PET紡黏針刺土工布應(yīng)用問(wèn)題分析及其與PP土工布的性能比較

聶松林　　裴　生

天鼎豐非織造布有限公司(中國(guó))

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PET紡黏針刺土工布應(yīng)用問(wèn)題分析及其與PP土工布的性能比較

聶松林裴生

天鼎豐非織造布有限公司(中國(guó))

分析了PET紡黏針刺土工布在使用中出現(xiàn)的問(wèn)題。介紹了聚丙烯(PP)紡黏針刺土工布與聚酯(PET)紡黏針刺土工布的性能，并對(duì)比了兩者的差異。

聚丙烯；聚酯；紡黏針刺土工布；性能

1　中國(guó)紡黏針刺土工布的應(yīng)用狀況

中國(guó)巖土工程中普遍應(yīng)用土工布的歷史很短，但是發(fā)展速度極高。使用的土工布主要有紡黏針刺土工布、短纖維針刺土工布、機(jī)織土工布、經(jīng)編土工布和各種復(fù)合土工布等。土工布所用材料基本為兩種——聚酯(PET)與聚丙烯(PP)。發(fā)展速度最快的還是PET紡黏針刺與短纖維針刺土工布，并在工程中得到普遍應(yīng)用[1]。

PET紡黏針刺土工布是通過(guò)長(zhǎng)絲成網(wǎng)和固結(jié)的方法制成的，其纖維排列呈三維結(jié)構(gòu)。除具有良好的力學(xué)性能外，它還具有良好的縱橫向排水性能、良好的延伸性，以及較高的耐生物、耐酸堿及耐老化等化學(xué)穩(wěn)定性，并同時(shí)具有較寬的孔徑范圍、曲折的孔隙分布、優(yōu)良的滲透性和過(guò)濾性能。這些優(yōu)良特性使它在工程設(shè)計(jì)中越來(lái)越受歡迎。公路、鐵路路基處理、瀝青鋪面、高鐵滑動(dòng)層、垃圾填埋場(chǎng)、輸水、蓄水工程、江河湖海治理、尾礦壩、粉煤灰填埋場(chǎng)、人造濕地、填海造地工程及城市建設(shè)工程等領(lǐng)域都有大量采用PET紡黏針刺土工布。工程應(yīng)用中，PET紡黏針刺土工布具有防護(hù)、隔離、過(guò)濾、加強(qiáng)和排水等作用，在一項(xiàng)工程中，可以同時(shí)起到多種作用，這是有些土工布所無(wú)法實(shí)現(xiàn)的。如防滲工程中，PET紡黏針刺土工布作為防滲層的保護(hù)層，由于強(qiáng)度高，其作用也比短纖維針刺土工布好，而且，由于為三維結(jié)構(gòu)，延伸率較適中，受外力作用時(shí)能緩沖外力，保護(hù)作用更強(qiáng)[2]。

紡黏針刺土工布的應(yīng)用中，由于中國(guó)PP紡黏針刺土工布生產(chǎn)技術(shù)一直沒(méi)有突破，不能生產(chǎn)PP紡黏針刺土工布，因此應(yīng)用中，絕大部分紡黏針刺土工布都使用PET材料，只有少量使用了奧地利在馬來(lái)西亞的百利福公司生產(chǎn)的PP紡黏針刺土工布。

據(jù)國(guó)外資料與中國(guó)相關(guān)外貿(mào)公司介紹，國(guó)外PP土工布的使用占75%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))以上，如日本占75%，美國(guó)占80%。

2　PET紡黏針刺土工布在工程使用中出現(xiàn)的問(wèn)題

在中國(guó)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的防滲工程中，防滲層常由軟硬兩層結(jié)合構(gòu)成。下層采用二布一膜的復(fù)合土工膜防滲，結(jié)構(gòu)為土工布/膜/土工布，土工布經(jīng)燒毛加工，面密度為150 g/m2，膜的厚度為0.3 mm；復(fù)合土工膜上再采用水泥混凝土防滲，水泥混凝土層厚約10～15 cm，即實(shí)現(xiàn)軟防滲與硬防滲的結(jié)合。硬防滲施工時(shí)先在兩邊斜坡上進(jìn)行水泥混凝土防滲，然后再統(tǒng)一進(jìn)行底部施工。由于底部沒(méi)有支撐，水泥混凝土自身重力在斜面方向的分力遠(yuǎn)大于燒毛土工布提供的摩擦力，因而出現(xiàn)滑坡，水泥混凝土防滲層下滑斷裂。施工人員清理現(xiàn)場(chǎng)，準(zhǔn)備重新施工時(shí)發(fā)現(xiàn)：復(fù)合土工膜與水泥混凝土接觸的一側(cè)，無(wú)法找到150 g/m2PET紡黏針刺燒毛土工布，而下層與土接觸的土工布依然存在。

