土工膜老化降解机理和HDPE土工膜降解机理

土工膜老化降解机理
杨旭东[3]认为，一般土工合成材料的老化本质是聚合物聚合物老化反应过程。自然环境中的阳光、水、氧气、热量等一种导致聚合物“老化”（聚合物降解）的化学过程。聚合生物降解的本质是：断链、交联、分子链结构改变、侧基改变和其综合作用，并经历以下几个阶段：链引发、链加成、链支化化学化、链终止，最终成为惰性产物，降解交联并存，导致土壤合成材料失去或部分失去其功能。
1. 1. 1 光氧化老化机理
光氧化老化的本质是在紫外线的作用下，聚合物的分子结构发生双键首先裂解成自由基，自由基迅速与氧结合形成氢过氧化物(ROOH)，加速聚合物链的裂解和交联反应，最终得到与降解和交联并存的惰性产物会大大降低材料的性能[4]。
1. 1. 2 热氧化老化机理
土工合成材料在掩埋条件下的热氧化老化机制是大分子的积累足够的能量以引发连锁反应，从而破坏分子键并破坏纤维
力学性能[4]。
1. 1. 3 应力老化的机理
应力老化分为化学老化和物理老化。在化学老化中，该力不会直接破坏分子键，而是通过改变聚合物的键长或键角。降低键段的活化能，提高大分子键的活性，因此消耗极少能量使反应发生。物理老化是指高分子材料长期受力随着使用，其化学成分和基本结构保持不变，但其机械性能发生了变化。重大变化[4]。

HDPE土工膜降解机理
梁森荣[7]总结了HDPE土工膜的氧化降解过程。分为三个阶段：①抗氧化消耗过程。抗氧化剂和自由基和烷烃过氧自由基等物质的化学反应，或物理迁移、萃取、洗涤土工膜的力学性能保持不变。 ② 氧化降解感应过程。土工膜的分子组成发生显着变化，而力学性能保持不变。
③氧化降解期。前期主要发生物理效应，工程性能变化未知值得注意的是，后期转化为化学作用，主要是断链作用，分子量下降，工程化性能下降。
1.2影响土工膜老化的因素
1. 2. 1 内部因素
1）原材料。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）等高分子材料体系中各组分的性质和性能该比例在很大程度上决定了材料耐老化性能的优劣。对于HDPE土工膜，Kelen[8]认为支链密度越大，降解越严重速度越快。 Rowe[9]的实验表明，土工膜的厚度越大，耐久性越好。好的。
2）添加剂。在土工合成材料中加入少量助剂可显着提高土工合成材料的抗老化性能。目前常用的添加剂有耐热稳定剂、紫外线屏蔽剂等
3) 媒体曝光。对于 HDPE 土工膜，Osawa[10] 指出渗流液体中的过渡金属（Co、Mn、Cu、Al、Fe等）会与土工膜中的抗蚀剂相互作用氧化剂反应促进降解。 Rowe[11]的实验表明，表面活性剂可以降低水的表面张力，加速抗氧化剂的迁移和扩散，加速土工膜的形成降解。
4)焊盘结构。对于HDPE土工膜，Rowe[12]的实验表明，膨润土衬垫（GCL）保护层衬垫渗滤液土工膜比例降解更快。