一种制土工膜用低渗透性聚氯乙烯组合物的制作方法
【专利摘要】一种制土工膜用低渗透性聚氯乙烯组合物，属于高分子材料产品与加工领域。其特征在于：本发明以100总质量份的聚偏氯乙烯树脂和平均聚合度为1300~1800的聚氯乙烯树脂为主原料，并以此量为基础添加增塑剂TOTM40~60份、热稳定剂1~6份、辅助稳定剂环氧大豆油1~3份、润滑剂0.5~1.5份、填充剂3~8份、氯化聚乙烯树脂5~10份、抗氧剂1010和DSTDP的复合抗氧剂0.5~0.8份。本发明采用较高分子量聚氯乙烯为基础树脂，并掺加适量的高阻隔性树脂聚偏氯乙烯（PDVC），消除了添加液体助剂对渗透性的不利影响，提高了材料的防渗透性并提高了制品的强度。
【专利说明】一种制土工膜用低渗透性聚氯乙烯组合物
【技术领域】
[0001] 一种制土工膜用低渗透性聚氯乙烯组合物，属于高分子材料产品与加工领域。
【背景技术】
[0002] 土工膜是工程界长期以来一直寻求的一种优质轻便、便于施工、造价低廉、性能可 靠的防渗材料。土工膜在土木工程中具有增强、分隔、防渗、控制侵蚀和容装成型等多种功 能。从材料上分类，土工膜主要有聚乙烯、聚丙烯和聚氯乙烯等品种。
[0003] 我国农业、水利灌溉、基础设施建设以及环保领域迫切需要大量不同功能的土工 膜，这为土工膜的发展与应用提供了动力和机遇。从我国现有的实际情况看，国内土工膜的 应用与研究还处于脱节状态，表现在土工膜档次不高，材料的质量和规格有待提高。作为土 工膜的主要原材料，PVC自身具有耐酸碱、耐焰、自熄、耐磨、强度高的特性，来源广泛，非常 适合生产土工膜。PVC分子量越大，力学性能、耐寒性、热稳定性越高，但成型加工较困难； 分子量低则相反。
[0004] 从表面上看，土工膜是一片密不透水的材料，但实际上在压力作用下膜的孔隙大 小可以变化，仍能够透水。当土工膜与粗粒土接触时，由于土粒之间的孔隙较大，土工膜在 上覆水压力作用下被迫向土空隙中陷进，因而产生拉伸应变，当拉应力过大时会产生渗水 点。
[0005] 中国国家标准《GB/T 17688-1999, 土工合成材料，聚氯乙烯土工膜》规定了聚氯乙 烯类土工膜产品的分类、命名和技术要求。目前聚氯乙烯土工膜使用中普遍存在以下几方 面问题，一是聚氯乙烯土工膜强度不高、接触石块等坚硬物体适应变形的能力较低，从而造 成施工和使用中容易破损；二是聚氯乙烯薄膜由于加工过程中添加了较多的液体助剂，或 多或少破坏了分子的内部结构，因而对材料的防渗水性产生一定不利影响。
[0006] 中国专利CN101864129B公开了一种丁腈橡胶改性的聚氯乙烯土工膜的配方，该 配方以普通聚氯乙烯为主体，邻苯二甲酸二辛酯（D0P)和癸二酸二辛酯（DOS)作为增塑剂， 丁腈橡胶作为增韧改性剂，但防渗透性能仍然一般，而且丁腈橡胶耐老化性差，使薄膜的使 用寿命受到影响。中国期刊《塑料》2003年第4期中防渗土工膜生产技术公开了一种PVC 防渗土工膜的配方，该配方设计采用PVC SG-4型树脂；邻苯二甲酸二异辛酯（D0P)3(T45份 为主增塑剂；己二酸二辛酯（D0A) 3~4份为低温耐寒增塑剂使用，也没有更好的增强薄膜的 防渗透效果。
【发明内容】
[0007] 本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种可以消除PVC加工 中液体助剂对薄膜防渗透性能的影响，同时具有较高强度的一种制土工膜用低渗透性聚氯 乙烯组合物。
[0008] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种制土工膜用低渗透性聚氯乙烯 组合物，其特征在于，由以下重量份原料配比共混组成：聚氯乙烯树脂4(Γ80份、聚偏氯乙 烯树脂2(Γ60份、增塑剂ΤΟΤΜ 4(Γ60份、热稳定剂1飞份、辅助稳定剂环氧大豆油广3份、 润滑剂〇. 5?1. 5份、填充剂:Γ8份、氯化聚乙烯树脂5?10份、抗氧剂1010和DSTDP的复合 抗氧剂0. 5~0. 8份，聚氯乙烯树脂和聚偏氯乙烯树脂之和为100重量份；聚氯乙烯树脂的平 均聚合度为1300?1800。
