一种高强度抗氧化土工格栅及其制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种高强度抗氧化土工格栅，它是由下述重量份的原料组成的：烷醇酰胺0.1?0.3、环氧化甘油三酸酯4?5、聚丙烯亚胺10?17、丙烯酸叔丁酯6?8、氢化铝锂0.1?0.3、4?二甲氨基吡啶0.3?1、抗氧剂10100.4?1、多壁碳纳米管10?15、抗氧剂1680.6?1、高密度聚乙烯140?160、松香醇0.8?2、二硫化钼2?3、磷酸钙10?13、聚四氟乙烯蜡4?6、二甲基甲酰胺1?2、硬脂酸钡1?2、聚丙烯酸钠2?3。本发明的土工格栅强度高，耐压性好。
【专利说明】
一种高强度抗氧化土工格栅及其制备方法
技术领域
[0001]本发明涉及土工格栅技术领域，尤其涉及一种高强度抗氧化土工格栅及其制备方法。
【背景技术】
[0002]碳纳米管作为典型的一维纳米材料，与传统的填料相比，具有极大的长径比、超高的弹性模量和弯曲强度，奇特的电导率、优良的热导率，以及耐强酸、强碱等优势。研究表明，将碳纳米管与聚烯烃复合，使各自的性质充分结合，可制得具有优异的机械、导电、阻燃等性能的多功能聚烯烃/碳纳米管复合材料。聚烯烃/碳纳米管复合材料潜在的巨大优势，受到国内外研究者的广泛关注；
虽然相比于普通的聚合物材料，聚烯烃/碳纳米管材料具有优异的力学性能、导电/热性能、阻燃性能，但与传统金属材料相比仍然存在很大差距。特别值得一提的是聚烯烃的耐久性较差，容易氧化降解，不但极大缩短了材料的使用寿命且造成了大量环境垃圾。因此，研究聚烯烃/碳纳米管复合材料的氧化降解行为，进而增强聚烯烃/碳纳米管复合材料的热氧稳定性具有重要的实际意义。另一方面，碳纳米管在聚合物基体中严重的缠绕团聚现象不容回避。相应地，如何对碳纳米管进行表面修饰改性，提高其在聚合物基体中的分散性与相容性，从而增强复合材料的最终性能一直是学术界与工业界共同关注的问题。
[0003]虽然碳纳米管具有许多优异的性能，但由于其难溶于水和有机溶别，且在聚合物基体中的分散性以及与基体的相容性都很差，极大地限制了其应用领域及使用效果。为了使碳纳米管在聚合物材料中充分发挥其优势，碳纳米管必须均匀分散在聚合物基体中以增强其与聚合物的界面作用力。为达到此目的，聚合物/碳纳米管复合材料的制备方法多种多样，其中较为常见的有溶液混合法、溶融共混法以及原位聚合法。特别地，对于非极性聚烯烃材料，主要以熔融共混为主。目前，提高聚烯经热氧穂定性的主要方法是往聚煤烃基体中添加热氧稳定剂，即抗氧剂，自由基和氢过氧化物是聚合物加速氧化过程中的两类有害产物，若能消除或抑制这两类中间产物，即可阻止或减缓聚合物的自动氧化反应。据此，聚烯烃中主要使用两大类抗氧剂。主抗氧剂也称链终止刻，能俘获自由基，使其不再参与氧化循环；辅抗氧剂为氢过氧化物分解剂，能分解聚合物在自动氧化过程中产生的氢过氧化物R00H，使其成为稳定的化合物。值得一提的是，抗氧剂的加入只使氧化速率降低，而不改变自动氧化历程；
虽然工业聚烯烃抗氧剂种类较多，但由于聚烯烃加工温度较高，且随着其使用范围的拓展，人们对聚烯烃的热氧稳定性的要求越来越高，这也对聚烯烃抗氧剂提出了更高的要求。
