一种热塑性聚烯烃防渗复合材料的制作方法

本实用新型属于防渗材料技术领域，具体涉及一种热塑性聚烯烃防渗复合材料。

背景技术：

根据我国能源行业标准NB/T35027-2014《水电工程土工膜防渗技术规范》，防渗水头低于70m的水电工程防渗可依据条件选用聚氯乙烯(PVC)土工膜、高密度聚乙烯(HDPE)土工膜、线性低密度聚乙烯(LLDPE)土工膜、CSPE土工膜等材料。

在工程的大量应用中，发明人发现现有技术中至少存在如下问题：PVC土工膜材料具有优异的柔韧性，但是在长期使用过程中面临着增塑剂迁移、变硬等影响制品服役寿命的问题，并且PVC本体结构含有氯(Cl)及添加加工助剂含量铅等有毒元素，环保性较差；HDPE土工膜具有优异耐穿刺性能，但是制品模量偏高，且厚度越大，制品越坚硬，难以适应基层的不平整和变形，施工性能偏差，同时在长期应用过程中易产生环境应力开裂问题；LLDPE土工膜相比HDPE土工膜柔韧性得以改善，但薄膜平整性差、施工性能低，也仍存在环境应力开裂问题。且上述材料难以承受70m以上防渗水头的压力。

技术实现要素：

本实用新型针对现有的土工膜材料难以承受70m以上防渗水头的压力，使用时易老化或存在环境应力开裂的问题，提供一种热塑性聚烯烃防渗复合材料。

解决本实用新型技术问题所采用的技术方案是：

一种热塑性聚烯烃防渗复合材料，包括热塑性聚烯烃结构层和土工织物层；所述热塑性聚烯烃结构层的厚度为0.2-10mm，所述热塑性聚烯烃结构层的宽度为0.8-5m，且所述热塑性聚烯烃结构层的宽度大于所述土工织物层的宽度，所述热塑性聚烯烃结构层的边缘未复合土工织物层的位置处为搭接边，所述搭接边的宽度为5-20cm。

优选的是，所述热塑性聚烯烃结构层包括交叉层压聚烯烃层和热塑性聚烯烃层。

优选的是，所述热塑性聚烯烃结构层包括两层热塑性聚烯烃层和一层交叉层压聚烯烃层，所述交叉层压聚烯烃层设于两层所述热塑性聚烯烃层之间。

优选的是，所述防渗复合材料包括两层土工织物层，一层热塑性聚烯烃结构层，所述热塑性聚烯烃结构层设于两层土工织物层之间。

优选的是，所述土工织物层包括聚丙烯土工布、聚酯土工布、聚酰胺土工布中的任意一种。

优选的是，每层所述土工织物层克重为100～1000g/m²。

优选的是，每层所述土工织物层克重为300～800g/m²。

优选的是，所述防渗复合材料包括两层热塑性聚烯烃结构层，两层所述热塑性聚烯烃结构层之间设有网格织物增强层。

优选的是，所述网格织物增强层包括玻纤网格布、聚丙烯网格布、聚酯网格布、碳纤维网格布、土工织物中的任意一种。

本实用新型的热塑性聚烯烃防渗复合材料包括热塑性聚烯烃结构层和土工织物层，其柔韧性、耐顶破、防渗、耐久性、耐高低温性能等方面优于现有产品。本实用新型结构简单，热塑性聚烯烃结构层和土工织物层在出厂时就复合一体，施工应用便捷，同时幅度更宽、厚度更大，服役安全性更高。本实用新型适用于大坝、水库、隧道、核电站等新建和维修水电水利工程防渗。

