PET纺黏针刺土工布应用问题分析及其与PP土工布的性能比较

聂松林　　裴　生

天鼎丰非织造布有限公司(中国)



PET纺黏针刺土工布应用问题分析及其与PP土工布的性能比较

聂松林裴生

天鼎丰非织造布有限公司(中国)

分析了PET纺黏针刺土工布在使用中出现的问题。介绍了聚丙烯(PP)纺黏针刺土工布与聚酯(PET)纺黏针刺土工布的性能，并对比了两者的差异。

聚丙烯；聚酯；纺黏针刺土工布；性能

1　中国纺黏针刺土工布的应用状况

中国岩土工程中普遍应用土工布的历史很短，但是发展速度极高。使用的土工布主要有纺黏针刺土工布、短纤维针刺土工布、机织土工布、经编土工布和各种复合土工布等。土工布所用材料基本为两种——聚酯(PET)与聚丙烯(PP)。发展速度最快的还是PET纺黏针刺与短纤维针刺土工布，并在工程中得到普遍应用[1]。

PET纺黏针刺土工布是通过长丝成网和固结的方法制成的，其纤维排列呈三维结构。除具有良好的力学性能外，它还具有良好的纵横向排水性能、良好的延伸性，以及较高的耐生物、耐酸碱及耐老化等化学稳定性，并同时具有较宽的孔径范围、曲折的孔隙分布、优良的渗透性和过滤性能。这些优良特性使它在工程设计中越来越受欢迎。公路、铁路路基处理、沥青铺面、高铁滑动层、垃圾填埋场、输水、蓄水工程、江河湖海治理、尾矿坝、粉煤灰填埋场、人造湿地、填海造地工程及城市建设工程等领域都有大量采用PET纺黏针刺土工布。工程应用中，PET纺黏针刺土工布具有防护、隔离、过滤、加强和排水等作用，在一项工程中，可以同时起到多种作用，这是有些土工布所无法实现的。如防渗工程中，PET纺黏针刺土工布作为防渗层的保护层，由于强度高，其作用也比短纤维针刺土工布好，而且，由于为三维结构，延伸率较适中，受外力作用时能缓冲外力，保护作用更强[2]。

纺黏针刺土工布的应用中，由于中国PP纺黏针刺土工布生产技术一直没有突破，不能生产PP纺黏针刺土工布，因此应用中，绝大部分纺黏针刺土工布都使用PET材料，只有少量使用了奥地利在马来西亚的百利福公司生产的PP纺黏针刺土工布。

据国外资料与中国相关外贸公司介绍，国外PP土工布的使用占75%(质量分数)以上，如日本占75%，美国占80%。

2　PET纺黏针刺土工布在工程使用中出现的问题

在中国基础设施建设的防渗工程中，防渗层常由软硬两层结合构成。下层采用二布一膜的复合土工膜防渗，结构为土工布/膜/土工布，土工布经烧毛加工，面密度为150 g/m2，膜的厚度为0.3 mm；复合土工膜上再采用水泥混凝土防渗，水泥混凝土层厚约10～15 cm，即实现软防渗与硬防渗的结合。硬防渗施工时先在两边斜坡上进行水泥混凝土防渗，然后再统一进行底部施工。由于底部没有支撑，水泥混凝土自身重力在斜面方向的分力远大于烧毛土工布提供的摩擦力，因而出现滑坡，水泥混凝土防渗层下滑断裂。施工人员清理现场，准备重新施工时发现：复合土工膜与水泥混凝土接触的一侧，无法找到150 g/m2PET纺黏针刺烧毛土工布，而下层与土接触的土工布依然存在。

分析认为：水泥本身呈碱性，而目前施工时为使水泥尽快凝固，一般都需加入减水剂。减水剂由化工废料制作而成，有76个品种，内含苯酚。笔者曾用减水剂做过试验，将PET纺黏针刺土工布放于减水剂中浸泡，2个月后，出现白色粉末状物质，半年后，粉末增加，但土工布仍在，并未融化。而以上所例举的防渗工程是施工半年后出现土工布被融化的情况的，因而基本可确认，与水泥接触的PET土工布的融化最大可能是苯酚与水泥的共同作用，以及PET土工布密闭处于水泥混凝土与聚乙烯(PE)土工膜间的结果，就减水剂本身是不足以融化PET土工布的。

中国的基础设施中，很多工程都是将PET纺黏针刺土工布直接与水泥接触，很多碱性环境下铺设的PET纺黏针刺土工布，由于工程外观良好，问题没有被发现，如：水泥路面高速公路、水泥面飞机场、江河湖海的护岸护坡、特种垃圾填埋场及酸碱性的尾矿库等。

3　PP纺黏针刺土工布与PET纺黏针刺土工布性能对比

3.1PP纺黏针刺土工布性能

——常温下密度为0.91 g/m3；熔点为165 ℃，耐热性较好，长期使用温度可超过100 ℃；由于分子结构上没有亲水基团，不吸水。

——耐酸、耐碱性良好，常温或较高温度(70、100 ℃)下，其耐碱及耐各种盐类的性能尤为突出；室温下它几乎耐所有的无机酸和有机酸，70 ℃下，耐10%(质量分数)盐酸、40%(质量分数)硝酸或30%(质量分数)硫酸的性能都很好。

——在光、热和空气中的氧(或臭氧)作用下易老化，尤其是大分子链中叔碳原子处易被氧化降解，光和热的作用在于引发氧化降解反应，普通的PP纺黏针刺土工布在阳光下半年就会老化。加入稳定剂可抑制氧化和光化降解的连锁反应，加入抗氧剂和紫外线吸收剂，能达到工程对抗老化性能的要求。

3.2PET纺黏针刺土工布性能

——密度为1.38 g/m3；熔点为265 ℃，具有良好的耐热性能，长期使用温度可以超过200 ℃，由于分子结构上有亲水基团，因此吸水性比PP纺黏针刺土工布好。

——PET即聚对苯二甲酸乙二醇酯，是由对苯二甲酸与乙二醇缩聚而成的，大分子链上的酯基在碱的作用下能发生分解，故PET纺黏针刺土工布不耐碱。

——耐气候性好，在阳光下曝晒，使用寿命仍可达2 a以上。

4　结论

4.1PP纺黏针刺土工布在工程中具有不可取代的作用

PP纺黏针刺土工布由于密度小，在面积和质量相同的条件下，其体积大，即单位体积内纤维数量多，因而强度高；在相同的强度条件下，覆盖面积大，能大大降低施工成本；不吸水，排水性能好。

由于PP独特的分子结构，没有极性基团，因而PP纺黏针刺土工布耐酸、耐碱，适用于有温度要求(沥青铺面专用土工布)之外的所有工程。

4.2PET纺黏针刺土工布不适合在碱性的岩土工程中应用

相对于PP纺黏针刺土工布，PET纺黏针刺土工

布密度大，在面积和质量相同的情况下，其体积小，即单位体积内纤维数量少，因而强度低；在相同的强度条件下，覆盖面积小，施工成本高；由于其吸水性能良好，因而其排水性能不如PP纺黏针刺土工布。

由于PET分子结构中有极性基团，因而不耐酸、不耐碱，尤其不适合在碱性环境下使用。

[1] 成晓旭，杨浩.合成纤维新品种新用途[M] .北京： 纺织工业出版社， 1988 ：74-76.

[2] 郭合信.纺黏非织造布[M].北京：中国纺织工业出版社，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