一種納米複合型膨脹抗裂防水劑的製作方法

2023-05-24 01:53:31 1

專利名稱：一種納米複合型膨脹抗裂防水劑的製作方法
技術領域：
本發明屬於膨脹抗裂防水劑技術領域，具體涉及一種納米複合型膨脹抗裂防水劑。
背景技術：
隨著經濟的快速發展，我國的建築業也在迅猛發展，混凝土的使用量也大大增加。但混凝土在澆築硬化過程中，由於化學減縮、冷縮、和幹縮等原因會引起體積收縮。而且單位水泥用量和用水量越多，混凝土體積越大，水分蒸發越快，則收縮越明顯。一般情況下，每Im3混凝土收縮值為0. 04% -0. 09%，導致混凝土產生開裂、滲漏、鋼筋鏽蝕、預應力損失等不良後果。
為了解決這一問題，針對不同的混凝土配合比、養護制度和約束狀態，摻入適量的膨脹劑或防水劑可以解決混凝土的開裂、滲漏、鋼筋鏽蝕、預應力損失等不良後果，並使處於約束狀態下的混凝土密實性提高，改善其抗滲性，因此很多工程應用了膨脹劑或防水劑。但傳統的膨脹劑或防水劑在摻量、限制程度和養護條件等方面都有較苛刻的要求，受制於水泥及混凝土的適應性，易產生坍落度損失大和泌水率降低、凝結時間縮短等問題。

發明內容
本發明的目的是提供一種納米複合型膨脹抗裂防水劑，以彌補現有技術的不足。本發明的納米複合型膨脹抗裂防水劑，其組分及含量如下硫鋁酸鈣9. 2%-27. 5%、鋁酸鈣 6. 8%_11. 2%、氫氧化鈣 7. 1%_15. 4%、PSP 有機矽粉4. 8%-13. 6%、矽酸鈉3. 6%-7. 5%、乙二胺磷酸鈉0. 1%-3. 2%、鐵粉0. 5%-2. 5%、硼砂
I.0%-3. 3%、二氧化錳0. 1%-0. 5%、聚丙烯纖維0. 1%-2. 4%、乙二胺四乙酸二鈉0. 1%-0. 8%、三聚磷酸鈉I. 8%-4. 3%、粉煤灰15. 2%-22. 5%、氨基苯氧基萘磺酸鹽5. 3%_11. 6%、FP納米聚合物 5. l%-8. 5%o其中的PSP有機矽粉由聚矽氧烷和氨基聚醚有機矽混合而成，其中聚娃氧燒百分含量為68. 5%,氨基聚醚有機娃百分含量為31. 5% ；氨基苯氧基萘磺酸鹽的製備方法如下首先在二甲苯中加入I-萘酚_3，6-二磺酸鈉和2，4- 二硝基氟苯，I-萘酹-3, 6- 二磺酸鈉和2，4- 二硝基氟苯的摩爾比1:2,均勻攪拌至溶質溶解並逐漸加溫至30°C，再加入少量無水碳酸鈉和二甲基亞碸，在50°C條件下無氧反應15h，再經過烘乾後得到氨基苯氧基萘磺酸鹽。FP納米聚合物首先將甲基丙烯酸甲脂和偶氮二異丁腈按體積比2. 3:3. 7在75°C攪拌預聚合反應30min，冷卻至室溫，再經過50°C聚合6h得到聚甲基丙烯酸甲脂，然後將水相Fe3O4納米晶體加入到聚甲基丙烯酸甲脂中攪拌60min，再次放入恆溫乾燥箱中以50°C聚合72h，得到FP納米聚合物。上述的納米複合型膨脹抗裂劑，其最優配比為硫鋁酸鈣22. 5%、鋁酸鈣8. 3%、氫氧化鈣9. 2%、PSP有機矽粉11. 6%、矽酸鈉6. 2%、乙二胺磷酸鈉0. 5%、鐵粉I. 8%、硼砂2. 1%、二氧化錳0. 3%、聚丙烯纖維2. 2%、乙二胺四乙酸二鈉0. 4%、三聚磷酸鈉2. 6%、粉煤灰17. 6%、氨基苯氧基萘磺酸鹽7. 8%、FP納米聚合物6. 