一种高强度抗老化经编复合土工布的制作方法

本实用新型属于建材领域，涉及一种复合土工布，具体而言涉及一种高强度抗老化经编复合土工布。

背景技术：

土工布，又称土工织物，它是由合成纤维通过针刺或者编织而成的透水性土工合成材料。成品为布状。

土工布具有优秀的过滤、排水、隔离、加筋、防渗、防护作用，具有重量轻、抗拉强度高、渗透性好、耐高温、抗冷冻、耐老化、耐腐蚀。土工布分为有纺土工布和无纺土工布。目前，土工布主要应用于水利、港口、航道、铁路、公路等泥沙直径小受力大的工程，其起到的主要作用包括1：隔离作用，对不同物理性质的建筑材料进行隔离，使材料不混杂，保持材料的整体性；2：过滤作用，当水由细料土层流入粗料土层时，利用土工布的透水性，让水通过而拦截住土颗粒、细沙等物料；3：稳定作用，增强土体抗拉抗变形能力，增强建筑结构稳定性。现有的经编复合土工布相比传统短纤维或长丝土工布性能更为优良。

但是其结构及材料均较为单一，使用寿命短，仍旧很难满足工程设计的要求。主要是由于以下原因：(1)其仅由下层无纺布层和上层经编层组成，上下层之间采用涤纶线连接。下层无纺布一般采用聚酯或者聚丙烯短纤维针刺无纺布，克重为120g/m²，强力低，耐穿刺能力差，很容易被土体中的尖锐物体刺破。上层经编层采用聚酯、玻纤或者抗老化聚丙烯束丝，束丝中每根单丝很细，直径约为十几到几十个微米不等，每根单丝之间的强力不匀较大，在施工及应用过程中，会出现单丝磨损断裂的现象，从而引起经编土工布各项力学性能的下降；(2)现有的经编土工布缺少防老化层，而所使用的常规材料中，聚酯纤维耐酸不耐碱、聚丙烯纤维(包括抗老化聚丙烯纤维)耐紫外光老化较差，酸碱废液、金属离子、紫外光等因素的存在会加速经编土工布的老化，从而影响工程的安全稳定性。因此，现有的经编土工布耐老化性能较差，影响其使用年限。

因此，本领域技术人员亟需提供一种高强抗老化经编复合土工布，提高其防穿刺和耐磨损能力，增强耐老化性能，仍然是一项迫在眉睫的任务。

技术实现要素：

本实用新型的目的是克服现有的经编复合土工布易被刺破，易磨损，易老化的问题，本实用新型提供一种高强度抗老化经编复合土工布。

本实用新型为解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种高强度抗老化经编复合土工布，所述复合土工布包括上层的编织土工布层与下层的无纺布层，所述编织土工布层与所述无纺布层通过涤纶连接线连接，所述无纺布层是由短纤维组成，所述编织土工布层是由单丝纤维组成，每根所述短纤维和每根所述单丝纤维的表面包覆有防老化层。

具体地，所述防老化层为聚合物基纳米杂化膜。

具体地，所述聚合物基纳米杂化膜采用的原料为纳米二氧化硅与氟碳丙烯酸酯。所述聚合物基纳米杂化膜可见周耿槟.含氟丙烯酸酯共聚物的制备及其涂膜表面疏水疏油性能的研究[D].广东：《华南理工大学》，2011：5-6报道。

具体地，所述纳米二氧化硅的比表面积为200±25m²/g，平均粒径为12nm。纳米二氧化硅是由氯硅烷在氢氧焰中水解制得，它的粒径大小和紫外光的波长大小相同，可以有效地吸收和反射紫外光，减缓复合土工布的老化，延长复合土工布的使用年限。