【发明内容】
[0004]本发明目的就是为了弥补已有技术的缺陷，提供一种高强度抗氧化土工格栅及其制备方法。
[0005]本发明是通过以下技术方案实现的:
一种高强度抗氧化土工格栅，它是由下述重量份的原料组成的:
烷醇酰胺0.1-0.3、环氧化甘油三酸酯4-5、聚丙烯亚胺10-17、丙烯酸叔丁酯6-8、氢化铝锂0.1-0.3、4_ 二甲氨基吡啶0.3-1、抗氧剂10100.4-1、多壁碳纳米管10-15、抗氧剂1680.6-1、高密度聚乙烯140-160、松香醇0.8-2、二硫化钼2-3、磷酸钙10-13、聚四氟乙烯蜡4-6、二甲基甲酰胺1-2、硬脂酸钡1-2、聚丙烯酸钠2-3。
[0006]一种所述的高强度抗氧化土工格栅的制备方法，包括以下步骤:
(1)将上述聚丙烯亚胺加入到其重量70-80倍的无水甲醇中，在氮气气氛下滴加上述丙烯酸叔丁酯，滴加完毕后室温搅拌20-25小时，在36-40 °C下真空干燥24-30小时，加入到其重量20-30倍的四氢呋喃中，搅拌均匀，得料a;
(2)将上述氢化铝锂加入到其重量80-90倍的无水四氢呋喃中，送入到冰水浴中，通入氮气保护，滴加上述料a，搅拌反应50-60分钟，出料，在室温下保温搅拌100-120分钟，加入混合体系重量0.8-l%、2-3°C、6-8%的氢氧化钠溶液，搅拌均匀，用无水硫酸镁干燥后过滤，将滤液减压抽去溶剂，真空干燥20-25小时，得羟基化多元醇；
(3)将上述烷醇酰胺加入到其重量100-150倍的去离子水中，搅拌均匀，加入硬脂酸钡，升高温度为70-78°C，加入多壁碳纳米管，超声2-3分钟，过滤，将沉淀常温干燥，得改性碳纳米管；
(4)取上述改性碳纳米管，加入到其重量100-110倍的氯化亚砜中，超声20-30分钟，通入氮气保护，在60-70°C下保温搅拌20-24小时，减压抽去氯化亚砜，加入到其重量60-70倍的四氢呋喃中，搅拌条件下依次加入上述松香醇、羟基化多元醇，搅拌反应46-50小时，加入上述二硫化钼，搅拌均匀，抽滤，将滤饼用无水乙醇洗涤3-4次，在60-65°C下真空干燥至恒重，得多元醇改性碳纳米管；
(5)将上述多元醇改性碳纳米管加入到其重量170-200倍的四氢呋喃中，加入上述4-二甲氨基吡啶、三乙胺、抗氧剂1010、抗氧剂168，在氮气保护下，60-65°C下保温搅拌47-50小时，抽滤，将滤饼依次用二氯甲烷、无水乙醇洗涤，置于60-70°C的干燥箱中干燥至恒重，得抗氧化改性碳纳米管；
(6)将上述聚丙烯酸钠加入到其重量16-20倍的去离子水中，搅拌均匀，加入上述抗氧化改性碳纳米管，在80-90 °C下保温搅拌至水干，得高分子抗氧化改性碳纳米管；
(7)将上述高分子抗氧化改性碳纳米管与剩余各原料混合，搅拌均匀，投入螺杆挤出机熔融挤出，熔体由三辊压机辊压制成板材，再经过冲孔、拉伸，即得。
[0007]本发明的优点是:本发明通过聚丙烯亚胺、丙烯酸叔丁酯发生加成反应得到末端为叔丁酯的树枝状化合物，随后被氢化铝锂还原，得到羟基化多元醇，然后与多壁碳纳米管反应，得到多元醇改性碳纳米管，然后将抗氧剂与其发生缩合反应，形成稳定的酯键，得到以多元醇为桥梁分子、抗氧剂接枝的碳纳米管材料；
