一种抗渗膨润土防水毯

摘要

本发明公开了一种抗渗膨润土防水毯，属于防水卷材技术领域。本发明抗渗膨润土防水毯由上至下包括编织布层（1）、缓冲层（4）、膨润土层（2）、缓冲层（4）和无纺布层（3），其中膨润土层是由以下重量份数的原料组成：80～100份改性膨润土，10～20份粘结剂，30～40份水，粘结剂是由聚乙烯醇溶液和水玻璃混合而成；其中缓冲层是由琼脂、谷朊粉溶于水制得的混合液，经预热后喷射进入有机溶剂中，再经静置分层，制得的凝胶微球。本发明技术方案制备的抗渗膨润土防水毯具有优异的抗渗性能的特点，在防水卷材领域具有广阔的前景及应用价值。

权利要求

1.一种抗渗膨润土防水毯，由上至下包括：编织布层（1）、膨润土层（2）和无纺布层（3），其特征在于：在编织布层（1）和膨润土层（2）之间设有缓冲层（4），且在膨润土层（2）和无纺布层（3）之间也设有缓冲层（4）；

所述膨润土层（2）是由以下重量份数的原料组成：80～100份改性膨润土，10～20份粘结剂，30～40份水；

所述缓冲层（4）具体制备方法为：

（1）按质量比为10：3：100将琼脂、谷朊粉和水搅拌混合后，静置溶胀，再经加热搅拌溶解，得混合液；

（2）按重量份数计，依次取10～30份混合液，20～80份有机溶剂，将混合液预热后，喷射进入有机溶剂中，静置分层，去除有机溶剂，得凝胶微球，即为缓冲层。

2.根据权利要求1所述的一种抗渗膨润土防水毯，其特征在于：所述编织布层（1）为聚丙烯编织布、聚乙烯编织布、丙纶长丝机织布或涤纶长丝机织布中的任意一种。

3.根据权利要求1所述的一种抗渗膨润土防水毯，其特征在于：所述无纺布层（3）为聚丙烯无纺布或涤纶短纤无纺布中的任意一种。

4.根据权利要求1所述的一种抗渗膨润土防水毯，其特征在于：所述改性膨润土具体改性过程为：将硫酸溶液和盐酸溶液按体积比为1：1～1：3混合，得混合酸液，再将钠基膨润土与混合酸液按质量比为1：20～1：30混合，恒温搅拌反应后，过滤、洗涤和干燥，得酸浸膨润土，再将酸浸膨润土与硝酸银溶液按质量比为1：30～1：50混合，并加入酸浸膨润土质量

0.06～0.08倍的十二烷基苯磺酸钠，恒温搅拌反应后，过滤、洗涤和干燥，得改性膨润土。

5.根据权利要求1所述的一种抗渗膨润土防水毯，其特征在于：所述粘结剂是由聚乙烯醇溶液和水玻璃按质量比为1：3～1：5混合而成。

6.根据权利要求1所述的一种抗渗膨润土防水毯，其特征在于：所述有机溶剂是由环己烷和四氯化碳按质量比为3：1～5：1混合而成。

说明书

一种抗渗膨润土防水毯

技术领域

[0001] 本发明公开了一种抗渗膨润土防水毯，属于防水卷材技术领域。

背景技术

[0002] 膨润土由于具有良好的膨胀性、分散性及吸附性，作为防渗隔离层广泛被用于堤坝及开挖工程，以防止含盐水侵蚀矿层、控制地下水污染。钠基膨润土晶体平均尺寸更小、分散性好，膨胀力很强，吸水率在4-6之间，加之层间双层水化壳，持水能力强，水化饱和后形成一层致密的凝胶体，阻碍孔隙水流动。因此，钠基膨润土的渗透性远低于钙基膨润土，起到防水防渗的效果。

[0003] 膨润土防水毯（简称GCL）是以钠基膨润土为主要成分的新型防水卷材，膨润土防水毯是一种专门用于人工湖泊水景、垃圾填埋场、地下车库、楼顶花园、水池、油库及化学品堆场等防渗漏的土工合成材料，它是由高膨胀性的钠基膨润土填充在特制的复合土工布和无纺布之间，用针刺法制成的膨润土防渗垫可形成许多小的纤维空间，是膨润土颗粒不能像一个方向流动，遇水时在垫内形成均匀高密度的胶状防水层，解决密封、隔离、防渗漏问题，效果好，抗破坏性强。

