本申請涉及一種新型土工膜及其制備方法和應用，屬于土工膜。

背景技術：

1、在水利工程施工中，土工膜可以保護工程結(jié)構(gòu)不受腐蝕、磨損和沖刷的影響，通常由高強度、耐腐蝕的聚合物材料制成，覆蓋在水工結(jié)構(gòu)表面，形成保護層。土工膜是一種高分子材料，具有較好的防滲性和耐久性，可以有效防止水對結(jié)構(gòu)造成的破壞，延長水工結(jié)構(gòu)的使用壽命。

2、由于水庫通常建在地質(zhì)條件復雜的山谷或低洼地帶，為了避免水庫底部和周圍巖石之間的滲漏，必須采取防滲措施。土工膜防滲技術在施工過程中，會產(chǎn)生土工膜破損、施工緩慢以及如何保證鋪設質(zhì)量等問題；另外，土工膜在使用一段時間后，會發(fā)生紫外老化和變形，此時一旦被覆蓋面發(fā)生沉降或凹陷，就會導致土工膜發(fā)生大面積撕裂，不僅影響防護效果，還增加了施工成本。

技術實現(xiàn)思路

1、為了解決上述問題，提供了一種新型土工膜及其制備方法和應用，利于施工的同時，不易發(fā)生破損，并且還具有良好的塑性變形能力，即使遇到突發(fā)狀況或長時間使用后仍具有優(yōu)異的防護效果。

2、本發(fā)明采用的技術方案是：

3、根據(jù)本申請的一個方面，提供了一種新型土工膜，包括以下重量份原料：改性高密度聚乙烯25-40份，低密度聚乙烯20-30份，線型低密度聚乙烯17-25份，聚乙烯12-20份，乙烯-辛烯共聚物10-15份，抗紫外線老化劑3-8份，馬來酸酐接枝的三元乙丙橡膠13-18份，聚對苯二甲酸丁二醇酯5-10份，松纖維2-5份，聚丙烯腈纖維2-5份，硅烷偶聯(lián)劑1-3份，抗氧劑0.5-2份。

4、可選地，包括以下重量份原料：改性高密度聚乙烯33份，低密度聚乙烯25份，線型低密度聚乙烯20份，聚乙烯16份，乙烯-辛烯共聚物13份，抗紫外線老化劑6份，馬來酸酐接枝的三元乙丙橡膠15份，聚對苯二甲酸丁二醇酯8份，松纖維4份，聚丙烯腈纖維3份，硅烷偶聯(lián)劑2份，抗氧劑1份。

5、可選地，所述改性高密度聚乙烯的制備方法，包括以下步驟：

6、(1)將鈦酸酯與異丙醇混合均勻，得到稀釋溶液，再在90-110℃下將復合粉體烘干，然后在高速混合機中加入烘干后的復合粉體，并升溫至70-90℃，以1-3滴/秒的速率將稀釋溶液加入高速混合機中，攪拌均勻后，將復合粉體在70-90℃下活化反應1-3h，得到預處理的復合粉體；

7、(2)將重量比為(0.4-0.6):1的預處理的復合粉體與高密度聚乙烯加入高速混合機中，常溫下攪拌混合5-10min，再將混合料經(jīng)過雙螺桿擠出機擠出造粒，擠出溫度190-220℃，得到改性高密度聚乙烯。

8、可選地，所述復合粉體為重量比是(2-5)：(1-3)：(0.5-2)的氮化鋁、鈣硅石、碳化硅。

9、可選地，所述鈦酸酯的用量為0.5-1wt％。

10、可選地，所述抗紫外線老化劑為重量比是1：(1-3)的聚苯并咪唑和改性炭黑。

11、可選地，所述硅烷偶聯(lián)劑選自kh550、kh560、kh570中的至少一種。

12、可選地，所述抗氧劑選自叔丁基-4-羥基茴香醚、3,4,5-三羥基苯甲酸丙酯、叔丁基氫醌中的至少一種。

13、根據(jù)本申請的另一個方面，提供了一種制備上述任一所述的新型土工膜的方法，包括如下步驟：

14、s1、將抗紫外線老化劑、馬來酸酐接枝的三元乙丙橡膠、聚對苯二甲酸丁二醇酯、松纖維、聚丙烯腈纖維、硅烷偶聯(lián)劑、抗氧劑置入密煉機中，在80-100℃下共混、密煉15-30min，擠出后得到預混顆粒；

15、s2、將改性高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、線型低密度聚乙烯、聚乙烯、乙烯-辛烯共聚物以及步驟s1中預混顆粒置入雙螺桿擠出機中，在170-180℃下擠出模頭后壓延成型，即得新型土工膜。

16、根據(jù)本申請的又一個方面，提供了上述任一所述的新型土工膜在水庫、尾礦庫和建筑物結(jié)構(gòu)面領域的防滲漏、抗沉降中的用途。

17、本申請中，“常溫”是指20-30℃。

18、本申請的有益效果包括但不限于：

19、1.本申請的新型土工膜，具有良好的防滲性能、力學強度和焊接性；其中，改性高密度聚乙烯、低密度聚乙烯和線型低密度聚乙烯的加入，在保證土工膜具有優(yōu)異防滲性能的同時，還增強了其柔韌性，因此有利于在不同地形中保持穩(wěn)定的防滲效果；通過鈦酸酯對復合粉體進行處理，不僅可以改善復合粉體與高密度聚乙烯的混合情況，在二者之間建立有效導熱網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)，增強導熱率，提升土工膜的易焊性，同時改善其拉伸強度和斷裂伸長率；本申請所采用的復合粉體可以更好參與導熱網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)的建立，從而有助于更好改善土工膜的導熱率，提升其焊接性。

