本发明公开了一种防渗土工膜的制备方法，属于建筑材料技术领域。
背景技术：
随着沿海地区经济建设的飞速发展,房地产开发日渐升温,宾馆饭店、豪华住宅写字办公楼鳞次栉比层出不穷,海边新建的公寓、疗养院也为数不少。但由于沿海地区地势低凹，地下水向上渗透,严重影响建筑施工。采用压延双向拉伸工艺生产的防渗土工膜,由于具有拉伸强度好、冲击强度高、防渗透、耐酸碱、耐热耐候、耐磨损等特性,被用来阻隔地下水向上渗透,使其在建筑施工中得到大量应用。施工单位根据建筑工地面积大小,将土工膜用高频焊接或胶带粘合的方法粘成一体,铺在夯好的基础上,上面铺以砂土垫层,土工膜就被留在建筑基础下。从严格意义上讲,防渗土工膜的质量会影响到建筑物的施工质量。土工膜的种类有很多，所以在进行施工之前，要进行水利工程的分析和计算工作，然后去施工场地来实地考察，结合实际施工情况来确定所选用的土工膜的材料，不同的土工膜其抗腐蚀性和隔水性以及抗变形能力都有所差异。但是从另一方面而言，不管什么样的材料，都会随着时间的推移而逐渐丧失其固有性能，失去防渗透能力，因此土工膜的使用寿命是有限制的，为了延长土工膜材料的使用寿命，最好在修筑堤坝的时候避免与氧气和水发生直接接触，造成材料的腐蚀。另外，在选择土工膜材料和种类的时候，要考虑到其他因素的影响，比如说：地质条件、当地的水质条件和施工技术等等。只有选择合适的土工膜，才能起到最好的防渗透效果，将土工膜的使用寿命提高最高，降低水力工程的施工成本和维修成本。土工膜作为防渗材料最大的特点就是具有良好的防渗透效果。因此广泛地运用在堤坝和水库库盘等等工程的外层防水。并且施工技术简单，没有太多的要求，施工成本低廉，防水效果好，因此我国的水利工程的防渗透材料大都是采用土工膜。另外，由于土工膜材料的自身拥有良好的力学性能，所以将土工膜材料运用到水利工程的建筑当中能够改善堤坝自身的力学性能和内部结构，从而提高施工质量。在土体发生塑性变形的时候，土工膜材料也会发生一定的塑性变形。当堤坝承受到一定的拉应力的时候，由于土工膜材料具有一定的抗拉强度，可以减少堤坝承受的拉应力，防止堤坝自身承受到过大的压力而产生裂纹。复合土工膜与墙心之间存在着相对位移，减少上坝壳的相对位移，对于堤坝的水平位移起到了一定的抑制作用，其原理是土工膜的抗拉强度起到的作用。另外如果不使用的土工膜作为防渗透材料进行防渗透处理的话，那么堤坝面向水流的一边会因为堤坝自身材料的渗透作用，让一部分水流渗透到堤坝的内部结构之中，极大的降低了堤坝的抗冲击能力，因为水流混入到堤坝的内部之后会使堤坝内部结构松散，失去原本的力学性质。所以，采用土工膜作为防渗透材料能够加强堤坝的工程质量和防渗透能力。
因此，如何改善传统防土工膜渗性能不足、力学性能不足的缺点，以获取更高综合性能的提高，是其推广与应用，满足工业生产需求亟待解决的问题。
技术实现要素：
本发明主要解决的技术问题是：针对善传统防渗性能不足、力学性能不足的缺点，提供了一种防渗土工膜的制备方法。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
一种防渗土工膜的制备方法，其特征在于具体制备步骤如下：
（1）将聚丙烯腈纤维与氢氧化钠溶液按质量比1：3～1：5混合，搅拌反应后，过滤，得碱化聚丙烯腈纤维；
（2）将碱化聚丙烯腈纤维与活化甘蔗渣按质量比8：1～10：1混合，并加入聚丙烯腈纤维质量0.3～0.5倍的催化剂，搅拌反应后，过滤，洗涤，干燥，切割，得改性聚丙烯腈纤维；
（3）将丙纶纤维与改性聚丙烯腈纤维混合开松，织网，针刺，得针刺丙纶土工布；
