一种防渗土工布材料的制备方法
阅读说明：本技术 一种防渗土工布材料的制备方法 (Preparation method of anti-seepage geotextile material ) 是由 宋继业 于 2021-01-12 设计创作，主要内容包括：本发明属土工布技术领域,具体涉及一种防渗土工布材料的制备方法。本发明以石墨烯作为基础原料,通过利用双氧化和硝酸钠对其表面进行活化处理,再将其表面负载苯并咪唑,增加了颗粒表面与其他原料的结合性能,而且可以增加颗粒的耐性,随后再与苯胺进行混合,在引发剂的作用下进行聚合,形成聚苯胺类聚合物,并且对颗粒进行了包裹,接在再与甲醛、混合料等进行混合,形成了脲醛树脂包裹或接枝颗粒表面聚合物的增强料,再与聚丙烯树脂进行混合造粒,拉丝,形成了防渗土工布材料。(The invention belongs to the technical field of geotextiles, and particularly relates to a preparation method of an impermeable geotextile material. According to the invention, graphene is used as a basic raw material, the surface of the graphene is subjected to activation treatment by using double oxidation and sodium nitrate, and then the surface of the graphene is loaded with benzimidazole, so that the bonding performance of the particle surface and other raw materials is improved, the resistance of the particle can be improved, and then the graphene is mixed with aniline, and the mixture is polymerized under the action of an initiator to form a polyaniline polymer, and the particle is wrapped and then mixed with formaldehyde, a mixture and the like to form a reinforcing material of a urea-formaldehyde resin wrapped or grafted particle surface polymer, and then the reinforcing material is mixed with polypropylene resin for granulation and wire drawing to form the impermeable geotextile material.)
技术领域
本发明属土工布技术领域，具体涉及一种防渗土工布材料的制备方法。
背景技术
路基路面的强度与稳定性和水密切相关。影响路基路面的水主要包括地面水和地下水。地面水包括大气降水以及海、河、湖、水渠及水库水。地面水对路基产生冲刷和渗透，冲刷可能导致路基整体稳定性损害，形成水毁现象。渗入路基土体的水分使土体过湿而降低路基强度。地下水包括上层滞水、潜水及层间水等，它们对路基的危害程度，因条件不同而异。轻者能使路基湿软、降低路基强度；重者会引起冻胀、翻浆冒泥或边坡滑塌，甚至整个路基沿倾斜基底滑动。
