一种土工膜用聚乙烯树脂的生产方法

技术领域

本发明涉及高分子技术领域，具体公开一种土工膜用聚乙烯树脂的生产方法。

背景技术

近几年，随着我国塑料工业的迅速发展以及国家对环保及水利建设的重视，塑料薄膜被越来越多的应用于垃圾填埋场、污水处理池等领域，此类应用的关键在于衬垫系统，要求能耐受大多数垃圾、化学萃取液及各类危险废弃物的长期腐蚀，因而必须具有耐酸、耐腐蚀、耐老化等性能，以防止各类污染物对土壤和地下水的渗透。高密度聚乙烯(HDPE)正是可以满足这些要求的工程塑料，因此市场前景非常广阔。

随着我国塑料工业的迅速发展以及国家对环保及水利建设的重视，土工膜被越来越多的应用于垃圾填埋场、污水处理池等领域，主要包括以下几个方面：

一是环保、环卫行业，如生活垃圾填埋场，污水处理厂，电厂调节池，矿业、医院固体废弃物处理等领域。此类应用的关键在于衬垫系统，要求能耐受大多数垃圾、化学萃取液及各类危险废弃物的长期腐蚀，因而必须具有耐酸、耐腐蚀、耐老化等性能，以防止各类污染物对土壤和地下水的渗透，避免矿物流失，在这类应用中多采用HDPE土工膜。用HDPE制成的土工膜具有良好的抗拉强度，耐冲击、抗撕裂和抗刺穿性优异，缺点是质地较硬、施工困难，适宜大面积的垃圾填埋场、化学工厂的里衬等需要优异的抗化学性的应用场合。

二是交通工程行业，如铁路路基及各类公路隧道等领域。在铁路路基中主要起加筋、隔离和封闭铁路路基等作用，既可用于新建铁路的路基，也可用于铁路的维修，起到隔离、防止翻浆冒泥，防止膨胀土吸水膨胀失水收缩干裂等作用。如今各类现代化铁路及公路隧道中，使用最多的结构是混凝土/防水膜/混凝土结构，其中隧道都应用这类结构。在这类应用场合，土工膜必须用具有优异的防戳、防动物啮咬和防微生物侵害性能，以持续保证隧道的干燥、降低维护成本和延长其使用寿命，因此一般都采用低密度聚乙烯(LDPE与线型低密度聚乙烯(LLDPE)复合土工膜。这类土工膜具有较高的机械强度，比HDPE土工膜更具弹性，柔软性和焊接性也更好，施工较容易，缺点是抗化学性较HDPE差。

三是作为液体衬垫系统，如人工湖、水库堤坝、水产养殖及灌渠等领域。土工膜的一个主要用途是流体控制，作为池体的衬垫，可以防止污染物进入地下水源或河流；并且因土工膜可防止渗流损失，土工膜的应用每年节水成千上万吨。这类应用场合要求土工膜具有优异防渗漏性及良好的施工性能，常使用HDPE与LLDPE的复合土工膜。

上述材料中，HDPE的缺点是密度普遍偏高，生产出来的土工膜偏硬，在现场施工时存在较大的困难，因此中低密度的HDPE产品是理想的土工膜原料。目前国内的HDPE专用料的工业化开发主要集中在聚合工艺创新及催化剂创新两个方面，国内HDPE的聚合工艺难以有重大突破，而催化剂的创新技术方面，则存在着研发风险与装置运行稳定性之间的矛盾。

CN104744796专利公开了一种高己烯接枝高密度聚乙烯土工膜吹塑材料，但是此选专利选用的NTR-975型铬系催化剂，属于传统的铬系催化剂。

CN103788446B专利公开了一种用作土工膜专用料的聚乙烯树脂组合物及其制备方法，其采用共混的线性低密度聚乙烯和高密度聚乙烯，线性低密度聚乙烯为10～50wt％，高密度聚乙烯为50～90wt％；其中还共混有用量为高密度聚乙烯重量1～5wt％的抗氧剂混配而成。但其通过混配的方式，再添加助剂进行生产，此方法混配方式复杂，过程繁琐，添加了生产成本。

因此，亟待开发一种无需混配，简单高效地制备土工膜用聚乙烯树脂的生产方法。

发明内容

本项技术发明采用改进的Innovene S低压淤浆工艺，应用在高密度聚乙烯装置，该装置采用双环管低压淤浆工艺，既可生产单峰也可生产双峰高密度聚乙烯(HDPE)产品。该装置包括原料供应和精制单元、催化剂活化单元、催化剂给料和反应单元、粉料脱气和输送单元、溶剂回收单元、挤出造粒单元、粒料均化及输送单元以及公用工程及辅助设施。

