一种市政工程用防渗水材料及其制备方法与流程

本发明属于防渗水材料，具体涉及一种市政工程用防渗水材料及其制备方法。

背景技术：

1、市政工程(municipal engineering)是指市政基础设施建设工程，比如常见的城市道路、桥梁、地铁、地下管线、隧道、河道、轨道交通、污水处理、垃圾处理处置等工程，其中垃圾处理处置常用的手段为填埋法，推动了固体废物污染防治工作的开展，然而填埋场也呈现诸多的负面效果，如填埋过程产生的渗滤液中含有高浓度有机物、重金属等污染，一旦泄露将对填埋场周围地下水、土壤以及生态环境和人体健康构成潜在危害，目前多采用以高密度聚乙烯膜为核心构建的防渗透系统来防止渗滤液泄露，保护土壤和地下水安全。

2、以高密度聚乙烯膜为核心构建的防渗透系统的重要组成部分为土工膜，如中国专利cn111070836b公开了一种长寿命高防渗复合土工膜以及制备方法，包括非织造布层、防渗膜，所述防渗膜所需母料包括中高密度聚乙烯，乙烯-乙烯醇共聚物，月桂烯，填料，醋酸乙烯酯共聚物，偶联剂，虽然获得了一定的耐穿刺性能和防渗性能，但是将该土工膜在应用垃圾填埋中，将面临巨大挑战，一是光辐射，二是垃圾废液中的酸碱腐蚀，因此，有必要提供一种性能更好的市政工程用防渗水材料。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种市政工程用防渗水材料及其制备方法，以解决背景技术中的问题。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

3、一种市政工程用防渗水材料，由上下两层非织造布和中间一层防渗膜组成，非织造布为聚丙烯纤维无纺布或聚酯纤维无纺布，防渗膜按照重量分数计，包括以下成分：高密度聚乙烯25-33份、线性低密度聚乙烯15-22份、茂金属聚乙烯15-20份、乙烯-乙酸乙烯共聚物15-20份、改性聚四氟乙烯纤维1-3.5份、改性蒙脱土3-7份、抗静电剂0.5-2份。

4、进一步地，改性聚四氟乙烯纤维通过以下步骤制成：

5、步骤s1、将聚四氟乙烯纤维用丙酮浸泡12h后烘干至恒重装入聚乙烯袋中，用60co源γ射线在空气中辐照50kgy，将辐照后的聚四氟乙烯纤维置于烧瓶中，投入甲基丙烯酸缩水甘油醚、1，4-二氧六环、六水合硫酸亚铁铵和浓硫酸，通入氮气20min后密封，60℃搅拌反应3-4h，反应结束后，过滤，滤饼用质量分数40％乙醇溶液洗涤后，干燥，得到环氧化聚四氟乙烯纤维；

6、上述步骤中，聚四氟乙烯纤维长度为3-12mm，辐照后的聚四氟乙烯纤维、甲基丙烯酸缩水甘油醚、1，4-二氧六环、六水合硫酸亚铁铵和浓硫酸的用量比为4-5g：0.6-1.1g：60-80ml：0.08-0.1g：1.3-1.5ml，浓硫酸质量分数为95％，利用γ射线辐照聚四氟乙烯纤维，产生陷落自由基和过氧化物，加热激活陷落自由基和过氧化物引发甲基丙烯酸缩水甘油醚的接枝反应，在聚四氟乙烯纤维表面引入活性环氧基团；

7、步骤s2、将环氧化聚四氟乙烯纤维加入4-(2h-苯并三唑-2-基)-1,3-苯二酚、氢氧化钾和1，4-二氧六环的混合液中，氮气氛围中60℃下反应24h，反应结束后，过滤，滤饼用无水乙醇洗涤，60℃下干燥，得到改性聚四氟乙烯纤维；

8、上述步骤中，环氧化聚四氟乙烯纤维、4-(2h-苯并三唑-2-基)-1,3-苯二酚、氢氧化钾和1，4-二氧六环的用量比为1g：0.3-0.6g：0.01-0.02g：40ml，利用酚羟基与环氧基之间的开环反应，将苯并三氮唑结构引入聚四氟乙烯纤维表面并形成新的羟基，得到改性聚四氟乙烯纤维。

9、进一步地，改性蒙脱土通过以下步骤制成：

10、将钠基蒙脱土加入蒸馏水中，搅拌30min后超声分散30min，加入5-羧基戊基三苯基溴化磷，超声分散30min后，80℃下搅拌反应4-6h，抽滤，滤饼用蒸馏水洗涤至洗涤液无溴离子(用硝酸银溶液滴定)，60℃下干燥至恒重即可，钠基蒙脱土、蒸馏水和5-羧基戊基三苯基溴化磷的用量比为30-40g：800ml：0.05-0.08mol，基于蒙脱土良好的阻隔屏蔽性能以及耐温性能，以5-羧基戊基三苯基溴化磷为插层剂，与蒙脱土层间的阳离子发生置换反应，将有机链引入层间，降低蒙脱土的亲水性，提高其与有机聚合物的相容性，并且引入活性羧基。