本发明在聚合物热氧老化过程中，碳纳米管骨架结构及其表面接枝的受阻酚抗氧剂1010发挥主抗氧剂作用，清除聚合物自动氧化产生的自由基，如烷基自由基、过氧自由基等，其中受阻酚抗氧剂作为链断氢给体，可将过氧自由基ROO-转化为氢过氧化物ROOH，而自身形成稳定的自由基，然而所生成的氢过氧化物ROOH容易以均裂的方式滋生烷氧自由基RO-和羟基自由基-OH，进一步引发和促进聚合物氧化链反应，而在亚磷酸酯类抗氧剂168存在的情况下，其可还原氢过氧化物ROOH，而自身生成稳定的化合物，从而避免了 ROOH的自由基分解，据此，本发明加入的抗氧剂1010、抗氧剂168联用，可以消除烷基自由基、过氧自由基、烷氧自由基以及氢过氧化物，大大降低参与聚合物自动氧化链式反应的自由基含量，延缓聚合物氧化降解过程，提高成品材料的抗氧化性能;本发明的土工格栅强度高，耐压性好。
【具体实施方式】
[0008]一种高强度抗氧化土工格栅，它是由下述重量份的原料组成的:
烷醇酰胺0.1、环氧化甘油三酸酯4、聚丙烯亚胺10、丙烯酸叔丁酯6、氢化铝锂0.1、4二甲氨基吡啶0.3、抗氧剂10100.4、多壁碳纳米管10、抗氧剂1680.6、高密度聚乙烯140、松香醇0.8、二硫化钼2、磷酸钙10、聚四氟乙烯蜡4、二甲基甲酰胺1、硬脂酸钡1、聚丙烯酸钠2。
[0009]一种所述的高强度抗氧化土工格栅的制备方法，包括以下步骤:
(1)将上述聚丙烯亚胺加入到其重量70倍的无水甲醇中，在氮气气氛下滴加上述丙烯酸叔丁酯，滴加完毕后室温搅拌20小时，在36°C下真空干燥24小时，加入到其重量20倍的四氢呋喃中，搅拌均匀，得料a;
(2)将上述氢化铝锂加入到其重量80倍的无水四氢呋喃中，送入到冰水浴中，通入氮气保护，滴加上述料a，搅拌反应50分钟，出料，在室温下保温搅拌100分钟，加入混合体系重量
0.8%、2 0C、6%的氢氧化钠溶液，搅拌均匀，用无水硫酸镁干燥后过滤，将滤液减压抽去溶剂，真空干燥20小时，得羟基化多元醇；
(3)将上述烷醇酰胺加入到其重量100倍的去离子水中，搅拌均匀，加入硬脂酸钡，升高温度为70°C，加入多壁碳纳米管，超声2分钟，过滤，将沉淀常温干燥，得改性碳纳米管；
(4)取上述改性碳纳米管，加入到其重量100倍的氯化亚砜中，超声20分钟，通入氮气保护，在60°C下保温搅拌20小时，减压抽去氯化亚砜，加入到其重量60倍的四氢呋喃中，搅拌条件下依次加入上述松香醇、羟基化多元醇，搅拌反应46小时，加入上述二硫化钼，搅拌均匀，抽滤，将滤饼用无水乙醇洗涤3次，在60°C下真空干燥至恒重，得多元醇改性碳纳米管；
(5)将上述多元醇改性碳纳米管加入到其重量170倍的四氢呋喃中，加入上述4二甲氨基吡啶、三乙胺、抗氧剂11、抗氧剂168，在氮气保护下，60 °C下保温搅拌47小时，抽滤，将滤饼依次用二氯甲烷、无水乙醇洗涤，置于60°C的干燥箱中干燥至恒重，得抗氧化改性碳纳米管；
(6)将上述聚丙烯酸钠加入到其重量16倍的去离子水中，搅拌均匀，加入上述抗氧化改性碳纳米管，在80 0C下保温搅拌至水干，得高分子抗氧化改性碳纳米管；
(7)将上述高分子抗氧化改性碳纳米管与剩余各原料混合，搅拌均匀，投入螺杆挤出机熔融挤出，熔体由三辊压机辊压制成板材，再经过冲孔、拉伸，即得。
