一种聚乙烯土工膜及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种聚乙烯土工膜，以及所述聚乙烯土工膜的制备方法。
【背景技术】
[0002] 高密度聚乙烯土工膜是具有极低渗透系数、较好柔性的一类高档防水材料，同时 具有变形适应性强、强度高、易整体连接施工等优点，目前广泛用于垃圾填埋场、水利、矿山 的尾矿处理、石化罐区、高速铁路、市政建设等领域。但在实际的工程应用和生产中，高密度 聚乙烯土工膜仍然存在一些问题。
[0003] 首先，高密度聚乙烯土工膜在生产中产生的细小孔洞和工程中的焊接点等会成为 渗漏点，严重影响工程质量。目前的渗漏点检测方法主要是电学渗漏检测，其原理是土工膜 铺设完毕后，在土工膜下埋入电极，在土工膜上施加电压，通过在电势场内移动探测设备探 测有回路的位置，从而找到渗漏点。但此方法所用设备复杂，效率较低，对检测环境有较高 要求，需要专业技术人员才能完成。
[0004] 其次，为保证产品质量，高密度聚乙烯土工膜专用树脂是国内外土工膜生产厂家 的首选原料，但是，由于众多条件的限制，世界上能生产高密度聚乙烯土工膜专用树脂的石 化企业并不多，而且产量有限，国内也只有上海金菲和中海壳牌两家石化企业生产，但产量 极不稳定，远远满足不了国内需求。很多土工膜生产厂家只能使用昂贵的进口树脂，但也很 难得到可靠的供货保证。
[0005] 再次，国内外的高密度聚乙烯土工膜普遍使用炭黑填充来提高土工膜的抗老化 性，所以市场上的绝大多数高密度聚乙烯土工膜都以黑色为主。这些土工膜铺设在垃圾填 埋场，市政建设等环保工程上时严重影响美观，与周围环境极不和谐。
[0006] 因此，利用市场上已有牌号且价格较低的聚乙烯树脂，通过熔融共混共挤出的方 法开发一种能够满足高密度聚乙烯土工膜性能要求的配方，同时该土工膜具有导电层和颜 色层，可快速查找渗漏点，并可根据周围环境选择适宜的颜色，因而具有重要的经济价值和 现实意义。
【发明内容】
[0007] 本发明的目的之一在于提供一种聚乙烯土工膜，所述聚乙烯土工膜通过单峰线性 低密度聚乙烯和双峰高密度聚乙烯共混制备得到。本发明的又一目的在于提供所述聚乙烯 土工膜的制备方法。
[0008] 在聚乙烯领域中，单峰线性低密度聚乙烯通常是指分子量呈单峰分布的聚乙烯， 其分子结构为线性主链，含有若干短支链，仅含有少量或没有长支链。单峰线性低密度聚乙 烯与高密度聚乙烯相比具有非常优异的耐环境应力开裂性和耐撕裂性。
[0009] 双峰高密度聚乙烯是指分子量呈双峰分布的聚乙烯。双峰分子量分布赋予了高密 度聚乙烯良好的加工性能。与低密度聚乙烯相比，高密度聚乙烯具有更好的强度和蠕变性， 其薄膜对水蒸气的渗透性小。
[0010] 将单峰线性低密度聚乙烯与双峰高密度聚乙烯复配作为聚乙烯土工膜的原料，可 以使线性低密度聚乙烯的分子量分布变宽，改善加工性能。其中高密度聚乙烯提供了聚乙 烯土工膜需要的机械强度和韧性，单峰线性低密度聚乙烯则赋予了聚乙烯土工膜较为关键 的耐环境应力开裂性能。如【背景技术】中记载，目前市售的聚乙烯土工膜专用树脂价格较高， 本发明将单峰线性低密度聚乙烯和双峰高密度聚乙烯复配后应用于聚乙烯土工膜，可以较 好地替代聚乙烯土工膜专用树脂。
[0011] 优选的，所述单峰线性低密度聚乙烯的密度为0.910?0.930g/cm3。所述双峰高 密度聚乙烯的密度彡0. 935g/cm3,进一步优选为0. 940?0. 960g/cm3。