（4）将针刺丙纶土工布浸泡于枯草芽孢杆菌菌液，取出，得预处理针刺丙纶土工布；
（5）将预处理针刺丙纶土工布浸泡于苯胺中，取出，干燥，得一次处理针刺丙纶土工布；
（6）按重量份数计，将20～30份聚乙烯树脂，20～30份聚丙烯树脂，10～20份预处理炭黑，3～5份硅烷偶联剂混合熔融挤出片，三辊压延，得预混合料；
（7）将预混合料加热熔融，并与一次处理针刺丙纶土工布复合，冷却，即得防渗土工膜。
步骤（2）所述活化甘蔗渣的制备过程为：将甘蔗渣汽爆，得预处理甘蔗渣，将预处理甘蔗渣与水按质量比1：8～1：10混合，并加入甘蔗渣质量0.08～0.10倍的纤维素酶，恒温搅拌反应后，过滤，洗涤，得活化甘蔗渣。
步骤（2）所述催化剂为质量分数为30～40%的高锰酸钾溶液或质量分数为65～85%的硫酸溶液中任意一种。
步骤（4）所述枯草芽孢杆菌菌液是由以下重量份数的原料组成：10～20份枯草芽孢杆菌，8～10份甘油，3～5份葡萄糖溶液，30～40份去离子水。
步骤（6）所述预处理炭黑的制备过程为：按重量份数计，依次取10～20份炭黑，5～8份卡波姆，60～80份水，10～20份多巴胺溶液，先将炭黑，卡波姆和水混合超声，随后加入多巴胺溶液，恒温搅拌混合，过滤，干燥，即得预处理炭黑。
步骤（6）所述硅烷偶联剂为硅烷偶联剂kh-550，硅烷偶联剂kh-560或硅烷偶联剂kh-570中任意一种。
本发明的有益效果是：
（1）本发明技术方案，在制备过程中，聚丙烯腈纤维在经过改性后，纤维表面活性提高，表面出现许多凹坑，聚丙烯腈纤维再经改性后表面接枝了甘蔗纤维，从而使改性聚丙烯腈纤维再经针刺处理后，丙纶纤维和改性聚丙烯腈纤维之间可以产生机械咬合或缠绕，从而使纤维间结合的更加牢固，进一步提升体系的力学性能；
（2）本发明技术方案，在制备过程中，首先，针刺丙纶土工布经枯草芽孢杆菌菌液浸泡，溶液中的枯草芽孢杆菌可渗透进针刺丙纶土工布内部，随后再经苯胺浸泡，使得苯胺能够进入针刺丙纶土工布内部，枯草芽孢杆菌代谢过程中产生漆酶，苯胺可向漆酶转移电子，形成苯胺自由基，苯胺自由基可引发苯胺聚合，形成三维网络，形成的三维网络可将针刺丙纶土工布进一步填充，进一步提升体系的致密度，从而进一步提升了体系的防渗性能和力学性能。
具体实施方式
将甘蔗渣转入汽爆罐中，于温度为130～140℃，压力为1.8～2.0mpa条件下，保压20～40s，再打开汽爆罐出料阀门，使汽爆罐中物料瞬间泄压喷射进入接收罐中，待接收罐中物料自然冷却至室温，得预处理甘蔗渣，将预处理甘蔗渣与水按质量比1：8～1：10置于1号烧杯中，并向1号烧杯中加入甘蔗渣质量0.08～0.10倍的纤维素酶，随后将1号烧杯置于数显测速恒温磁力搅拌器中，于温度为28～32℃，转速为300～500r/min条件下，恒温搅拌反应1～2h后，得混合液，再将混合液过滤，得滤渣，接着用去离子水将滤渣洗涤3～5次，得活化甘蔗渣；按重量份数计，将10～20份枯草芽孢杆菌，8～10份甘油，3～5份葡萄糖溶液，30～40份去离子水置于2号烧杯中，并将2号烧杯置于数显测速恒温磁力搅拌器中，于温度为28～32℃，转速为300～500r/min条件下，恒温搅拌1～2h，即得枯草芽孢杆菌菌液；按重量份数计，依次取10～20份炭黑，5～8份卡波姆，60～80份水，10～20份多巴胺溶液，先将炭黑，卡波姆和水置于单口烧瓶中，并将单口烧瓶置于超声分散仪中，于超声频率为55～75khz条件下，混合超声40～60min，随后向单口烧瓶中加入质量浓度为2g/l多巴胺溶液，接着将单口烧瓶置于数显测速恒温磁力搅拌器中，于温度为30～50℃，转速为300～500r/min