本發(fā)明涉及土工格柵技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種耐壓抗氧化土工格柵及其制備方法。

背景技術(shù)：

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(zhǎng)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(shì)。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(shì)，受到國(guó)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(duì)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。

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(shì)，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(duì)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ROOH，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(duì)聚烯烴的熱氧穩(wěn)定性的要求越來(lái)越高，這也對(duì)聚烯烴抗氧劑提出了更高的要求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明目的就是為了彌補(bǔ)已有技術(shù)的缺陷，提供一種耐壓抗氧化土工格柵及其制備方法。

本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種耐壓抗氧化土工格柵，它是由下述重量份的原料組成的：

季戊四醇2-3、N-甲基吡咯烷酮0.7-1、蓖麻油聚氧乙烯醚0.1-0.2、環(huán)氧大豆油4-6、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、聚乙烯醇縮丁醛0.8-1、聚酰胺蠟微粉2-4、氮化硅0.1-0.3、硅灰石粉10-15、1，2-二甲基咪唑0.6-1。

一種所述的耐壓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(wú)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℃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）將上述聚酰胺蠟微粉加入到其重量10-13倍的無(wú)水甲醇中，送入到80-90℃的水浴中，保溫?cái)嚢?0-16分鐘，出料，加入季戊四醇，攪拌至常溫，加入上述蓖麻油聚氧乙烯醚，100-200轉(zhuǎn)/分?jǐn)嚢?-7分鐘，得醇乳液；

（3）將上述氫化鋁鋰加入到其重量80-90倍的無(wú)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0.8-1%、2-3℃、6-8%的氫氧化鈉溶液，加入上述醇乳液，攪拌均勻，用無(wú)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；

（4）將上述1，2-二甲基咪唑加入到其重量7-10倍的無(wú)水乙醇中，攪拌均勻，加入聚乙烯醇縮丁醛，升高溫度為50-60℃，保溫?cái)嚢?-10分鐘，與上述羥基化多元醇混合，攪拌均勻，得改性多元醇；

（5）取上述多壁碳納米管，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℃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，攪拌條件下加入上述改性多元醇，攪拌反應(yīng)46-50小時(shí)，抽濾，將濾餅用無(wú)水乙醇洗滌3-4次，在60-65℃下真空干燥至恒重，得多元醇改性碳納米管；

（6）將上述多元醇改性碳納米管、氮化硅混合，加入到混合料重量170-200倍的四氫呋喃中，依次加入上述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℃下保溫?cái)嚢?7-50小時(shí)，加入上述硅灰石粉重量的10-14%，攪拌均勻，抽濾，將濾餅依次用二氯甲烷、無(wú)水乙醇洗滌，置于60-70℃的干燥箱中干燥至恒重，得抗氧化改性碳納米管；

（7）將上述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。

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R00-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R0-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)明的土工格柵具有很好的抗壓性，耐候性好，使用壽命長(zhǎng)。

具體實(shí)施方式

一種耐壓抗氧化土工格柵，它是由下述重量份的原料組成的：

季戊四醇2、N甲基吡咯烷酮0.7、蓖麻油聚氧乙烯醚0.1、環(huán)氧大豆油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、聚乙烯醇縮丁醛0.8、聚酰胺蠟微粉2、氮化硅0.1、硅灰石粉10、1，2二甲基咪唑0.6。

一種所述的耐壓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(wú)水甲醇中，在氮?dú)鈿夥障碌渭由鲜霰┧崾宥□ィ渭油戤吅笫覝財(cái)嚢?0小時(shí)，在36℃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）將上述聚酰胺蠟微粉加入到其重量10倍的無(wú)水甲醇中，送入到80℃的水浴中，保溫?cái)嚢?0分鐘，出料，加入季戊四醇，攪拌至常溫，加入上述蓖麻油聚氧乙烯醚，100轉(zhuǎn)/分?jǐn)嚢?分鐘，得醇乳液；

（3）將上述氫化鋁鋰加入到其重量80倍的無(wú)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℃、6%的氫氧化鈉溶液，加入上述醇乳液，攪拌均勻，用無(wú)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；

（4）將上述1，2二甲基咪唑加入到其重量7倍的無(wú)水乙醇中，攪拌均勻，加入聚乙烯醇縮丁醛，升高溫度為50℃，保溫?cái)嚢?分鐘，與上述羥基化多元醇混合，攪拌均勻，得改性多元醇；

（5）取上述多壁碳納米管，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℃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，攪拌條件下加入上述改性多元醇，攪拌反應(yīng)46小時(shí)，抽濾，將濾餅用無(wú)水乙醇洗滌3次，在60℃下真空干燥至恒重，得多元醇改性碳納米管；

（6）將上述多元醇改性碳納米管、氮化硅混合，加入到混合料重量170倍的四氫呋喃中，依次加入上述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℃下保溫?cái)嚢?7小時(shí)，加入上述硅灰石粉重量的10%，攪拌均勻，抽濾，將濾餅依次用二氯甲烷、無(wú)水乙醇洗滌，置于60℃的干燥箱中干燥至恒重，得抗氧化改性碳納米管；

（7）將上述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。

外觀：平整、無(wú)氣泡、無(wú)溝痕；

格柵片的拉伸屈服強(qiáng)度：24MPa；

焊接處抗拉強(qiáng)度：≥200N/cm。