一种基于废弃口罩再利用的新型土工布的制备方法

技术领域

本发明涉及土工合成材料技术领域，特别是涉及一种基于废弃口罩再利用的新型土工布的制备方法。

背景技术

土工布，又称土工织物，它是由合成纤维通过针刺或编织而成的透水性土工合成材料。土工布是新材料土工合成材料其中的一种，成品为布状，一般宽度为4-6米，长度为50-100米。具有强度高、耐腐蚀、透水性好的特点；主要应用于垃圾填埋场、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：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；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；稳定作用，增强土体抗拉抗变形能力，增强建筑结构稳定性。

最近两年，口罩成为了必须的日常消耗品，消耗量大，口罩的主要成分是由无纺布/纱布和超细聚丙烯纤维熔喷材料层组成，若能将废弃口罩与土工布的制备结合起来，在保证土工布性能的同时，对废弃口罩进行废物再利用，对于环境以及能源节约具有重要意义。

发明内容

基于上述内容，本发明提供一种基于废弃口罩再利用的新型土工布的制备方法，将废弃口罩作为制备土工布的原料之一，在保证土工布性能的同时，实现了废弃口罩的废物再利用，对于环境以及能源节约具有重要意义。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明技术方案之一，一种基于废弃口罩再利用的新型土工布的制备方法：包括以下步骤：

步骤1，将聚丙烯、四甲基二乙烯基二硅氧烷和过硫酸钾混合后熔融挤出，得到有机硅改性聚丙烯；

步骤2，将所述有机硅改性聚丙烯与聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维单丝、废弃口罩以及三烯丙基异氰脲酸酯混合反应后进行过滤得到滤渣，对所述滤渣进行冷冻干燥处理，得到改性聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维；

步骤3，将所述改性聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维、聚乙烯醇、抗氧化剂和水混合均匀后过滤得滤饼，对所述滤饼进行干燥处理得到干燥物，对所述干燥物进行针刺固结，得到所述土工布。

进一步地，所述废弃口罩为废弃口罩粉末混合物，具体制备方法为：废弃口罩经灭菌、粉碎后研磨至40-80目，得到废弃口罩粉末，将所述废弃口罩粉末与SiO

SiO

三烯丙基异氰脲酸酯能够提高原料的交联效果，从而提高所制备的土工布的韧性、抗拉强度。

进一步地，步骤1中，所述聚丙烯、四甲基二乙烯基二硅氧烷和过硫酸钾的质量比为40-50:5-7:0.3-0.5。

进一步地，步骤1中利用单螺杆挤出机熔融挤出，具体为：螺杆转速30-40r/min，送料段温度100-120℃，熔化段温度170-180℃，均化段温度140-150℃。

进一步地，步骤2中，所述有机硅改性聚丙烯与聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维单丝、废弃口罩以及三烯丙基异氰脲酸酯的质量比:45-58:20-25:20-25:5-6。

进一步地，步骤2中所述混合反应的温度为180-190℃，时间为55-65min；所述冷冻干燥处理的温度为-35℃，时间为30-35min。

进一步地，步骤3中，所述改性聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维、聚乙烯醇、抗氧化剂和水的质量比为5-5.5:1-1.2:0.3-0.4:10-11。

进一步地，步骤3中所述干燥处理的温度为80-85℃，时间为2-2.5h。

本发明技术方案之二，利用上述的制备方法制备得到的土工布。

本发明技术方案之三，上述的土工布在岩土工程中的应用。

本发明公开了以下技术效果：

本发明将废弃口罩进行消毒灭菌处理后，进行粉碎处理，将其作为原料用于制备土工布，在保证土工布性能的同时，实现了废弃口罩的废物再利用，对于环境以及能源节约具有重要意义。

具体实施方式

现详细说明本发明的多种示例性实施方式，该详细说明不应认为是对本发明的限制，而应理解为是对本发明的某些方面、特性和实施方案的更详细的描述。

应理解本发明中所述的术语仅仅是为描述特别的实施方式，并非用于限制本发明。另外，对于本发明中的数值范围，应理解为还具体公开了该范围的上限和下限之间的每个中间值。在任何陈述值或陈述范围内的中间值以及任何其他陈述值或在所述范围内的中间值之间的每个较小的范围也包括在本发明内。这些较小范围的上限和下限可独立地包括或排除在范围内。

除非另有说明，否则本文使用的所有技术和科学术语具有本发明所述领域的常规技术人员通常理解的相同含义。虽然本发明仅描述了优选的方法和材料，但是在本发明的实施或测试中也可以使用与本文所述相似或等同的任何方法和材料。本说明书中提到的所有文献通过引用并入，用以公开和描述与所述文献相关的方法和/或材料。在与任何并入的文献冲突时，以本说明书的内容为准。

在不背离本发明的范围或精神的情况下，可对本发明说明书的具体实施方式做多种改进和变化，这对本领域技术人员而言是显而易见的。由本发明的说明书得到的其他实施方式对技术人员而言是显而易见的。本申请说明书和实施例仅是示例性的。