路基防排水的任务就是将路基范围内的土基湿度降低到一定的限度以内，保持路基常年处于干燥状态，确保路基及路面具有足够的强度和稳定性。路基设计时必须考虑将影响路基稳定的地面水排除和拦截路基用地范围以外，并防止地面水漫流、滞积或下渗。对于影响路基稳定性的地下水，则应予以隔断、疏干和降低，并引导至路基范围以外的适当地点。路基防排水的目的为了提高路基和边坡的稳定性，提高路堤基地的承载力，使路面免遭地下水影响。在地下水危及路基稳定性或者严重影响路基、路面强度情况下，应根据具体情况采取措施拦截、旁引排出地下水，降低地下水位或疏干坡体内地下水。
土工合成材料是土木工程应用的合成材料的总称。作为一种土木工程材料，它是以人工合成的聚合物（如塑料、化纤、合成橡胶等）为原料，制成各种类型的产品，置于土体内部、表面或各种土体之间，发挥加强或保护土体的作用。土工合成材料是继木材、钢筋和水泥的第四种建筑材料，它可以发挥过滤、排水、隔离、加筋、防护、防渗和包容等功能，从而解决了岩土工程中涉及的特殊场合防排水方面的系列问题，而且施工相对简单，效果很好，更经济。
土工合成材料的主要功能可以分为：过滤、排水、防渗、隔离、加筋、防护等六个方面。国内外对土工合成材料在反滤、防渗（防水）和排水方面开展了许多研究，也取得了许多成果。但土工防排水材料在公路防排水设施中的应用技术还存在许多需要改进和完善的问题。如果土工合成材料的性能达不到设计要求，将会使积滞在公路界内的水难以排出，加速产生许多路基路面及边坡等的病害，因而严重影响公路的使用功能，并有可能造成大规模路面水毁，中断交通。因此，充分研究土工合成材料的防排水性能有着非常重要的意义。
公路工程土工合成材料系列产品技术规范按分类土工格栅、土工网、有纺土工织物、土工模袋、土工格室、土工加筋带、土工膜、防渗土工布材料、排水材料、轻型硬质泡沫材料、无纺土工布、保温隔热材料、复合材料等做了规定。其中，防渗土工合成材料防渗性能差，力学性能低，不能完全符合使用要求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题：针对防渗土工合成材料防渗性能差，力学性能低的问题，提供一种防渗土工布材料的制备方法。
为解决上述技术问题，本发明采用如下所述的技术方案是：
一种防渗土工布材料的制备方法，该制备方法包括如下步骤：
（1）将石墨烯、改性剂及双氧水按质量比8:1:13～15搅拌混合，加热，冷却，过滤，洗涤，干燥，得预处理石墨烯；
（2）将盐酸、预处理石墨烯、苯胺质量比20:6～8:3～5放入反应器中，搅拌均匀，预热，再加入预处理石墨烯质量25～35％的辅料，升温，加入苯胺质量2～5％的引发剂，搅拌，冷却，出料，喷雾干燥，收集喷雾干燥物；
（3）按重量份数计，取140～150份水、30～40份喷雾干燥物、15～20份甲醛、10～13份混合料、7～11份桐油、3～6份添加剂，首先将水、喷雾干燥物、甲醛、混合料及桐油放入反应器中，搅拌；
（4）在搅拌结束后，再加入添加剂，升温，搅拌，出料，过滤，洗涤，干燥，收集干燥物，粉碎，得增强料，将增强料、聚丙烯树脂按质量比1:10～15混合均匀，挤出造粒，熔融纺丝，即得防渗土工布材料。
优选地，所述步骤（1）中改性剂为硝酸钠、苯并咪唑按质量比9:1混合而成。
优选地，所述步骤（2）中辅料为甲基丙烯酸锌、聚苯乙烯磺酸钠按质量比1:13～15混合而成。
优选地，所述步骤（2）中引发剂为过硫酸铵、过硫酸钠中的任意一种。
优选地，所述混合料为尿素、间苯二酚按质量比7～9:4～6混合而成。
优选地，所述添加剂为氯化铵、聚乙烯醇按质量比15:4混合而成。
本发明与其他方法相比，有益技术效果是：
（1）本发明以石墨烯作为基础原料，通过利用双氧化和硝酸钠对其表面进行活化处理，再将其表面负载苯并咪唑，增加了颗粒表面与其他原料的结合性能，而且可以增加颗粒的耐性，随后再与苯胺进行混合，在引发剂的作用下进行聚合，形成聚苯胺类聚合物，并且对颗粒进行了包裹，接在再与甲醛、混合料等进行混合，形成了脲醛树脂包裹或接枝颗粒表面聚合物的增强料，再与聚丙烯树脂进行混合造粒，拉丝，形成了防渗土工布材料；
