專業(yè)知識透露土工膜老化機理及影響因素
土工膜是一種土工合成材料。在水利工程中，復合土工膜的抗?jié)B性阻擋了漏水通道。高密度聚乙烯(HDPE) 土工膜滲透性低，廣泛應用于垃圾填埋場的底部防滲結(jié)構(gòu)。
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過程。自然環(huán)境中的陽光、水、氧氣、熱等會促使聚合物產(chǎn)生“老化”，即聚合物降解的化學過程。聚合物降解的實質(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，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，導致土工合成材料喪失或部分喪失使用功能。
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)合形成氫過氧化物，加速聚合物高分子鏈的裂解和交聯(lián)反應，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。
埋藏條件下的土工合成材料的熱氧老化機理是大分子積蓄足夠的能量引發(fā)鏈式反應，使得分子鍵斷裂，破壞纖維的力學性能。
應力老化分為化學老化和物理老化。在化學老化中，應力不直接破壞分子鍵，而是通過改變聚合物的鍵長或鍵角來降低鍵段的活化能，提高大分子鍵的活性，從而消耗很少的能量使反應發(fā)生。物理老化是指高分子材料在長期應力作用下，其化學組成和基本結(jié)構(gòu)保持不變，但力學性能卻發(fā)生明顯變化。
土工膜的氧化降解過程，主要分為三個階段: 抗氧化劑消耗過程?？寡趸瘎┡c自由基和烷基過氧自由基等物質(zhì)發(fā)生化學反應，或以物理運移、萃取、沖洗及蒸發(fā)等方式損耗，土工膜的機械性能不變。氧化降解誘導過程。土工膜的分子組成變化顯著，而機械性能不變。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)為化學作用，以斷鏈作用為主，分子量減少，工程性能衰退。
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