9%o本發明產品活性高，水化速度快，作為早期膨脹源可以補償混凝土硬化初期的自動收縮、冷縮和部分幹縮；還可補償混凝土中期的幹縮，減少收縮落差。發明產品中的硫鋁酸鹽、氫氧化鈣、PSP有機矽粉和鐵粉能夠協同發揮膨脹作用，相互彌補促進，具備獨特的「補償和收縮」的性能；粉煤灰與萘磺酸鹽的加入可以極大提高混凝土的和易性，補償膨脹組分的不利影響；硼砂和三聚磷酸鈉等起到增加混凝土的和易性，維護鋼筋免於鏽蝕，適度增加泌水率和緩凝時間等效果；FP納米聚合物、乙二胺磷酸鈉與聚丙烯纖維能形成堅固、具有枝狀結構的納米晶粒/纖維支撐體系，納米晶在纖維分支上又會 形成短小的枝狀分支結構，可使膨脹微粒分散在晶粒邊界上，獲得彌散強化、改善塑性和提高穩定性的效果，促進膨脹組分在混凝土中分散均勻，提高了膨脹組分與其他組分的結合力，並在提高其力學性能的同時不破壞母材的均勻性，能保持長期發揮功效。本發明產品在混凝土不同的齡期有不同的膨脹礦相生成，極有效的控制了混凝土及水泥砂漿的早期塑性收縮、幹縮等非結構性裂縫的產生和發展，保證了混凝土淨收縮量在各個齡期始終小於混凝土極限延伸，阻礙骨料的離析和沉降裂縫的形成，使混凝土的膨脹增長曲線與混凝土強度曲線相協調，大大提高混凝土的抗滲、防水、抗衝擊性能，增加混凝土的韌性和耐磨性。產品的成分均為低鹼材料，因而可以有效抑制鹼-矽、鹼-矽酸鹽、鹼-碳酸鹽等鹼-集料反應。本發明產品可以用於海底隧道、跨海大橋、水工工程等支護結構及有抗滲防水要求的結構工程建設和混凝土的維護，能起到很好的密實、抗裂、抗滲、防水的作用，使建築物的壽命大大延長。另夕卜，本發明產品無毒、無味、對水質無影響，屬綠色環保型高性能膨脹抗裂防水劑產品。
具體實施例方式本發明的納米複合型膨脹抗裂防水劑所用到的組分中，其中的PSP有機矽粉、氨基苯氧基萘磺酸鹽和FP納米聚合物是申請人獨創併合成製備生產，其他組分可以選用任一款市售的產品。一、PSP有機矽粉的製備PSP有機矽粉是由聚矽氧烷和氨基聚醚有機矽混合而成(其中聚矽氧烷質量百分比組成為68. 5%，氨基聚醚有機矽為31. 5%)。其中聚矽氧烷由氯甲烷和SiO2粉末(按質量比3:1)經硫酸銅催化下在230°C時反應12h後，產物經分餾脫除多餘原料後，水解生成二甲基二羥基矽烷，將二甲基二羥基矽烷在聚合反應釜內加入溶劑二甲苯(溶劑為氯甲烷和SiO2粉末反應原料質量的15%)，使二甲基二羥基矽烷在85°C時經縮合聚合反應得到交聯高分子聚矽氧烷；氨基聚醚有機矽由氫矽油先與烯丙基聚醚(體積比為I. 3:1)在105°C時金屬鉬的催化下加成反應8h得到聚醚改性有機矽，再將聚醚改性有機矽在65°C用醋酸鈉催化下與二乙醇胺(聚醚改性有機矽與二乙醇胺質量比為3. 6:1)反應3h而製得氨基聚醚有機矽。把聚矽氧烷和氨基聚醚有機矽常溫乾燥72h後，採用幹研法研磨後均勻攪拌，從而製得PSP有機矽粉。二、氨基苯氧基萘磺酸鹽的製備
