CN106364069B - 一种高性能复合土工布及其制备方法 - Google Patents

一种高性能复合土工布及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种高性能复合土工布及其制备方法，所述复合土工布包括顶层、基层以及底层；所述顶层为玻纤格栅；所述基层由经线与纬线编织而成；所述底层包括聚酰亚胺纤维、玻璃纤维以及高强纤维，三种纤维经开松、混合、梳理、铺网后，通过针刺、热定型交织在一起；聚酰亚胺纤维、玻璃纤维、高强纤维的重量比为4：4：2。所述土工布力学性能优良，具有较强的抗拉强度和抗变形能力，防腐性好，在路面的改造中起到加强、防渗、防反射裂缝作用，能够进一步延长路面使用寿命。

Description

一种高性能复合土工布及其制备方法
技术领域
本发明属于建材领域，涉及一种土工布及其制备方法，具体而言涉及一种高性能复合土工布及其制备方法。
背景技术
目前，土工布主要应用于水利、港口、航道、铁路、公路等泥沙直径小受力大的工程，其起到的主要作用包括1：隔离作用，对不同物理性质的建筑材料进行隔离，使材料不混杂，保持材料的整体性；2：过滤作用，当水由细料土层流入粗料土层时，利用土工布的透水性，让水通过而拦截住土颗粒、细沙等物料；3：稳定作用，增强土体抗拉抗变形能力，增强建筑结构稳定性。
而现有的常用土工布结构单一，抗拉强度和抗变形能力低，使土工布的寿命减短，因此，本领域技术人员亟需提供一种加强型土工布，能有效地提高抗拉强度和抗变形能力，延长土工布的使用寿命。
发明内容
本发明提供一种高性能复合土工布，力学性能优良，具有较强的抗拉强度和抗变形能力，防腐性好，在路面的改造中起到加强、防渗、防反射裂缝作用，能够进一步延长路面使用寿命。
具体的，本发明提供一种高性能复合土工布，所述复合土工布包括顶层、基层以及底层；所述顶层为玻纤格栅；所述基层由经线与纬线编织而成；所述底层包括聚酰亚胺纤维、玻璃纤维以及高强纤维，三种纤维经开松、混合、梳理、铺网后，通过针刺、热定型交织在一起，聚酰亚胺纤维、玻璃纤维、高强纤维的重量比为4：4：2。
所述的高强纤维是将分子量为150-200万的超高分子量聚乙烯粉料10-20份、聚甲醛1-4份、石蜡油60-80份、木质素0.5-3份、纳米有机膨润土0.5-2份在混合釜中混合一起，加热搅拌，加热温度130℃～150℃，得膨胀液，自然降温形成冻胶块，取出冻胶块并在碎料设备上将其粉碎成粒料，然后用脱油设备脱去部分溶剂，将粒料输入到螺杆挤压机熔融纺丝：螺杆长径比为1∶40，螺杆各段温度为150℃-250℃，螺杆挤出速度为200-250转/分，喷丝板100～150孔，孔径0.5～0.8mm，喷丝熔体温度控制在200℃～220℃，喷头牵伸5～15m/分，然后预拉伸卷绕，再经过萃取、干燥和超倍拉伸工艺，得到高强纤维。
优选的，所述的高强纤维是将分子量为150-200万的超高分子量聚乙烯粉料15份、聚甲醛3份、石蜡油70份、木质素2份、纳米有机膨润土1份在混合釜中混合一起，加热搅拌，加热温度140℃，得膨胀液，自然降温形成冻胶块，取出冻胶块并在碎料设备上将其粉碎成粒料，然后用脱油设备脱去部分溶剂，将粒料输入到螺杆挤压机熔融纺丝：螺杆长径比为1∶40，螺杆各段温度为200℃，螺杆挤出速度为220转/分，喷丝板130孔，孔径0.6mm，喷丝熔体温度控制在210℃，喷头牵伸10m/分，然后预拉伸卷绕，再经过萃取、干燥和超倍拉伸工艺，得到高强纤维。
