專利名稱：一種土工合成材料粘合劑的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種合成材料的合成方法，特別是涉及一種用于合成 土工防水材料的改性聚丙烯酰胺的合成方法。
背景技術(shù)：
土工合成材料膨潤土襯墊(Geosynthetic Clay Liner，簡稱GCL)
是20世紀(jì)90年代中期在國際上出現(xiàn)的一種新型土工合成材料。GCL 的防滲性能介于壓實粘土襯墊(CCL)和高分子材料土工膜之間，正 逐步得到工程界的認(rèn)可，在越來越多的工程領(lǐng)域得到應(yīng)用。土工合成 材料膨潤土墊是在兩層土工合成材料之間夾封膨潤土，通過針刺、粘 接或縫合等工藝制成的一種新型復(fù)合防滲材料，依靠以蒙脫石為主要 成份的膨潤土夾層起防滲作用。其中，粘合型GCL (單、雙層)用 水溶性粘合劑粘合一層層薄薄的膨潤土，覆蓋層土工織物可以是無紡 織物，也可是有紡織物。但是由于一般的粘合劑固化后吸水性低，粘 合劑的加入降低膨潤土的滲透性能，粘合結(jié)構(gòu)的形成還可使膨潤土之 間因為被隔離而失去膨潤土原有的特性，由于與膨潤土的遇水膨脹倍 數(shù)存在較大差異，致使土工材料(特別是單層GCL)遇水膨脹時易 發(fā)生開裂，抗水解性能差，影響材料的整體防滲性能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種用于合成土工防水材料的的改性聚 丙烯酰胺的合成方法。該方法采用改性聚丙烯酰胺作為膨潤土土工合
成材料的粘合劑，以達(dá)到交聯(lián)速度快、聚合放熱溫度低、抗水解能力 強及遇水膨脹倍數(shù)與膨潤土相當(dāng)?shù)哪康摹?br> 本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的-
一種土工合成材料粘合劑的制備方法，其首先以丙烯酰胺為單 體，以過硫酸銨為引發(fā)劑，以甲酸鈉為鏈轉(zhuǎn)移劑合成低分子量的聚丙
烯酰胺；用甲醛在堿性條件下對低分子量的聚丙烯酰胺羥甲基化；使 羥甲基化聚丙烯酰胺和丙烯酰胺在堿性條件下進(jìn)行縮合反應(yīng)得到改 性聚丙烯酰胺；室溫下改性聚丙烯酰胺水溶液和交聯(lián)劑，促進(jìn)劑和引 發(fā)劑快速交聯(lián)得到凝膠，再加入膨潤土即可制備該土工合成材料粘合 劑。
如上所述的一種土工合成材料粘合劑的制備方法，其低分子量的 聚丙烯酰胺合成
將甲酸鈉、水和部分丙烯酰胺在60。C以上混合均勻，再加入過 硫酸胺和剩余的丙烯酰胺進(jìn)行聚合反應(yīng)；
羥甲基化反應(yīng)
上述聚合產(chǎn)物，在恒溫和堿性條件下與甲醛反應(yīng)； 縮合反應(yīng)
上述羥甲基化反應(yīng)產(chǎn)物，在堿性條件下與丙烯酰胺縮合反應(yīng)； 交聯(lián)反應(yīng)
上述縮合反應(yīng)產(chǎn)物與交聯(lián)劑、促進(jìn)劑、引發(fā)劑作用，得果凍狀膠體。
如上所述的一種土工合成材料粘合劑的制備方法，其聚合反應(yīng)的
溫度為60'C 8(TC以上，時間為2h;羥甲基化反應(yīng)的溫度為4(TC、 pH值為10，反應(yīng)時間為2h;縮合反應(yīng)的溫度為55。C、 pH值為10， 反應(yīng)時間為3h。
本發(fā)明的優(yōu)點與效果是-
1. 本發(fā)明的改性聚丙烯酰胺在室溫時凝膠速度快，有利實際應(yīng) 用；并且改性聚丙烯酰胺無毒，不會帶來二次污染。
2. 本發(fā)明的改性聚丙烯酰胺是通過側(cè)鏈基團交聯(lián)，降低了凝膠 的吸水性和水解性，使凝膠具有很好的穩(wěn)定性和機械性能。
3. 本發(fā)明交聯(lián)聚丙烯酰胺的吸水膨脹率和膨潤土的吸水膨脹率 相近，克服了使用通用粘合劑時土工防水材料吸水后易開裂的缺點。
4. 本發(fā)明的改性聚丙烯酰胺的合成工藝簡單，成本低，可工業(yè) 化生產(chǎn)。
具體實施例方式
1、改性聚丙烯酰胺的合成工藝
