[發明專利]能夠提高土工膜力學性能的添加劑及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 201810079629.8
• 申請日: 2018-01-26
• 公開（公告）號: CN108359133A
• 公開（公告）日: 2018-08-03
• 發明（設計）人: 王忠倉;張學飛
• 申請（專利權）人: 新疆磐基實業有限公司
• 主分類號: C08K9/04
• 分類號: C08K9/04;C08K3/04;C08L57/02;C08J5/18
• 代理公司: 烏魯木齊合縱專利商標事務所 65105
• 代理人: 湯建武;蒙海云

本發明涉及土工膜添加劑技術領域，是能夠提高土工膜力學性能的添加劑及其制備方法和應用，該添加劑，通過先后采用N?甲基吡咯烷酮、甲醇處理，部分石油樹脂混合，然后將N?甲基吡咯烷酮和甲醇溶劑脫除后得到能夠提高土工膜力學性能的添加劑。本發明的能夠提高土工膜力學性能的添加劑生產的土工膜不僅具有更好的斷裂強力、撕破強力和抗滲透性能，而且不產生靜電，使由本發明的能夠提高土工膜力學性能的添加劑制備的土工膜在垃圾、危險化學廢物、輻射廢物填埋以及油氣田、化工區等油氣防爆場具有廣泛的應用前景。

技術領域

本發明涉及土工膜添加劑技術領域，是能夠提高土工膜力學性能的添加劑及其制備方法和應用。

背景技術

土工材料是當今被廣泛應用于巖土工程中的土工合成材料，它是高分子聚合物為原料制成土工材料產品的統稱。土工材料分為幾大類：土工布、土工膜、復合土工膜、土工網、土工格柵、排水板、土工格室、膨潤土防水毯等。土工材料作為產業用領域重要的一部分。土工材料的斷裂強力（拉伸強度）、撕破強力（直角撕裂強度）、抗滲透系數（水蒸氣滲透系數）是關鍵技術等級指標，尤其是土工布、土工膜、復合土工膜（布+膜的組合產品）的斷裂強力、撕破強力、土工膜抗滲透系數技術指標是質量等級關鍵技術指標。

石墨烯是目前世上最薄也是最堅硬的納米材料，具有極大的比表面2630M²/g，強度高達130GPa是鋼材的100倍，電阻率僅為10^-6Ω·CM是世界上電阻率最小的材料。

傳統土工膜生產中為改善產品的部分質量性能，其通常添加2%的炭黑，炭黑與基體石油樹脂相溶性很差，炭黑在體系中分散不均勻產生應力集中，導致土工膜力學性能下降，而2%炭黑通常需要2.5至4倍的炭黑載體才能添加到石油樹脂中，所以生產土工膜的原料中就含有炭黑和載體的總比例量達到5%至8%，如此大的添加比例對土工膜產品質量造成較大不穩定影響。

生產土工合膜的基礎原料是石油樹脂聚乙烯系列產品，聚乙烯產品都具有良好的絕緣性能，導致土工膜在生產過程和銷售到用戶鋪設施工過程產生強烈的靜電，靜電的產生不但對人有危害而且在特殊油氣場合容易引發火災爆炸事故。隨著國家環保政策落實，嚴格要求油田開采過程配套污油池收集灑落原油，污油池建設用土工膜數量越來越大，土工膜施工鋪設極易產生靜電對油田油氣場所存在重大安全風險。

發明內容

本發明提供了能夠提高土工膜力學性能的添加劑及其制備方法和應用，克服了上述現有技術之不足，其能有效解決現有以石墨為添加劑生產的土工膜存在力學性能不佳的問題，特別是其能夠顯著改善土工膜的縱橫向拉伸強度、縱橫向直角撕裂強度和水蒸氣滲透系數。

本發明的技術方案之一是通過以下措施來實現的：一種能夠提高土工膜力學性能的添加劑，按下述方法得到：向石墨烯中加入N-甲基吡咯烷酮得到石墨烯N-甲基吡咯烷酮溶液，N-甲基吡咯烷酮與石墨烯的體積比為10至20:1，然后向石墨烯N-甲基吡咯烷酮溶液中加入甲醇后得到石墨烯溶液，將石墨烯溶液中的N-甲基吡咯烷酮和甲醇脫除后得到能夠提高土工膜力學性能的添加劑。

下面是對上述發明技術方案之一的進一步優化或/和改進：

上述甲醇的加入量為N-甲基吡咯烷酮加入量的1倍至1.2倍。

上述石墨烯溶液中的N-甲基吡咯烷酮和甲醇的脫除按下述方法進行：將石墨烯溶液在70℃至75℃的條件下加熱，通過加熱，脫除石墨烯溶液中的N-甲基吡咯烷酮和甲醇。

上述將石墨烯溶液在70℃至75℃的密閉條件下加熱，將加熱過程中揮發的N-甲基吡咯烷酮和甲醇通過抽真空氣相冷凝方式收集。