[0004] 膨润土防水毯按生产工艺可分为：针刺法钠基膨润土防水毯、针刺覆膜法钠基膨润土防水毯以及胶粘法钠基膨润土防水毯。针刺覆膜法钠基膨润土防水毯，是在针刺钠基膨润土防水毯的非织造土工布的外表面上复合一层高密度聚乙烯土工膜。胶粘法钠基膨润土防水毯，是用胶粘剂把膨润土颗粒粘结到高密度聚乙烯板上，压缩生产的一种钠基膨润土。但是，伴随着膨润土防水毯的推广，在工程中暴露出一些缺陷。膨润土防水毯可能遭受石块或其它尖锐物的穿刺破坏，或因坝体变形、风浪和水位变化等因素而引起局部撕裂，破损，产生一些孔洞，成为集中渗流通道，对坝体的安全稳定造成威胁。尤其是在盐、碱等污染环境中，表现为渗透系数增加1-3个数量级，自愈能力变差，防渗性能下降。

[0005] 由于其渗透效果的降低，达不到预期效果，大大降低了膨润土防水毯产品的评价。因此，制备出具备抗渗性能优异，并且效果能够长效保持的膨润土防水毯，才能促进其推广与应用。

发明内容

[0006] 本发明主要解决的技术问题是：针对传统膨润土防水毯抗渗性能不佳的问题，提供了一种抗渗膨润土防水毯。

[0007] 为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

[0008] 一种抗渗膨润土防水毯，由上至下包括：编织布层（1）、膨润土层（2）和无纺布层（3），其特征在于：在编织布层（1）和膨润土层（2）之间设有缓冲层（4），且在膨润土层（2）和无纺布层（3）之间也设有缓冲层（4）；

[0009] 所述膨润土层（2）是由以下重量份数的原料组成：80～100份改性膨润土，10～20份粘结剂，30～40份水；

[0010] 所述缓冲层（4）具体制备方法为：

[0011] （1）按质量比为10：3：100将琼脂、谷朊粉和水搅拌混合后，静置溶胀，再经加热搅拌溶解，得混合液；

[0012] （2）按重量份数计，依次取10～30份混合液，20～80份有机溶剂，将混合液预热后，喷射进入有机溶剂中，静置分层，去除有机溶剂，得凝胶微球，即为缓冲层。

[0013] 所述编织布层（1）为聚丙烯编织布、聚乙烯编织布、丙纶长丝机织布或涤纶长丝机织布中的任意一种。

[0014] 所述无纺布层（3）为聚丙烯无纺布或涤纶短纤无纺布中的任意一种。

[0015] 所述改性膨润土具体改性过程为：将硫酸溶液和盐酸溶液按体积比为1：1～1：3混合，得混合酸液，再将钠基膨润土与混合酸液按质量比为1：20～1：30混合，恒温搅拌反应后，过滤、洗涤和干燥，得酸浸膨润土，再将酸浸膨润土与硝酸银溶液按质量比为1：30～1：50混合，并加入酸浸膨润土质量0.06～0.08倍的十二烷基苯磺酸钠，恒温搅拌反应后，过滤、洗涤和干燥，得改性膨润土。

[0016] 所述粘结剂是由聚乙烯醇溶液和水玻璃按质量比为1：3～1：5混合而成。

[0017] 所述有机溶剂是由环己烷和四氯化碳按质量比为3：1～5：1混合而成。

[0018] 本发明的有益效果是：

[0019] （1）本发明技术方案通过在膨润土层上下两面设置缓冲层，缓冲层的存在，可在使用过程中，起到对外部环境的水分过滤缓冲作用，调节与膨润土层接触的水分的杂质离子的浓度，避免因膨润土与杂质离子反应而导致膨润土层膨胀系数和粘度大幅度降低的问题，从而满足产品在复杂环境条件下对不同渗透液的抗渗要求；