条件下，恒温搅拌混合40～60min，得混合浆料，再将混合浆料过滤，得滤饼，随后将滤饼置于真空冷冻干燥箱中干燥，即得预处理炭黑；将聚丙烯腈纤维与质量分数30～45%的氢氧化钠溶液按质量比1：3～1：5混合于3号烧杯中，将3号烧杯移入数显测速恒温磁力搅拌器，于温度为55～65℃，转速为260～300r/min的条件下，恒温搅拌反应2～3h，得混合浆液，随后将混合浆液过滤，得碱化聚丙烯腈纤维；将碱化聚丙烯腈纤维滤饼与活化甘蔗渣按质量比8：1～10：1混合于4号烧杯中，并向4号烧杯中加入聚丙烯腈纤维质量0.3～0.5倍的催化剂，将4号烧杯移入数显测速恒温磁力搅拌器，于温度为45～60℃，转速为300～500r/min的条件下，恒温搅拌反应120～150min，过滤，得混合聚丙烯腈纤维滤饼，将混合聚丙烯腈纤维滤饼用去离子水洗涤2～3次后，移入干燥箱，于温度为80～90℃的条件下，干燥40～50min后，切割至长度为70～90mm，得改性聚丙烯腈纤维；将丙纶纤维与改性聚丙烯腈纤维混合开松，得混合纤维，将混合纤维移入铺网机中，经铺网机处理后随即移入针刺机，以100针/cm2的针刺密度做针刺处理，得针刺丙纶土工布；将针刺丙纶土工布浸泡于枯草芽孢杆菌菌液1～2h后，取出，得预处理针刺丙纶土工布；将预处理针刺丙纶土工布浸泡于苯胺中1～2h后，取出，随后将浸泡后的预处理针刺丙纶土工布置于烘箱中，于温度为105～110℃条件下，干燥至恒重，得一次处理针刺丙纶土工布；按重量份数计，将20～30份聚乙烯树脂，20～30份聚丙烯树脂，10～20份预处理炭黑，3～5份硅烷偶联剂混合熔融挤出片，三辊压延，得预混合料；将预混合料加热熔融，并与一次处理针刺丙纶土工布复合，冷却，即得防渗土工膜。所述催化剂为质量分数为30～40%的高锰酸钾溶液或质量分数为65～85%的硫酸溶液中任意一种。所述硅烷偶联剂为硅烷偶联剂kh-550，硅烷偶联剂kh-560或硅烷偶联剂kh-570中任意一种。
实例1
将甘蔗渣转入汽爆罐中，于温度为140℃，压力为2.0mpa条件下，保压40s，再打开汽爆罐出料阀门，使汽爆罐中物料瞬间泄压喷射进入接收罐中，待接收罐中物料自然冷却至室温，得预处理甘蔗渣，将预处理甘蔗渣与水按质量比1：10置于1号烧杯中，并向1号烧杯中加入甘蔗渣质量0.10倍的纤维素酶，随后将1号烧杯置于数显测速恒温磁力搅拌器中，于温度为32℃，转速为500r/min条件下，恒温搅拌反应2h后，得混合液，再将混合液过滤，得滤渣，接着用去离子水将滤渣洗涤5次，得活化甘蔗渣；按重量份数计，将20份枯草芽孢杆菌，10份甘油，5份葡萄糖溶液，40份去离子水置于2号烧杯中，并将2号烧杯置于数显测速恒温磁力搅拌器中，于温度为32℃，转速为500r/min条件下，恒温搅拌2h，即得枯草芽孢杆菌菌液；按重量份数计，依次取20份炭黑，8份卡波姆，80份水，20份多巴胺溶液，先将炭黑，卡波姆和水置于单口烧瓶中，并将单口烧瓶置于超声分散仪中，于超声频率为75khz条件下，混合超声60min，随后向单口烧瓶中加入质量浓度为2g/l多巴胺溶液，接着将单口烧瓶置于数显测速恒温磁力搅拌器中，于温度为50℃，转速为500r/min条件下，恒温搅拌混合60min，得混合浆料，再将混合浆料过滤，得滤饼，随后将滤饼置于真空冷冻干燥箱中干燥，即得预处理炭黑；将聚丙烯腈纤维与质量分数45%的氢氧化钠溶液按质量比1：5混合于3号烧杯中，将3号烧杯移入数显测速恒温磁力搅拌器，于温度为65℃，转速为300r/min的条件下，恒温搅拌反应3h，得混合浆液，随后将混合浆液过滤，得碱化聚丙烯腈