聚丙烯纺粘针刺土工布的制备及其抗紫外老化性能研究

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聚丙烯(PP)纺粘针刺土工布具有高模量、高延伸、耐酸碱、耐冻融、重量轻、成本低等优点,尤其在高寒冻土、碱性土壤和高温高湿气候环境下具有至关重要的应用价值。然而PP在应用中容易发生紫外光老化降解,极大降低了土工布的使用寿命和工程质量。因此,研究PP纺粘针刺土工布的紫外老外性能,提高其抗紫外老化能力,对提高PP纺粘针刺土工布的使用寿命具有重要意义。本文通过原料共混改性技术和后整理技术制备了具有抗紫外性能的PP纺粘针刺土工布。首先研究了抗老化母粒对PP纺粘针刺土工布抗紫外老化性能的影响;其次研究了水性聚氨酯(WPU)&二氧化钛(TiO2)复合乳液的稳定性能;随后研究了WPU&TiO2复合乳液后整理对PP纺粘针刺土工布抗紫外性能的影响,以及抗老化母粒改性和WPU&TiO2复合乳液后整理相结合对PP纺粘针刺土工布抗紫外性能的影响。主要完成了以下工作:(1)采用PP切片、不同抗老化母粒为原料,制备出了不同成分的PP纺粘针刺土工布,然后进行人工加速紫外老化试验,通过红外光谱(FTIR)、拉伸试验等测试方法探究了不同类型的抗老化母粒对PP纺粘针刺土工布抗紫外性能的影响。研究表明,纯PP纺粘针刺土工布的抗紫外老化性能较差,在紫外光照射下极易发生老化降解。通过添加含有受阻胺类光稳定剂(HALS)的抗老化母粒或含有二苯甲酮类光稳定剂的抗老化母粒,均能有效提升PP纺粘针刺土工布的抗紫外老化性能。而且HALS和二苯甲酮类光稳定剂能够发挥协同作用,从而达到更佳的抗紫外效果。添加抗老化母粒基本不影响PP纺粘针刺土工布的孔径分布,但会对其拉伸性能有一定的影响。(2)采用纳米TiO2、WPU乳液为原料,制备了稳定性较好的WPU&TiO2复合乳液。通过紫外可见分光光度计法和沉降过程拍摄记录法研究了混合方式、分散方式、分散时间、溶剂等因素对WPU&TiO2复合乳液稳定性的影响。研究表明,WPU&TiO2复合乳液的最优配置工艺为:先将纳米TiO2溶于15wt%的乙醇溶液,再将纳米TiO2分散液与WPU乳液混合,然后超声分散60min。(3)采用WPU&TiO2复合乳液对PP土工布进行浸轧整理,制备了表面均匀负载TiO2颗粒的PP土工布。通过人工加速紫外老化试验探究了WPU&TiO2复合乳液后整理对PP土工布的抗紫外性能的影响。研究表明,WPU&TiO2复合乳液可以提升PP土工布的抗紫外性能,但其提升效果比添加抗老化母粒差。PP土工布经WPU&TiO2复合乳液整理后,其延展性和孔径分布基本不变,断裂强力会增加10%左右。通过将抗老化母粒改性和WPU&TiO2复合乳液后整理相结合,制备出了具有优异抗紫外性能的PP纺粘针刺土工布。其在紫外照射10天后,纵、横向断裂强度保持率能达到99%以上,纵、横向断裂伸长率保持率能达到94%以上。
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