优选地，所述的高强纤维是将分子量为150-200万的超高分子量聚乙烯粉料10份、聚甲醛1份、石蜡油60份、木质素0.5份、纳米有机膨润土0.5份在混合釜中混合一起，加热搅拌，加热温度130℃，得膨胀液，自然降温形成冻胶块，取出冻胶块并在碎料设备上将其粉碎成粒料，然后用脱油设备脱去部分溶剂，将粒料输入到螺杆挤压机熔融纺丝：螺杆长径比为1∶40，螺杆各段温度为150℃，螺杆挤出速度为200转/分，喷丝板100孔，孔径0.5mm，喷丝熔体温度控制在200℃，喷头牵伸5m/分，然后预拉伸卷绕，再经过萃取、干燥和超倍拉伸工艺，得到高强纤维。
优选地，所述的高强纤维是将分子量为150-200万的超高分子量聚乙烯粉料20份、聚甲醛4份、石蜡油80份、木质素3份、纳米有机膨润土2份在混合釜中混合一起，加热搅拌，加热温度150℃，得膨胀液，自然降温形成冻胶块，取出冻胶块并在碎料设备上将其粉碎成粒料，然后用脱油设备脱去部分溶剂，将粒料输入到螺杆挤压机熔融纺丝：螺杆长径比为1∶40，螺杆各段温度为250℃，螺杆挤出速度为250转/分，喷丝板150孔，孔径0.8mm，喷丝熔体温度控制在220℃，喷头牵伸15m/分，然后预拉伸卷绕，再经过萃取、干燥和超倍拉伸工艺，得到高强纤维。
在本发明一个具体的实施方式中，所述基层由经线与纬线编织而成，所述纬线包括第一纬线、第二纬线和第三纬线，经线包括第一经线和第二经线，其中第一纬线、第二纬线和第三纬线按比例1:1：1排列，第一经线和第二经线按比例2：1排列，所述第一经线采用聚酰胺纤维，第二经线采用聚丙烯腈纤维，第一纬线采用聚酯纤维，第二纬线采用玻璃纤维，第三纬线采用亚麻纤维。
优选地，所述玻纤格栅为采用玻璃纤维经经编机编织而成的玻纤网格。选用优质增强型无碱玻璃纤维。
在本发明一个具体的实施方式中，所述基层和底层通过粘结剂粘接在一起；优选地，所述粘结剂是聚酯粉末。
具体实施方式
实施例1：一种高性能复合土工布
所述复合土工布包括顶层、基层以及底层；所述顶层为玻纤格栅；所述基层由经线与纬线编织而成；所述底层包括聚酰亚胺纤维、玻璃纤维以及高强纤维，三种纤维经开松、混合、梳理、铺网后，通过针刺、热定型交织在一起；聚酰亚胺纤维、玻璃纤维、高强纤维的重量比为4：4：2；
所述的高强纤维是将分子量为150-200万的超高分子量聚乙烯粉料15份、聚甲醛3份、石蜡油70份、木质素2份、纳米有机膨润土1份在混合釜中混合一起，加热搅拌，加热温度140℃，得膨胀液，自然降温形成冻胶块，取出冻胶块并在碎料设备上将其粉碎成粒料，然后用脱油设备脱去部分溶剂，将粒料输入到螺杆挤压机熔融纺丝：螺杆长径比为1∶40，螺杆各段温度为200℃，螺杆挤出速度为220转/分，喷丝板130孔，孔径0.6mm，喷丝熔体温度控制在210℃，喷头牵伸10m/分，然后预拉伸卷绕，再经过萃取、干燥和超倍拉伸工艺，得到高强纤维；
所述基层由经线与纬线编织而成，所述纬线包括第一纬线、第二纬线和第三纬线，经线包括第一经线和第二经线，其中第一纬线、第二纬线和第三纬线按比例1:1：1排列，第一经线和第二经线按比例2：1排列，所述第一经线采用聚酰胺纤维，第二经线采用聚丙烯腈纤维，第一纬线采用聚酯纤维，第二纬线采用玻璃纤维，第三纬线采用亚麻纤维；
所述基层和底层通过聚酯粉末粘接在一起。
实施例2 一种高性能复合土工布