纤维；将碱化聚丙烯腈纤维滤饼与活化甘蔗渣按质量比10：1混合于4号烧杯中，并向4号烧杯中加入聚丙烯腈纤维质量0.5倍的催化剂，将4号烧杯移入数显测速恒温磁力搅拌器，于温度为60℃，转速为500r/min的条件下，恒温搅拌反应150min，过滤，得混合聚丙烯腈纤维滤饼，将混合聚丙烯腈纤维滤饼用去离子水洗涤3次后，移入干燥箱，于温度为90℃的条件下，干燥50min后，切割至长度为90mm，得改性聚丙烯腈纤维；将丙纶纤维与改性聚丙烯腈纤维混合开松，得混合纤维，将混合纤维移入铺网机中，经铺网机处理后随即移入针刺机，以100针/cm2的针刺密度做针刺处理，得针刺丙纶土工布；将针刺丙纶土工布浸泡于枯草芽孢杆菌菌液2h后，取出，得预处理针刺丙纶土工布；将预处理针刺丙纶土工布浸泡于苯胺中2h后，取出，随后将浸泡后的预处理针刺丙纶土工布置于烘箱中，于温度为110℃条件下，干燥至恒重，得一次处理针刺丙纶土工布；按重量份数计，将30份聚乙烯树脂，30份聚丙烯树脂，20份预处理炭黑，5份硅烷偶联剂混合熔融挤出片，三辊压延，得预混合料；将预混合料加热熔融，并与一次处理针刺丙纶土工布复合，冷却，即得防渗土工膜。所述催化剂为质量分数为40%的高锰酸钾溶液或质量分数为85%的硫酸溶液中任意一种。所述硅烷偶联剂为硅烷偶联剂kh-550，硅烷偶联剂kh-560或硅烷偶联剂kh-570中任意一种。
实例2
将甘蔗渣转入汽爆罐中，于温度为140℃，压力为2.0mpa条件下，保压40s，再打开汽爆罐出料阀门，使汽爆罐中物料瞬间泄压喷射进入接收罐中，待接收罐中物料自然冷却至室温，得预处理甘蔗渣，将预处理甘蔗渣与水按质量比1：10置于1号烧杯中，并向1号烧杯中加入甘蔗渣质量0.10倍的纤维素酶，随后将1号烧杯置于数显测速恒温磁力搅拌器中，于温度为32℃，转速为500r/min条件下，恒温搅拌反应2h后，得混合液，再将混合液过滤，得滤渣，接着用去离子水将滤渣洗涤5次，得活化甘蔗渣；按重量份数计，将20份枯草芽孢杆菌，10份甘油，5份葡萄糖溶液，40份去离子水置于2号烧杯中，并将2号烧杯置于数显测速恒温磁力搅拌器中，于温度为32℃，转速为500r/min条件下，恒温搅拌2h，即得枯草芽孢杆菌菌液；按重量份数计，依次取20份炭黑，8份卡波姆，80份水，20份多巴胺溶液，先将炭黑，卡波姆和水置于单口烧瓶中，并将单口烧瓶置于超声分散仪中，于超声频率为75khz条件下，混合超声60min，随后向单口烧瓶中加入质量浓度为2g/l多巴胺溶液，接着将单口烧瓶置于数显测速恒温磁力搅拌器中，于温度为50℃，转速为500r/min条件下，恒温搅拌混合60min，得混合浆料，再将混合浆料过滤，得滤饼，随后将滤饼置于真空冷冻干燥箱中干燥，即得预处理炭黑；将聚丙烯腈纤维滤饼与活化甘蔗渣按质量比10：1混合于4号烧杯中，并向4号烧杯中加入聚丙烯腈纤维质量0.5倍的催化剂，将4号烧杯移入数显测速恒温磁力搅拌器，于温度为60℃，转速为500r/min的条件下，恒温搅拌反应150min，过滤，得混合聚丙烯腈纤维滤饼，将混合聚丙烯腈纤维滤饼用去离子水洗涤3次后，移入干燥箱，于温度为90℃的条件下，干燥50min后，切割至长度为90mm，得改性聚丙烯腈纤维；将丙纶纤维与改性聚丙烯腈纤维混合开松，得混合纤维，将混合纤维移入铺网机中，经铺网机处理后随即移入针刺机，以100针/cm2的针刺密度做针刺处理，得针刺丙纶土工布；将针刺丙纶土工布浸泡于枯草芽孢杆菌菌液2h后，取出，得预处理针刺丙纶土工布；将预处理针刺丙纶土工布浸泡于苯胺中2h后，取出，随后将浸泡后的预处理针刺丙纶土工布置于烘箱中，于温度为110℃条件下，干燥至恒重，得一次处理针刺丙纶土工布；按重量份数计，将30份聚乙烯树脂，30份聚丙烯树脂，20份预处理炭黑，5份硅烷偶联剂混合熔融挤出片，三辊压延，得预混合料；将预混合料加热熔融，并与一次处理针刺丙纶土工布复合，冷却，即得防渗土工膜。所述催化剂为质量分数为40%的高锰酸钾溶液或质量分数为85%的硫酸溶液中任意一种。所述硅烷偶联剂为硅烷偶联剂kh-550，硅烷偶联剂kh-560或硅烷偶联剂kh-570中任意一种。
