一種高強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)明的土工格柵強度高，耐壓性好。
【專利說明】
一種高強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度，奇特的電導(dǎo)率、優(yōu)良的熱導(dǎo)率，以及耐強酸、強堿等優(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，進而增強聚烯烴/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)重的纏繞團聚現(xiàn)象不容回避。相應(yīng)地，如何對碳納米管進行表面修飾改性，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已有技術(shù)的缺陷，提供一種高強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)方案實現(xiàn)的:
一種高強度抗氧化土工格柵，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，在氮氣氣氛下滴加上述丙烯酸叔丁酯，滴加完畢后室溫攪拌20-25小時，在36-40 °C下真空干燥24-30小時，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，通入氮氣保護，滴加上述料a，攪拌反應(yīng)50-60分鐘，出料，在室溫下保溫攪拌100-120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，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，通入氮氣保護，在60-70°C下保溫攪拌20-24小時，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，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，在氮氣保護下，60-65°C下保溫攪拌47-50小時，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下保溫攪拌至水干，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，投入螺桿擠出機熔融擠出，熔體由三輥壓機輥壓制成板材，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，進一步引發(fā)和促進聚合物氧化鏈反應(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)明的土工格柵強度高，耐壓性好。
【具體實施方式】
[0008]一種高強度抗氧化土工格柵，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，在氮氣氣氛下滴加上述丙烯酸叔丁酯，滴加完畢后室溫攪拌20小時，在36°C下真空干燥24小時，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，通入氮氣保護，滴加上述料a，攪拌反應(yīng)50分鐘，出料，在室溫下保溫攪拌100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，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，通入氮氣保護，在60°C下保溫攪拌20小時，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，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，在氮氣保護下，60 °C下保溫攪拌47小時，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下保溫攪拌至水干，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，投入螺桿擠出機熔融擠出，熔體由三輥壓機輥壓制成板材，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度:24MPa;
焊接處抗拉強度:>200N/cm。
【主權(quán)項】
1.一種高強度抗氧化土工格柵，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，在氮氣氣氛下滴加上述丙烯酸叔丁酯，滴加完畢后室溫攪拌20-25小時，在36-40 °C下真空干燥24-30小時，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，通入氮氣保護，滴加上述料a，攪拌反應(yīng)50-60分鐘，出料，在室溫下保溫攪拌10-120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，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，通入氮氣保護，在60-70°C下保溫攪拌20-24小時，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，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，在氮氣保護下，60-65°C下保溫攪拌47-50小時，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下保溫攪拌至水干，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，投入螺桿擠出機熔融擠出，熔體由三輥壓機輥壓制成板材，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