一种土工膜吹塑材料及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及吹塑材料，具体涉及一种土工膜吹塑材料。本发明还公开了该土工膜 吹塑材料的制备方法。
【背景技术】
[0002] 土工膜是一种用于土木工程、具有极低渗透性、起防水防渗作用的膜状材料。最早 在二十世纪三十年代，美国已开始使用土工膜。而中国是在1966年首先将土工膜用于混凝 土大坝防渗，进入80年代后，土工膜在国内的使用才得到飞速发展。
[0003] 土工膜的主要生产加工方式有两种：吹塑筒膜法和平挤流延法。目前，市场上以吹 膜法占主导地位。从产品类型上来看，土工膜产品有光面膜和糙面膜之分，光面膜一般被应 用在平面铺设上，而糙面膜可以增加摩擦系数，防滑功能，更加适用于陡坡及垂直防渗，提 高工程稳定性。由于生产糙面膜需要使用专用设备，对原材料的加工成型性能要求更高，国 内大部分生产厂家只生产光面膜，但在工程建设中要求必须使用相当比例的糙面膜。
[0004] 生产土工膜的主要材料有高密度聚乙烯HDPE、线性聚乙烯LLDPE、聚氯乙烯PVC、 乙烯醋酸乙烯酯EVA。由于PE具有良好的防渗性能、可焊接性、抗穿刺强度高、无毒性、耐磨 损、耐低温性能、耐化学腐蚀以及耐环境应力开裂优异的综合性能，成为目前使用最广泛的 土工原料。
[0005] 当前市场上能满足HDPE 土工膜性能要求的树脂牌号并不多，国内外各石化公司 都开发了一些中高密度聚乙烯土工膜专用树脂，如新加坡菲利普公司生产的TR400G、北欧 化工的FB 2310、伊朗沙索石化的MF3713等。不过，这些产品不仅价格昂贵，难保供应稳定， 而且性能良莠不齐，抗氧化性能一般，在生产高档土工膜（尤其是糙面膜）时的加工性能、 成品膜性能的稳定性难以保证。也正因如此，用户需要使用多个牌号非专用树脂和专用树 脂掺混使用，才能满足加工要求以及成品膜性能要求，但是这为土工膜生产厂家带来较大 生产难度和更高的生产成本。因此，为适应市场日益竞争激烈的形势和满足使用需求，打破 依靠进口产品的局面，开发生产土工膜专用料具有重要的意义。
[0006] 然而，土工膜吹塑材料的密度为0. 937g/cm3~0. 941g/cm3,密度较低，属于高密度 聚乙烯生产装置的生产下限，该类产品的生产难度较高，对于国内外的高密度聚乙烯生产 装置来说都是一个挑战。
【发明内容】
[0007] 本发明的第一个目的是提供一种土工膜吹塑材料，该土工膜吹塑材料己烯含量 高，分子量分布宽，抗氧化性能高，具有突出的耐环境应力开裂性能（NCTL)，优异的抗氧化 性能，良好的耐化学腐蚀性，适用于各类土工膜尤其是糙面膜的加工成型。
[0008] 本发明的第二个目的是提供上述土工膜吹塑材料的制备方法，该方法克服了环管 淤浆工艺的装置局限性，生产中可引入大量己烯，工艺简单，成本低。
[0009] 本发明的第一个目的是通过如下技术方案来实现的：一种土工膜吹塑材料，其熔 体流动速率为13. 0~14. 0g/10min，密度为0. 939~0. 941kg/m3,结晶度为50~50. 8%， 重均分子量为20万~30万，其主要由以下重量份的原料制成：
[0010] 乙烯己烯共聚聚乙烯树脂99. 5~99. 9份
[0011] 抗氧剂 0.10~0.50份，
[0012] 其中，所述乙烯己烯共聚聚乙烯树脂的重均分子量为20万~30万，熔体流动速率 为13. 0~14. 0g/10min，密度为0. 939~0. 941kg/m3,通过以下方法制备获得：在稀释剂始 终处于循环状态下，将单体乙烯和1-己烯置于反应容器中，并加入抗静电剂和活化后的催 化剂，在反应温度为90~94°C的条件下进行反应，直至反应产物的熔体流动速率为13. 0~ 14. 0g/10min和密度为0. 939~0. 941kg/m3时，即制得乙稀己稀共聚聚乙稀树脂。本发明 制备的乙烯己烯共聚聚乙烯树脂具有适宜的密度，较好的刚韧平衡性和优良的耐环境应力 开裂性能。
[0013] 本发明所述乙烯和1-己烯的用量比为1000 : 40~80 ;1-己烯的用量为催化剂 用量的4~6倍，为稀释剂的40~80倍。所述抗静电剂为ASA。
[0014] 由于本产品的1-己烯加入量比其它产品要高得多，生产时反应器粘度较高，容易 造成反应器温度过高，造成粘壁，同时增大劳伦斯泵运转的功率，产生反应垢化现象。为降 低劳伦斯泵的运转负荷，需加大体系中的抗静电剂加入量，抗静电剂与稀释剂之间的比例 由生产其它通用型HDPE产品的1 : 100提高到2~3 : 100。
[0015] 本发明所述稀释剂优选为异丁烷。
[0016] 本发明所述的催化剂为铬系催化剂，为进口的美国Grace公司生产的988A型铬系 催化剂。
[0017] 本发明中所述的抗氧剂用于提高材料的加工稳定性和长效抗热氧老化性，优选采 用酚类抗氧剂。由于土工膜制品主要应用在垃圾填埋、水利铺埋用途上，制品需要添加炭 黑，对树脂色度要求不高，单独采用酚类抗氧剂便可为提供材料足够的加工稳定性和热氧 老化性。作为本发明的一个实施例，所述酚类抗氧剂优选为四[0_(3, 5-二叔丁基-4羟基 苯基）丙酸]季戊四醇酯。
[0018] 本发明第二个目的是通过如下技术方案来实现的：上述土工膜吹塑材料的制备方 法，包括以下步骤：
[0019] (1)在稀释剂始终处于循环状态下，将单体乙烯、和1-己烯置于反应容器中，并加 入抗静电剂和活化后的催化剂，在反应温度为90~94°C的条件下进行反应，直至反应产物 的熔体流动速率为13. 0~14. 0g/10min和密度为0. 939~0. 941kg/m3时，获得乙烯己烯 共聚聚乙烯树脂；
[0020] (2)按计量比，将乙烯己烯共聚聚乙烯树脂和抗氧剂混匀后，加入混炼机中挤出造 粒，颗粒在冷却水中冷却，获得土工膜吹塑材料。
[0021] 所述步骤（2)中，冷却水的温度为50~70°C，冷却水流量为600~700m3/h。
[0022] 由于步骤⑴中1-己烯加入量比其它产品要高得多，生产时反应器粘度较高，产 生反应垢化现象，容易增大劳伦斯泵运转的功率。为降低劳伦斯泵的运转负荷，需降低反应 体系的粘度，生产过程中从以下三个方面进行控制，解决了该产品的生产困难：
[0023] (1)反应过程中根据反应情况调节、提高稀释剂的加入量，降低固体含量。具体地 所述乙烯和1-己烯的用量比为1000 : 40~80 ;1-己烯的用量为催化剂用量的4~6倍， 为稀释剂的40~80倍。所述抗静电剂为ASA。
[0024] (2)加大体系中的抗静电剂加入量，本发明中抗静电剂与稀释剂之间的比例由生 产其它通用HDPE产品的1 : 100提高到2~3