[发明专利]一种塑料土工格栅用聚丙烯改性三元复合材料及制备方法、应用

说明书

技术领域

本发明属于土木格栅制造领域，特别涉及一种塑料土工格栅用聚丙烯改性三元复 合材料及制备方法、应用。

背景技术

塑料土工格栅是一种以高分子聚合物为主要原料，加入一定的防紫外线助剂、抗 老化助剂，经过挤出成板、冲孔、定向拉伸使原来散乱分布的链形高分子重新定向排列呈线 性状态的高强度土工材料。一般的塑料土工格栅分为单向拉伸土工格栅和双向拉伸土工格 栅两种。单向土工格栅在拉伸方向上有很高的抗拉强度，双向拉伸在横向、纵向上都具有一 定的抗拉强度。在应用方面，双向土工格栅的应用领域更广一点。

目前，在土木工程中，除了这两种常见的土工格栅外，还有形式各异的塑料土工格 栅，来满足不同客户的使用要求与工程条件。比如：多向土工格栅、土工网、土工格室等。

塑料土工格栅的生产工艺如下：将聚丙烯或聚乙烯、抗氧化剂、炭黑等原料混合均 匀加入挤出机组的料筒中，在一定温度下熔融，经过螺杆挤出板材，挤出的板材经过一段时 间的空冷后，经过冲孔模具进行冲孔得到排列规则的孔，冲孔后的板材经过加热后按照一 定的拉伸速度和拉伸比拉开，成为单向土工格栅，单向土工格栅紧接着在横向方向上拉开 在，则成为双向土工格栅。

我国塑料工业是国民经济的支柱产业之一，已步入世界塑料大国的行列。塑料已 成为人类社会生活中不可缺的生产资料和生活资料。随着我国塑料工业的不断发展，废弃 塑料再生利用越来越成为我国资源再生和环境保护事业的一个重要方面。解决塑料发展与 环境问题的成功策略是实施“3R”战略，即塑料制品的减量(Reduce)，再使用(Reuse)和塑料 废弃物的回收利用(Recycle)。

聚丙烯材料易老化降解,失去原有的透明度,表面泛黄、褪色,甚至完全粉化等。这 种自然氧化对聚丙烯材料的破坏是相当大的,它不仅影响聚丙烯材料及其制品的表观,而 且随着氧化的不断加深,聚丙烯材料将逐步丧失其原有的力学性能,如拉伸强度、冲击强 度、弯曲强度等,并由此逐步失去使用价值。为了延长聚丙烯材料的使用寿命,抑制或者延 缓聚丙烯材料的氧化降解,最常用的方法是加入抗氧剂。胡行俊指出：无论是热氧化老化还 是光氧老化,大分子的叔丁基过氧化氢的形成是聚丙烯老化的关键性的一步。AdamsJH认 为聚丙烯的老化与聚合物的氧化降解相同,它是一个具有链引发、链增长、链终止过程的自 动氧化连锁反应。抗氧剂的作用就在于阻止聚丙烯自动氧化链反应的进行,或者阻止生成 的活性游离基的传递,消除这类中间产物,使之变成稳定的化合物。

A.Alireza等利用废旧PP和废纸，添加适量的马来酸酐接枝PP(PP-g-MAH)，采用热 压成型工艺制备了纤维增强复合材料，结果表明，PP-g-MAH可以很好地改善纤维与塑料基 体之间的界面相容性，复合材料的弯曲强度、拉伸强度、使用性能等都有所提高。

G.Grubbstrom等对废旧低密度聚乙烯/木粉复合材料的力学性能进行了研究，结 果显示经过交联处理的复合材料，其弯曲强度提高了2倍，抗蠕变性、强度和硬度都有提高。

姜亮等通过研究得出，玻璃纤维的含量对PP的性能有很大的影响。PP的力学性能 一般随玻纤的增加而增加。玻纤的含量应控制在40％以下，玻纤超过40％时，PP的性能反而 下降，成型工艺性能明显变差，玻纤含量为30％--40％时，力学性能达到峰值，玻纤含量低 于20％时，力学性能提高幅度不大，玻纤含量增加，PP的密度、拉伸强度、弯曲弹性模量、缺 口冲击强度、洛氏硬度、热变形温度等明显提高，断裂成型伸长率、成型收缩率减小，玻纤为 30％的PP综合性能已达到了部分工程塑料性能标准。

YongsokSeo等研究了马来酸酐接枝聚丙烯(PP-g-MAH)与PP结晶机理的不同。结 果表明：PP-g-MAH只以异相成核的方式进行结晶，而等规PP的结晶方式还包括均相成核。由 于异相晶核数量的不同，PP-g-MAH的结晶速度比PP更快。PP的结晶度是一个重要的结构参 数，许多宏观物理、力学性能都与结晶度直接相关。因此，PP-g-MAH具有优良的物理、力学性 能。