附图说明

图1为本实用新型的实施例1的热塑性聚烯烃防渗复合材料结构示意图；

图2为本实用新型的实施例2的热塑性聚烯烃防渗复合材料结构示意图；

图3为本实用新型的实施例3的热塑性聚烯烃防渗复合材料结构示意图；

图4为本实用新型的实施例4的热塑性聚烯烃防渗复合材料结构示意图；

图5为本实用新型的实施例5的热塑性聚烯烃防渗复合材料结构示意图；

图6为本实用新型的实施例6的热塑性聚烯烃防渗复合材料结构示意图；

其中，附图标记为：1、热塑性聚烯烃结构层；2、土工织物层；3、网格织物增强层；4、交叉层压聚烯烃层；5、热塑性聚烯烃层；6、搭接边。

具体实施方式

为使本领域技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细描述。

实施例1：

本实施例提供一种热塑性聚烯烃防渗复合材料，如图1所示，其包括热塑性聚烯烃结构层1和土工织物层2；所述热塑性聚烯烃结构层1的厚度为0.2mm，所述热塑性聚烯烃结构层1的宽度为1m，且所述热塑性聚烯烃结构层1的宽度大于所述土工织物层2的宽度，所述热塑性聚烯烃结构层1的边缘未复合土工织物层2的位置处为搭接边6，所述搭接边6的宽度为5cm。土工织物为聚酯土工布，克重100g/m²。

本实施例中土工织物层2的作用是保护热塑性聚烯烃层5抵挡应用环境的基层中不规则凸起物、滚石以及施工不规范等外界因素产生的破坏，同时也能够提高热塑性聚烯烃层5的尺寸稳定性、机械强度、坡度稳定性等，还能够作为排水和排气通道。

实施例2：

本实施例提供一种热塑性聚烯烃防渗复合材料，如图2所示，其包括热塑性聚烯烃结构层1和两层土工织物层2；热塑性聚烯烃结构层1设于两层土工织物层2之间。其中，两层土工织物层2在材质、结构、克重等方面可相同也可不相同；本实施例中上层土工织物层2为克重500g/m²的无纺针刺聚丙烯土工布，下层土工织物层2为克重1000g/m²的有纺聚酯土工布。

所述热塑性聚烯烃结构层1的厚度为3mm，所述热塑性聚烯烃结构层1的宽度为2m，且搭接边6的宽度为8cm。

实施例3：

本实施例提供一种热塑性聚烯烃防渗复合材料，如图3所示，其包括两层热塑性聚烯烃结构层1和土工织物层2；两层所述热塑性聚烯烃结构层1之间设有网格织物增强层3。

本实例中，热塑性聚烯烃结构层1是由共混型聚丙烯/乙丙橡胶合金、助剂经熔融挤出、压延制备而成，厚度为2mm，宽度为4m；网格织物增强层3为聚酯网格布，土工织物层2为克重700g/m²的无纺针刺聚丙烯土工布；热塑性聚烯烃结构层1与网格织物增强层3通过热压复合而成，随后与土工织物层2经液粘接复合而成；土工织物层2两端离热塑性聚烯烃结构层1两端边缘各10cm作为搭接边6。

其中，网格织物增强层3的作用在于提高热塑性聚烯烃层5的机械强度、尺寸稳定性、耐穿刺性能，使得热塑性聚烯烃层5在受到外力作用时不容易发生破损，避免渗漏，更加适用于对性能要求更高的水电工程防渗。

实施例4：

本实施例提供一种热塑性聚烯烃防渗复合材料，如图4所示，其包括两层热塑性聚烯烃结构层1和两层土工织物层2。

本实例中，热塑性聚烯烃结构层1是由反应釜聚合型热塑性聚烯烃、助剂经熔融挤出、压延制备而成，厚度为6mm，宽度为0.5m；两层热塑性聚烯烃结构层1中间的土工织物层2为克重300g/m²的玻纤土工布，下层土工织物层2为克重800g/m²的土工布；热塑性聚烯烃结构层1与玻纤土工布通过热压复合而成，随后与克重800g/m²的土工布经液粘接复合而成；克重800g/m²的土工布两端离热塑性聚烯烃结构层1两端边缘各5cm作为搭接边6。

实施例5：

本实施例提供一种热塑性聚烯烃防渗复合材料，如图5所示，由上至下依次包括上层土工织物层2、热塑性聚烯烃结构层1、网格织物增强层3、热塑性聚烯烃结构层1和下层土工织物层2。

本实例中，热塑性聚烯烃结构层1是由反应釜聚合型热塑性聚烯烃、助剂经熔融挤出、压延制备而成，厚度为10mm，宽度为5m；上层土工织物层2为克重200g/m²的玻纤土工布；网格织物增强层3为玻纤网格布；热塑性聚烯烃结构层1与网格织物增强层3经热压复合而成，随后与下层土工织物层2经液粘接复合而成；下层土工织物层2两端离热塑性聚烯烃结构层1两端边缘各20cm作为搭接边6。