[0009] 优选的，所述的聚氯乙烯树脂为悬浮工艺生产的聚氯乙烯树脂，平均聚合度为 1700,采用悬浮工艺生产，用量为5(Γ60重量份。聚氯乙烯树脂的平均聚合度对本土工膜组 合物的性能影响极大，平均聚合度为1700的聚氯乙烯树脂在按照上述重量份加入到本土 工膜组合物中后使得得到的土工膜能充分适应其工作环境，其力学性能与土工膜铺设环境 的土粒孔隙相适应，不会造成过分拉伸应变，会在覆水压力作用下使下部土粒整体更加密 实，为在综合成型加工的难易度后的最佳平均聚合度的选择。
[0010] 优选的，所述的聚偏氯乙烯树脂（PDVC)为偏氯乙烯（DVC)与氯乙烯（VC)的共聚 物，其中氯乙烯含量为10%，用量为4(Γ50重量份。聚偏氯乙烯树脂的加入能与聚氯乙烯树 脂有效结合，相互影响。聚氯乙烯树脂主要为本土工膜组合物提供力学性能，而聚偏氯乙烯 树脂主要为本土工膜组合物提供抗渗性能。氯乙烯共聚单体的种类和用量对于共聚物的性 质影响很大，共聚物中10%含量的氯乙烯能使得聚偏氯乙烯树脂的共聚物与聚氯乙烯树脂 在熔融塑化挤出后两者的分子链平行取向更易打破，保证土工膜组合物各向的力学性能和 抗渗性能。
[0011] 优选的，所述的氯化聚乙烯（CPE)，氯含量在35?45%，采用140Β型，用量为6?8份。 氯化聚乙烯作为低温改性高分子材料。
[0012] 优选的，所述的增塑剂为偏苯三酸三辛酯（Τ0ΤΜ)类增塑剂，用量为45?50重量份。 从增塑的长效性、耐水抽出性和材料的耐久性考虑，优选Τ0ΤΜ增塑剂。
[0013] 优选的，所述的热稳定剂为有机锡稳定剂或钙锌热稳定剂；其中有机锡稳定剂用 量为1. 5~2. 5重量份，钙锌稳定剂用量为4~6重量份。有机锡稳定剂如17Μ0Κ，钙锌稳定剂 如艾迪科RUP-129。
[0014] 优选的，所述的辅助稳定剂为环氧大豆油，用量为2重量份。它具有的环氧结构能 在加工过程中吸收并中和分解所产生的氯化氢，延缓受热分解。
[0015] 优选的，所述的润滑剂为硬脂酸（HSt)、聚乙烯蜡（ΡΕ蜡）的复合物，其复合重量比 为1:1，总用量为0. 8~1. 0份。
[0016] 优选的，所述的填充剂为钛白粉和纳米碳酸钙的复合物，其中钛白粉为金红石型， 粒径范围为〇· 1~L 〇um，纳米碳酸钙的粒径为0· 1~L Oum ;总用量为4飞重量份。
[0017] 优选的，所述的抗氧剂1010和DLDTP的复合抗氧剂中四[3-(3, 5-二叔丁基-4-羟 苯基）丙酸]季戊醇酯(抗氧剂1010)和硫代二丙酸双（十八）酯(抗氧剂DSTDP)的复合 物的复合比例为1: 1，复合抗氧剂用量为〇. 6份。
[0018] 该组合物中增塑剂T0TM、热稳定剂、辅助稳定剂（ESB0)、润滑剂、填充剂、氯化聚 乙烯（CPE)、复合抗氧剂的用量以聚氯乙烯和聚偏氯乙烯之和100重量份为基础计量。
[0019] 上述一种制土工膜用低渗透性的聚氯乙烯组合物的制备方法如下： 1、物料配混工艺：将聚氯乙烯树脂、聚偏氯乙烯树脂、热稳定剂、辅助稳定剂、增塑剂、 润滑剂、填充剂、复合抗氧剂在高速混合机组中混合，至混合温度100?1KTC，将物料放入 到低速混合机中混合，待物料温度冷却至38~42°c时出料； 2、 造粒工艺：将混合好的物料采用双螺杆挤出机造粒，造粒温度130°C?160°C ;造粒 后经风冷切粒、计量、包装即为成品； 3、 加工成型工艺：采用Φ 120以上，螺杆长径比在30:1以上的单螺杆挤出机熔融塑化 挤出，采用软质PVC专用四辊压延机组进行薄膜成型，经牵引、定型、风冷到常温后上辊缠 绕、计量、包装；四辊压延成型温度在130°C?175°C。
[0020] 本发明以较高分子量聚氯乙烯为基础树脂，既保证了组合物具有良好的物理机械 性能(高拉伸强度，高撕裂强度、高回弹性)，又兼顾到了土工膜的加工成型性能；高阻隔性 树脂聚偏氯乙烯（PDVC)的加入大大提高了材料的防渗透性，消除了添加液体助剂对渗透性 的不利影响，并提高了薄膜的强度；偏苯三酸三辛酯（Τ0ΤΜ)增塑剂的使用提高了组合物的 柔软性能，Τ0ΤΜ由于其分子极性较大，与聚氯乙烯相互作用力较强，因此共混后具有很好的 增塑稳定性，使增塑聚氯乙烯共混物表现出较好的长期使用寿命；采用氯化聚乙烯（CPE) 作为该土工膜组合物的低温改性剂，实验表明，少量氯化聚乙烯（140B型）的使用能够提高 聚氯乙烯土工膜组合物的耐寒性能。