氨基苯氧基萘磺酸鹽的製備方法如下首先在二甲苯中先加入0. 5mol的I-萘酚-3，6- 二磺酸鈉和I. 62mol的2，4- 二硝基氟苯，均勻攪拌至溶質溶解並逐漸加溫至30°C,再加入15g無水碳酸鈉和28g 二甲基亞碸,在50°C條件下無氧反應15h,產物經過烘乾後得到氨基苯氧基萘磺酸鹽。三、FP納米聚合物的製備FP納米聚合物的製備由甲基丙烯酸甲脂和偶氮二異丁腈(體積比2. 3:3. 7)在75°C強攪拌預聚合反應30min，冷卻至室溫，再經過50°C聚合6h得到聚甲基丙烯酸甲脂(PMMA)，將水相Fe3O4納米晶體加入到聚甲基丙烯酸甲脂膠狀物質(PMMA)內，其中納米晶與PMMA質量比為1: 3，強力攪拌60min，使Fe3O4納米晶均勻分布在膠狀物質中，最後將Fe3O4/PMMA膠狀體再次放入恆溫乾燥箱中以50°C聚合72h，最終得到FP納米聚合物。
本發明將硫鋁酸鈣、鋁酸鈣、粉煤灰、氫氧化鈣、鐵粉、PSP機矽粉和氨基苯氧基萘磺酸鹽經過球磨的方法磨至大小為3-5 ym，然後加入有乙二胺磷酸鈉、三聚磷酸鈉、硼砂、矽酸鈉、二氧化錳、聚丙烯纖維、乙二胺四乙酸二鈉、和FP納米聚合物後，採用離心研磨法研磨製成本發明的產品。實施例I一種本發明的納米複合型膨脹抗裂防水劑，其組分及質量百分比含量如下硫鋁酸鈣24%、鋁酸鈣10%、氫氧化鈣15%、PSP有機矽粉5%、矽酸鈉6%、乙二胺磷酸鈉2%、鐵粉1%、硼砂2. 5%、二氧化錳0. 4%、聚丙烯纖維I. 5%、乙二胺四乙酸二鈉0. 5%、三聚磷酸鈉I. 8%、粉煤灰15. 2%、氨基苯氧基萘磺酸鹽11. 6%、FP納米聚合物8. 5%。其製備方法如下，將硫鋁酸鈣、鋁酸鈣、粉煤灰、氫氧化鈣、鐵粉、PSP機矽粉和氨基苯氧基萘磺酸鹽按上面的含量混合後，經過球磨的方法磨至大小為3. 5 y m，再按上面的配比加入乙二胺磷酸鈉、三聚磷酸鈉、硼砂、矽酸鈉、二氧化錳、聚丙烯纖維、乙二胺四乙酸二鈉、和FP納米聚合物後，採用研磨法研磨製成本發明的產品。實施例2另一種納米複合型膨脹抗裂防水劑，其組分及重量百分比含量如下硫鋁酸鈣10%、鋁酸鈣8%、氫氧化鈣15%、PSP有機矽粉11%、矽酸鈉7%、乙二胺磷酸鈉2%、鐵粉2%、硼砂2. 5%、二氧化錳0. 5%、聚丙烯纖維2. 0%、乙二胺四乙酸二鈉0. 5%、三聚磷酸鈉3%、粉煤灰22. 5%、氨基苯氧基萘磺酸鹽8%、FP納米聚合物6%。本實施例2的納米複合型膨脹抗裂防水劑，其具體技術指標如表I所示表I納米複合型膨脹抗裂防水劑的技術指標
權利要求
1.一種納米複合型膨脹抗裂防水劑，包括有如下質量百分比含量的組分硫鋁酸鈣9. 2%-27. 5%、鋁酸鈣 6. 8%-11. 2%、氫氧化鈣 7. 1%_15· 4%、PSP 有機矽粉 4. 8%-13. 6%、矽酸鈉3. 6%-7. 5%、こニ胺磷酸鈉O. 1%-3. 2%、鐵粉O. 5%_2. 5%、硼砂1. 0%-3. 3%、ニ氧化錳O.1%-0. 5%、聚丙烯纖維O. 1%-2. 4%、こニ胺四こ酸ニ鈉O. 1%-0. 8%、三聚磷酸鈉I. 8%-4. 3%、粉煤灰15. 2%-22. 5%、氨基苯氧基萘磺酸鹽5. 3%-lL 6%、FP納米聚合物5. 1%-8. 5%。
2.如權利要求I所述的膨脹抗裂防水劑，其特徵在於所述的PSP有機矽粉由聚矽氧烷和氨基聚醚有機矽混合而成，其中聚矽氧烷質量百分含量為68. 5%，氨基聚醚有機矽百分含量為31. 5%ο