[0012] 进一步优选的，所述聚乙烯土工膜从下至上依次包括导电层、抗老化层和颜色层。 其中导电层能够配合简单的移动电刷探测设备快速定位渗漏点；抗老化层能够提高聚乙烯 土工膜的耐热空气老化性能，延长聚乙烯土工膜使用寿命；颜色层可根据工程要求进行颜 色选择，达到与周围环境相协调的目的。所述导电层、抗老化层和颜色层均采用普通双峰高 密度聚乙烯与线性单峰低密度聚乙烯共混制备得到，可取代现有高密度聚乙烯专用树脂制 备的土工膜，而且成本更低，原料要求更低，来源更广泛。
[0013] 各层厚度根据所述聚乙烯土工膜的实际使用要求决定，优选所述导电层的厚度为 0· 050?0· 100_，防老化层的厚度为L 0?L 5_，颜色层的厚度为0· 100?0· 500_。
[0014] 在本发明的一个实施例中，以导电层的重量为100%计，所述导电层包括：
[0015] 单峰线性低密度聚乙烯 10?40wt%
[0016] 双峰高密度聚乙烯 30?50wt%
[0017] 导电炭黑色母 10?40%
[0018] 优选所述导电炭黑色母中的炭黑含量为30%?50%。
[0019] 在本发明的一个实施例中，以防老化层的重量为100%计，所述防老化层包括：
[0020] 单峰线性低密度聚乙烯 10?40wt% 双峰高密度聚乙烯 40?80wt% 炭黑色母 2?10wt%
[0021] 抗氧剂 1?5wt%
[0022] 优选所述导电炭黑色母中的炭黑含量为30%?50%。
[0023] 在本发明的一个实施例中，以颜色层的重量为100%计，所述颜色层包括：
[0024] 单峰线性低密度聚乙烯 10?40wt% 双峰高密度聚乙烯 40?80wt% 色母粒 2?10w_t% 抗氧剂 l~5wt%
[0025] 所述抗氧剂可以采用现有技术中聚乙烯领域常用的抗氧剂，用量也采用常规用 量。优选为受阻酚类抗氧剂和磷酸酯类抗氧剂的混合物，或市售的受阻酚类抗氧剂和磷酸 酯类抗氧剂的复配抗氧剂，比如巴斯夫股份公司的抗氧剂B225。
[0026] 当抗氧剂选自受阻酚类抗氧剂和磷酸酯类抗氧剂的混合物时，受阻酚类抗氧剂和 磷酸酯类抗氧剂的重量比优选为1:1?1:3,更优选为1:1. 5?1:2. 5。
[0027] 所述受阻酚类抗氧剂更优选自四[β - (3, 5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊 四醇酯、β - (3, 5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯、Ν，Ν' -双-(3-(3, 5-二叔丁 基-4-羟基苯基）丙酰基）己二胺、1，3, 5-三（3, 5-二叔丁基-4-羟基苄基）异氰尿酸中 的至少一种；所述磷酸酯类抗氧剂更优选自三（2,4_二叔丁基苯基）亚磷酸酯、双（2, 4-二 叔丁基苯酚）季戊四醇二亚磷酸酯中的至少一种。
[0028] 所述色母粒可以采用现有技术中聚乙烯领域常用的颜料制成的色母粒，用量也采 用常规用量。所述无机颜料选自群青、钴蓝、氧化铬绿、钴绿、钴钛绿、氧化铁红、铁黄和铬黄 中的至少一种；酞菁颜料选自酞菁蓝和酞青绿中的至少一种；所述喹吖啶酮颜料选自酞菁 红、永固紫RU颜料黄2GLT和永固橙HSL中的至少一种；所述偶氮颜料选自永固橙RN、金光 红、联苯胺黄G、大分子橙4R和大分子红R中的至少一种。
