土工膜在垃圾填埋場(chǎng)，水庫(kù)，景觀湖，漁業(yè)養(yǎng)殖老化反應(yīng)是怎樣的過(guò)程？
發(fā)布時(shí)間：
2019-08-05 17:15
讓宏祥新材料股份有限公司來(lái)給大家詳細(xì)介紹下土工膜的老化反應(yīng)是怎樣的過(guò)程；
首先我們了解下土工膜是一種土工合成材料。在水利工程中，土工膜的抗?jié)B性阻擋了漏水通道。高密度聚乙烯(HDPE) 土工膜滲透性低，廣泛應(yīng)用于垃圾填埋場(chǎng)的底部防滲結(jié)構(gòu)。而一般土工合成材料的老化本質(zhì)是高分子聚合物的老化反應(yīng)過(guò)程。自然環(huán)境中的陽(yáng)光、水、氧氣、熱等會(huì)促使聚合物產(chǎn)生“老化”，即聚合物降解的化學(xué)過(guò)程。聚合物降解的實(shí)質(zhì)是: 斷鏈、交聯(lián)、分子鏈結(jié)構(gòu)改變、側(cè)基改變及其組合效應(yīng)，并經(jīng)歷以下階段: 鏈的引發(fā)、鏈的增加、鏈的支化、鏈的終止，最終變成降解與交聯(lián)并存的惰性產(chǎn)物，導(dǎo)致土工合成材料喪失或部分喪失使用功能。
一、1、光氧老化的本質(zhì)是在紫外線作用下，聚合物分子結(jié)構(gòu)的雙鍵首先裂解成自由基，然后迅速與氧結(jié)合形成氫過(guò)氧化物，加速聚合物高分子鏈的裂解和交聯(lián)反應(yīng)，最終得到降解與交聯(lián)共存的惰性產(chǎn)物，使材料的性能大幅下降。
2、埋藏條件下的土工合成材料的熱氧老化機(jī)理是大分子積蓄足夠的能量引發(fā)鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，使得分子鍵斷裂，破壞纖維的力學(xué)性能。
3、應(yīng)力老化分為化學(xué)老化和物理老化。在化學(xué)老化中，應(yīng)力不直接破壞分子鍵，而是通過(guò)改變聚合物的鍵長(zhǎng)或鍵角來(lái)降低鍵段的活化能，提高大分子鍵的活性，從而消耗很少的能量使反應(yīng)發(fā)生。物理老化是指高分子材料在長(zhǎng)期應(yīng)力作用下，其化學(xué)組成和基本結(jié)構(gòu)保持不變，但力學(xué)性能卻發(fā)生明顯變化。
土工膜的氧化降解過(guò)程，主要分為三個(gè)階段: 抗氧化劑消耗過(guò)程?？寡趸瘎┡c自由基和烷基過(guò)氧自由基等物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，或以物理運(yùn)移、萃取、沖洗及蒸發(fā)等方式損耗，土工膜的機(jī)械性能不變。氧化降解誘導(dǎo)過(guò)程。土工膜的分子組成變化顯著，而機(jī)械性能不變。氧化降解期。早期主要發(fā)生物理作用，工程性能變化不明顯，后期轉(zhuǎn)為化學(xué)作用，以斷鏈作用為主，分子量減少，工程性能衰退。
氧化因素分為兩種；
1、內(nèi)部因素：
土工膜的原料是高分子聚合物，其制造材料主要有聚乙烯(PE)、聚酯(PER)、聚酰胺(PA)、聚丙烯(PP)和聚氯乙烯(PVC)等。高分子材料體系中各組分的性質(zhì)和比例很大程度上決定了材料耐老化性能的優(yōu)劣。對(duì)于HDPE土工膜，密度越大，降解速率越快。土工膜厚度越大，耐久性越好。
在土工合成材料中加入少量添加劑可顯著提高土工合成材料的抗老化性能。目前常用的添加劑有熱穩(wěn)定劑、紫外線屏蔽劑等。
對(duì)于HDPE土工膜，滲濾液中的過(guò)渡金屬會(huì)與土工膜中的抗氧化劑反應(yīng)，促進(jìn)降解。的實(shí)驗(yàn)表明，表而活性劑能減小水的表而張力，加速抗氧化劑的遷移擴(kuò)散，加快土工膜降解。
對(duì)于HDPE土工膜，含膨潤(rùn)土防水墊(GCL)保護(hù)層的襯墊中的土工膜比滲濾液中的降解更快。
2、外部因素：
施工對(duì)土工合成材料性能的不利影響較大，且與材料的使用時(shí)間無(wú)關(guān)。土工合成材料的施工損失與下列因素有關(guān):用于攤鋪合成材料的設(shè)備重量和類型;碾壓、壓實(shí)設(shè)備的重量和類型;土工合成材料的類型;填材料的壓實(shí)厚度;回填材料的粒徑和棱角。
對(duì)垃圾填埋場(chǎng)使用的HDPE土工膜，大量長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)表明，有機(jī)垃圾的腐化分解會(huì)產(chǎn)生大量的熱量使填埋場(chǎng)底部的溫度升高，能加快土工膜降解。歷史峰值溫度及其持續(xù)時(shí)間對(duì)土工膜的使用壽命有很大影響。
紫外輻射對(duì)土工膜的性能影響很大。照射300h后土工膜的抗拉強(qiáng)度降低12.0%，斷裂應(yīng)變降低39.1%。
土工膜
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