高海拔高紫外高低温环境专用HDPE土工膜产品设计
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和任何产品设计一样,应用是产品设计的最终目的。土工膜作为一种工程材料,它的设计应当首先了解工程对土工膜的要求。根据工程对土工膜的要求,广泛参照相关标准设计产品的性能、状态、结构和制造工艺方法等。
工程环境对土工膜的要求:任何一种用于工程的材料,特别是永久性工程,材料的使用寿命是决定工程寿命的主要因素。材料在工程中的使用条件,称为“工程环境”。工程环境,包括了力的因素、热的因素、介质和时间等因素。这些因素,通常极少是单独存在的,而常常是诸因素的叠加,它们同时对土工膜发生作用,其结果是对工程材料的固有特性造成不可逆转的影响,直至破坏。
针对高海拔高紫外高低温工程环境,设计采用耐老化专用HDPE土工膜非常关键:
- 耐环境应力开裂:
聚乙烯在高分子材料领域是综合性能最为优异的材料品种之一,但其耐应力开裂性能较差,因此聚乙烯类产品需要进行应力开裂实验;应力开裂性能是土工膜寿命的关键指标之一,特别是对于垃圾填埋、化工厂建设等接触化学物质的苛刻环境的土工膜。在工艺正常、原料选用无误的前提下,土工膜的NCTL应大于300h(新标准500h),当试验结果低于标准时,应检查原料的使用情况及生产工艺。
为提高普通PE的耐环境应力开裂性(ESCR),选用耐环境应力开裂性好的共聚树脂。采用TR400,TR131,3802,TR400N等HDPE土工膜专用料。
- 氧化诱导时间(OIT):
土工合成材料的热氧降解一般分为三个过程:

A抗氧化剂消耗过程:这时期聚烯烃材料的力学性能基本不变,抗氧化剂主要与氧、自由基和烷基过氧自由基等物质发生化学反应,或以物理运移、萃取及蒸发等方式损耗;
B氧化降解诱导期:这时期材料的力学性能仍然不变,而分子组成会发现明显变化,一般利用FTIR分析。
C氧化降解期:此阶段早期主要发生交联,分子量增加,结晶度上升,工程性质无明显变化;后期转为化学作用,以断链作用为主,分子量减少,工程性质下降,材料失效。
目前工程上通常采用常压氧化诱导时间(OIT)对材料耐热氧能力进行表征;
氧化诱导时间的意义
➢足够的OIT能够保证产品在加工、存储、运输等环节不降解;
➢足够的OIT能够多保证产品在焊接过程中不降解,特别是薄膜产品;
➢足够的OIT能够保证产品在使用过程中具有足够的使用寿命;
➢是保证土工产品质量的重要参数;
为保证土工膜的成型、储存、运输、热熔焊接及长期使用寿命,土工膜配方中通常都必须添加足量的抗氧剂、光稳定剂和金属离子钝化剂等。添加5%的0332抗氧母料。
三、炭黑含量和炭黑分散度
抗紫外线强度:a.要确保土工膜在长期阳光照射下尽可能保持原有的性能;
b.在采用专用树脂的前提下,树脂对该性能影响不大,该性能主要依赖于土工膜中碳黑含量及其分散度、抗氧体系、或其他UV稳定体系。
炭黑是一种很好的黑色着色剂,添加到土工膜的配方中还能极大的改善PE土工膜的耐光老化、耐热氧老化性能。试验证明:1.0mm厚普通LDPE土工膜,暴露使用寿命仅2年左右,而添加了粒径为20nm、添加量为2.5份的炭黑的土工膜,厚度也是1.0mm,其推导暴露使用寿命可达20年。
添加6%的ZY-4087抗氧抗紫双抗炭黑母粒,确保炭黑含量在2.5%-3.0%。
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高海拔高紫外高低温环境专用HDPE土工膜
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