一種土工膜吹塑材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及吹塑材料，具體涉及一種土工膜吹塑材料。本發(fā)明還公開了該土工膜 吹塑材料的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 土工膜是一種用于土木工程、具有極低滲透性、起防水防滲作用的膜狀材料。最早 在二十世紀(jì)三十年代，美國已開始使用土工膜。而中國是在1966年首先將土工膜用于混凝 土大壩防滲，進入80年代后，土工膜在國內(nèi)的使用才得到飛速發(fā)展。
[0003] 土工膜的主要生產(chǎn)加工方式有兩種：吹塑筒膜法和平擠流延法。目前，市場上以吹 膜法占主導(dǎo)地位。從產(chǎn)品類型上來看，土工膜產(chǎn)品有光面膜和糙面膜之分，光面膜一般被應(yīng) 用在平面鋪設(shè)上，而糙面膜可以增加摩擦系數(shù)，防滑功能，更加適用于陡坡及垂直防滲，提 高工程穩(wěn)定性。由于生產(chǎn)糙面膜需要使用專用設(shè)備，對原材料的加工成型性能要求更高，國 內(nèi)大部分生產(chǎn)廠家只生產(chǎn)光面膜，但在工程建設(shè)中要求必須使用相當(dāng)比例的糙面膜。
[0004] 生產(chǎn)土工膜的主要材料有高密度聚乙烯HDPE、線性聚乙烯LLDPE、聚氯乙烯PVC、 乙烯醋酸乙烯酯EVA。由于PE具有良好的防滲性能、可焊接性、抗穿刺強度高、無毒性、耐磨 損、耐低溫性能、耐化學(xué)腐蝕以及耐環(huán)境應(yīng)力開裂優(yōu)異的綜合性能，成為目前使用最廣泛的 土工原料。
[0005] 當(dāng)前市場上能滿足HDPE 土工膜性能要求的樹脂牌號并不多，國內(nèi)外各石化公司 都開發(fā)了一些中高密度聚乙烯土工膜專用樹脂，如新加坡菲利普公司生產(chǎn)的TR400G、北歐 化工的FB 2310、伊朗沙索石化的MF3713等。不過，這些產(chǎn)品不僅價格昂貴，難保供應(yīng)穩(wěn)定， 而且性能良莠不齊，抗氧化性能一般，在生產(chǎn)高檔土工膜（尤其是糙面膜）時的加工性能、 成品膜性能的穩(wěn)定性難以保證。也正因如此，用戶需要使用多個牌號非專用樹脂和專用樹 脂摻混使用，才能滿足加工要求以及成品膜性能要求，但是這為土工膜生產(chǎn)廠家?guī)磔^大 生產(chǎn)難度和更高的生產(chǎn)成本。因此，為適應(yīng)市場日益競爭激烈的形勢和滿足使用需求，打破 依靠進口產(chǎn)品的局面，開發(fā)生產(chǎn)土工膜專用料具有重要的意義。
[0006] 然而，土工膜吹塑材料的密度為0. 937g/cm3~0. 941g/cm3,密度較低，屬于高密度 聚乙烯生產(chǎn)裝置的生產(chǎn)下限，該類產(chǎn)品的生產(chǎn)難度較高，對于國內(nèi)外的高密度聚乙烯生產(chǎn) 裝置來說都是一個挑戰(zhàn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明的第一個目的是提供一種土工膜吹塑材料，該土工膜吹塑材料己烯含量 高，分子量分布寬，抗氧化性能高，具有突出的耐環(huán)境應(yīng)力開裂性能（NCTL)，優(yōu)異的抗氧化 性能，良好的耐化學(xué)腐蝕性，適用于各類土工膜尤其是糙面膜的加工成型。
[0008] 本發(fā)明的第二個目的是提供上述土工膜吹塑材料的制備方法，該方法克服了環(huán)管 淤漿工藝的裝置局限性，生產(chǎn)中可引入大量己烯，工藝簡單，成本低。
[0009] 本發(fā)明的第一個目的是通過如下技術(shù)方案來實現(xiàn)的：一種土工膜吹塑材料，其熔 體流動速率為13. 0~14. 0g/10min，密度為0. 939~0. 941kg/m3,結(jié)晶度為50~50. 8%， 重均分子量為20萬~30萬，其主要由以下重量份的原料制成：
[0010] 乙烯己烯共聚聚乙烯樹脂99. 5~99. 9份
[0011] 抗氧劑 0.10~0.50份，
