1.配方设计的依据
压延法土工膜的配方设计,除应符合《GB/T 17688—1999土工合成材料聚氯乙烯土工膜》要求以外,还必须考虑以下几个方面:
①要使高聚物具有良好的加工性能,即具有足够的热稳定性和较高的流动性。压延工艺流程较长,温度一般在150~180℃,物料长期与炽热的金属面接触,要求热稳定性好。同时,P VC高聚物具有熔体黏度大、流动性差的缺点,这对成型带来困难。
②要有良好的耐老化性,大部分土工膜使用环境比较恶劣,使用期限较长,产品设计应考虑到制品因光、热、氧的作用而老化,或因增塑剂的迁移、挥发而使制品的使用性能下降。
③低温柔软性,使制品在低温(-20℃)状态下仍保持柔性和韧性而不致发脆。
④制品的拉伸强度,土工膜的工程性能要求制品具有较高的抗拉强度。
2.原料材料的选择
(1)树脂的选择
高聚物P VC是生产压延法土工膜的主要原料,它决定制品的基本性能。可以选用悬浮法生产的疏松型PVC,它具有塑化性好、吸油量高的特点,聚合度选1000~1300;相对分子质量分布要窄。相对分子质量大,范德华力就大,有利于提高制品的力学性能。选用相对分子质量分布较窄的树脂,能减少制品表面的“鱼眼”和晶点。
(2)增塑剂的选择
增塑剂通常是一种高沸点液体或低熔点固体点酯类化合物。它能对P VC起增塑作用,即能改进聚合物的流动性和柔顺性。经过增塑后的聚合物,其软化温度、玻璃化温度、脆性、硬度、拉伸强度、弹性模量等均将下降,而耐寒性、柔顺性、伸长率等则会提高。
选用增塑剂,既要求它们与P VC的相容性好,挥发度低,化学稳定性高,对光热稳定性好外,还要求无色、无臭、无毒、不燃、吸水量低、耐迁移、耐水抽出性良好、电性能好、手感好以及廉价等。但是,事实上,一种增塑剂不能同时具备以上性能。因此,在设计配方时,应酌情选择,复合使用。即以主增塑剂为主,用辅助增塑剂配合使用。
邻苯二甲酸二辛酯(DOP):具有较好的综合性能,作为主要增塑剂使用。用量30份。
邻苯二甲酸二丁酯(DBP):辅增塑剂,与PVC相容性好,增塑效率最高,能降低增塑剂的使用总量。缺点是挥发性大,耐水抽出性差。用量10份。
癸二酸二辛酯(DOS):耐寒增塑剂,具有优良的低温性能,使制品具有良好的低温伸长率。缺点是与P VC相容性差,使用过量,会影响手感与制品质量。用量8份。
环氧大豆油(ESBO):既是增塑剂,又是稳定剂。它具有优良的耐热、耐光性能,无毒性,使用过量,会渗出。用量2份。
氯化石蜡:辅助增塑剂,具有良好的阻燃性和电绝缘性。货源充足,价格低廉。缺点是与P VC相容性差、耐寒性差、热稳定性差、耐候性差,黏度大、塑化性差。用量过多,制品表面会发生渗油现象,严重影响产品质量。用量8份。
(3)稳定剂的选用
为防止P VC在加工或使用过程中由于受光、热、氧、机械等因素而发生降解或交联,影响制品的加工和使用。使之稳定化而添加的助剂叫稳定剂。选用稳定剂应考虑以下指标:效果好,挥发性小,相溶性好,加工条件下相对稳定,尽可能无毒或低毒,经济廉价,并要充分利用稳定体系的协同效应和加和效应。
金属皂类稳定剂是目前P VC制品配方中广泛使用的一类热稳定剂,其性能较好,价格低廉。本配方采用硬脂酸铅、硬脂酸钡,并且,钡皂长期稳定性好、无毒,铅皂能抑制初期变色,但有毒。二者都具有润滑性,无须再加润滑剂。用量硬脂酸铅、钡各1.2份。
为减缓土工膜在工程使用中的老化速度,还需在配方中添加抗氧剂和紫外线吸收剂。
(4)填充剂的选用
使用填充剂,主要是为了降低制品成本,同时,能在一定程度上提高制品的强度和降低收缩率。填充剂的种类较多,有机填料有:木粉、纤维等;无机填料有:碳酸钙、硫酸钡、陶土等。产品选用化学法生产的沉淀型轻质碳酸钙,用量30~40份。
(5)PVC/NBR的共混改性
所谓PVC/NBR的共混改性,是指在以PVC为主的高聚物分散体中,加入粉状丁腈胶,使之共同混炼、塑化,形成高分子“合金”。通过共混改性,能提高土工膜的断裂伸长、低温伸长、弹性模量及耐老化性。用量10~15份。(www.xing528.com)
综上所述,土工膜的配方可以设计如表3-2-5所示。
表3-2-5 土工膜配方设计
(二)压延法土工膜一般性能
压延法土工膜一般性能,是指《GB/T 17688—1999土工合成材料聚氯乙烯土工膜》规定的技术要求。
1.产品的分类和命名
(1)分类
①单层聚氯乙烯土工膜,代号TGD。
②双层聚氯乙烯复合土工膜,代号TGSF。
③夹网聚氯乙烯复合土工膜,代号TGWF。
(2)命名
2.产品的一般性能
①单层和双层聚氯乙烯土工膜的物理力学性能应符合表3-2-6的要求。
表3-2-6 单层和双层聚氯乙烯的物理力学性能
注:1cmHg=1333.2Pa
②单层聚氯乙烯土工膜耐静水压规定值,见表3-2-7所示。
表3-2-7 单层聚氯乙烯土工膜耐静水压规定值
③双层聚氯乙烯复合土工膜耐静水压规定值,见表3-2-8所示。
表3-2-8 双层聚氯乙烯复合土工膜耐静水压规定值
④夹网聚氯乙烯复合土工膜的物理力学性能,见表3-2-9所示。
表3-2-9 夹网聚氯乙烯复合土工膜的物理力学性能
续表
注:1cmHg=1333.2Pa
⑤夹网聚氯乙烯复合土工膜耐静水压规定值,见表3-2-10所示。
表3-2-10 夹网聚氯乙烯复合土工膜耐静水压规定值
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