[0020] （2）本发明技术方案采用琼脂和谷朊粉制成的凝胶微球作为缓冲层，一方面，该凝胶微球具有银、阳离子交换功能和优异的吸附性能，可对不同渗透液进行过滤缓冲，避免杂质离子对膨润土性能的干扰，另一方面，该凝胶微球为天然大分子结构，具有良好的黏性和弹性，可在膨润土吸水膨胀过程中实现膨润土与表层无纺布和编织布的良好粘结，且保障体系的稳定性；

[0021] （3）本发明技术方案通过对膨润土进行改性，在改性过程中，首先利用硫酸和盐酸去除分布在膨润土通道内部的酸溶性和部分有机杂质，疏通膨润土孔道，再利用硝酸银溶液进行改性，使低电价大半径的银离子与膨润土层间阳离子发生离子交换，一方面，可在十二烷基苯磺酸钠辅助下，使层状膨润土剥离、分散成更薄的单片，并具有更大的比表面积，另一方面银离子的存在，可有效提高体系的抗菌性能，在使用过程中，可有效避免微生物对缓冲层中的有机质的干扰，从而使产品抗渗性能得到长期有效保持。

附图说明

[0022] 图1为本发明抗渗膨润土防水毯内部构造示意图。

[0023] 其中：1、编织布层；2、膨润土层；3、无纺布层；4、缓冲层。

具体实施方式

[0024] 将钠基膨润土倒入粉碎机，粉碎后过200～325目筛，得钠基膨润土粉，按体积比为1：1～1：3将质量分数为8～10%硫酸溶液和质量分数为6～8%盐酸混合，得混合酸液，再将钠基膨润土粉和混合酸液按质量比为1：20～1：30混合倒入反应釜中，于温度为45～55℃，转速为400～600r/min条件下，恒温搅拌反应2～4h，过滤，得滤饼，并用去离子水洗涤滤饼直至洗涤液呈中性，再将洗涤后的滤饼转入烘箱中，于温度为105～110℃条件下干燥至恒重，得酸浸膨润土，再将酸浸膨润土与质量分数为10%硝酸银溶液按质量比为1：30～1：50混合倒入烧杯中，并向烧杯中加入酸浸膨润土质量0.06～0.08倍的十二烷基苯磺酸钠，再将烧杯移入数显测速恒温磁力搅拌器，于温度为55～60℃，转速为300～500r/min条件下，恒温搅拌反应45～60min，过滤，得滤渣，并用去离子水洗涤滤渣3～5次，再将洗涤后的滤渣转入烘箱中，于温度为105～110℃条件下干燥至恒重，得改性膨润土；再按重量份数计，依次取
80～100份改性膨润土，10～20份粘结剂，30～40份水，用搅拌机以600～800r/min转速搅拌混合45～60min，得膨润土混合料，再将膨润土混合料转入真空捏合挤出机，真空捏合15～
30min后，挤出成型，得膨润土层；按质量比为10：3：100将琼脂、谷朊粉和水倒入烧杯中，用玻璃棒搅拌混合10～20min后，静置溶胀2～4h，再将烧杯移入数显测速恒温磁力搅拌器，于温度为90～95℃，转速为200～400r/min条件下，恒温搅拌溶解3～5h后，自然冷却至室温，得混合液；按重量份数计，依次取10～30份预热至65～80℃的混合液，20～80份温度为20～
25℃的有机溶剂，将混合液通过喷枪喷射进入盛有有机溶剂的烧杯中，待喷射结束，用玻璃棒搅拌混合10～15min后，静置分层，去除有机溶剂，收集得凝胶微球，即为缓冲层；随后由上至下按编织布层、缓冲层、膨润土层、缓冲层和无纺布层进行铺设，再经针刺固定，即得抗渗膨润土防水毯。所述编织布层为聚丙烯编织布、聚乙烯编织布、丙纶长丝机织布或涤纶长丝机织布中的任意一种。所述无纺布层为聚丙烯无纺布或涤纶短纤无纺布中的任意一种。
所述粘结剂是由聚乙烯醇溶液和水玻璃按质量比为1：3～1：5混合而成。所述有机溶剂是由环己烷和四氯化碳按质量比为3：1～5：1混合而成。