（2）本发明通过改性的石墨烯可以有效增加土工布材料的力学性能，同时在改性过程中负载聚苯胺类聚合物，通过在进行疏水或者排水过程中，其中的金属离子的存在，可以有效与其进行结合，进行增效修补，可以进一步增强土工布的性能，同时由于其表面具有很好的传导效果，因此，可有效增加对于水的疏导排出的效果，同时利用脲醛树脂的结合，可以进一步增加了抗渗透效果，提高了颗粒与聚丙烯树脂的结合性能，通过其作为中间连接体，可以进一步增强原料间的相容性能，并且通过利用改性颗粒的存在提高了其性能，通过整体融合性的增加以及改性颗粒增加提高了土工布材料的力学性能及抗渗透性。
具体实施方式
改性剂为硝酸钠、苯并咪唑按质量比9:1混合而成。
辅料为甲基丙烯酸锌、聚苯乙烯磺酸钠按质量比1:13～15混合而成。
引发剂为过硫酸铵、过硫酸钠中的任意一种。
混合料为尿素、间苯二酚按质量比7～9:4～6混合而成。
添加剂为氯化铵、聚乙烯醇按质量比15:4混合而成。
一种防渗土工布材料的制备方法，该制备方法包括如下步骤：
（1）将石墨烯、改性剂及1.3mol/L双氧水按质量比8:1:13～15搅拌混合，在80～85℃加热1h，冷却至室温，静置10min，过滤，使用水洗涤，干燥，得预处理石墨烯；
（2）将1.2mol/L盐酸、预处理石墨烯、苯胺质量比20:6～8:3～5放入反应器中，搅拌均匀，在40℃预热20min，再加入预处理石墨烯质量25～35％的辅料，升温至45～50℃，加入苯胺质量2～5％的引发剂，搅拌6～8h，冷却至室温，出料，喷雾干燥，收集喷雾干燥物；
（3）按重量份数计，取140～150份水、30～40份喷雾干燥物、15～20份甲醛、10～13份混合料、7～11份桐油、3～6份添加剂，首先将水、喷雾干燥物、甲醛、混合料及桐油放入反应器中，以1100r/min搅拌20min；
（4）在搅拌结束后，再加入添加剂，升温至60～70℃，以800r/min搅拌6～10h，出料，过滤，收集滤饼，使用水和无水乙醇分别洗涤滤饼，干燥，收集干燥物，粉碎，过300目筛，收集过筛颗粒，得增强料，将增强料、聚丙烯树脂按质量比1:10～15混合均匀，放入双螺旋挤出机，挤出造粒，挤出造粒，设定挤出温度190℃，熔融纺丝，纺丝温度为220℃，卷绕速度为130m/min，拉伸温度为120℃，定型温度为130℃，即得防渗土工布材料。
实施例1
改性剂为硝酸钠、苯并咪唑按质量比9:1混合而成。
辅料为甲基丙烯酸锌、聚苯乙烯磺酸钠按质量比1:15混合而成。
引发剂为过硫酸铵、过硫酸钠中的任意一种。
混合料为尿素、间苯二酚按质量比9:6混合而成。
添加剂为氯化铵、聚乙烯醇按质量比15:4混合而成。
一种防渗土工布材料的制备方法，该制备方法包括如下步骤：
（1）将石墨烯、改性剂及1.3mol/L双氧水按质量比8:1:15搅拌混合，在85℃加热1h，冷却至室温，静置10min，过滤，使用水洗涤，干燥，得预处理石墨烯；
（2）将1.2mol/L盐酸、预处理石墨烯、苯胺质量比20:8:5放入反应器中，搅拌均匀，在40℃预热20min，再加入预处理石墨烯质量35％的辅料，升温至50℃，加入苯胺质量5％的引发剂，搅拌8h，冷却至室温，出料，喷雾干燥，收集喷雾干燥物；
（3）按重量份数计，取150份水、40份喷雾干燥物、20份甲醛、13份混合料、11份桐油、6份添加剂，首先将水、喷雾干燥物、甲醛、混合料及桐油放入反应器中，以1100r/min搅拌20min；
（4）在搅拌结束后，再加入添加剂，升温至70℃，以800r/min搅拌10h，出料，过滤，收集滤饼，使用水和无水乙醇分别洗涤滤饼，干燥，收集干燥物，粉碎，过300目筛，收集过筛颗粒，得增强料，将增强料、聚丙烯树脂按质量比1:15混合均匀，放入双螺旋挤出机，挤出造粒，挤出造粒，设定挤出温度190℃，熔融纺丝，纺丝温度为220℃，卷绕速度为130m/min，拉伸温度为120℃，定型温度为130℃，即得防渗土工布材料。
实施例2
改性剂为硝酸钠、苯并咪唑按质量比9:1混合而成。
辅料为甲基丙烯酸锌、聚苯乙烯磺酸钠按质量比1:14混合而成。
引发剂为过硫酸铵、过硫酸钠中的任意一种。
混合料为尿素、间苯二酚按质量比8:5混合而成。
添加剂为氯化铵、聚乙烯醇按质量比15:4混合而成。