关于本文中所使用的“包含”、“包括”、“具有”、“含有”等等，均为开放性的用语，即意指包含但不限于。

本发明实施例中所述“室温”如无特殊说明均指15-30℃。

本发明实施例中所述的废弃口罩具体为废弃口罩粉末混合物，具体制备方法为：废弃口罩经灭菌(消毒柜中10min)、粉碎(布料粉碎机粉碎)后研磨至40-80目，得到废弃口罩粉末，将废弃口罩粉末与SiO

实施例1

步骤1，将40g聚丙烯、5g四甲基二乙烯基二硅氧烷和0.3g过硫酸钾加入到单螺杆挤出机中，控制螺杆转速为30r/min，送料段温度为100℃，熔化段温度为170℃，均化段温度为140℃，熔融挤出得到挤出料，自然冷却至室温，得到有机硅改性聚丙烯；

步骤2，将步骤1制备的有机硅改性聚丙烯和20g聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维单丝、20g废弃口罩以及三烯丙基异氰脲酸酯(TAIC)5g加入到带有温度计和回流装置的三口烧瓶中，将三口烧瓶置于沙浴锅中，控制沙浴温度为185℃，保温搅拌反应60min后，过滤，得到滤渣，将滤渣放入冷冻干燥箱中，在-35℃下干燥30min，得到改性聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维；

步骤3，按重量份数计，取5份改性聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维、1份聚乙烯醇、0.3份抗氧化剂1010和10份去离子水加入到混合机中，搅拌混合均匀后过滤，得到滤饼，将滤饼置于烘箱中，在80℃干燥2h，得到干燥物，将干燥物铺放到网机网帘上，斜帘往复铺网后通过针刺机进行固结(针刺总密度为130/cm

结果：本实施例制备的土工布的横向抗拉强度为50.7kN·m

实施例2

步骤1，将45g聚丙烯、6g四甲基二乙烯基二硅氧烷和0.4g过硫酸钾加入到单螺杆挤出机中，控制螺杆转速为35r/min，送料段温度为110℃，熔化段温度为150℃，均化段温度为145℃，熔融挤出得到挤出料，自然冷却至室温，得到有机硅改性聚丙烯；

步骤2，将步骤1制备的有机硅改性聚丙烯和23g聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维单丝、23g废弃口罩以及三烯丙基异氰脲酸酯(TAIC)5.5g加入到带有温度计和回流装置的三口烧瓶中，将三口烧瓶置于沙浴锅中，控制沙浴温度为180℃，保温搅拌反应65min后，过滤，得到滤渣，将滤渣放入冷冻干燥箱中，在-35℃下干燥33min，得到改性聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维；

步骤3，按重量份数计，取5.3份改性聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维、1.1份聚乙烯醇、0.35份抗氧化剂1010和10.5份去离子水加入到混合机中，搅拌混合均匀后过滤，得到滤饼，将滤饼置于烘箱中，在83℃干燥2h，得到干燥物，将干燥物铺放到网机网帘上，斜帘往复铺网后通过针刺机进行固结(针刺总密度为130/cm

结果：本实施例制备的土工布的横向抗拉强度为53.6kN·m

实施例3

步骤1，将50g聚丙烯、7g四甲基二乙烯基二硅氧烷和0.5g过硫酸钾加入到单螺杆挤出机中，控制螺杆转速为40r/min，送料段温度为120℃，熔化段温度为180℃，均化段温度为150℃，熔融挤出得到挤出料，自然冷却至室温，得到有机硅改性聚丙烯；

步骤2，将步骤1制备的有机硅改性聚丙烯和25g聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维单丝、25g废弃口罩以及三烯丙基异氰脲酸酯(TAIC)6g加入到带有温度计和回流装置的三口烧瓶中，将三口烧瓶置于沙浴锅中，控制沙浴温度为190℃，保温搅拌反应55min后，过滤，得到滤渣，将滤渣放入冷冻干燥箱中，在-35℃下干燥35min，得到改性聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维；

步骤3，按重量份数计，取5.5份改性聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维、1.2份聚乙烯醇、0.4份抗氧化剂1010和11份去离子水加入到混合机中，搅拌混合均匀后过滤，得到滤饼，将滤饼置于烘箱中，在85℃干燥2h，得到干燥物，将干燥物铺放到网机网帘上，斜帘往复铺网后通过针刺机进行固结(针刺总密度为130/cm

结果：本实施例制备的土工布的横向抗拉强度为52.8kN·m

对比例1

与实施例1不同之处仅在于，省略步骤2中三烯丙基异氰脲酸酯(TAIC)的添加。

结果：本对比例制备的土工布的横向抗拉强度为35.7kN·m

对比例2

与实施例1不同之处仅在于，步骤2中所用废弃口罩具体为废弃口罩混合物，具体制备方法为：废弃口罩经灭菌(消毒柜中10min)、粉碎(布料粉碎机粉碎)后研磨至40-80目，得到废弃口罩粉末。

结果：本对比例制备的土工布的横向抗拉强度为32.1kN·m

以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。