具体地，所述氟碳丙烯酸酯是指氟碳丙烯酸酯乳液，所述氟碳丙烯酸酯乳液的性质如下：含固量为42±1％，Ph值为7.5～8.5，含氟量为9％，平均粒径约为0.1μm，所述氟碳丙烯酸酯乳液是阴离子型的，最低成膜温度为28℃。由于氟碳丙烯酸酯的化学结构中存在大量的C-F键，而C-F键是已知有机化学中键能最大的化学键之一，具有极佳的稳定性，能够耐各种酸碱液体，大大提高复合土工布的抗老化能力。

具体地，所述单丝纤维为聚丙烯单丝纤维，相邻聚丙烯单丝纤维之间的间距为 1.3～2.5cm，所述聚丙烯单丝纤维的直径为0.1～0.5mm，断裂强度≥8cN/dtex，断裂伸长率为13％。由于编织土工布层所采用的原料为聚丙烯抗老化大直径单丝，具有抗老化，更加耐磨，相邻经丝与纬丝之间的间距为1.3～2.5cm，强力分布更加均匀，韧性好，在生产、施工以及工程应用环境中不易磨损，能够保持原有的力学性能。

具体地，所述短纤维包括是聚乙烯醇短纤维与聚丙烯短纤维，所述聚乙烯醇短纤维与所述聚丙烯短纤维经开松、混合、梳理、铺网后，通过针刺形成所述无纺布层。

具体地，所述聚乙烯醇短纤维的细度为2D，断裂强度≥13.5cN/dtex，断裂伸长率≤6％，模量≥260cN/dtex。聚乙烯醇短纤维的各项力学性能远高于常用的聚丙烯或者聚酯纤维，在无纺布中增强复合土工布的耐老化性能，可以提高垃圾填埋场、矿山、水库、交通等工程的稳定性和安全性。

一种高强度抗老化经编复合土工布中防老化层的制备方法，所述聚合物基纳米杂化膜采用的原料为纳米二氧化硅与氟碳丙烯酸酯，首先把纳米二氧化硅与氟碳丙烯酸酯混合、分散后形成纳米二氧化硅与氟碳丙烯酸酯的杂化乳液，然后把所述编织土工布层与所述无纺布层浸渍在所述纳米二氧化硅与氟碳丙烯酸酯的杂化乳液中，浸泡一段时间后，加热，使所述纳米二氧化硅与氟碳丙烯酸酯杂化乳液固化成型，形成所述防老化层。

具体地，所述纳米二氧化硅与氟碳丙烯酸酯的质量份数比为3：97～7：93。

本实用新型的有益效果：本实用新型提供了一种高强抗老化经编复合土工布，由于无纺布层采用高模高强的聚乙烯醇短纤维和抗老化的聚丙烯短纤维，提高其防穿刺和耐磨损能力。由于编织土工布层所采用的原料为抗老化的聚丙烯大直径单丝，更加耐磨，在生产、施工以及工程应用环境中不易磨损，能够保持原有的力学性能。由于防老化层所采用的原料为聚合物基纳米杂化膜，聚合物基纳米杂化膜采用的原料为纳米二氧化硅与氟碳丙烯酸酯，大大提高复合土工布的耐老化能力，稳定性高。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

图1是本实用新型中高强度抗老化经编复合土工布的结构示意图；

图2是本实用新型中复合土工布下层无纺布层的扫描电镜图；

图3现有技术中复合土工布的外表面没有包覆防老化层的扫描电镜图；

图4本实用新型中复合土工布的外表面包覆有防老化层的扫描电镜图。

其中，1、复合土工布；1.1、无纺布层；1.2、编织土工布层；2、涤纶连接线。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细地说明。

图2～图4均是采用Quanta200型扫描电镜仪观察复合土工布的内部微观形态，工作电压：20kv。

如图1所示，一种高强度抗老化经编复合土工布，复合土工布1包括上层的编织土工布层1.1与下层的无纺布层1.2，编织土工布层1.1与无纺布层1.2通过涤纶连接线2连接，复合土工布1的外表面均包覆有防老化层3。