[0025] 实例1

[0026] 将钠基膨润土倒入粉碎机，粉碎后过325目筛，得钠基膨润土粉，按体积比为1：3将质量分数为10%硫酸溶液和质量分数为8%盐酸混合，得混合酸液，再将钠基膨润土粉和混合酸液按质量比为1：30混合倒入反应釜中，于温度为55℃，转速为600r/min条件下，恒温搅拌反应4h，过滤，得滤饼，并用去离子水洗涤滤饼直至洗涤液呈中性，再将洗涤后的滤饼转入烘箱中，于温度为110℃条件下干燥至恒重，得酸浸膨润土，再将酸浸膨润土与质量分数为10%硝酸银溶液按质量比为1：50混合倒入烧杯中，并向烧杯中加入酸浸膨润土质量0.08倍的十二烷基苯磺酸钠，再将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条件下，恒温搅拌反应60min，过滤，得滤渣，并用去离子水洗涤滤渣5次，再将洗涤后的滤渣转入烘箱中，于温度为110℃条件下干燥至恒重，得改性膨润土；再按重量份数计，依次取100份改性膨润土，20份粘结剂，40份水，用搅拌机以800r/min转速搅拌混合60min，得膨润土混合料，再将膨润土混合料转入真空捏合挤出机，真空捏合30min后，挤出成型，得膨润土层；按质量比为10：3：100将琼脂、谷朊粉和水倒入烧杯中，用玻璃棒搅拌混合20min后，静置溶胀4h，再将烧杯移入数显测速恒温磁力搅拌器，于温度为95℃，转速为400r/min条件下，恒温搅拌溶解5h后，自然冷却至室温，得混合液；按重量份数计，依次取30份预热至
80℃的混合液，80份温度为25℃的有机溶剂，将混合液通过喷枪喷射进入盛有有机溶剂的烧杯中，待喷射结束，用玻璃棒搅拌混合15min后，静置分层，去除有机溶剂，收集得凝胶微球，即为缓冲层；随后由上至下按编织布层、缓冲层、膨润土层、缓冲层和无纺布层进行铺设，再经针刺固定，即得抗渗膨润土防水毯。所述编织布层为聚丙烯编织布。所述无纺布层为聚丙烯无纺布。所述粘结剂是由聚乙烯醇溶液和水玻璃按质量比为1：5混合而成。所述有机溶剂是由环己烷和四氯化碳按质量比为5：1混合而成。

[0027] 实例2

[0028] 将钠基膨润土倒入粉碎机，粉碎后过325目筛，得钠基膨润土粉，按体积比为1：3将质量分数为10%硫酸溶液和质量分数为8%盐酸混合，得混合酸液，再将钠基膨润土粉和混合酸液按质量比为1：30混合倒入反应釜中，于温度为55℃，转速为600r/min条件下，恒温搅拌反应4h，过滤，得滤饼，并用去离子水洗涤滤饼直至洗涤液呈中性，再将洗涤后的滤饼转入烘箱中，于温度为110℃条件下干燥至恒重，得酸浸膨润土，再将酸浸膨润土与质量分数为10%硝酸银溶液按质量比为1：50混合倒入烧杯中，并向烧杯中加入酸浸膨润土质量0.08倍的十二烷基苯磺酸钠，再将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条件下，恒温搅拌反应60min，过滤，得滤渣，并用去离子水洗涤滤渣5次，再将洗涤后的滤渣转入烘箱中，于温度为110℃条件下干燥至恒重，得改性膨润土；再按重量份数计，依次取100份改性膨润土，20份粘结剂，40份水，用搅拌机以800r/min转速搅拌混合60min，得膨润土混合料，再将膨润土混合料转入真空捏合挤出机，真空捏合30min后，挤出成型，得膨润土层；随后由上至下按编织布层、膨润土层和无纺布层进行铺设，再经针刺固定，即得抗渗膨润土防水毯。所述编织布层为聚丙烯编织布。所述无纺布层为聚丙烯无纺布。所述粘结剂是由聚乙烯醇溶液和水玻璃按质量比为1：5混合而成。所述有机溶剂是由环己烷和四氯化碳按质量比为5：1混合而成。

