一種高強(qiáng)度抗氧化土工格柵及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種高強(qiáng)度抗氧化土工格柵，它是由下述重量份的原料組成的：烷醇酰胺0.1?0.3、環(huán)氧化甘油三酸酯4?5、聚丙烯亞胺10?17、丙烯酸叔丁酯6?8、氫化鋁鋰0.1?0.3、4?二甲氨基吡啶0.3?1、抗氧劑10100.4?1、多壁碳納米管10?15、抗氧劑1680.6?1、高密度聚乙烯140?160、松香醇0.8?2、二硫化鉬2?3、磷酸鈣10?13、聚四氟乙烯蠟4?6、二甲基甲酰胺1?2、硬脂酸鋇1?2、聚丙烯酸鈉2?3。本發(fā)明的土工格柵強(qiáng)度高，耐壓性好。
【專利說明】
一種高強(qiáng)度抗氧化土工格柵及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及土工格柵技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種高強(qiáng)度抗氧化土工格柵及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]碳納米管作為典型的一維納米材料，與傳統(tǒng)的填料相比，具有極大的長徑比、超高的彈性模量和彎曲強(qiáng)度，奇特的電導(dǎo)率、優(yōu)良的熱導(dǎo)率，以及耐強(qiáng)酸、強(qiáng)堿等優(yōu)勢。研究表明，將碳納米管與聚烯烴復(fù)合，使各自的性質(zhì)充分結(jié)合，可制得具有優(yōu)異的機(jī)械、導(dǎo)電、阻燃等性能的多功能聚烯烴/碳納米管復(fù)合材料。聚烯烴/碳納米管復(fù)合材料潛在的巨大優(yōu)勢，受到國內(nèi)外研究者的廣泛關(guān)注；
雖然相比于普通的聚合物材料，聚烯烴/碳納米管材料具有優(yōu)異的力學(xué)性能、導(dǎo)電/熱性能、阻燃性能，但與傳統(tǒng)金屬材料相比仍然存在很大差距。特別值得一提的是聚烯烴的耐久性較差，容易氧化降解，不但極大縮短了材料的使用壽命且造成了大量環(huán)境垃圾。因此，研究聚烯烴/碳納米管復(fù)合材料的氧化降解行為，進(jìn)而增強(qiáng)聚烯烴/碳納米管復(fù)合材料的熱氧穩(wěn)定性具有重要的實(shí)際意義。另一方面，碳納米管在聚合物基體中嚴(yán)重的纏繞團(tuán)聚現(xiàn)象不容回避。相應(yīng)地，如何對碳納米管進(jìn)行表面修飾改性，提高其在聚合物基體中的分散性與相容性，從而增強(qiáng)復(fù)合材料的最終性能一直是學(xué)術(shù)界與工業(yè)界共同關(guān)注的問題。
[0003]雖然碳納米管具有許多優(yōu)異的性能，但由于其難溶于水和有機(jī)溶別，且在聚合物基體中的分散性以及與基體的相容性都很差，極大地限制了其應(yīng)用領(lǐng)域及使用效果。為了使碳納米管在聚合物材料中充分發(fā)揮其優(yōu)勢，碳納米管必須均勻分散在聚合物基體中以增強(qiáng)其與聚合物的界面作用力。為達(dá)到此目的，聚合物/碳納米管復(fù)合材料的制備方法多種多樣，其中較為常見的有溶液混合法、溶融共混法以及原位聚合法。特別地，對于非極性聚烯烴材料，主要以熔融共混為主。目前，提高聚烯經(jīng)熱氧穂定性的主要方法是往聚煤烴基體中添加熱氧穩(wěn)定劑，即抗氧劑，自由基和氫過氧化物是聚合物加速氧化過程中的兩類有害產(chǎn)物，若能消除或抑制這兩類中間產(chǎn)物，即可阻止或減緩聚合物的自動(dòng)氧化反應(yīng)。據(jù)此，聚烯烴中主要使用兩大類抗氧劑。主抗氧劑也稱鏈終止刻，能俘獲自由基，使其不再參與氧化循環(huán)；輔抗氧劑為氫過氧化物分解劑，能分解聚合物在自動(dòng)氧化過程中產(chǎn)生的氫過氧化物R00H，使其成為穩(wěn)定的化合物。值得一提的是，抗氧劑的加入只使氧化速率降低，而不改變自動(dòng)氧化歷程；