本发明采用的技术方案如下：

第一方面，本发明提供一种土工膜用聚乙烯树脂的生产方法，采用双环管反应器，以乙烯为原料、已烯-1为共聚单体、异丁烷作稀释溶剂，铝改性负载型铬系催化剂进行催化；

所述铬系催化剂的比表面积为280～330m

所述第一反应器浆料密度为510-520kg/m

优选地，所述土工膜用聚乙烯树脂与抗氧剂进行聚合造粒，所述抗氧剂添加量为抗氧剂/聚乙烯粉料为6kg/t。

第二方面，本发明提供一种土工膜用聚乙烯树脂，采用第一方面所述方法制备。

优选地，所述聚乙烯土工膜用树脂的21.6Kg负荷检测熔体质量流动速率为8～14g/10min。

进一步地，所述聚乙烯土工膜用树脂的拉伸屈服应力为18～30MPa，拉伸断裂伸长率≥500％。

进一步地，所述聚乙烯土工膜用树脂的聚乙烯土工膜用树脂的环境应力开裂时间(ESCR)≥1500h。

进一步地，所述聚乙烯土工膜用树脂的密度为0.936±0.002g/cm

本发明取得的有益效果：

使用本发明方法生产的土工膜用聚乙烯树脂的密度更低，材质更软，更有利于下游施工，加工性能好于其他同类产品，不易造成下游加工设备堵塞，同时产生的异味小于市场上的同类产品，具有较高刚韧平衡性和耐环境应力开裂性能，耐蠕变性、抗氧化性能和耐化学腐蚀性好，适用于各类土工膜尤其是滑面膜的加工成型。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明确，结合以下实施例，对本发明进行进一步的详细说明。应当说明的是，本发明并不限于以下实施例。

本发明下述实施例1-3用于制备所述聚乙烯土工膜，具体采用改进的Iinnovene S低压淤浆工艺，所采用的铝改性负载型铬系催化剂用量为常规Iinnovene S工艺下常规量的齐格勒那塔催化剂。

实施例1

该聚乙烯土工膜用树脂的生产方法，具体生产步骤为：

采用改进的Iinnovene S低压淤浆工艺，以乙烯为原料、已烯-1为共聚单体、异丁烷作稀释溶剂，采用双环管反应器操作。选用铝改性负载型铬系催化剂，催化剂的比表面积为300m

控制一反应器乙烯浓度为4mol％，二反应器控制乙烯浓度为6mol％；一反应器浆料密度为515kg/m

聚乙烯土工膜用树脂在聚合阶段生产出粉料后进入造粒阶段，造粒阶段需加入复合抗氧剂，抗氧剂加入量为6kg/t聚乙烯粉料。

实施例2

该聚乙烯土工膜用树脂的生产方法，具体生产步骤为：

采用改进的Innovene S低压淤浆工艺，以乙烯为原料、已烯-1为共聚单体、异丁烷作稀释溶剂，采用双环管反应器操作。选用铝改性负载型铬系催化剂，催化剂的比表面积为280m

控制一反应器乙烯浓度为3.5mol％，二反应器控制乙烯浓度为6mol％；一反应器浆料密度为510kg/m

聚乙烯土工膜用树脂在聚合阶段生产出粉料后进入造粒阶段，造粒阶段需加入复合抗氧剂，抗氧剂加入量为6kg/t聚乙烯粉料。

实施例3

该聚乙烯土工膜用树脂的生产方法，具体生产步骤为：

采用改进的Innovene S低压淤浆工艺，以乙烯为原料、已烯-1为共聚单体、异丁烷作稀释溶剂，采用双环管反应器操作。选用铝改性负载型铬系催化剂，催化剂的比表面积为330m

控制一反应器乙烯浓度为4.5mol％，二反应器控制乙烯浓度为6.5mol％；一反应器浆料密度为520kg/m

聚乙烯土工膜用树脂在聚合阶段生产出粉料后进入造粒阶段，造粒阶段需加入复合抗氧剂，抗氧剂加入量为6kg/t聚乙烯粉料。

对比例1

与实施例1-3中其余条件均相同，区别如下：

采用改进的Innovene S低压淤浆工艺，以乙烯为原料、已烯-1为共聚单体、异丁烷作稀释溶剂，采用双环管反应器操作。选用常规的齐格勒纳塔催化剂。

控制一反应器乙烯浓度为5mol％，二反应器控制乙烯浓度为6mol％；一反应器浆料密度为500kg/m

聚乙烯土工膜用树脂在聚合阶段生产出粉料后进入造粒阶段，造粒阶段需加入复合抗氧剂，抗氧剂加入量为6kg/t聚乙烯粉料。

表1测试结果

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。