[0010]外观:平整、无气泡、无沟痕；
格栅片的拉伸屈服强度:24MPa;
焊接处抗拉强度:>200N/cm。
【主权项】
1.一种高强度抗氧化土工格栅，其特征在于，它是由下述重量份的原料组成的:烷醇酰胺0.1-0.3、环氧化甘油三酸酯4-5、聚丙烯亚胺10-17、丙烯酸叔丁酯6-8、氢化铝锂0.Ι-ο.3、4_ 二甲氨基吡啶 0.3-1、抗氧剂10100.4-1、 多壁碳纳米管 10-15、抗氧剂1680.6-1、高密度聚乙烯140-160、松香醇0.8-2、二硫化钼2-3、磷酸钙10-13、聚四氟乙烯蜡4-6、二甲基甲酰胺1-2、硬脂酸钡1-2、聚丙烯酸钠2-3。2.—种如权利要求1所述的高强度抗氧化土工格栅的制备方法，其特征在于，包括以下步骤: (1)将上述聚丙烯亚胺加入到其重量70-80倍的无水甲醇中，在氮气气氛下滴加上述丙烯酸叔丁酯，滴加完毕后室温搅拌20-25小时，在36-40 °C下真空干燥24-30小时，加入到其重量20-30倍的四氢呋喃中，搅拌均匀，得料a; (2)将上述氢化铝锂加入到其重量80-90倍的无水四氢呋喃中，送入到冰水浴中，通入氮气保护，滴加上述料a，搅拌反应50-60分钟，出料，在室温下保温搅拌10-120分钟，加入混合体系重量0.8-l%、2-3°C、6-8%的氢氧化钠溶液，搅拌均匀，用无水硫酸镁干燥后过滤，将滤液减压抽去溶剂，真空干燥20-25小时，得羟基化多元醇； (3)将上述烷醇酰胺加入到其重量100-150倍的去离子水中，搅拌均匀，加入硬脂酸钡，升高温度为70-78°C，加入多壁碳纳米管，超声2-3分钟，过滤，将沉淀常温干燥，得改性碳纳米管； (4)取上述改性碳纳米管，加入到其重量100-110倍的氯化亚砜中，超声20-30分钟，通入氮气保护，在60-70°C下保温搅拌20-24小时，减压抽去氯化亚砜，加入到其重量60-70倍的四氢呋喃中，搅拌条件下依次加入上述松香醇、羟基化多元醇，搅拌反应46-50小时，加入上述二硫化钼，搅拌均匀，抽滤，将滤饼用无水乙醇洗涤3-4次，在60-65°C下真空干燥至恒重，得多元醇改性碳纳米管； (5)将上述多元醇改性碳纳米管加入到其重量170-200倍的四氢呋喃中，加入上述4-二甲氨基吡啶、三乙胺、抗氧剂1010、抗氧剂168，在氮气保护下，60-65°C下保温搅拌47-50小时，抽滤，将滤饼依次用二氯甲烷、无水乙醇洗涤，置于60-70°C的干燥箱中干燥至恒重，得抗氧化改性碳纳米管； (6)将上述聚丙烯酸钠加入到其重量16-20倍的去离子水中，搅拌均匀，加入上述抗氧化改性碳纳米管，在80-90 °C下保温搅拌至水干，得高分子抗氧化改性碳纳米管； (7)将上述高分子抗氧化改性碳纳米管与剩余各原料混合，搅拌均匀，投入螺杆挤出机熔融挤出，熔体由三辊压机辊压制成板材，再经过冲孔、拉伸，即得。
【文档编号】C08K9/04GK105968524SQ201610500641
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2016年6月30日
【发明人】叶磊
【申请人】安徽杰奥玛克合成材料科技有限公司