雖然工業(yè)聚烯烴抗氧劑種類較多，但由于聚烯烴加工溫度較高，且隨著其使用范圍的拓展，人們對聚烯烴的熱氧穩(wěn)定性的要求越來越高，這也對聚烯烴抗氧劑提出了更高的要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明目的就是為了彌補(bǔ)已有技術(shù)的缺陷，提供一種高強(qiáng)度抗氧化土工格柵及其制備方法。
[0005]本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
一種高強(qiáng)度抗氧化土工格柵，它是由下述重量份的原料組成的:
烷醇酰胺0.1-0.3、環(huán)氧化甘油三酸酯4-5、聚丙烯亞胺10-17、丙烯酸叔丁酯6-8、氫化鋁鋰0.1-0.3、4_ 二甲氨基吡啶0.3-1、抗氧劑10100.4-1、多壁碳納米管10-15、抗氧劑1680.6-1、高密度聚乙烯140-160、松香醇0.8-2、二硫化鉬2-3、磷酸鈣10-13、聚四氟乙烯蠟4-6、二甲基甲酰胺1-2、硬脂酸鋇1-2、聚丙烯酸鈉2-3。
[0006]一種所述的高強(qiáng)度抗氧化土工格柵的制備方法，包括以下步驟:
(1)將上述聚丙烯亞胺加入到其重量70-80倍的無水甲醇中，在氮?dú)鈿夥障碌渭由鲜霰┧崾宥□?，滴加完畢后室溫?cái)嚢?0-25小時(shí)，在36-40 °C下真空干燥24-30小時(shí)，加入到其重量20-30倍的四氫呋喃中，攪拌均勻，得料a;
(2)將上述氫化鋁鋰加入到其重量80-90倍的無水四氫呋喃中，送入到冰水浴中，通入氮?dú)獗Ｗo(hù)，滴加上述料a，攪拌反應(yīng)50-60分鐘，出料，在室溫下保溫?cái)嚢?00-120分鐘，加入混合體系重量0.8-l%、2-3°C、6-8%的氫氧化鈉溶液，攪拌均勻，用無水硫酸鎂干燥后過濾，將濾液減壓抽去溶劑，真空干燥20-25小時(shí)，得羥基化多元醇；
(3)將上述烷醇酰胺加入到其重量100-150倍的去離子水中，攪拌均勻，加入硬脂酸鋇，升高溫度為70-78°C，加入多壁碳納米管，超聲2-3分鐘，過濾，將沉淀常溫干燥，得改性碳納米管；
(4)取上述改性碳納米管，加入到其重量100-110倍的氯化亞砜中，超聲20-30分鐘，通入氮?dú)獗Ｗo(hù)，在60-70°C下保溫?cái)嚢?0-24小時(shí)，減壓抽去氯化亞砜，加入到其重量60-70倍的四氫呋喃中，攪拌條件下依次加入上述松香醇、羥基化多元醇，攪拌反應(yīng)46-50小時(shí)，加入上述二硫化鉬，攪拌均勻，抽濾，將濾餅用無水乙醇洗滌3-4次，在60-65°C下真空干燥至恒重，得多元醇改性碳納米管；
(5)將上述多元醇改性碳納米管加入到其重量170-200倍的四氫呋喃中，加入上述4-二甲氨基吡啶、三乙胺、抗氧劑1010、抗氧劑168，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，60-65°C下保溫?cái)嚢?7-50小時(shí)，抽濾，將濾餅依次用二氯甲烷、無水乙醇洗滌，置于60-70°C的干燥箱中干燥至恒重，得抗氧化改性碳納米管；
(6)將上述聚丙烯酸鈉加入到其重量16-20倍的去離子水中，攪拌均勻，加入上述抗氧化改性碳納米管，在80-90 °C下保溫?cái)嚢柚了?，得高分子抗氧化改性碳納米管；
(7)將上述高分子抗氧化改性碳納米管與剩余各原料混合，攪拌均勻，投入螺桿擠出機(jī)熔融擠出，熔體由三輥壓機(jī)輥壓制成板材，再經(jīng)過沖孔、拉伸，即得。