[0021] 与现有技术相比，本发明的一种制土工膜用低渗透性聚氯乙烯组合物所具有的有 益效果是：本发明采用较高分子量聚氯乙烯为基础树脂，并掺加适量的高阻隔性树脂聚偏 氯乙烯（PDVC)，消除了添加液体助剂对渗透性的不利影响，提高了材料的防渗透性。各原料 间相互配合、相互影响，使本发明既保证了组合物具有高拉伸强度，高撕裂强度、高回弹性， 又兼顾到了土工膜的加工成型性能，材料的透湿率从一般聚氯乙烯土工膜的45 g/m2. 24h 提高到21 g/m2.24h。并且本发明所用材料易得，选择的生产工艺技术简单成熟，具有实用 性和可操作性。
【具体实施方式】
[0022] 下面结合实施例，对本发明一种制土工膜用低渗透性聚氯乙烯组合物作进一步的 说明，其中实施例1为最佳实施例。
[0023] 表1，实施例1~10的各原料组份配比，均以重量份计，单位份。
【权利要求】
1. 一种制土工膜用低渗透性聚氯乙烯组合物，其特征在于，由以下重量份原料配比共 混组成：聚氯乙烯树脂4(Γ80份、聚偏氯乙烯树脂2(Γ60份、增塑剂TOTM 4(Γ60份、热稳定 齐? 1飞份、辅助稳定剂环氧大豆油广3份、润滑剂0. 5~1. 5份、填充剂:Γ8份、氯化聚乙烯树 脂5~10份、抗氧剂1010和DSTDP的复合抗氧剂0. 5~0. 8份；聚氯乙烯树脂和聚偏氯乙烯树 脂之和为100重量份；聚氯乙烯树脂的平均聚合度为1300~1800。
2. 根据权利要求1所述的一种制土工膜用低渗透性聚氯乙烯组合物，其特征在于：所 述的聚氯乙烯树脂为悬浮工艺生产的聚氯乙烯树脂，平均聚合度为1700,用量为5(Γ60重 量份。
3. 根据权利要求1所述的一种制土工膜用低渗透性聚氯乙烯组合物，其特征在于：所 述的聚偏氯乙烯树脂（PDVC)为偏氯乙烯（DVC)与氯乙烯（VC)的共聚物，其中氯乙烯含量为 10%，用量为4(Γ50重量份。
4. 根据权利要求1所述的一种制土工膜用低渗透性聚氯乙烯组合物，其特征在于：所 述的氯化聚乙烯（CPE)，氯含量在35?45%，采用140Β型，用量为6?8份。
5. 根据权利要求1所述的一种制土工膜用低渗透性聚氯乙烯组合物，其特征在于：所 述的增塑剂为偏苯三酸三辛酯（ΤΟΤΜ)类增塑剂，用量为45?50重量份。
6. 根据权利要求1所述的一种制土工膜用低渗透性聚氯乙烯组合物，其特征在于：所 述的热稳定剂为有机锡稳定剂或钙锌热稳定剂；其中有机锡稳定剂用量为1. 5~2. 5重量 份，钙锌稳定剂用量为4飞重量份。
7. 根据权利要求1所述的一种制土工膜用低渗透性聚氯乙烯组合物，其特征在于：所 述的辅助稳定剂为环氧大豆油，用量为2重量份。
8. 根据权利要求1所述的一种制土工膜用低渗透性聚氯乙烯组合物，其特征在于：所 述的润滑剂为硬脂酸、聚乙烯蜡的复合物，其复合重量比为1: 1，总用量为〇. 8~1. 0份。
9. 根据权利要求1所述的一种制土工膜用低渗透性聚氯乙烯组合物，其特征在于： 所述的填充剂为钛白粉和纳米碳酸钙的复合物，其中钛白粉为金红石型，粒径范围为 0· 1~L Oum，纳米碳酸钙的粒径为0· 1~L Oum ;总用量为4~6重量份。
10. 根据权利要求1所述的一种制土工膜用低渗透性聚氯乙烯组合物，其特征在于：所 述的抗氧剂1010和DLDTP的复合抗氧剂中四[3-(3, 5-二叔丁基-4-羟苯基）丙酸]季 戊醇酯(抗氧剂1010)和硫代二丙酸双（十八）酯(抗氧剂DSTDP)的复合物的复合比例为 1: 1，复合抗氧剂用量为〇. 6份。
【文档编号】C08L27/06GK104250410SQ201310268882
【公开日】2014年12月31日 申请日期:2013年6月28日 优先权日:2013年6月28日
【发明者】刘容德, 李静, 张桦, 刘浩, 桂俊杰, 孙培培 申请人:中国石油化工股份有限公司