一种高强耐腐的聚丙烯长丝土工布及制备方法和应用与流程

本发明属于土工布制备，具体涉及一种高强耐腐的聚丙烯长丝土工布及制备方法和应用。

背景技术：

1、聚丙烯长丝土工布是以聚丙烯为原料的一种非织造土工合成材料，其凭借聚丙烯优异的化学惰性和良好的力学性能，在道路、铁路、水利、环保及海洋工程等领域发挥着防渗、隔离、增强和反滤等重要作用。

2、聚丙烯长丝土工布的生产工艺一般采用纺黏长丝针刺工艺制备，该生产工艺具有工艺流程短、产量高、其产品性能在同样规格下要比短纤针刺土工布更好等优点。

3、聚丙烯纺黏针刺土工布生产工艺的典型技术在于将熔融纺丝与针刺固结技术相结合，形成特有的聚丙烯连续长丝三维孔隙结构。

4、但是，纺黏长丝由于自黏合作用热黏合铺放成纤网后，其自身的长丝纤维之间位移空间比较小，进行针刺加固时就比较困难，容易损伤纤维，严重时甚至会造成刺针断针，从而无法实现针刺固结。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种高强耐腐的聚丙烯长丝土工布及制备方法和应用，以解决上述技术问题。

2、为达到上述技术目的，本发明的技术方案：

3、一种高强耐腐的聚丙烯长丝土工布的制备方法，包括以下步骤：将聚丙烯切片和复合成核剂经熔融挤压、过滤、计量、纺丝、冷却牵伸、摆丝铺网、针刺得到聚丙烯长丝土工布；

4、其中，所述复合成核剂包括吲哚酸盐辅助成核剂和苄叉山梨醇成核剂；所述吲哚酸盐辅助成核剂和苄叉山梨醇成核剂的质量比为1~1.2:3；

5、所述冷却牵伸采用侧吹风冷却、正压气流牵伸，侧吹风的温度设置为12~18℃，侧吹风的风速设置为0.5~1.5m/s，侧吹风的湿度设置为60~70%；

6、所述正压气流牵伸的压力为0.6~0.7bar。

7、作为进一步的改进，所述吲哚酸盐辅助成核剂的制备方法为：将吲哚羧酸溶解在甲醇中，后将其滴加到醋酸锌的甲醇溶液中，65~70℃回流反应12~15h，反应完成后，将反应体系冷却至室温，静置过滤分离沉淀物，洗涤、干燥得到吲哚酸盐辅助成核剂。

8、作为进一步的改进，所述吲哚羧酸为3-吲哚甲酸、3-吲哚乙酸、3-吲哚丙酸或3-吲哚丁酸，所述吲哚羧酸和所述醋酸锌的摩尔比为2.2~2.5:1。

9、作为进一步地改进，苄叉山梨醇成核剂的结构通式为：

10、；

11、其中，r1为甲基、乙基或正丙基，r2为氢或甲基。

12、作为进一步地改进，所述针刺过程中，针刺频率为500~1500刺/min，针刺密度为160~180刺/cm2，针刺深度为5~12mm。

13、作为进一步地改进，所述复合成核剂的使用量为所述聚丙烯切片质量的0.1~0.3%。

14、本发明还提供一种高强耐腐的聚丙烯长丝土工布。

15、本发明还提供一种高强耐腐的聚丙烯长丝土工布在建设高速铁路中的应用。

16、由于采用上述技术方案，本发明的有益效果：

17、本发明提供一种高强耐腐的聚丙烯长丝土工布及制备方法和应用，采用苄叉山梨醇成核剂在聚丙烯长丝制备过程中，可以通过分子间氢键和π-π堆积作用在聚合物熔体中首尾识别，组装成长链状聚集体，聚丙烯在结晶过程中沿成核剂形成的聚集体的表面生长，并形成细小微晶，降低宏观结晶度，提高聚丙烯长丝的韧性，防止在针刺加固过程中聚丙烯长丝被损坏，降低土工布的性能；同时，聚集体表面的特殊结构能够稳定聚丙烯分子链，促进其从无规线团结构向螺旋结构转变，提高聚丙烯长丝的取向度，进而提高聚丙烯长丝的强度。

18、但是，苄叉山梨醇成核剂在组装形成纳米纤维聚集体后，纳米纤维聚集体容易进一步缠绕形成三维网络结构，形成凝胶，导致聚丙烯在熔融纺丝过程中熔体黏度过高，进而导致长丝粗糙、内部产生孔隙甚至降低其力学性能。

19、因此，本发明采用吲哚酸盐辅助成核剂与苄叉山梨醇成核剂形成复配成核剂，在苄叉山梨醇成核剂组装过程中，保证其在聚丙烯熔体中仅形成小尺寸的纤维聚集体，但不让它们聚集成网络结构，以确保苄叉山梨醇成核剂在发挥成核剂作用的同时防止其影响聚丙烯长丝的性能。

20、另一方面，吲哚酸盐辅助成核剂本身也能够作为成核剂，引导聚丙烯在较高温度下形成细小晶粒，提高聚丙烯长丝的针刺加固效果。

1.一种高强耐腐的聚丙烯长丝土工布的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将聚丙烯切片和复合成核剂经熔融挤压、过滤、计量、纺丝、冷却牵伸、摆丝铺网、针刺得到聚丙烯长丝土工布；

2.根据权利要求1所述的高强耐腐的聚丙烯长丝土工布的制备方法，其特征在于，所述吲哚酸盐辅助成核剂的制备方法为：将吲哚羧酸溶解在甲醇中，后将其滴加到醋酸锌的甲醇溶液中，65~70℃回流反应12~15h，反应完成后，将反应体系冷却至室温，静置过滤分离沉淀物，洗涤、干燥得到吲哚酸盐辅助成核剂。

3.根据权利要求2所述的高强耐腐的聚丙烯长丝土工布的制备方法，其特征在于，所述吲哚羧酸为3-吲哚甲酸、3-吲哚乙酸、3-吲哚丙酸或3-吲哚丁酸，所述吲哚羧酸和所述醋酸锌的摩尔比为2.2~2.5:1。

4.根据权利要求1所述的高强耐腐的聚丙烯长丝土工布的制备方法，其特征在于，苄叉山梨醇成核剂的结构通式为：

5.根据权利要求1所述的高强耐腐的聚丙烯长丝土工布的制备方法，其特征在于，所述针刺过程中，针刺频率为500~1500刺/min，针刺密度为160~180刺/cm2，针刺深度为5~12mm。

6.根据权利要求1所述的高强耐腐的聚丙烯长丝土工布的制备方法，其特征在于，所述复合成核剂的使用量为所述聚丙烯切片质量的0.1~0.3%。

7.一种高强耐腐的聚丙烯长丝土工布，其特征在于，所述聚丙烯长丝土工布由权利要求1所述的高强耐腐的聚丙烯长丝土工布的制备方法制备得到。

8.权利要求7所述的高强耐腐的聚丙烯长丝土工布在建设高速铁路中的应用。