[發明專利]一種兩性聚合物接枝膨潤土及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 202211486054.4
• 申請日: 2022-11-24
• 公開（公告）號: CN115806649A
• 公開（公告）日: 2023-03-17
• 發明（設計）人: 趙強;王輝;蒲訶夫;郭子赫
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: C08F292/00
• 分類號: C08F292/00;C08F220/06;C08F220/58;C08F230/08
• 代理公司: 武漢藍寶石專利代理事務所(特殊普通合伙) 42242
• 代理人: 韓夢晴

本發明提供一種兩性聚合物接枝膨潤土及其制備方法和應用，屬于土工材料合成以及污染場地修復和治理技術領域。該兩性聚合物接枝膨潤土的制備方法包括以下步驟：將丙烯酸、2?丙烯酰胺?2?甲基丙磺酸和硅烷偶聯劑分散于水中；向得到的混合溶液中加入膨潤土，混合均勻；再加入引發劑，加熱，反應結束后將產物烘干，即得兩性聚合物接枝膨潤土。該方法中單體聚合反應和聚合物接枝膨潤土同時進行，使單體與膨潤土進行一步原位聚合反應即可得到兩性聚合物接枝膨潤土，制備方法簡單快捷。通過該方法制備的兩性聚合物接枝膨潤土在高鹽、強酸、強堿性環境下均具有極低的滲透系數，并具有優異的耐久性能。

技術領域

本發明屬于土工材料合成以及污染場地修復和治理技術領域，具體涉及一種兩性聚合物接枝膨潤土及其制備方法和應用，該兩性聚合物接枝膨潤土可用于需要阻隔含鹽溶液或/和酸性溶液或/和堿性溶液的技術領域。

背景技術

固體垃圾填埋技術有著操作方便、成本低的優點，我國大部分固廢都通過填埋技術處理。然而，環境水滲入垃圾填埋場后，經發酵會產生高鹽、強酸性、強堿性的垃圾滲濾液，垃圾滲濾液泄露將導致嚴重的土壤和地下水污染。

膨潤土防水毯(GCL)是由高膨脹性的膨潤土填充在兩層土工布之間構成，正越來越多的被應用于垃圾填埋場滲濾液的阻隔中。第一代GCL由鈉基膨潤土顆粒構成，當鈉基膨潤土顆粒遇水膨脹時，顆粒間縫隙被阻塞，得到較低的滲透系數。然而高鹽、強酸、強堿溶液會降低鈉基膨潤土的親水性，使其失去膨脹性和阻隔性。為此，人們將鈉基膨潤土與親水聚合物干混劑物理共混，得到聚合物膨潤土復合材料(BPCs)，用于制作第二代GCL。在阻隔垃圾滲濾液時，親水聚合物形成凝膠態，堵塞于鈉基膨潤土顆粒之間，彌補膨潤土顆粒膨脹性的不足。然而，BPCs中的聚合物干混劑和膨潤土顆粒間沒有形成較強的連接作用，因此，第二代GCL在使用時面臨著嚴重的聚合物洗脫問題，嚴重影響產品使用壽命。例如，《Investigating factors influencing polymer elution and the mechanismcontrolling the chemical compatibility of GCLs containing linear polymers》(Geotextiles and Geomembranes,49(4),1004-1018)中公開了選取商業化的第二代GCL在500mM氯化鈣溶液中進行滲透測試，在1.5小時的測試過程中，有35.3％的聚合物被洗脫；又如《Hydraulic conductivity of bentonite-polymer composite geosynthetic clayliners permeated with coal combustion product leachates》(Journal ofGeotechnical and Geoenvironmental Engineering 145(9),04019038-04019050)中公開了在持續9天的測試中(測試液為煤燃燒產物滲濾液)，有95％的聚合物發生了洗脫。

因此，需要開發出一種耐洗脫、耐高鹽溶液、耐強酸強堿溶液、制備方法簡單快捷、成本低廉的改性膨潤土，以提高膨潤土防水毯的防滲效果和使用壽命。

發明內容

為了解決上述問題，本發明提供了一種兩性聚合物接枝膨潤土的制備方法，通過在膨潤土表面進行原位聚合反應和硅烷化反應將聚合物接枝到膨潤土表面，并使聚合物之間相互交聯，得到了一種聚合物共價接枝膨潤土。

具體地，為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種兩性聚合物接枝膨潤土的制備方法，包括以下步驟：

S1、將丙烯酸、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸和硅烷偶聯劑溶于水，混合均勻；

S2、向步驟S1的溶液中加入膨潤土，混合均勻；

S3、向步驟S2的混合液中加入水溶性引發劑，加熱反應，反應結束后將產物烘干，即得所述兩性聚合物接枝膨潤土。