一種自癒合作用的高效砂漿防水劑及其製造方法
2023-10-08 16:41:49
專利名稱：：一種自癒合作用的高效砂漿防水劑及其製造方法一種自癒合作用的高效砂漿防水劑及其製造方法[
技術領域：
]本發明涉及磺化聚苯乙烯砂漿、混凝土防水劑及其製造方法。具體地講，提供一種在低摻量下也具有優異的防水、防滲性能和抗壓、抗折強度性能，且具有自癒合作用的髙效水泥防水劑；並且提供這種水泥防水劑的製造方法，其特徵是設備和工藝簡單、製造成本低廉，各地小型工廠都可生產。[
背景技術：
]聚合物水泥防水混凝土在未硬化狀態下，因聚合物分散體系中所含的表面活性劑與分散體系本身的親水性膠體作用，其流動性、泌水性得到不同程度改善。硬化後水泥水化產物與聚合物網絡相互貫穿，形成與骨料牢固結合的整體，因而其抗拉強度、斷裂韌性提髙，抗滲性、耐久性得到改善。己出現的聚合物水泥防水劑有多種，但現在在工程上常用聚合物水泥防水劑有三種丙烯酸類聚合物水泥防水劑，乙烯一醋酸乙烯共聚物(EVA)水泥防水劑和環氧聚合物乳液水泥防水劑。由於聚合物的改性作用，這些聚合物水泥防水混凝土的斷裂韌性、抗滲性、抗凍性以及耐腐蝕性等方面優於普通防水混凝土。但是上述的聚合物水泥防水劑由於存在或者是單體價格較高、或者是需要專門的聚合物合成技術、或者是髙壓合成設備和複雜的工藝、或者是聚合物和水泥重量之比(以下簡稱為摻量)較髙等問題，增加聚合物水泥防水混疑土的成本，—般只能用於對抗凍、防裂及抗滲等級要求較高的防水工程。本發明的目的是開發一種製造成本低，摻量又較少，而且具有自癒合作用的髙效聚合物防水劑，從而降低聚合物水泥防水混疑土的成本，拓寬其應用範圍。[
發明內容]為實現上述目的，本發明對已出現的各種防水劑及其作用機理進行了種種研究，發現磺化聚苯乙烯是一種較理想的選擇。磺化聚苯乙烯具有大量的磺酸基，易與水泥水化物中的鈣、鋁等形成鹽，起交聯反應，形成特殊的橋鍵作用，可改善水泥硬化漿體微結構，緩解內應力，減少微裂紋的產生，從而增強了聚合物水泥防水混凝土的緻密性。聚合物與水泥水化產物之間也可通過氨鍵、範德華引力而相互作用，對水泥漿體及混凝土的微結構起一定的改善作用；第二，磺化聚苯乙烯是一種聚合物，聚合物本身在混凝土中形成聚合物網絡結構，並與硬化的水泥漿體形成的連續結構相互交織，使混凝土的結構得到加強；第三，隨著水泥水化的進一步進行，聚合物之間的水分逐漸被水泥水化所結合，絮凝的聚合物幾乎全部聚集在水泥漿體孔隙和毛細孔中，從而可降低混凝土的孔隙率，改善混凝土的孔結構，達到增強聚合物水泥防水混凝土的抗滲防水功能的效果。測試結果表明，磺化聚苯乙烯是新型高效有機防水材料，該防水劑在防水性能、強度、變形等性能方面達到甚至超過當前國內同類防水材料一等品要求標準，是一種新型的具有良好應用前景的剛性防水材料。磺化聚苯乙烯的這種作用與聚苯乙烯的磺化度有關。磺化度可為50—100%，最好是75■^95%。磺化度低於50%，在水中不易溶解或不易形成乳液，從而不容易和水泥混合均勻，不能發揮上述的有利性質；完全磺化，雖能發揮上述有益性能，但因親油部分含量較少，防水性能相對較差。製備磺化聚苯乙烯的方法有多種。為了儘可能在簡單的設備和工藝路線中生產磺化聚苯乙烯，降低製造成本，本發明中使用的主要原料是商品聚苯乙烯(或廢舊聚苯乙烯)和硫酸。一種方法是在過量硫酸中磺化的方法，磺化反應結束時廢硫酸的濃度控制在50—85%左右，磺化反應結束，蒸出惰性溶劑，用水稀釋，用氧化鈣等鹼中和，過濾除去硫酸鈣。這種方法的優點是反應可在較低的溫度下進行，缺點是磺化度難於控制，過量硫酸需要處理，產生大量的廢硫酸鈣，如果處理不好容易汙染環境；第二種方法是聚苯乙烯和計算量的硫酸在脫水條件下進行磺化。在商品聚苯乙烯或廢舊聚苯乙烯中加入惰性溶劑，使聚合物的體積佔總體積的5—50%，在脫水條件下慢慢滴入濃硫酸，繼續脫水直至理論脫水量的50—100%，然後用減壓蒸餾或水汽蒸餾的方法移除全部的惰性溶劑，用水稀釋，用鹼中和，必要時還加入0.5-5%十二烷基磺酸鈉。這種方法的優點是磺化度較易控制、無廢硫酸和廢硫酸鈣，不汙染環境，製造成本較低，缺點是需要減壓設備，反應釜的利用率較低。用下面的實施例來更具體地說明本發明，但本發明不受下面實施例的限制。[具體實施方式][實施例l]:稱取52.0758商品聚苯乙烯固體顆粒，加入1L四口瓶中，倒入125ml1，2-二氯乙烷，升溫至50-601C，使聚苯乙烯溶脹。將534g92.5K的H2S0,轉入滴液漏鬥中，滴加到四口瓶中。