纳米交联复合土工格室及其制备方法技术

本申请提供一种纳米交联复合土工格室及其制备方法，该制备方法包括：提供纳米交联聚乙烯和石墨烯改性PA6；将所述纳米交联聚乙烯作为表层，所述石墨烯改性PA6作为芯层，形成三层结构；将所述三层结构热压成型形成整体结构，所述整体机构为纳米交联复合土工格室片材；将多个所述纳米交联复合土工格室片材连接形成所述纳米交联复合土工格室。本申请旨在提升土工格室的强度、模量和耐酸碱性。模量和耐酸碱性。模量和耐酸碱性。

【技术实现步骤摘要】
纳米交联复合土工格室及其制备方法


[0001]本申请涉及岩土工程及高分子材料科学
，具体为一种纳米交联复合材料的研发，并使用此材料制作土工格室，用于岩土工程与公路工程加筋，更具体涉及一种纳米交联复合土工格室及其制作方法。

技术介绍

[0002]土工格室作为一种特种土工合成材料，因其特殊得三维蜂窝结构，在路基路面、边坡和挡土墙工程中运用广泛。相较于其他土工合成材料，土工格室的三维结构可以大大提高土体的表观粘聚力，究其原因，是竖向的格室片材对其包裹的土体有侧限约束作用。目前国内外土工格室片材的主要生产原料多为高聚物，以高密度聚乙烯(HDPE)，聚丙烯(PP)和聚酯(PET)等高分子材料为主；格室节点呈现多样化，由超声波焊接逐渐发展为注塑、插接等节点连接方式。但是众多的工程实践表明，土工格室节点在一般在路基加筋等工程不易破坏，反而土工格室片材的拉伸蠕变变形，对加筋工程的服役寿命有着重要的影响。
[0003]随着我国基建工程的大力开展，工程上对土工格室的性能要求日渐提高。以HDPE和PP为主的土工格室片材，大多是由单螺杆或双螺杆挤出机经单个挤出口挤出而成，由于HDPE和PP的抗拉强度较低，耐久性(蠕变和老化)较差，这大大降低了土工格室加筋路基的服役年限；而PET经过二次拉伸生产出的土工格室片材，虽然具有较大的抗拉强度，但PET的耐化学腐蚀性较差，不适于碱性环境(如垃圾填埋场等工程)，这大大制约了PET土工格室的应用范围。目前国内外并没有一种合适的高聚物用于生产土工格室，在既满足基本物理性能的条件下，又提高其抗蠕变性和抗老化性，且使用范围广。这迫切地需要我国技术人员开发出一种新型土工格室，通过改变高聚物的原料和生产工艺，制造出性能更加优异的土工格室，这对提高路基服役年限有着重要的意义。