分析認(rèn)為：水泥本身呈堿性，而目前施工時(shí)為使水泥盡快凝固，一般都需加入減水劑。減水劑由化工廢料制作而成，有76個(gè)品種，內(nèi)含苯酚。筆者曾用減水劑做過(guò)試驗(yàn)，將PET紡黏針刺土工布放于減水劑中浸泡，2個(gè)月后，出現(xiàn)白色粉末狀物質(zhì)，半年后，粉末增加，但土工布仍在，并未融化。而以上所例舉的防滲工程是施工半年后出現(xiàn)土工布被融化的情況的，因而基本可確認(rèn)，與水泥接觸的PET土工布的融化最大可能是苯酚與水泥的共同作用，以及PET土工布密閉處于水泥混凝土與聚乙烯(PE)土工膜間的結(jié)果，就減水劑本身是不足以融化PET土工布的。

中國(guó)的基礎(chǔ)設(shè)施中，很多工程都是將PET紡黏針刺土工布直接與水泥接觸，很多堿性環(huán)境下鋪設(shè)的PET紡黏針刺土工布，由于工程外觀良好，問(wèn)題沒(méi)有被發(fā)現(xiàn)，如：水泥路面高速公路、水泥面飛機(jī)場(chǎng)、江河湖海的護(hù)岸護(hù)坡、特種垃圾填埋場(chǎng)及酸堿性的尾礦庫(kù)等。

3　PP紡黏針刺土工布與PET紡黏針刺土工布性能對(duì)比

3.1PP紡黏針刺土工布性能

——常溫下密度為0.91 g/m3；熔點(diǎn)為165 ℃，耐熱性較好，長(zhǎng)期使用溫度可超過(guò)100 ℃；由于分子結(jié)構(gòu)上沒(méi)有親水基團(tuán)，不吸水。

——耐酸、耐堿性良好，常溫或較高溫度(70、100 ℃)下，其耐堿及耐各種鹽類的性能尤為突出；室溫下它幾乎耐所有的無(wú)機(jī)酸和有機(jī)酸，70 ℃下，耐10%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))鹽酸、40%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))硝酸或30%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))硫酸的性能都很好。

——在光、熱和空氣中的氧(或臭氧)作用下易老化，尤其是大分子鏈中叔碳原子處易被氧化降解，光和熱的作用在于引發(fā)氧化降解反應(yīng)，普通的PP紡黏針刺土工布在陽(yáng)光下半年就會(huì)老化。加入穩(wěn)定劑可抑制氧化和光化降解的連鎖反應(yīng)，加入抗氧劑和紫外線吸收劑，能達(dá)到工程對(duì)抗老化性能的要求。

3.2PET紡黏針刺土工布性能

——密度為1.38 g/m3；熔點(diǎn)為265 ℃，具有良好的耐熱性能，長(zhǎng)期使用溫度可以超過(guò)200 ℃，由于分子結(jié)構(gòu)上有親水基團(tuán)，因此吸水性比PP紡黏針刺土工布好。

——PET即聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯，是由對(duì)苯二甲酸與乙二醇縮聚而成的，大分子鏈上的酯基在堿的作用下能發(fā)生分解，故PET紡黏針刺土工布不耐堿。

——耐氣候性好，在陽(yáng)光下曝曬，使用壽命仍可達(dá)2 a以上。

4　結(jié)論

4.1PP紡黏針刺土工布在工程中具有不可取代的作用

PP紡黏針刺土工布由于密度小，在面積和質(zhì)量相同的條件下，其體積大，即單位體積內(nèi)纖維數(shù)量多，因而強(qiáng)度高；在相同的強(qiáng)度條件下，覆蓋面積大，能大大降低施工成本；不吸水，排水性能好。

由于PP獨(dú)特的分子結(jié)構(gòu)，沒(méi)有極性基團(tuán)，因而PP紡黏針刺土工布耐酸、耐堿，適用于有溫度要求(瀝青鋪面專用土工布)之外的所有工程。

4.2PET紡黏針刺土工布不適合在堿性的巖土工程中應(yīng)用

相對(duì)于PP紡黏針刺土工布，PET紡黏針刺土工

布密度大，在面積和質(zhì)量相同的情況下，其體積小，即單位體積內(nèi)纖維數(shù)量少，因而強(qiáng)度低；在相同的強(qiáng)度條件下，覆蓋面積小，施工成本高；由于其吸水性能良好，因而其排水性能不如PP紡黏針刺土工布。

由于PET分子結(jié)構(gòu)中有極性基團(tuán)，因而不耐酸、不耐堿，尤其不適合在堿性環(huán)境下使用。

[1] 成曉旭，楊浩.合成纖維新品種新用途[M] .北京： 紡織工業(yè)出版社， 1988 ：74-76.

[2] 郭合信.紡黏非織造布[M].北京：中國(guó)紡織工業(yè)出版社，2003：156-158.

Analysis on the application problems of PET spunbond geotextile and its performance comparison with PP geotextile

NieSonglin，PeiSheng

Tiandingfeng Nonwovens Co.，Ltd.， Dezhou/China

The problems of PET spunbond geotextile in application was analyzed. The performance of pelypropylene(PP) and polyester(PET) spunbond geotextiles was introduced， and the main differences between the two were compared.

polypropylene； polyester； spunbond needle geotextile； performance