[发明专利]一种土工合成材料粘合剂的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种合成材料的合成方法，特别是涉及一种用于合成土工防水材料的改性聚丙烯酰胺的合成方法。

背景技术

土工合成材料膨润土衬垫(Geosynthetic Clay Liner，简称GCL)是20世纪90年代中期在国际上出现的一种新型土工合成材料。GCL的防渗性能介于压实粘土衬垫(CCL)和高分子材料土工膜之间，正逐步得到工程界的认可，在越来越多的工程领域得到应用。土工合成材料膨润土垫是在两层土工合成材料之间夹封膨润土，通过针刺、粘接或缝合等工艺制成的一种新型复合防渗材料，依靠以蒙脱石为主要成份的膨润土夹层起防渗作用。其中，粘合型GCL(单、双层)用水溶性粘合剂粘合一层层薄薄的膨润土，覆盖层土工织物可以是无纺织物，也可是有纺织物。但是由于一般的粘合剂固化后吸水性低，粘合剂的加入降低膨润土的渗透性能，粘合结构的形成还可使膨润土之间因为被隔离而失去膨润土原有的特性，由于与膨润土的遇水膨胀倍数存在较大差异，致使土工材料(特别是单层GCL)遇水膨胀时易发生开裂，抗水解性能差，影响材料的整体防渗性能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于合成土工防水材料的的改性聚丙烯酰胺的合成方法。该方法采用改性聚丙烯酰胺作为膨润土土工合成材料的粘合剂，以达到交联速度快、聚合放热温度低、抗水解能力强及遇水膨胀倍数与膨润土相当的目的。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种土工合成材料粘合剂的制备方法，其首先以丙烯酰胺为单体，以过硫酸铵为引发剂，以甲酸钠为链转移剂合成低分子量的聚丙烯酰胺；用甲醛在碱性条件下对低分子量的聚丙烯酰胺羟甲基化；使羟甲基化聚丙烯酰胺和丙烯酰胺在碱性条件下进行缩合反应得到改性聚丙烯酰胺；室温下改性聚丙烯酰胺水溶液和交联剂，促进剂和引发剂快速交联得到凝胶，再加入膨润土即可制备该土工合成材料粘合剂。

如上所述的一种土工合成材料粘合剂的制备方法，其低分子量的聚丙烯酰胺合成：

将甲酸钠、水和部分丙烯酰胺在60℃以上混合均匀，再加入过硫酸胺和剩余的丙烯酰胺进行聚合反应；

羟甲基化反应：

上述聚合产物，在恒温和碱性条件下与甲醛反应；

缩合反应：

上述羟甲基化反应产物，在碱性条件下与丙烯酰胺缩合反应；

交联反应：

上述缩合反应产物与交联剂、促进剂、引发剂作用，得果冻状胶体。

如上所述的一种土工合成材料粘合剂的制备方法，其聚合反应的温度为60℃～80℃以上，时间为2h；羟甲基化反应的温度为40℃、pH值为10，反应时间为2h；缩合反应的温度为55℃、pH值为10，反应时间为3h。

本发明的优点与效果是：

1.本发明的改性聚丙烯酰胺在室温时凝胶速度快，有利实际应用；并且改性聚丙烯酰胺无毒，不会带来二次污染。

2.本发明的改性聚丙烯酰胺是通过侧链基团交联，降低了凝胶的吸水性和水解性，使凝胶具有很好的稳定性和机械性能。

3.本发明交联聚丙烯酰胺的吸水膨胀率和膨润土的吸水膨胀率相近，克服了使用通用粘合剂时土工防水材料吸水后易开裂的缺点。

4.本发明的改性聚丙烯酰胺的合成工艺简单，成本低，可工业化生产。

具体实施方式

1、改性聚丙烯酰胺的合成工艺

称取8～11克丙烯酰胺，85～96克水，过硫酸铵(引发剂，浓度为3.0×10^-3mol/L)，甲酸钠(链转移剂，浓度为8×10^-2mol/L)。首先向装有搅拌器、冷凝管和温度计的反应器中加入已称好的甲酸钠和部分水，同时打开加热器和搅拌器，将部分丙烯酰胺溶液倒入四口瓶，剩下的溶液装入滴液漏斗。

当温度达到60℃以上时，加入已准备的过硫酸铵，温度达到80℃时，开始滴加剩余的丙烯酰胺溶液，滴加完毕后反应2h。

继续调节温度为40℃和pH值(用三乙胺)为10，恒温时加甲醛并且随时控制pH值，恒温时间2h后，停止加热。

调节温度为55℃与pH值为10，恒温加丙烯酰胺且随时控制pH值，恒温反应3h后，停止加热。降到室温备用。

2、改性聚丙烯酰胺的凝胶