稱取8 11克丙烯酰胺，85 96克水，過硫酸銨(引發(fā)劑，濃 度為3.0Xl(y3mol/L)，甲酸鈉(鏈轉(zhuǎn)移劑，濃度為8Xl(y2mol/L)。 首先向裝有攪拌器、冷凝管和溫度計的反應(yīng)器中加入己稱好的甲酸鈉 和部分水，同時打開加熱器和攪拌器，將部分丙烯酰胺溶液倒入四口 瓶，剩下的溶液裝入滴液漏斗。
當(dāng)溫度達(dá)到60°C以上時，加入已準(zhǔn)備的過硫酸銨，溫度達(dá)到80°C 時，開始滴加剩余的丙烯酰胺溶液，滴加完畢后反應(yīng)2h。
繼續(xù)調(diào)節(jié)溫度為4(TC和pH值(用三乙胺)為IO,恒溫時加甲
醛并且隨時控制pH值，恒溫時間2h后，停止加熱。
調(diào)節(jié)溫度為55'C與pH值為10，恒溫加丙烯酰胺且隨時控制pH
值，恒溫反應(yīng)3h后，停止加熱。降到室溫備用。 2、改性聚丙烯酰胺的凝膠
取含約30克改性聚丙烯酰胺的水溶液，依次加入占單體總量約 2% (摩爾比)的交聯(lián)劑N， N'-亞甲基雙丙烯酰胺，適量促進(jìn)劑N， N， N'， N'-四甲基乙二胺，攪拌均勻，再加入引發(fā)劑過硫酸銨水溶液， 快速攪拌均勻，靜置反應(yīng)數(shù)分鐘后，得果凍狀膠體。如同時加入約 65 75克的膨潤土即可制備一種土工防水材料。
在聚丙烯酰胺的酰胺基團上引入具有高反應(yīng)活性的一CHCH2，使
該線型高分子室溫下易交聯(lián)聚合，有利于提高凝膠的性能。
權(quán)利要求
1.一種土工合成材料粘合劑的制備方法，其特征在于，首先以丙烯酰胺為單體，以過硫酸銨為引發(fā)劑，以甲酸鈉為鏈轉(zhuǎn)移劑合成低分子量的聚丙烯酰胺；用甲醛在堿性條件下對低分子量的聚丙烯酰胺羥甲基化；使羥甲基化聚丙烯酰胺和丙烯酰胺在堿性條件下進(jìn)行縮合反應(yīng)得到改性聚丙烯酰胺；室溫下改性聚丙烯酰胺水溶液和交聯(lián)劑，促進(jìn)劑和引發(fā)劑快速交聯(lián)得到凝膠，再加入膨潤土即可制備該土工合成材料粘合劑。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種土工合成材料粘合劑的制備方法， 其特征在于，低分子量的聚丙烯酰胺合成將甲酸鈉、水和部分丙烯酰胺在60'C以上混合均勻，再加入過 硫酸胺和剩余的丙烯酰胺進(jìn)行聚合反應(yīng)； 羥甲基化反應(yīng)-上述聚合產(chǎn)物，在恒溫和堿性條件下與甲醛反應(yīng)； 縮合反應(yīng)上述羥甲基化反應(yīng)產(chǎn)物，在堿性條件下與丙烯酰胺縮合反應(yīng)； 交聯(lián)反應(yīng)-上述縮合反應(yīng)產(chǎn)物與交聯(lián)劑、促進(jìn)劑、引發(fā)劑作用，得果凍狀膠體。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種土工合成材料粘合劑的制備方法， 其特征在于，聚合反應(yīng)的溫度為6(TC 8(TC以上，時間為2h;羥甲 基化反應(yīng)的溫度為40°C、 pH值為10，反應(yīng)時間為2h;縮合反應(yīng)的 溫度為55°C、 pH值為10，反應(yīng)時間為3h。
全文摘要
一種土工合成材料粘合劑的制備方法，涉及一種改性聚丙烯酰胺的合成方法。該方法首先以丙烯酰胺為單體，以過硫酸銨為引發(fā)劑，以甲酸鈉為鏈轉(zhuǎn)移劑合成低分子量的聚丙烯酰胺；用甲醛在堿性條件下對低分子量的聚丙烯酰胺羥甲基化；使羥甲基化聚丙烯酰胺和丙烯酰胺在堿性條件下進(jìn)行縮合反應(yīng)得到改性聚丙烯酰胺；室溫下改性聚丙烯酰胺水溶液和交聯(lián)劑，促進(jìn)劑和引發(fā)劑快速交聯(lián)得到凝膠，再加入膨潤土即可制備該土工合成材料粘合劑。該改性聚丙烯酰胺無毒、室溫交聯(lián)聚合速度快、交聯(lián)聚合放熱少、凝膠強度高及使用壽命長，適合用于包裹膨潤土制備土工防水材料。
文檔編號C08J3/24GK101104783SQ200710012438
公開日2008年1月16日 申請日期2007年8月10日 優(yōu)先權(quán)日2007年8月10日
發(fā)明者劉學(xué)貴, 劉長風(fēng), 紅 邵 申請人:沈陽化工學(xué)院