[发明专利]经涂覆的非导电基底

说明书

本发明涉及至少部分涂覆有包含还原的氧化石墨烯和热固性聚合物的涂料的非导电基底，所述非导电基底直接涂覆有涂料；用于制造这种经涂覆的非导电基底的方法；用于检测泄漏或应变变形的方法；以及所述经涂覆的非导电基底的用途。

本发明涉及至少部分涂覆有包含还原的氧化石墨烯和热固性聚合物的涂料的非导电基底，所述非导电基底直接涂覆有涂料；用于制造这种经涂覆的非导电基底的方法；用于检测泄漏和应变变形的方法。特别适用于采矿工业、电子工业、塑料管道系统、服装工业，以及汽车或航天工业中使用的工程塑料。

已知使用土工膜、土工织物或土工合成材料粘土衬垫(GCL)作为在建造保水设施(例如水坝和池塘)或引水设施(例如排水设备和运河)时使用的阻水层。这些织物可以被大规模地部署并且可以可能地覆盖数千平方米。土工织物可以用于许多目的，但是它们本身主要并不是针对水浸入的屏障。在需要阻水特性的地方，通常使用另外的防水层。土工合成材料粘土衬垫(GCL)可以是包含粘土的防水塑料膜和/或复合材料。粘土衬垫是使保水设施防水的传统方法。与传统粘土土方工程相比，它们提供改善的性能并且用于水库和垃圾填埋场中。土工膜是非常低渗透性的合成膜衬垫，其与任何土工技术工程相关的材料一起使用以便控制人造工程、结构或系统中的流体(或气体)移动。

GCL通常包括至少三个层：即，夹在两个土工合成材料层之间的粘土层。用于将粘土夹在中间的两个土工合成材料层可以是织造或非织造土工织物、土工格栅、土工网或土工膜的任意组合。例如，结构可以包括非织造土工织物以及土工格栅或土工网的增强层或背衬层。增强层可以为织造织物或网。粘土通常为膨润土，并且可以包含添加剂，例如聚合物粘结剂和或稳定剂。

诸如池塘衬垫和GCL的阻水层通常需要免受损坏的保护以确保它们保持其屏障特性。衬垫中的小孔可以导致大量漏水，尤其是随着时间的推移。在一些情况下，例如在包含采矿废料的情况下，其中水被污染且正在被保留或引导以保护环境，少量的泄漏可以具有显著影响，并且可以造成严重的环境危害，并且可能引发大的治理成本。在这样的应用中，衬垫的完整性至关重要，而始终确定和监测该完整性的能力也至关重要。

屏障完整性的检查可以包括电检查，其中向绝缘屏障的表面施加电压，并且在适当的条件下可以通过屏障材料中的任何缺陷形成电路。为了形成电路，需要在屏障的施加有电压的相反侧上的导电机制。其中在屏障下方存在电解质，即使是非常弱的电解质的情况下，也可以携带足够的电流以形成通过缺陷并到达检查设备的电路。例如，粘土由于其盐和水含量通常是充分的电解质。

为了帮助形成导电路径，可以使用水作为结构的一部分以便于检查过程。在粘土干燥的情况下，粘土不能用作电解质，因此导电检查机制变得不可靠。在屏障层中存在多层绝缘体的情况下，不存在用于形成电路的可靠机制。

专利申请WO2017/132734公开了并入有石墨烯以检测泄漏的导电织物。可以通过不同的方法实现将石墨烯并入到织物中，所述方法包括在形成纤维之前将石墨烯混合到聚合物中。也可以用石墨烯涂覆纤维或织物以制造导电织物。石墨烯可以作为粉末或者作为流体中的分散体存在，以促进石墨烯在聚合物中的分散。将石墨烯并入到聚合物中的合适的方法包括：将石墨烯熔融复合到聚合物中；使聚合物与石墨烯原位聚合，以及；溶液共混。在实例中，使用分散在乙醇、二甲苯、水或丙烯酸中的石墨烯来涂覆土工织物。分散在水中的氧化石墨烯也沉积在土工织物上。接着使用柠檬酸将氧化石墨烯还原成石墨烯。

专利申请WO2017/177269公开了并入有导电织物以检测泄漏的土工合成材料粘土衬垫。所述织物可以并入有导电纤维或涂覆有导电涂层。导电纤维优选包含有石墨烯，或者涂覆有石墨烯，或者替代地织物本身可以涂覆有石墨烯。可以通过许多方法实现将石墨烯并入到织物中，所述方法包括在形成纤维之前将石墨烯混合到聚合物中。也可以用石墨烯涂覆纤维或织物以制造导电织物。石墨烯可以作为粉末或者作为流体中的分散体存在，以促进石墨烯在聚合物中的分散。将石墨烯并入到聚合物中的方法可以包括：将石墨烯熔融复合到聚合物中；使聚合物与石墨烯原位聚合，以及；溶液共混。

将石墨烯熔融复合到聚合物中；使聚合物与石墨烯原位聚合，以及；溶液共混是用于热塑性聚合物的技术。