[0007]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是:本發(fā)明通過聚丙烯亞胺、丙烯酸叔丁酯發(fā)生加成反應(yīng)得到末端為叔丁酯的樹枝狀化合物，隨后被氫化鋁鋰還原，得到羥基化多元醇，然后與多壁碳納米管反應(yīng)，得到多元醇改性碳納米管，然后將抗氧劑與其發(fā)生縮合反應(yīng)，形成穩(wěn)定的酯鍵，得到以多元醇為橋梁分子、抗氧劑接枝的碳納米管材料；
本發(fā)明在聚合物熱氧老化過程中，碳納米管骨架結(jié)構(gòu)及其表面接枝的受阻酚抗氧劑1010發(fā)揮主抗氧劑作用，清除聚合物自動(dòng)氧化產(chǎn)生的自由基，如烷基自由基、過氧自由基等，其中受阻酚抗氧劑作為鏈斷氫給體，可將過氧自由基ROO-轉(zhuǎn)化為氫過氧化物ROOH，而自身形成穩(wěn)定的自由基，然而所生成的氫過氧化物ROOH容易以均裂的方式滋生烷氧自由基RO-和羥基自由基-OH，進(jìn)一步引發(fā)和促進(jìn)聚合物氧化鏈反應(yīng)，而在亞磷酸酯類抗氧劑168存在的情況下，其可還原氫過氧化物ROOH，而自身生成穩(wěn)定的化合物，從而避免了 ROOH的自由基分解，據(jù)此，本發(fā)明加入的抗氧劑1010、抗氧劑168聯(lián)用，可以消除烷基自由基、過氧自由基、烷氧自由基以及氫過氧化物，大大降低參與聚合物自動(dòng)氧化鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的自由基含量，延緩聚合物氧化降解過程，提高成品材料的抗氧化性能;本發(fā)明的土工格柵強(qiáng)度高，耐壓性好。
【具體實(shí)施方式】
[0008]一種高強(qiáng)度抗氧化土工格柵，它是由下述重量份的原料組成的:
烷醇酰胺0.1、環(huán)氧化甘油三酸酯4、聚丙烯亞胺10、丙烯酸叔丁酯6、氫化鋁鋰0.1、4二甲氨基吡啶0.3、抗氧劑10100.4、多壁碳納米管10、抗氧劑1680.6、高密度聚乙烯140、松香醇0.8、二硫化鉬2、磷酸鈣10、聚四氟乙烯蠟4、二甲基甲酰胺1、硬脂酸鋇1、聚丙烯酸鈉2。
[0009]一種所述的高強(qiáng)度抗氧化土工格柵的制備方法，包括以下步驟:
(1)將上述聚丙烯亞胺加入到其重量70倍的無水甲醇中，在氮?dú)鈿夥障碌渭由鲜霰┧崾宥□?，滴加完畢后室溫?cái)嚢?0小時(shí)，在36°C下真空干燥24小時(shí)，加入到其重量20倍的四氫呋喃中，攪拌均勻，得料a;
(2)將上述氫化鋁鋰加入到其重量80倍的無水四氫呋喃中，送入到冰水浴中，通入氮?dú)獗Ｗo(hù)，滴加上述料a，攪拌反應(yīng)50分鐘，出料，在室溫下保溫?cái)嚢?00分鐘，加入混合體系重量
0.8%、2 0C、6%的氫氧化鈉溶液，攪拌均勻，用無水硫酸鎂干燥后過濾，將濾液減壓抽去溶劑，真空干燥20小時(shí)，得羥基化多元醇；
(3)將上述烷醇酰胺加入到其重量100倍的去離子水中，攪拌均勻，加入硬脂酸鋇，升高溫度為70°C，加入多壁碳納米管，超聲2分鐘，過濾，將沉淀常溫干燥，得改性碳納米管；
(4)取上述改性碳納米管，加入到其重量100倍的氯化亞砜中，超聲20分鐘，通入氮?dú)獗Ｗo(hù)，在60°C下保溫?cái)嚢?0小時(shí)，減壓抽去氯化亞砜，加入到其重量60倍的四氫呋喃中，攪拌條件下依次加入上述松香醇、羥基化多元醇，攪拌反應(yīng)46小時(shí)，加入上述二硫化鉬，攪拌均勻，抽濾，將濾餅用無水乙醇洗滌3次，在60°C下真空干燥至恒重，得多元醇改性碳納米管；
(5)將上述多元醇改性碳納米管加入到其重量170倍的四氫呋喃中，加入上述4二甲氨基吡啶、三乙胺、抗氧劑11、抗氧劑168，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，60 °C下保溫?cái)嚢?7小時(shí)，抽濾，將濾餅依次用二氯甲烷、無水乙醇洗滌，置于60°C的干燥箱中干燥至恒重，得抗氧化改性碳納米管；
(6)將上述聚丙烯酸鈉加入到其重量16倍的去離子水中，攪拌均勻，加入上述抗氧化改性碳納米管，在80 0C下保溫?cái)嚢柚了?，得高分子抗氧化改性碳納米管；
