現場拉伸試驗，對不同溫度下格柵的縱向、橫向斷裂強度W及斷裂伸長率進行了分析研究， 得到如下研究結論:格柵條帶采用纖維材料，能夠抵抗侵蝕和氣候變化，保證其性能的穩定 性;格柵的斷裂強度與溫度呈正相關，斷裂伸長率與溫度呈負相關，并經過一定時間后趨于 穩定;結構采用特殊工藝，提高了格柵的抗剝離撕裂強度和對±體的嵌鎖咬合能力。
【發明內容】
[0014] 本發明的目的在于克服上述不足，提供了一種塑料±工格柵用聚丙締改性=元復 合材料及制備方法、應用。在±工格柵的生產過程中，聚丙締回收料或再生料的加入降低了 生產投資成本，又節約了資源，減少了環境污染，但會對產品的力學性能有一定負面影響。 因此，在降低成本的情況之下通過材料改性方法提高±工格柵材料的力學性能使其滿足實 際應用要求，具有一定的理論意義和應用價值。
[0015] 現有技術普遍采用玻璃纖維對聚丙締新料進行改性，大幅提高了聚丙締新料（即： 本發明中的聚丙締專用料）的性能。因此，研究中，本發明首先采用玻璃纖維對聚丙締回收 料和聚丙締新料進行共同改性，W期獲得較優的力學性能，但實驗結果表明：由于聚丙締回 收料多為聚丙締板材切邊和沖孔工序中產生的廢料或經過高溫拉伸后切邊產生的廢料，成 分復雜，性能不穩定;改性過程中，聚丙締回收料會對聚丙締全新料的性能產生一定的削弱 作用，產品的力學性能不佳。為此，本發明在綜合分析聚丙締材料的拉伸成型過程與形成理 論的基礎上，對纖維單向增強聚丙締回收料的作用機制進行了探討，結果表明：玻璃纖維的 質量分數對=元復合材料體系的取向分布和分散均勻性有較大影響，當玻璃纖維的質量分 數為5%~15%時，制備的S元復合材料具有較優的宏觀力學性能，能夠滿足±木格柵的實 用性要求。
[0016] 為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：
[0017] -種塑料±工格柵用聚丙締改性=元復合材料，其特征在于，由如下重量百分比 的原料組成:聚丙締回收料10%~30% ;玻璃纖維5%~15% ;余為聚丙締專用料。
[0018] 本發明重點討論纖維單向增強樹脂當受到軸向拉伸作用的情況，并根據上述發現 確定了本發明的原料比例。受增強的材料在未受到載荷作用時，基體材料W及纖維中是不 存在應變的。當基體受到了外加的拉伸負載作用時，應力集中便產生在纖維的兩端部位，并 且在纖維的周圍存在應力小于平均應力的楠