同時，升溫至8010，並調整一定攪拌轉速，反應45小時後，邊升溫邊蒸出二氯乙烷，再反應45小時，停止反應，冷卻。然後再加入190ml蒸餾水，加熱攪拌至恥1C，攪拌下緩慢冷卻，過濾，充分洗滌，乾燥得淺黃色產物。將磺化產物置於2L燒杯中，加1200ml蒸餾水溶解，慢慢攪拌加入31.8g(0.3mol)N&CO，。再加入氧化鈣調中性，過濾除去硫酸鈣，濾液為聚苯乙烯磺酸鈉溶液，以備使用。[實施例2]:稱取52.0758商品聚苯乙烯固體顆粒，加入到1L帶有分水器的四口瓶中，再加入470ml氯苯，調節真空度使氯苯在100土51C回流。這時，慢慢滴加53g(0.5mo1)92.5%的硫酸，滴畢，繼續脫水，直至出水12.5-13ml。提髙真空度，蒸出大部分氯苯，然後用水汽蒸餾法蒸出全部殘餘氯苯。加入適量水稀釋，用氫氧化鈉調中性，以備使用。控制加入的硫酸量，就可得到不同磺化度的產品。[實施例3]:使用實施例l所得的磺化聚苯乙烯作為防水劑，使用基準水泥(北京興發水泥有限公司)和標準砂(廈門艾思歐標準砂有限公司)，按國家標準JC474-1999《砂漿、混凝土防水劑》；GB178《水泥強度試驗用標準砂》JC/T603-2004《水泥膠砂幹縮試驗方法》;GB1346《水泥標準稠度用水量、凝結時間、安定性檢驗方法》；GB2419《水泥膠砂流動度測定方法》；GB8076《混凝土外加劑》等來進行測試。標準水泥與標準砂的質量比為1:3;用水量根據各項試驗要求確定。採用機械攪拌，液體防水劑摻入拌合水中。搗實採用頻率為50土3HZ,空載時振幅約為0.5mm的泡凝土振動臺，振動時間為15秒。成型溫度為20±3度，並在此溫度下靜停24土2小時脫模，然後在20土3度，相對溼度大於卯％的條件下養護至齡期。測試結果如下tableseeoriginaldocumentpage5從上述測試數據可以看出，磺化聚苯乙烯防水劑在0.010/0摻量下其防水性能、強度等性能方面均已超過當前國內同類防水材料一等品要求標準，是一種新型的具有良好應用前景的剛性防水材料。[實施例4]:用上口直徑70mm，'下口直徑80mm，高30mm的截頭圓錐帶底金屬試模成型基準和受檢砂漿試件各6個,成型後用塑料布將試件蓋好靜停24h,脫模後放在標準養護室中養護，養護至28天後,取出放進烘箱在溫度110"C下烘乾24小時，從烘箱中取出，用密封材料密封裝入滲透儀中進行透水試驗。0.2MPa水壓下有明顯漏水，證明砂漿有裂縫(有些試件上用肉眼也能看見很多十字形裂縫)。將試件在水中養護7天後再做透水試驗，檢測這種防水劑是否有自癒合作用。水壓從0.2MPa開始，恆壓2小時,增至0.3MPa，以後每隔1小時增加水壓0.lMPa，當水壓達到LOMPa(透水壓力比大於300%)時，恆壓3小時，6個試件的端面未呈現滲水現象,說明防水劑有自癒合能力。權利要求1.一種具有自癒合作用的高效砂漿或混凝上剛性防水劑，是由聚苯乙烯和硫酸反應製得。其特徵在於聚苯乙烯的磺化度要控制在50-100％範圍內。2、權利要求1所述的防水劑，其特徵在於磺化度最好控制在75—95%範圍內，磺化度較低時，不易溶解於水或不易乳化，要加入0.5-5%十二烷基磺酸鈉等乳化劑進行乳化。3、根據權利要求1所述的防水劑的製造方法，其特徵在於以製造防水劑為目的，在商品聚苯乙烯或廢舊聚苯乙烯中加入適量惰性溶劑進行溶脹，加入過量硫酸，磺化反應結束時把廢硫酸的濃度控制在50—85%左右，磺化反應結束，蒸出全部惰性溶劑，用水稀釋，用氧化鈣等鹼中和，過濾除去硫酸鈣，必要時還加入0.5-5%十二烷基磺酸鈉。4、根據權利要求1所述的防水劑的製造方法，其特徵在於以製造防水劑為目的，在商品聚苯乙烯或廢舊聚苯乙烯中加入惰性溶劑，使聚合物的體積佔總體積的5—50%,在脫水條件下慢慢滴入濃硫酸，繼續脫水直至理論脫水量的50—100%，然後用減壓蒸餾或水汽蒸餾的方法移除全部的惰性溶劑，用水稀釋，用氧化鈣等鹼中和，必要時還加入0.5-5%十二烷基磺酸鈉。全文摘要本發明涉及一種自癒合作用的高效砂漿、混凝土防水劑及其製造方法。具體地講，提供一種在低摻量下也具有優異的防水、防滲性能和抗壓、抗折強度性能的磺化聚苯乙烯防水劑；並且提供這種防水劑的製造方法，其特徵是設備和工藝簡單、製造成本低廉，各地小型工廠都可生產。文檔編號C04B24/16GK101279828SQ20081010058公開日2008年10月8日申請日期2008年5月20日優先權日2008年5月20日發明者盧會剛,姜日善,巖高申請人:延邊大學;延邊建設工程質量檢測中心實驗場