3.如權利要求2所述的膨脹抗裂防水劑，其特徵在於所述的聚矽氧烷的製備方法如下首先將氯甲烷和ニ氧化矽粉末按質量比3:1混合後，經銅催化下在230°C時反應12h，產物經分餾後，再水解生成ニ甲基ニ羥基矽烷；然後將ニ甲基ニ羥基矽烷在聚合反應釜內加入溶劑ニ甲苯，ニ甲苯加入量為氯甲烷和SiO2粉末質量的15%，最後將ニ甲基ニ羥基矽烷在85 °C時經縮合聚合反應製得的。
4.如權利要求2所述的膨脹抗裂防水劑，其特徵在於所述的氨基聚醚有機矽製備方法如下首先將氫矽油與烯丙基聚醚按體積比為I. 3 :1混合後，在105°C時鉬催化下加成反應Sh得到聚醚改性有機矽，再將聚醚改性有機矽在65°C用醋酸鈉催化下與ニこ醇胺反應3h而製得氨基聚醚有機矽，其中聚醚改性有機矽與ニこ醇胺質量比為3. 6 :1。
5.如權利要求I所述的膨脹抗裂防水劑，其特徵在於所述的氨基苯氧基萘磺酸鹽的製備方法如下首先在ニ甲苯中加入I-萘酚_3，6- ニ磺酸鈉和2，4- ニ硝基氟苯，I-萘酚-3，6- ニ磺酸鈉和2，4- ニ硝基氟苯的摩爾比1: 2，均勻攪拌至溶質溶解並逐漸加溫至30°C，再加入少量無水碳酸鈉和ニ甲基亞碸，在50°C條件下無氧反應15h，再經過烘乾後得到氨基苯氧基萘磺酸鹽。
6.如權利要求I所述的膨脹抗裂防水劑，其特徵在於所述的FP納米聚合物的製備方法如下首先將甲基丙烯酸甲脂和偶氮ニ異丁腈按體積比2. 3:3. 7在75°C攪拌預聚合反應30min，冷卻至室溫，再經過50°C聚合6h得到聚甲基丙烯酸甲脂，然後將水相Fe3O4納米晶體加入到聚甲基丙烯酸甲脂中攪拌60min，再次放入恆溫乾燥箱中以50°C聚合72h，得到FP納米聚合物。
7.如權利要求I所述的膨脹抗裂防水劑，其特徵在於由如下質量百分比組分組成硫鋁酸鈣22. 5%、鋁酸鈣8. 3%、氫氧化鈣9. 2%、PSP有機矽粉11. 6%、矽酸鈉6. 2%、こニ胺磷酸鈉O. 5%、鐵粉I. 8%、硼砂2. 1%、ニ氧化錳O. 3%、聚丙烯纖維2. 2%、こニ胺四こ酸ニ鈉O. 4%、三聚磷酸鈉2. 6%、粉煤灰17. 6%、氨基苯氧基萘磺酸鹽7. 8%、FP納米聚合物6. 9%。
全文摘要
本發明涉及一種納米複合型膨脹抗裂劑，其組分及含量如下硫鋁酸鈣9.2%-27.5% 、鋁酸鈣6.8%-11.2%、氫氧化鈣7.1%-15.4%、PSP有機矽粉4.8%-13.6%、矽酸鈉3.6%-7.5%、乙二胺磷酸鈉0.1%-3.2%、鐵粉0.5%-2.5%、硼砂1.0%-3.3%、二氧化錳0.1%-0.5%、聚丙烯纖維0.1%-2.4%、乙二胺四乙酸二鈉0.1%-0.8%、三聚磷酸鈉1.8%-4.3%、粉煤灰15.2%-22.5%、氨基苯氧基萘磺酸鹽5.3%-11.6%、FP納米聚合物5.1%-8.5%。本發明產品產生的膨脹與混凝土收縮同步發展，在不同時期、不同量值、不同晶體礦物的不同作用機理下，生成的填充物能有效填充在混凝土的孔縫中。在受到鋼筋及鄰位的約束時，能產生0.3MPa-0.8MPa的預壓應力，在混凝土不同的齡期有不同的膨脹礦相生成，極有效的控制了混凝土及水泥砂漿的早期塑性收縮、幹縮等非結構性裂縫的產生和發展。
文檔編號C04B22/04GK102701635SQ20121019459
公開日2012年10月3日 申請日期2012年6月13日 優先權日2012年6月13日
發明者于慧, 白靜, 皇甫新章 申請人:天津泰克建築科技有限公司青島分公司