所述复合土工布包括顶层、基层以及底层；所述顶层为玻纤格栅；所述基层由经线与纬线编织而成；所述底层包括聚酰亚胺纤维、玻璃纤维以及高强纤维，三种纤维经开松、混合、梳理、铺网后，通过针刺、热定型交织在一起；聚酰亚胺纤维、玻璃纤维、高强纤维的重量比为4：4：2；
所述的高强纤维是将分子量为150-200万的超高分子量聚乙烯粉料10份、聚甲醛1份、石蜡油60份、木质素0.5份、纳米有机膨润土0.5份在混合釜中混合一起，加热搅拌，加热温度130℃，得膨胀液，自然降温形成冻胶块，取出冻胶块并在碎料设备上将其粉碎成粒料，然后用脱油设备脱去部分溶剂，将粒料输入到螺杆挤压机熔融纺丝：螺杆长径比为1∶40，螺杆各段温度为150℃，螺杆挤出速度为200转/分，喷丝板100孔，孔径0.5mm，喷丝熔体温度控制在200℃，喷头牵伸5m/分，然后预拉伸卷绕，再经过萃取、干燥和超倍拉伸工艺，得到高强纤维；
所述基层由经线与纬线编织而成，所述纬线包括第一纬线、第二纬线和第三纬线，经线包括第一经线和第二经线，其中第一纬线、第二纬线和第三纬线按比例1:1：1排列，第一经线和第二经线按比例2：1排列，所述第一经线采用聚酰胺纤维，第二经线采用聚丙烯腈纤维，第一纬线采用聚酯纤维，第二纬线采用玻璃纤维，第三纬线采用亚麻纤维；
所述基层和底层通过聚酯粉末粘接在一起。
实施例3 一种高性能复合土工布的制备
所述复合土工布包括顶层、基层以及底层；所述顶层为玻纤格栅；所述基层由经线与纬线编织而成；所述底层包括聚酰亚胺纤维、玻璃纤维以及高强纤维，三种纤维经开松、混合、梳理、铺网后，通过针刺、热定型交织在一起；聚酰亚胺纤维、玻璃纤维、高强纤维的重量比为4：4：2；
所述的高强纤维是将分子量为150-200万的超高分子量聚乙烯粉料20份、聚甲醛4份、石蜡油80份、木质素3份、纳米有机膨润土2份在混合釜中混合一起，加热搅拌，加热温度150℃，得膨胀液，自然降温形成冻胶块，取出冻胶块并在碎料设备上将其粉碎成粒料，然后用脱油设备脱去部分溶剂，将粒料输入到螺杆挤压机熔融纺丝：螺杆长径比为1∶40，螺杆各段温度为250℃，螺杆挤出速度为250转/分，喷丝板150孔，孔径0.8mm，喷丝熔体温度控制在220℃，喷头牵伸15m/分，然后预拉伸卷绕，再经过萃取、干燥和超倍拉伸工艺，得到高强纤维；
所述基层由经线与纬线编织而成，所述纬线包括第一纬线、第二纬线和第三纬线，经线包括第一经线和第二经线，其中第一纬线、第二纬线和第三纬线按比例1:1：1排列，第一经线和第二经线按比例2：1排列，所述第一经线采用聚酰胺纤维，第二经线采用聚丙烯腈纤维，第一纬线采用聚酯纤维，第二纬线采用玻璃纤维，第三纬线采用亚麻纤维；
所述基层和底层通过聚酯粉末粘接在一起。
对比例1：（底层省略聚酰亚胺纤维）
所述复合土工布包括顶层、基层以及底层；所述顶层为玻纤格栅；所述基层由经线与纬线编织而成；所述底层包括玻璃纤维以及高强纤维，两种纤维经开松、混合、梳理、铺网后，通过针刺、热定型交织在一起；玻璃纤维、高强纤维的重量比为4：4：2；其他同实施例1。
对比例2：（省略聚甲醛）
所述的高强纤维是将分子量为150-200万的超高分子量聚乙烯粉料15份、石蜡油70份、木质素2份、纳米有机膨润土1份在混合釜中混合一起，加热搅拌，加热温度140℃，得膨胀液，自然降温形成冻胶块，取出冻胶块并在碎料设备上将其粉碎成粒料，然后用脱油设备脱去部分溶剂，将粒料输入到螺杆挤压机熔融纺丝：螺杆长径比为1∶40，螺杆各段温度为200℃，螺杆挤出速度为220转/分，喷丝板130孔，孔径0.6mm，喷丝熔体温度控制在210℃，喷头牵伸10m/分，然后预拉伸卷绕，再经过萃取、干燥和超倍拉伸工艺，得到高强纤维；其他同实施例1。