实例3
将甘蔗渣转入汽爆罐中，于温度为140℃，压力为2.0mpa条件下，保压40s，再打开汽爆罐出料阀门，使汽爆罐中物料瞬间泄压喷射进入接收罐中，待接收罐中物料自然冷却至室温，得预处理甘蔗渣;按重量份数计，将20份枯草芽孢杆菌，10份甘油，5份葡萄糖溶液，40份去离子水置于2号烧杯中，并将2号烧杯置于数显测速恒温磁力搅拌器中，于温度为32℃，转速为500r/min条件下，恒温搅拌2h，即得枯草芽孢杆菌菌液；按重量份数计，依次取20份炭黑，8份卡波姆，80份水，20份多巴胺溶液，先将炭黑，卡波姆和水置于单口烧瓶中，并将单口烧瓶置于超声分散仪中，于超声频率为75khz条件下，混合超声60min，随后向单口烧瓶中加入质量浓度为2g/l多巴胺溶液，接着将单口烧瓶置于数显测速恒温磁力搅拌器中，于温度为50℃，转速为500r/min条件下，恒温搅拌混合60min，得混合浆料，再将混合浆料过滤，得滤饼，随后将滤饼置于真空冷冻干燥箱中干燥，即得预处理炭黑；将聚丙烯腈纤维与质量分数45%的氢氧化钠溶液按质量比1：5混合于3号烧杯中，将3号烧杯移入数显测速恒温磁力搅拌器，于温度为65℃，转速为300r/min的条件下，恒温搅拌反应3h，得混合浆液，随后将混合浆液过滤，得碱化聚丙烯腈纤维；将碱化聚丙烯腈纤维滤饼与甘蔗渣按质量比10：1混合于4号烧杯中，并向4号烧杯中加入聚丙烯腈纤维质量0.5倍的催化剂，将4号烧杯移入数显测速恒温磁力搅拌器，于温度为60℃，转速为500r/min的条件下，恒温搅拌反应150min，过滤，得混合聚丙烯腈纤维滤饼，将混合聚丙烯腈纤维滤饼用去离子水洗涤3次后，移入干燥箱，于温度为90℃的条件下，干燥50min后，切割至长度为90mm，得改性聚丙烯腈纤维；将丙纶纤维与改性聚丙烯腈纤维混合开松，得混合纤维，将混合纤维移入铺网机中，经铺网机处理后随即移入针刺机，以100针/cm2的针刺密度做针刺处理，得针刺丙纶土工布；即得防渗土工膜。所述催化剂为质量分数为40%的高锰酸钾溶液或质量分数为85%的硫酸溶液中任意一种。
对比例：马鞍山市某防水建材制造有限公司生产的防渗土工膜。
将实例1至示例3所得的防渗土工膜及对比例产品进行性能检测，具体检测方法如下：
1密度：土工膜质量按gb/t17688标准执行,以0.35mm×2600mm土工膜为例进行检测。
2拉伸强度(纵/横)：土工膜质量按gb/t17688标准执行,以0.35mm×2600mm土工膜为例进行检测。
3断裂伸长率(纵/横)：土工膜质量按gb/t17688标准执行,以0.35mm×2600mm土工膜为例进行检测。
4撕裂强度(纵/横)：土工膜质量按gb/t17688标准执行,以0.35mm×2600mm土工膜为例进行检测。
5渗透系数：土工膜质量按gb/t17688标准执行,以0.35mm×2600mm土工膜为例进行检测。
具体检测结果如表1所示：
表1：防渗土工膜性能具体检测结果
由表1检测结果可知，本发明技术方案制备的防渗土工膜具有防渗透性能好、力学性能优的特点，在建筑材料行业的发展中具有广阔的前景。