[0029] 本发明的聚乙烯土工膜的制备方法，包括所述的导电层、抗老化层和颜色层的制 备方法，是将所述的双峰高密度聚乙烯、单峰线性低密度聚乙烯、导电炭黑色母、炭黑色母、 抗氧剂和色母粒，分别按照各层的所述含量熔融共混制成各层的组合物，再将组合物在三 层共挤设备上共挤出制得所述的聚乙烯土工膜。
[0030] 具体地，该方法包括以下步骤：
[0031] 1)将所述的双峰高密度聚乙烯、单峰线性低密度聚乙烯、导电炭黑色母、炭黑色 母、抗氧剂和色母粒，分别按照各层所述含量放入混合设备中混合均匀得到各层的预混 料；
[0032] 2)将步骤1)得到的预混料用熔融挤出设备进行熔融共混挤出造粒，得到各层的组 合物。
[0033] 3)将步骤2)得到的各层组合物按照导电层组合物、抗老化层组合物和颜色层组 合物的顺序分别由三层共挤设备的内层、中间层和外层的挤出机共挤出，使导电层、抗老化 层和颜色层按照从下到上的顺序结合在一起，制成所述的聚乙烯土工膜。
[0034] 此外，在本发明聚乙烯土工膜的加工过程中，可根据具体加工的需要，在共混物料 中加入聚乙烯树脂薄膜加工中常用的加工助剂，例如：润滑剂、抗静电剂、分散剂、颜料等， 其用量均为常规用量，或根据实际情况的要求进行调整。
[0035] 在本发明所述的聚乙烯土工膜的加工过程中，物料熔融共混温度即为通常聚乙烯 加工中所用的共混温度，应该在既保证基体树脂完全熔融又不会使其分解的范围内选择， 一般为 180 ?200°C。
[0036] 在上述本发明的制备方法中物料的混合设备可采用现有技术中所用的各种混料 设备，如搅拌机、捏和机等。本发明的上述方法中所使用的熔融共混设备为橡塑加工业中的 通用共混设备，可以是双螺杆挤出机、BUSS混炼机组等。优选双螺杆挤出机，其转速一般为 200 ?450rpm。
[0037] 在上述本发明的制备方法中各层组合物的三层共挤设备可采用现有技术中的共 挤流延薄膜设备和共挤吹塑薄膜设备，挤出机优选单螺杆挤出机。
[0038] 本发明所述的导电层在检测渗漏点时，首先与直流电源的正极或负极连接，然后 用连接直流电源另一电极的可移动电刷探测土工膜的每一片区域。所述直流电源的电压通 常为1万伏以上。优选将正极或负极与导电层连接，移动电刷与颜色层连接。由于导电层 可以导电，而颜色层不能导电，当可移动电刷移动到聚乙烯土工膜的孔洞或渗漏点时，可移 动电刷将会与导电层之间发生放电，产生电火花，从而确定渗漏点的位置。
[0039] 本发明所述的颜色层可以根据需要，配合不同颜色的色母粒，制成绿色或黄色等 颜色，与周围环境相协调，满足人们的视觉需求。
[0040] 本发明所述的导电层、抗老化层、颜色层均采用两种特定的聚乙烯在所述用量范 围内共混，可以使共混物的密度保持在中高密度聚乙烯土工膜专用料密度的范围内。普 通高密度聚乙烯与普通低密度聚乙烯共混后，其拉伸性能和耐环境应力性能可能会有所降 低，不能达到高密度聚乙烯土工膜专用树脂要求。但是采用双峰高密度聚乙烯与单峰线性 低密度聚乙烯共混后，由于有较宽的分子量分布，共混物的性能仍然能够满足高密度聚乙 烯土工膜专用料的要求，而且与土工膜专用高密度聚乙烯树脂相比，价格又相对较低，因而 具有较大的市场竞争优势。
【具体实施方式】
[0041] 下面结合具体实施例，对本发明做进一步详细说明：