一种防渗土工布材料的制备方法，该制备方法包括如下步骤：
（1）将石墨烯、改性剂及1.3mol/L双氧水按质量比8:1:14搅拌混合，在83℃加热1h，冷却至室温，静置10min，过滤，使用水洗涤，干燥，得预处理石墨烯；
（2）将1.2mol/L盐酸、预处理石墨烯、苯胺质量比20:7:4放入反应器中，搅拌均匀，在40℃预热20min，再加入预处理石墨烯质量30％的辅料，升温至48℃，加入苯胺质量3％的引发剂，搅拌7h，冷却至室温，出料，喷雾干燥，收集喷雾干燥物；
（3）按重量份数计，取145份水、35份喷雾干燥物、18份甲醛、12份混合料、9份桐油、5份添加剂，首先将水、喷雾干燥物、甲醛、混合料及桐油放入反应器中，以1100r/min搅拌20min；
（4）在搅拌结束后，再加入添加剂，升温至65℃，以800r/min搅拌8h，出料，过滤，收集滤饼，使用水和无水乙醇分别洗涤滤饼，干燥，收集干燥物，粉碎，过300目筛，收集过筛颗粒，得增强料，将增强料、聚丙烯树脂按质量比1:13混合均匀，放入双螺旋挤出机，挤出造粒，挤出造粒，设定挤出温度190℃，熔融纺丝，纺丝温度为220℃，卷绕速度为130m/min，拉伸温度为120℃，定型温度为130℃，即得防渗土工布材料。
实施例3
改性剂为硝酸钠、苯并咪唑按质量比9:1混合而成。
辅料为甲基丙烯酸锌、聚苯乙烯磺酸钠按质量比1:13混合而成。
引发剂为过硫酸铵、过硫酸钠中的任意一种。
混合料为尿素、间苯二酚按质量比7:4混合而成。
添加剂为氯化铵、聚乙烯醇按质量比15:4混合而成。
一种防渗土工布材料的制备方法，该制备方法包括如下步骤：
（1）将石墨烯、改性剂及1.3mol/L双氧水按质量比8:1:13搅拌混合，在80℃加热1h，冷却至室温，静置10min，过滤，使用水洗涤，干燥，得预处理石墨烯；
（2）将1.2mol/L盐酸、预处理石墨烯、苯胺质量比20:6:3放入反应器中，搅拌均匀，在40℃预热20min，再加入预处理石墨烯质量25％的辅料，升温至45℃，加入苯胺质量2％的引发剂，搅拌6h，冷却至室温，出料，喷雾干燥，收集喷雾干燥物；
（3）按重量份数计，取140份水、30份喷雾干燥物、15份甲醛、10份混合料、7份桐油、3份添加剂，首先将水、喷雾干燥物、甲醛、混合料及桐油放入反应器中，以1100r/min搅拌20min；
（4）在搅拌结束后，再加入添加剂，升温至60℃，以800r/min搅拌6h，出料，过滤，收集滤饼，使用水和无水乙醇分别洗涤滤饼，干燥，收集干燥物，粉碎，过300目筛，收集过筛颗粒，得增强料，将增强料、聚丙烯树脂按质量比1:10混合均匀，放入双螺旋挤出机，挤出造粒，挤出造粒，设定挤出温度190℃，熔融纺丝，纺丝温度为220℃，卷绕速度为130m/min，拉伸温度为120℃，定型温度为130℃，即得防渗土工布材料。
对比例1
改性剂为硝酸钠、苯并咪唑按质量比9:1混合而成。
引发剂为过硫酸铵、过硫酸钠中的任意一种。
混合料为尿素、间苯二酚按质量比7:4混合而成。
添加剂为氯化铵、聚乙烯醇按质量比15:4混合而成。
一种防渗土工布材料的制备方法，该制备方法包括如下步骤：
（1）将石墨烯、改性剂及1.3mol/L双氧水按质量比8:1:13搅拌混合，在80℃加热1h，冷却至室温，静置10min，过滤，使用水洗涤，干燥，得预处理石墨烯；
（2）将1.2mol/L盐酸、预处理石墨烯、苯胺质量比20:6:3放入反应器中，搅拌均匀，在40℃预热20min，升温至45℃，加入苯胺质量2％的引发剂，搅拌6h，冷却至室温，出料，喷雾干燥，收集喷雾干燥物；
（3）按重量份数计，取140份水、30份喷雾干燥物、15份甲醛、10份混合料、7份桐油、3份添加剂，首先将水、喷雾干燥物、甲醛、混合料及桐油放入反应器中，以1100r/min搅拌20min；
（4）在搅拌结束后，再加入添加剂，升温至60℃，以800r/min搅拌6h，出料，过滤，收集滤饼，使用水和无水乙醇分别洗涤滤饼，干燥，收集干燥物，粉碎，过300目筛，收集过筛颗粒，得增强料，将增强料、聚丙烯树脂按质量比1:10混合均匀，放入双螺旋挤出机，挤出造粒，挤出造粒，设定挤出温度190℃，熔融纺丝，纺丝温度为220℃，卷绕速度为130m/min，拉伸温度为120℃，定型温度为130℃，即得防渗土工布材料。
