高溫土工膜襯墊和母料組合物的制作方法
【專利說明】
[0001] 相關申請的奪叉引用
[0002] 本申請為非臨時專利申請，要求享有2013年6月5日提交的名稱為"高溫土工膜 襯墊和母料組合物"的美國臨時申請US61/831526以及2014年5月6日提交的名稱為"高 溫土工膜襯墊和母料組合物"的美國臨時申請US14/271011的優先權，二者的全部內容通 過引用結合在本申請中。
[0003] 聯邦政府替助的研究或開發
[0004] 不適用。
[0005] 縮微膠片/版權參考
[0006] 不適用。
技術領域
[0007] 本發明涉及土工膜襯墊，更具體地說，涉及使用使得土工膜襯墊能夠在達到100°C 的高溫下運行的特定的基體樹脂和特定的母料制備的土工膜襯墊。
【背景技術】
[0008] 聚乙烯土工膜已經被成功地用于危險廢物容器和儲水器超過30年。然而，由于大 多數應用都要求長的使用壽命，因此它們的使用通常被限制在于60°C和低于60°C的溫度 下操作的那些應用。在較高的溫度下，土工膜經歷加速的氧化降解和蠕變，從而縮短其使用 壽命。土工膜的故障機理大致可以分為三個階段。
[0009] 階段1，"延性破壞"，由于應力過載而產生，是一種純機械故障。
[0010] 階段2, "脆性機械故障"，由于蠕變和添加劑的消耗引起。
[0011] 階段3，"脆性化學故障"，由于添加劑的完全消耗引起；是純粹化學的，與應力無 關。階段3故障是迅速的。
[0012] 三個階段均是土工膜使用壽命的決定因素。階段1依賴于連接分子 (tie-molecule)的數量和纏結。具有高數量的連接分子和更多纏結的樹脂將具有較長的延 性域。在高溫下，分子是非常活躍和可移動的，從而加速了蠕變機制。此外，添加劑的消耗 速率也隨著溫度的升高而升高。蠕變和添加劑消耗的綜合效應降低階段2和3的壽命。
[0013] 因此，本領域需要可在高溫（例如高于60°C的那些溫度）下使用的土工膜。
【發明內容】
[0014] 在本發明的一個方面，提供了一種用于制備用于容載系統的土工膜襯墊的組合 物，其中，所述組合物具有1)母料；和2)基體樹脂，并且其中所述組合物包括：
[0015]1)約8-10wt%的母料組合物，包括：
[0016]a)約70至約80wt%的線性低密度聚乙烯（LLDPE)、中密度聚乙烯（MDPE)、高密度 聚乙烯（HDPE)或耐熱聚乙烯（PERT)樹脂載體中的一種或多種，其具有0.910-0. 955g/cm3 的密度；
[0017] b)約1至約3wt%的主抗氧化齊U，其中所述主抗氧化劑包括1，3三甲 基-2, 4, 6-三-(3, 5-二叔丁基-4-羥基芐基）苯；
[0018]c)約0.1至約0.5wt%的次抗氧化劑，其中所述次抗氧化劑包括四（3_(3, 5-二叔 丁基-4-羥基苯基）丙酸）季戊四醇酯；
[0019] d)任選地，約0· 1至約0· 5wt%的三（2, 4-二叔丁基苯基）亞磷酸酯；
[0020] e)約1至約3wt%的UV穩定劑，其中所述UV穩定劑包括高分子量受阻胺光穩定 劑；
[0021] f)約0· 1至約0· 5wt%的酸中和劑；以及
[0022] g)約20至約30wt%的炭黑，其中所述炭黑是爐炭黑，其中重量百分數合計達 100%，且是基于所述母料組合物的總重量計；以及
[0023] 2)約90至約92wt%的基體樹脂組合物，其包括耐熱聚乙烯（PERT)基體樹脂，其 中重量百分數是基于土工膜組合物的總重量計。
[0024] 應該理解的是，母料組合物本身也是本發明的一個方面。
[0025] 在母料發明的這個方面的一個形式中，樹脂載體是線性低密度聚乙烯（LLDPE)、 中密度聚乙烯（MDPE)、高密度聚乙烯（HDPE)或耐熱聚乙烯（PERT)中的一種或多種。在 母料發明的這個方面的另一形式中，高分子量受阻胺光穩定劑是1，3, 5-三嗪-2, 4, 6-三 胺，N，N"' -[1，2-乙烷-二基-雙[[[4, 6-雙[丁基（1，2, 2, 6, 6-五甲基-4-哌啶基）氨 基]-1，3, 5-三嗪-2-基]亞氨基]-3, 1-丙烷二基]](1，3, 5-Triazine-2, 4, 6-triamine ，Ν,Ν'" -[1，2-ethane-diyl-bis[[[4, 6_bis[butyl(1，2, 2, 6, 6-pentamethyl_4-piperidin yl)amino]-1，3, 5-triazine_2-yl]imino]-3, 1-propanediyl]])〇