对比例3（ 省略第三纬线）
所述基层由经线与纬线编织而成，所述纬线包括第一纬线、第二纬线，经线包括第一经线和第二经线，其中第一纬线、第二纬线按比例1:1排列，第一经线和第二经线按比例2：1排列，所述第一经线采用聚酰胺纤维，第二经线采用聚丙烯腈纤维，第一纬线采用聚酯纤维，第二纬线采用玻璃纤维；其他同实施例1。
对比例4（改变第一经线和第二经线的配比）
所述基层由经线与纬线编织而成，所述纬线包括第一纬线、第二纬线和第三纬线，经线包括第一经线和第二经线，其中第一纬线、第二纬线和第三纬线按比例1:1：1排列，第一经线和第二经线按比例1：1排列，所述第一经线采用聚酰胺纤维，第二经线采用聚丙烯腈纤维，第一纬线采用聚酯纤维，第二纬线采用玻璃纤维，第三纬线采用亚麻纤维；其他同实施例1。
实施例4：性能测试
测试本发明实施例1-3以及对比例1-4制备的高性能复合土工布的机械性能，结果见表1。
表1 本发明高性能复合土工布的机械性能
断裂强力（KN/m） CBR顶破强力（KN）
实施例1 78 7.6
实施例2 78 7.9
实施例3 76 7.8
对比例1 41 4.7
对比例2 53 5.8
对比例3 47 5.7
对比例4 49 5.5
表1的结果表明，本发明实施例1-3制备的复合土工布就有优良的力学性能，而对比例1-4的力学性能显著下降。

Claims (4)

1.一种高性能复合土工布，其特征在于，所述复合土工布包括顶层、基层以及底层；所述顶层为玻纤格栅；所述基层由经线与纬线编织而成；所述底层包括聚酰亚胺纤维、玻璃纤维以及高强纤维，三种纤维经开松、混合、梳理、铺网后，通过针刺、热定型交织在一起，聚酰亚胺纤维、玻璃纤维、高强纤维的重量比为4：4：2；其中所述的高强纤维是将分子量为150-200万的超高分子量聚乙烯粉料10-20份、聚甲醛1-4份、石蜡油60-80份、木质素0.5-3份、纳米有机膨润土0.5-2份在混合釜中混合一起，加热搅拌，加热温度130℃～150℃，得膨胀液，自然降温形成冻胶块，取出冻胶块并在碎料设备上将其粉碎成粒料，然后用脱油设备脱去部分溶剂，将粒料输入到螺杆挤压机熔融纺丝：螺杆长径比为1∶40，螺杆各段温度为150℃-250℃，螺杆挤出速度为200-250转/分，喷丝板100～150孔，孔径0.5～0.8mm，喷丝熔体温度控制在200℃～220℃，喷头牵伸5～15m/分，然后预拉伸卷绕，再经过萃取、干燥和超倍拉伸工艺，得到高强纤维；所述基层由经线与纬线编织而成，所述纬线包括第一纬线、第二纬线和第三纬线，经线包括第一经线和第二经线，其中第一纬线、第二纬线和第三纬线按比例1:1：1排列，第一经线和第二经线按比例2：1排列，所述第一经线采用聚酰胺纤维，第二经线采用聚丙烯腈纤维，第一纬线采用聚酯纤维，第二纬线采用玻璃纤维，第三纬线采用亚麻纤维。
2.根据权利要求1所述的高性能复合土工布，所述玻纤格栅为采用玻璃纤维经经编机编织而成。
3.根据权利要求1所述的高性能复合土工布，所述顶层、基层和底层通过粘结剂粘接在一起。
4.根据权利要求3所述的高性能复合土工布，所述粘结剂是聚酯粉末。
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