技术实现思路

[0004]本申请提供一种纳米交联复合土工格室及其制备方法，旨在提升土工格室的强度、模量和耐酸碱性。
[0005]本身请提出一种纳米交联复合土工格室的制备方法，包括：
[0006]提供纳米交联聚乙烯和石墨烯改性PA6，
[0007]将所述纳米交联聚乙烯作为表层，所述石墨烯改性PA6作为芯层，形成三层结构，
[0008]将所述三层结构热压成型形成整体结构，所述整体机构为纳米交联复合土工格室片材，
[0009]将多个所述纳米交联复合土工格室片材连接形成所述纳米交联复合土工格室。
[0010]可选地，所述将所述纳米交联聚乙烯作为表层，所述石墨烯改性PA6作为芯层，形成三层结构的步骤包括：
[0011]将第一纳米交联聚乙烯放置于热压成型机内，将所述石墨烯改性PA6放置于所述纳米交联聚乙烯上，再将第二纳米交联聚乙烯放置在所述石墨烯改性PA6上。
[0012]可选地，所述将所述三层结构热压成型形成整体结构的步骤包括：
[0013]对热压成型机的上底板和下底板加温至预设温度；
[0014]将加热后的上底板和下底板对所述三层结构施加压力，以形成所述整体结构。
[0015]可选地，所述预设温度为450摄氏度。
[0016]可选地，所述将多个所述纳米交联复合土工格室片材连接形成所述纳米交联复合土工格室的步骤包括：
[0017]将多个所述纳米交联复合土工格室片材通过超声波焊接形成所述纳米交联复合土工格室。
[0018]可选地，所述纳米交联聚乙烯的制备方法包括：
[0019]使用芳纶纳米纤维对聚乙烯进行纳米化处理，并添加由粉煤灰产生的硅酸钙，以进行交联聚合反应，得到纳米交联聚乙烯。
[0020]可选地，所述芳纶纳米纤维、所述硅酸钙和所述聚乙烯的质量比为1:2:7。
[0021]可选地，所述石墨烯改性PA6为将石墨烯类碳材料分散于PA6基体中形成。
[0022]可选地，所述将三层结构热压成型形成整体结构之后，所述制备方法还包括：
[0023]对所述整体结构进行压纹或者打孔。
[0024]本申请还提出一种纳米交联复合土工格室，其由如前所述的纳米交联复合土工格室的制备方法制成。
[0025]本申请的技术方案中，在对表层和芯层材料进行制备后，使用热压成型工艺进行土工格室片材的加工制作，形成三层复合结构。该结构可以充分利用纳米交联聚乙烯的耐酸碱和耐化学侵蚀特性，有助于保护土工格室片材的芯层。同时，芯层的石墨烯改性PA6具有抗蠕变性强、强度高、经济性好等优势，但耐酸碱性较弱。三层热压成型后的复合结构，整体强度高、蠕变性小、耐久性好，三层刚度匹配，可协同作用，大幅提高片材自身的综合性能。用于制作土工格室后，在加筋工程中可提高加筋结构体的整体抗剪强度，减小整体结构变形，提高服役年限。
附图说明
[0026]为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0027]图1是本申请实施例制备方法的一流程示意图；
[0028]图2是本申请实施例制备方法的另一流程示意图；
[0029]图3是本申请实施例中提供的纳米交联土工格室片材的结构示意图；
[0030]图4是本申请实施例中提供的纳米交联聚乙烯的微观结构示意图；
[0031]图5是本申请实施例提出的纳米交联复合土工格室片材与HDPE土工格室的抗蠕变性能的对比示意图。
具体实施方式
[0032]下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完
整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0033]在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本专利技术的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
[0034]在本申请中，“示例性”一词用来表示“用作例子、例证或说明”。本申请中被描述为“示例性”的任何实施例不一定被解释为比其它实施例更优选或更具优势。为了使本领域任何技术人员能够实现和使用本专利技术，给出了以下描述。在以下描述中，为了解释的目的而列出了细节。应当明白的是，本领域普通技术本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种纳米交联复合土工格室的制备方法，其特征在于，包括：提供纳米交联聚乙烯和石墨烯改性PA6，将所述纳米交联聚乙烯作为表层，所述石墨烯改性PA6作为芯层，形成三层结构，将所述三层结构热压成型形成整体结构，所述整体机构为纳米交联复合土工格室片材，将多个所述纳米交联复合土工格室片材连接形成所述纳米交联复合土工格室。2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述将所述纳米交联聚乙烯作为表层，所述石墨烯改性PA6作为芯层，形成三层结构的步骤包括：将第一纳米交联聚乙烯放置于热压成型机内，将所述石墨烯改性PA6放置于所述纳米交联聚乙烯上，再将第二纳米交联聚乙烯放置在所述石墨烯改性PA6上。3.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述将所述三层结构热压成型形成整体结构的步骤包括：对热压成型机的上底板和下底板加温至预设温度；将加热后的上底板和下底板对所述三层结构施加压力，以形成所述整体结构。4.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述预设温度为450摄氏度...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢正，姚海林，赵阳，唐楚轩，刘杰，詹永祥，骆行文，
申请(专利权)人：中国科学院武汉岩土力学研究所，
类型：发明
国别省市：