20、2.本申請的新型土工膜，還含有抗紫外線老化劑和抗氧劑，其中，聚苯并咪唑和改性炭黑協(xié)同作用，發(fā)揮了紫外線屏蔽作用，將吸收的光能轉(zhuǎn)換為熱能，從而抑制土工膜的光氧老化降解，有效增加了其使用壽命；這是由于聚苯并咪唑可以抑制改性炭黑在土工膜中的遷移，避免改性炭黑顆粒在使用過程中發(fā)生團聚，從而有效抵御紫外線老化；抗氧劑的加入可以防止土工膜在加工和使用過程中因氧化而降解，確保了其物理和化學性能穩(wěn)定。

21、3.本申請的新型土工膜中，通過加入聚乙烯、乙烯-辛烯共聚物、馬來酸酐接枝的三元乙丙橡膠和聚對苯二甲酸丁二醇酯，提供了良好的力學強度，并且增強了各組分之間的相容性，從而提升了土工膜的抗拉和抗撕裂性能；通過加入松纖維和聚丙烯腈纖維，不僅有助于改善土工膜的力學性能，還提高了其生物降解性，減少了對環(huán)境的潛在影響；硅烷偶聯(lián)劑的加入進一步增強了各組分之間的相容性和結(jié)合力，從而有助于提高土工膜的整體性能。

技術特征：

1.一種新型土工膜，其特征在于，包括以下重量份原料：改性高密度聚乙烯25-40份，低密度聚乙烯20-30份，線型低密度聚乙烯17-25份，聚乙烯12-20份，乙烯-辛烯共聚物10-15份，抗紫外線老化劑3-8份，馬來酸酐接枝的三元乙丙橡膠13-18份，聚對苯二甲酸丁二醇酯5-10份，松纖維2-5份，聚丙烯腈纖維2-5份，硅烷偶聯(lián)劑1-3份，抗氧劑0.5-2份。

2.根據(jù)權利要求1所述的新型土工膜，其特征在于，包括以下重量份原料：改性高密度聚乙烯33份，低密度聚乙烯25份，線型低密度聚乙烯20份，聚乙烯16份，乙烯-辛烯共聚物13份，抗紫外線老化劑6份，馬來酸酐接枝的三元乙丙橡膠15份，聚對苯二甲酸丁二醇酯8份，松纖維4份，聚丙烯腈纖維3份，硅烷偶聯(lián)劑2份，抗氧劑1份。

3.根據(jù)權利要求1所述的新型土工膜，其特征在于，所述改性高密度聚乙烯的制備方法，包括以下步驟：

4.根據(jù)權利要求3所述的新型土工膜，其特征在于，所述復合粉體為重量比是(2-5)：(1-3)：(0.5-2)的氮化鋁、鈣硅石、碳化硅。

5.根據(jù)權利要求3所述的新型土工膜，其特征在于，所述鈦酸酯的用量為0.5-1wt％。

6.根據(jù)權利要求1所述的新型土工膜，其特征在于，所述抗紫外線老化劑為重量比是1：(1-3)的聚苯并咪唑和改性炭黑。

7.根據(jù)權利要求1所述的新型土工膜，其特征在于，所述硅烷偶聯(lián)劑選自kh550、kh560、kh570中的至少一種。

8.根據(jù)權利要求1所述的新型土工膜，其特征在于，所述抗氧劑選自叔丁基-4-羥基茴香醚、3,4,5-三羥基苯甲酸丙酯、叔丁基氫醌中的至少一種。

9.一種制備根據(jù)權利要求1-8中任一項所述的新型土工膜的方法，包括如下步驟：

10.根據(jù)權利要求1-8中任一項所述的新型土工膜在水庫、尾礦庫和建筑物結(jié)構(gòu)面領域的防滲漏、抗沉降中的用途。

技術總結(jié)
本申請公開了一種新型土工膜及其制備方法和應用，屬于土工膜技術領域。該新型土工膜包括以下重量份原料：改性高密度聚乙烯25?40份，低密度聚乙烯20?30份，線型低密度聚乙烯17?25份，聚乙烯12?20份，乙烯?辛烯共聚物10?15份，抗紫外線老化劑3?8份，馬來酸酐接枝的三元乙丙橡膠13?18份，聚對苯二甲酸丁二醇酯5?10份，松纖維2?5份，聚丙烯腈纖維2?5份，硅烷偶聯(lián)劑1?3份，抗氧劑0.5?2份。利于施工的同時，不易發(fā)生破損，并且還具有良好的塑性變形能力，即使遇到突發(fā)狀況或長時間使用后仍具有優(yōu)異的防護效果。

技術研發(fā)人員：代馨,蔣薛華,華登岷,張洪瑞,孫豐展,閆峰
受保護的技術使用者：山東建通塑工科技有限公司
技術研發(fā)日：
技術公布日：2024/12/5