实施例6：

本实施例提供一种热塑性聚烯烃防渗复合材料，如图6所示，包括热塑性聚烯烃结构层1和土工织物层2；所述热塑性聚烯烃结构层1包括交叉层压聚烯烃层4和热塑性聚烯烃层5。

其中，交叉层压聚烯烃层4的作用在于赋予制品更高的抗冲击强度、断裂强度、抗穿刺强度以及耐冲击强度和各向均一性等。所述交叉层压聚烯烃层4由厚度0.01-0.3mm的薄膜经经纬编织层压而成；或者由厚度0.01-0.3mm的薄膜共挤交叉层压而成。

热塑性聚烯烃层5是复合材料的防渗主体层，不仅赋予复合层优异的，而且赋予复合层优异的耐高低温性能(-50℃仍保持柔韧性)以及加工性能和焊接施工性能，使得材料能够较好适应应用环境的变形并实现抵抗凸起顶破特性。

优选的是，所述热塑性聚烯烃结构层1包括两层热塑性聚烯烃层5和一层交叉层压聚烯烃层4，所述交叉层压聚烯烃层4设于两层所述热塑性聚烯烃层5之间。

将实施例1-5的热塑性聚烯烃防渗复合材料进行性能测试，测试结果见表1。

测试条件及如下：

硬度根据GB/T2411-2008塑料和硬橡胶使用硬度计测定压痕硬度测试，5s读数；

断裂强度和延伸率按照GB/T328.9-2007《建筑防水卷材试验方法第5部分：高分子防水卷材拉伸性能》中的方法A进行试验；拉伸速率100mm/min，试样条数5条，取平均值；

撕裂强度按照GB/T1376-2010《土工合成材料梯形撕破强力的测定》，拉伸速率50mm/min；

产品相邻搭接边采用热风焊接成密实的整体，焊接温度500℃、速率2.5m/min，以最大剥离力记作材料的接缝剥离强度，测试方法采用GB/T328.21建筑防水卷材试验方法第21部分高分子防水卷材接缝剥离强度测试，拉伸速率100mm/min；

垂直渗透系数按照GB19979.2-2006《土工合成材料防渗性能第2部分：渗透系数的测定》；

涨破形变率采用可调压力的压力容器测试，孔径75mm，压力2.5MPa、30min，用于模拟制品水头高度作用下制品的变形特性；

抗静水压按照GB/T19979.1-2005土工合成材料防渗性能第1部分：耐静水压测定，用于模拟制品抵抗水头高度；

顶破强度按照GB/T14800-2010土工布顶破强力试验方法测试，速率50mm/min；

低温弯折性能按照GB/T328.15建筑防水卷材试验方法第15部分高分子防水卷材低温弯折性测试，试验条—50℃；

热老化性能采用热老化试验箱，温度115℃±2℃、老化224天；

人工气候加速老化测试按照ASTM G151方法测试。

表1

由表1数据可知，实施例1-5的热塑性聚烯烃防渗复合材料具有优异的柔韧性，表现在较低的邵氏硬度和较高的延伸率。人工气候老化和热老化性能是制品耐久性能优劣的关键指标，实施例1-5无论是热老化(115℃/224天)还是人工气候老化(10080Kj/m²辐照量)性能保持率均在90％以上且在-50℃低温弯折无裂纹，具有优异的耐久性、应用寿命和耐低温柔韧性。

本实施例具有更高的耐水压性能，如在2.5MP压力下无渗水，且涨破多向变形率高达400％，2.5MP压力相当于250m的水头高度产生的压力，这充分表明实施例能够抵抗200m以上水头的冲击力，能够适应坝高在200m以上的大坝防渗技术要求。

显然，上述各实施例的具体实施方式还可进行许多变化；例如：各结构层的数量及层压顺序可以根据情况进行改变，具体制备时的工艺参数可以根据需要进行调整。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本实用新型的原理而采用的示例性实施方式，然而本实用新型并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本实用新型的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本实用新型的保护范围。