[0012] 其中，所述乙烯己烯共聚聚乙烯樹脂的重均分子量為20萬~30萬，熔體流動速率 為13. 0~14. 0g/10min，密度為0. 939~0. 941kg/m3,通過以下方法制備獲得：在稀釋劑始 終處于循環(huán)狀態(tài)下，將單體乙烯和1-己烯置于反應(yīng)容器中，并加入抗靜電劑和活化后的催 化劑，在反應(yīng)溫度為90~94°C的條件下進行反應(yīng)，直至反應(yīng)產(chǎn)物的熔體流動速率為13. 0~ 14. 0g/10min和密度為0. 939~0. 941kg/m3時，即制得乙稀己稀共聚聚乙稀樹脂。本發(fā)明 制備的乙烯己烯共聚聚乙烯樹脂具有適宜的密度，較好的剛韌平衡性和優(yōu)良的耐環(huán)境應(yīng)力 開裂性能。
[0013] 本發(fā)明所述乙烯和1-己烯的用量比為1000 : 40~80 ;1-己烯的用量為催化劑 用量的4~6倍，為稀釋劑的40~80倍。所述抗靜電劑為ASA。
[0014] 由于本產(chǎn)品的1-己烯加入量比其它產(chǎn)品要高得多，生產(chǎn)時反應(yīng)器粘度較高，容易 造成反應(yīng)器溫度過高，造成粘壁，同時增大勞倫斯泵運轉(zhuǎn)的功率，產(chǎn)生反應(yīng)垢化現(xiàn)象。為降 低勞倫斯泵的運轉(zhuǎn)負(fù)荷，需加大體系中的抗靜電劑加入量，抗靜電劑與稀釋劑之間的比例 由生產(chǎn)其它通用型HDPE產(chǎn)品的1 : 100提高到2~3 : 100。
[0015] 本發(fā)明所述稀釋劑優(yōu)選為異丁烷。
[0016] 本發(fā)明所述的催化劑為鉻系催化劑，為進口的美國Grace公司生產(chǎn)的988A型鉻系 催化劑。
[0017] 本發(fā)明中所述的抗氧劑用于提高材料的加工穩(wěn)定性和長效抗熱氧老化性，優(yōu)選采 用酚類抗氧劑。由于土工膜制品主要應(yīng)用在垃圾填埋、水利鋪埋用途上，制品需要添加炭 黑，對樹脂色度要求不高，單獨采用酚類抗氧劑便可為提供材料足夠的加工穩(wěn)定性和熱氧 老化性。作為本發(fā)明的一個實施例，所述酚類抗氧劑優(yōu)選為四[0_(3, 5-二叔丁基-4羥基 苯基）丙酸]季戊四醇酯。
[0018] 本發(fā)明第二個目的是通過如下技術(shù)方案來實現(xiàn)的：上述土工膜吹塑材料的制備方 法，包括以下步驟：
[0019] (1)在稀釋劑始終處于循環(huán)狀態(tài)下，將單體乙烯、和1-己烯置于反應(yīng)容器中，并加 入抗靜電劑和活化后的催化劑，在反應(yīng)溫度為90~94°C的條件下進行反應(yīng)，直至反應(yīng)產(chǎn)物 的熔體流動速率為13. 0~14. 0g/10min和密度為0. 939~0. 941kg/m3時，獲得乙烯己烯 共聚聚乙烯樹脂；
[0020] (2)按計量比，將乙烯己烯共聚聚乙烯樹脂和抗氧劑混勻后，加入混煉機中擠出造 粒，顆粒在冷卻水中冷卻，獲得土工膜吹塑材料。
[0021] 所述步驟（2)中，冷卻水的溫度為50~70°C，冷卻水流量為600~700m3/h。
[0022] 由于步驟⑴中1-己烯加入量比其它產(chǎn)品要高得多，生產(chǎn)時反應(yīng)器粘度較高，產(chǎn) 生反應(yīng)垢化現(xiàn)象，容易增大勞倫斯泵運轉(zhuǎn)的功率。為降低勞倫斯泵的運轉(zhuǎn)負(fù)荷，需降低反應(yīng) 體系的粘度，生產(chǎn)過程中從以下三個方面進行控制，解決了該產(chǎn)品的生產(chǎn)困難：
[0023] (1)反應(yīng)過程中根據(jù)反應(yīng)情況調(diào)節(jié)、提高稀釋劑的加入量，降低固體含量。具體地 所述乙烯和1-己烯的用量比為1000 : 40~80 ;1-己烯的用量為催化劑用量的4~6倍， 為稀釋劑的40~80倍。所述抗靜電劑為ASA。
[0024] (2)加大體系中的抗靜電劑加入量，本發(fā)明中抗靜電劑與稀釋劑之間的比例由生 產(chǎn)其它通用HDPE產(chǎn)品的1 : 100提高到2~3