(7)將上述高分子抗氧化改性碳納米管與剩余各原料混合，攪拌均勻，投入螺桿擠出機(jī)熔融擠出，熔體由三輥壓機(jī)輥壓制成板材，再經(jīng)過沖孔、拉伸，即得。
[0010]外觀:平整、無氣泡、無溝痕；
格柵片的拉伸屈服強(qiáng)度:24MPa;
焊接處抗拉強(qiáng)度:>200N/cm。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種高強(qiáng)度抗氧化土工格柵，其特征在于，它是由下述重量份的原料組成的:烷醇酰胺0.1-0.3、環(huán)氧化甘油三酸酯4-5、聚丙烯亞胺10-17、丙烯酸叔丁酯6-8、氫化鋁鋰0.Ι-ο.3、4_ 二甲氨基吡啶 0.3-1、抗氧劑10100.4-1、 多壁碳納米管 10-15、抗氧劑1680.6-1、高密度聚乙烯140-160、松香醇0.8-2、二硫化鉬2-3、磷酸鈣10-13、聚四氟乙烯蠟4-6、二甲基甲酰胺1-2、硬脂酸鋇1-2、聚丙烯酸鈉2-3。2.—種如權(quán)利要求1所述的高強(qiáng)度抗氧化土工格柵的制備方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)將上述聚丙烯亞胺加入到其重量70-80倍的無水甲醇中，在氮?dú)鈿夥障碌渭由鲜霰┧崾宥□?，滴加完畢后室溫?cái)嚢?0-25小時(shí)，在36-40 °C下真空干燥24-30小時(shí)，加入到其重量20-30倍的四氫呋喃中，攪拌均勻，得料a; (2)將上述氫化鋁鋰加入到其重量80-90倍的無水四氫呋喃中，送入到冰水浴中，通入氮?dú)獗Ｗo(hù)，滴加上述料a，攪拌反應(yīng)50-60分鐘，出料，在室溫下保溫?cái)嚢?0-120分鐘，加入混合體系重量0.8-l%、2-3°C、6-8%的氫氧化鈉溶液，攪拌均勻，用無水硫酸鎂干燥后過濾，將濾液減壓抽去溶劑，真空干燥20-25小時(shí)，得羥基化多元醇； (3)將上述烷醇酰胺加入到其重量100-150倍的去離子水中，攪拌均勻，加入硬脂酸鋇，升高溫度為70-78°C，加入多壁碳納米管，超聲2-3分鐘，過濾，將沉淀常溫干燥，得改性碳納米管； (4)取上述改性碳納米管，加入到其重量100-110倍的氯化亞砜中，超聲20-30分鐘，通入氮?dú)獗Ｗo(hù)，在60-70°C下保溫?cái)嚢?0-24小時(shí)，減壓抽去氯化亞砜，加入到其重量60-70倍的四氫呋喃中，攪拌條件下依次加入上述松香醇、羥基化多元醇，攪拌反應(yīng)46-50小時(shí)，加入上述二硫化鉬，攪拌均勻，抽濾，將濾餅用無水乙醇洗滌3-4次，在60-65°C下真空干燥至恒重，得多元醇改性碳納米管； (5)將上述多元醇改性碳納米管加入到其重量170-200倍的四氫呋喃中，加入上述4-二甲氨基吡啶、三乙胺、抗氧劑1010、抗氧劑168，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，60-65°C下保溫?cái)嚢?7-50小時(shí)，抽濾，將濾餅依次用二氯甲烷、無水乙醇洗滌，置于60-70°C的干燥箱中干燥至恒重，得抗氧化改性碳納米管； (6)將上述聚丙烯酸鈉加入到其重量16-20倍的去離子水中，攪拌均勻，加入上述抗氧化改性碳納米管，在80-90 °C下保溫?cái)嚢柚了?，得高分子抗氧化改性碳納米管； (7)將上述高分子抗氧化改性碳納米管與剩余各原料混合，攪拌均勻，投入螺桿擠出機(jī)熔融擠出，熔體由三輥壓機(jī)輥壓制成板材，再經(jīng)過沖孔、拉伸，即得。
【文檔編號】C08K9/04GK105968524SQ201610500641
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年6月30日
【發(fā)明人】葉磊
【申請人】安徽杰奧瑪克合成材料科技有限公司