11、进一步地，抗静电剂为聚醚酰胺。

12、一种市政工程用防渗水材料的制备方法，包括以下步骤：

13、第一步，按照上述防渗膜配方比例称取原料并投入混合机中，温度105-115℃混合15-20min，之后转移至单螺杆挤出机中，温度172-175℃下挤出，螺杆转速控制在70-75rmd/min，挤出后温度保持在95-97℃，采用挤出吹膜机吹塑成膜，水冷固化，得到防渗膜；

14、第二步、将防渗膜和非织造布加热、冷压复合，加热温度为180-200℃，得到市政工程用防渗水材料。

15、进一步地，挤出吹膜的温度按照加料口到机头方向逐渐升高，且分为三段，分别控制在110-140℃、140-180℃、180-215℃，螺杆转速控制在100rmd/min，吹胀比为2：3-5，水冷固化采用5℃的冷水。

16、本发明的有益效果：

17、1、本发明提供一种市政工程用防渗水材料及其制备方法，具体为一种土工复合膜，由上下两层非织造布和中间一层防渗膜组成，突出的是，该防渗膜相比于现有的聚乙烯基防渗膜而言，具有优异的耐腐蚀、耐老化性能，能够适应市政工程，尤其是垃圾填埋的恶劣环境，具有较高的应用价值。

18、2、基于聚四氟乙烯纤维良好的力学性能、耐温性能、耐腐蚀性能，本发明通过改性处理在其表面通过化学键接枝苯并三氮唑结构并形成新的羟基，在防渗膜中引入了改性聚四氟乙烯纤维，一是赋予防渗膜优异的耐撕裂、抗穿刺性能；二是克服现有紫外线吸收剂易迁移、析出等问题，赋予防渗膜优异的耐老化性能；三是赋予防渗膜优异的耐腐蚀性能。

19、3、基于片层蒙脱土优异的阻隔屏蔽性能，本发明通过对钠基蒙脱土插层处理，得到改性蒙脱土，在防渗膜中引入改性蒙脱土，一是利用改性蒙脱土的羧基与改性聚四氟乙烯纤维的羟基之间的氢键作用或者化学反应，提高防渗膜内部的密度，提高材料的抗穿刺能力，另一方面组成三维致密的屏蔽网，阻隔腐蚀介质的侵入，保证防渗水材料的耐腐蚀性能。

技术特征：

1.一种市政工程用防渗水材料，由上下两层非织造布和中间一层防渗膜组成，其特征在于，防渗膜按照重量分数计，包括以下成分：高密度聚乙烯25-33份、线性低密度聚乙烯15-22份、茂金属聚乙烯15-20份、乙烯-乙酸乙烯共聚物15-20份、改性聚四氟乙烯纤维1-3.5份、改性蒙脱土3-7份、抗静电剂0.5-2份；

2.根据权利要求1所述的一种市政工程用防渗水材料，其特征在于，环氧化聚四氟乙烯纤维、4-(2h-苯并三唑-2-基)-1,3-苯二酚、氢氧化钾和1，4-二氧六环的用量比为1g：0.3-0.6g：0.01-0.02g：40ml。

3.根据权利要求1所述的一种市政工程用防渗水材料，其特征在于，环氧化聚四氟乙烯纤维通过以下步骤制成：

4.根据权利要求3所述的一种市政工程用防渗水材料，其特征在于，辐照后的聚四氟乙烯纤维、甲基丙烯酸缩水甘油醚、1，4-二氧六环、六水合硫酸亚铁铵和浓硫酸的用量比为4-5g：0.6-1.1g：60-80ml：0.08-0.1g：1.3-1.5ml。

5.根据权利要求1所述的一种市政工程用防渗水材料，其特征在于，改性蒙脱土通过以下步骤制成：

6.根据权利要求5所述的一种市政工程用防渗水材料，其特征在于，钠基蒙脱土、蒸馏水和5-羧基戊基三苯基溴化磷的用量比为30-40g：800ml：0.05-0.08mol。

7.根据权利要求1所述的一种市政工程用防渗水材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

技术总结
本发明公开了一种市政工程用防渗水材料及其制备方法，属于防渗水材料技术领域，由上下两层非织造布和中间一层防渗膜组成，防渗膜按照重量分数计，包括以下成分：高密度聚乙烯25‑33份、线性低密度聚乙烯15‑22份、茂金属聚乙烯15‑20份、乙烯‑乙酸乙烯共聚物15‑20份、改性聚四氟乙烯纤维1‑3.5份、改性蒙脱土3‑7份、抗静电剂0.5‑2份；本发明在防渗水材料中引入了自制的改性聚四氟乙烯纤维和改性蒙脱土，获得的防渗水材料相比于现有的聚乙烯基防渗膜而言，具有优异的耐腐蚀、耐老化性能，能够适应市政工程，尤其是垃圾填埋的恶劣环境，具有较高的应用价值。

技术研发人员：黄少荣,傅璐桦
受保护的技术使用者：泉州葵兴建材有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15