对比例2
改性剂为硝酸钠、苯并咪唑按质量比9:1混合而成。
辅料为甲基丙烯酸锌、聚苯乙烯磺酸钠按质量比1:13混合而成。
引发剂为过硫酸铵、过硫酸钠中的任意一种。
混合料为尿素、间苯二酚按质量比7:4混合而成。
添加剂为氯化铵、聚乙烯醇按质量比15:4混合而成。
一种防渗土工布材料的制备方法，该制备方法包括如下步骤：
（1）将石墨烯、改性剂及1.3mol/L双氧水按质量比8:1:13搅拌混合，在80℃加热1h，冷却至室温，静置10min，过滤，使用水洗涤，干燥，得预处理石墨烯；
（2）将1.2mol/L盐酸、预处理石墨烯质量比20:6放入反应器中，搅拌均匀，在40℃预热20min，再加入预处理石墨烯质量25％的辅料，升温至45℃，加入苯胺质量2％的引发剂，搅拌6h，冷却至室温，出料，喷雾干燥，收集喷雾干燥物；
（3）按重量份数计，取140份水、30份喷雾干燥物、15份甲醛、10份混合料、7份桐油、3份添加剂，首先将水、喷雾干燥物、甲醛、混合料及桐油放入反应器中，以1100r/min搅拌20min；
（4）在搅拌结束后，再加入添加剂，升温至60℃，以800r/min搅拌6h，出料，过滤，收集滤饼，使用水和无水乙醇分别洗涤滤饼，干燥，收集干燥物，粉碎，过300目筛，收集过筛颗粒，得增强料，将增强料、聚丙烯树脂按质量比1:10混合均匀，放入双螺旋挤出机，挤出造粒，挤出造粒，设定挤出温度190℃，熔融纺丝，纺丝温度为220℃，卷绕速度为130m/min，拉伸温度为120℃，定型温度为130℃，即得防渗土工布材料。
对比例3
改性剂为硝酸钠、苯并咪唑按质量比9:1混合而成。
辅料为甲基丙烯酸锌、聚苯乙烯磺酸钠按质量比1:13混合而成。
一种防渗土工布材料的制备方法，该制备方法包括如下步骤：
（1）将石墨烯、改性剂及1.3mol/L双氧水按质量比8:1:13搅拌混合，在80℃加热1h，冷却至室温，静置10min，过滤，使用水洗涤，干燥，得预处理石墨烯；
（2）将1.2mol/L盐酸、预处理石墨烯、苯胺质量比20:6:3放入反应器中，搅拌均匀，在40℃预热20min，再加入预处理石墨烯质量25％的辅料，升温至45℃，加入苯胺质量2％的引发剂，搅拌6h，冷却至室温，出料，喷雾干燥，收集喷雾干燥物；
（3）将喷雾干燥物、聚丙烯树脂按质量比1:10混合均匀，放入双螺旋挤出机，挤出造粒，挤出造粒，设定挤出温度190℃，熔融纺丝，纺丝温度为220℃，卷绕速度为130m/min，拉伸温度为120℃，定型温度为130℃，即得防渗土工布材料。
对比例4
聚丙烯树脂按质量比1:10混合均匀，放入双螺旋挤出机，挤出造粒，挤出造粒，设定挤出温度190℃，熔融纺丝，纺丝温度为220℃，卷绕速度为130m/min，拉伸温度为120℃，定型温度为130℃，即得防渗土工布材料。
将实施例和对比例中的防渗透土工布材料纤维开松→喂入→梳理→铺网→针刺，面密度分别为80／m2，总的针刺密度为160刺／cm2，然后进行如下检测：
1.按照GB/T15789—2005《土工布及其有关产品无负荷时垂直渗透特性的测定》对垂直渗透性能进行测试；
2.采用YT010－1000型电子土工布综合强力机，按照GB/T 15788—2005《土工布及其有关产品宽条拉伸试验》对拉伸性能进行测试；
3.采用YT010－1000型电子土工布综合强力机，按照GB/T 13763—2010《土工合成材料梯形法撕破强力的测定》对撕裂强力进行测试；
4.采用YT010－1000型电子土工布综合强力机，按照GB/T 14800—2010《土工合成材料 静态顶破试验（CBR法）》对顶破强力进行测试；
检测结果如下表：
综上所述，本发明制备的防渗土工布材料取得了较好的效果。
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