[0029] 实例3

[0030] 再按重量份数计，依次取100份钠基膨润土，20份粘结剂，40份水，用搅拌机以800r/min转速搅拌混合60min，得膨润土混合料，再将膨润土混合料转入真空捏合挤出机，真空捏合30min后，挤出成型，得膨润土层；按质量比为10：3：100将琼脂、谷朊粉和水倒入烧杯中，用玻璃棒搅拌混合20min后，静置溶胀4h，再将烧杯移入数显测速恒温磁力搅拌器，于温度为95℃，转速为400r/min条件下，恒温搅拌溶解5h后，自然冷却至室温，得混合液；按重量份数计，依次取30份预热至80℃的混合液，80份温度为25℃的有机溶剂，将混合液通过喷枪喷射进入盛有有机溶剂的烧杯中，待喷射结束，用玻璃棒搅拌混合15min后，静置分层，去除有机溶剂，收集得凝胶微球，即为缓冲层；随后由上至下按编织布层、缓冲层、膨润土层、缓冲层和无纺布层进行铺设，再经针刺固定，即得抗渗膨润土防水毯。所述编织布层为聚丙烯编织布。所述无纺布层为聚丙烯无纺布。所述粘结剂是由聚乙烯醇溶液和水玻璃按质量比为1：5混合而成。所述有机溶剂是由环己烷和四氯化碳按质量比为5：1混合而成。

[0031] 实例4

[0032] 将钠基膨润土倒入粉碎机，粉碎后过325目筛，得钠基膨润土粉，按体积比为1：3将质量分数为10%硫酸溶液和质量分数为8%盐酸混合，得混合酸液，再将钠基膨润土粉和混合酸液按质量比为1：30混合倒入反应釜中，于温度为55℃，转速为600r/min条件下，恒温搅拌反应4h，过滤，得滤饼，并用去离子水洗涤滤饼直至洗涤液呈中性，再将洗涤后的滤饼转入烘箱中，于温度为110℃条件下干燥至恒重，得酸浸膨润土，再将酸浸膨润土与质量分数为10%硝酸银溶液按质量比为1：50混合倒入烧杯中，再将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条件下，恒温搅拌反应60min，过滤，得滤渣，并用去离子水洗涤滤渣5次，再将洗涤后的滤渣转入烘箱中，于温度为110℃条件下干燥至恒重，得改性膨润土；再按重量份数计，依次取100份改性膨润土，20份粘结剂，40份水，用搅拌机以800r/min转速搅拌混合60min，得膨润土混合料，再将膨润土混合料转入真空捏合挤出机，真空捏合30min后，挤出成型，得膨润土层；按质量比为10：3：100将琼脂、谷朊粉和水倒入烧杯中，用玻璃棒搅拌混合20min后，静置溶胀4h，再将烧杯移入数显测速恒温磁力搅拌器，于温度为95℃，转速为400r/min条件下，恒温搅拌溶解5h后，自然冷却至室温，得混合液；按重量份数计，依次取30份预热至80℃的混合液，80份温度为25℃的有机溶剂，将混合液通过喷枪喷射进入盛有有机溶剂的烧杯中，待喷射结束，用玻璃棒搅拌混合15min后，静置分层，去除有机溶剂，收集得凝胶微球，即为缓冲层；随后由上至下按编织布层、缓冲层、膨润土层、缓冲层和无纺布层进行铺设，再经针刺固定，即得抗渗膨润土防水毯。所述编织布层为聚丙烯编织布。所述无纺布层为聚丙烯无纺布。所述粘结剂是由聚乙烯醇溶液和水玻璃按质量比为
1：5混合而成。所述有机溶剂是由环己烷和四氯化碳按质量比为5：1混合而成。

[0033] 对比例：泰安某工程材料有限公司生产的膨润土防水毯。

[0034] 将实例1至4所得的抗渗膨润土防水毯及对比例产品进行性能检测，具体检测方法如下：

[0035] 抗渗性能：按照JG/T193和ASTMD5084进行测试，并计算渗透系数。

[0036] 具体检测结果如表1所示：

[0037] 表1

[0038]检测项目 实例1 实例2 实例3 实例4 对比例
渗透系数/（m/s） 0.24×10-8 1.26×10-8 2.58×10-8 3.94×10-8 11.9×10-8

[0039] 由表1检测结果可知，本发明技术方案制备的抗渗膨润土防水毯具有优异的抗渗性能的特点，在防水卷材领域具有广阔的前景及应用价值。