[0026] 在母料發明的這個方面的又一形式中，所述酸中和劑包括鋁碳酸鎂。
[0027] 在本發明的另一方面中，提供了一種土工膜襯墊，其中該土工膜襯墊是通過將本 發明的組合物（即母料）放入（lettingdown)基體樹脂中制備的。
[0028] 在本發明的這個方面的一種形式中，土工膜襯墊包括百萬份之約1100至約1400 份（ppm)的所述主抗氧化劑；約400至約500ppm的所述次抗氧化劑；約0至約lOOppm的 三（2, 4-二叔丁基苯基）亞磷酸酯；約1200至約1500ppm的所述UV穩定劑；約300至約 400ppm的所述酸中和劑；以及約20000至約25000ppm的所述炭黑。
[0029] 通過對整個說明書（包括附加的權利要求書和附圖）的回顧，本發明的其他目的、 特征和優點將變得明顯。
【附圖說明】
[0030] 圖1顯示了耐熱聚乙烯（PE-RT)的按照IS09080的環向應力測試的結果。
【具體實施方式】
[0031] 在一個方面，本發明提供了土工膜，其耐環境應力開裂，具有優良的力學性能，因 此在高達l〇〇°C的高溫下可具有長的使用年限。
[0032]用于本發明土工膜的基體樹脂是耐熱聚乙烯（PERT)，所述耐熱聚乙烯包含的高分 子量顆粒不成比例地多于低分子量顆粒。因此，優選的是，大部分的共聚單體（側枝）也具 有相對尚的分子量。
[0033] 為了制造土工膜，通常首先制備母料。然后將母料放入到樹脂材料中以制造土工 膜。從母料制備最終產品（例如土工膜）是本領域技術人員知曉的。
[0034] 在一個方面，本發明的母料包括樹脂載體；炭黑；熱穩定劑，其包括主抗氧化劑、 次熱穩定劑；以及任選地，三級抗氧化劑；UV穩定劑；和酸中和劑。
[0035] 優選地，用于本發明土工膜的樹脂載體包括線性低密度聚乙烯（LLDPE)、中密度聚 乙烯（MDPE)或高密度聚乙烯（HDPE)。
[0036] 更優選地，所述樹脂載體包括耐熱聚乙烯（PERT)。
[0037] 用于本發明目的的優選PERT樹脂的一些非限制性的商品名實例包括Dowlax" 2344、DowlexK 2377、D(_nvicxK 2388、DGDA-2399、Intrepid? 2498NT、Intrepid? 2499NT(所有產品是陶氏化學的，美國）、Yuc|ah_KDX800(SK全球化學，韓國）、Daelim XP9000(Daelim，韓國）、TotalXRT70(托塔爾，法國）、Hostalen4731B(利安德巴塞爾，荷 蘭）以及Ehcx''TUB220-RT(英力士，瑞士）。
[0038] -些非PERT樹脂也可以用作載體。然而，包含非PERT母料的高溫襯墊具有90°C的 應用限制。用于該母料發明目的的優選的非PERT樹脂的一些非限制性商品名包括SAB丨(T LLDPE0132HS00 (沙特基礎工業公司，沙特阿拉伯）、M￡trlexKK203 (雪佛龍菲利普化學公 司，美國）和DowL、xK 2342M(陶氏化學，美國）。
[0039] 用于該母料發明的樹脂載體應當具有0. 910-0. 955g/cm3的密度；以及小于或等于 ldg/min的恪融指數（MI) (2. 16kg)。
[0040] 用于本發明組合物的熱穩定劑包括主抗氧化劑、次熱穩定劑；以及任選地，三級 抗氧化劑。
[0041] 所述主抗氧化劑是為了長期穩定而使用，包括1，3三甲基-2, 4, 6-三-(3, 5-二 叔丁基-4-羥基芐基）苯，CAS號1709-70-2。所述主抗氧化劑的一些非限制性商品名 實例包括抗氧劑 1330 (BASF，德國）、Ethanox330(AlbemarleCorporation，美國）、BNX 133〇 (Mayzo,美國）、Songnox133〇 (Songwon，韓國）及其他。
[0042] 用于本發明組合物的次抗氧化劑為受阻酚類抗氧化劑，稱為四（3_(3, 5-二叔 丁基-4-羥基苯基）丙酸季戊四醇酯，CAS號6683-19-8。所述次抗氧化劑的一些非 限制性商品名實例包括抗氧化劑1010 (BASF，德國）、BNX1010 (Mayzo,美國）、Songnox 1010(Songwon，韓國）及其他。
[0043] 可任選地用于本發明組合物的所述三級抗氧化劑為有機亞磷酸酯。在一個方面， 該