图2本实用新型中复合土工布下层的无纺布层1.2的扫描电镜图。下层的无纺布层1.2中含有高模高强聚乙烯醇纤维，大大提高了复合土工布 1的防穿刺能力。

图3是现有技术中复合土工布的外表面没有包覆防老化层结构的扫描电镜图。图4是本实用新型中复合土工布的外表面包覆有防老化层结构的扫描电镜图。复合土工布1的外表面包覆有防老化层3，大大提高了复合土工布1的防穿刺和耐磨损能力，增强复合土工布1的耐老化能力，稳定性更高。

实施例1

1)无纺布层采用高模高强聚乙烯醇短纤维和抗老化聚丙烯短纤维，两种原料的质量份数比为3:7，经开松、混合、梳理、铺网后，通过针刺制备而成；

2)编织土工布层采用经编工艺，由直径为0.1mm的抗老化聚丙烯编织丝制备而成，相邻的两根聚丙烯编织丝间隔2.0cm。

3)防老化层的原料采用纳米二氧化硅与氟碳丙烯酸酯，纳米二氧化硅与氟碳丙烯酸酯的质量份数比为3：97，所述的氟碳丙烯酸酯是指氟碳丙烯酸酯乳液。首先将3份的纳米二氧化硅放入97份的氟碳丙烯酸酯乳液中，同时加入100份去离子水，高速搅拌配制分散杂化乳液。将经编复合土工布浸渍在分散杂化乳液中，过20秒后取出，在120℃加热，固化5分钟，最终形成均匀包覆复合土工布的外表面的纳米二氧化硅与氟碳丙烯酸酯杂化薄膜。

实施例2

本实用新型提供了一种高强抗老化经编复合土工布，具体结构如下：

1)无纺布层采用的原料为高模高强聚乙烯醇短纤维和抗老化聚丙烯短纤维，两种原料的质量份数比为5:5，经开松、混合、梳理、铺网后，通过针刺制备而成。

2)编织土工布层采用经编工艺，由直径为0.3mm的抗老化聚丙烯编织丝制备而成，相邻的两根聚丙烯编织丝的间隔1.6cm。

3)防老化层的原料采用纳米二氧化硅与氟碳丙烯酸酯，纳米二氧化硅与氟碳丙烯酸酯的质量份数比为5：95，所述的氟碳丙烯酸酯是指氟碳丙烯酸酯乳液。首先将5份的纳米二氧化硅放入95份的氟碳丙烯酸酯乳液中，同时加入100份去离子水，采用超声波震荡配制分散杂化乳液。将复合土工布浸渍在分散杂化乳液中，过20秒后取出，在120℃加热，固化5分钟，最终形成均匀包覆复合土工布的外表面的纳米二氧化硅与氟碳丙烯酸酯杂化薄膜。

实施例3

本实用新型提供了一种高强抗老化经编复合土工布，具体结构如下：

1)无纺布层采用的原料为高模高强聚乙烯醇短纤维和抗老化聚丙烯短纤维，两种原料的质量份数比为6:4，经开松、混合、梳理、铺网后，通过针刺制备而成。

2)编织土工布层采用经编工艺，由直径为0.3mm的抗老化聚丙烯编织丝制备而成，相邻的两根聚丙烯编织丝的间隔1.3cm。

3)防老化层的原料采用纳米二氧化硅与氟碳丙烯酸酯，纳米二氧化硅与氟碳丙烯酸酯的质量份数比为7：93，所述的氟碳丙烯酸酯是指氟碳丙烯酸酯乳液。首先将7份的纳米二氧化硅放入93份的氟碳丙烯酸酯乳液中，同时加入100份去离子水，采用高速搅拌配制分散杂化乳液。将复合土工布浸渍在分散杂化乳液中，过20秒后取出，在120℃加热，固化5分钟，最终形成均匀包覆复合土工布的外表面的纳米二氧化硅与氟碳丙烯酸酯杂化薄膜。