專利名稱：：一種自愈合作用的高效砂漿防水劑及其制造方法一種自愈合作用的高效砂漿防水劑及其制造方法[
技術(shù)領(lǐng)域：
]本發(fā)明涉及磺化聚苯乙烯砂漿、混凝土防水劑及其制造方法。具體地講，提供一種在低摻量下也具有優(yōu)異的防水、防滲性能和抗壓、抗折強(qiáng)度性能，且具有自愈合作用的髙效水泥防水劑；并且提供這種水泥防水劑的制造方法，其特征是設(shè)備和工藝簡(jiǎn)單、制造成本低廉，各地小型工廠都可生產(chǎn)。[
背景技術(shù)：
]聚合物水泥防水混凝土在未硬化狀態(tài)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(dòng)性、泌水性得到不同程度改善。硬化后水泥水化產(chǎn)物與聚合物網(wǎng)絡(luò)相互貫穿，形成與骨料牢固結(jié)合的整體，因而其抗拉強(qiáng)度、斷裂韌性提髙，抗?jié)B性、耐久性得到改善。己出現(xiàn)的聚合物水泥防水劑有多種，但現(xiàn)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(huán)氧聚合物乳液水泥防水劑。由于聚合物的改性作用，這些聚合物水泥防水混凝土的斷裂韌性、抗?jié)B性、抗凍性以及耐腐蝕性等方面優(yōu)于普通防水混凝土。但是上述的聚合物水泥防水劑由于存在或者是單體價(jià)格較高、或者是需要專門的聚合物合成技術(shù)、或者是髙壓合成設(shè)備和復(fù)雜的工藝、或者是聚合物和水泥重量之比(以下簡(jiǎn)稱為摻量)較髙等問(wèn)題，增加聚合物水泥防水混疑土的成本，—般只能用于對(duì)抗凍、防裂及抗?jié)B等級(jí)要求較高的防水工程。本發(fā)明的目的是開(kāi)發(fā)一種制造成本低，摻量又較少，而且具有自愈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(yīng)用范圍。[
發(fā)明內(nèi)容]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明對(duì)已出現(xiàn)的各種防水劑及其作用機(jī)理進(jìn)行了種種研究，發(fā)現(xiàn)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(lián)反應(yīng)，形成特殊的橋鍵作用，可改善水泥硬化漿體微結(jié)構(gòu)，緩解內(nèi)應(yīng)力，減少微裂紋的產(chǎn)生，從而增強(qiáng)了聚合物水泥防水混凝土的致密性。聚合物與水泥水化產(chǎn)物之間也可通過(guò)氨鍵、范德華引力而相互作用，對(duì)水泥漿體及混凝土的微結(jié)構(gòu)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(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，并與硬化的水泥漿體形成的連續(xù)結(jié)構(gòu)相互交織，使混凝土的結(jié)構(gòu)得到加強(qiáng)；第三，隨著水泥水化的進(jìn)一步進(jìn)行，聚合物之間的水分逐漸被水泥水化所結(jié)合，絮凝的聚合物幾乎全部聚集在水泥漿體孔隙和毛細(xì)孔中，從而可降低混凝土的孔隙率，改善混凝土的孔結(jié)構(gòu)，達(dá)到增強(qiáng)聚合物水泥防水混凝土的抗?jié)B防水功能的效果。測(cè)試結(jié)果表明，磺化聚苯乙烯是新型高效有機(jī)防水材料，該防水劑在防水性能、強(qiáng)度、變形等性能方面達(dá)到甚至超過(guò)當(dāng)前國(guó)內(nèi)同類防水材料一等品要求標(biāo)準(zhǔn)，是一種新型的具有良好應(yīng)用前景的剛性防水材料?；腔郾揭蚁┑倪@種作用與聚苯乙烯的磺化度有關(guān)。磺化度可為50—100%，最好是75■^95%?；腔鹊陀?0%，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(fā)揮上述的有利性質(zhì)；完全磺化，雖能發(fā)揮上述有益性能，但因親油部分含量較少，防水性能相對(duì)較差。制備磺化聚苯乙烯的方法有多種。為了盡可能在簡(jiǎn)單的設(shè)備和工藝路線中生產(chǎn)磺化聚苯乙烯，降低制造成本，本發(fā)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(guò)量硫酸中磺化的方法，磺化反應(yīng)結(jié)束時(shí)廢硫酸的濃度控制在50—85%左右，磺化反應(yīng)結(jié)束，蒸出惰性溶劑，用水稀釋，用氧化鈣等堿中和，過(guò)濾除去硫酸鈣。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是反應(yīng)可在較低的溫度下進(jìn)行，缺點(diǎn)是磺化度難于控制，過(guò)量硫酸需要處理，產(chǎn)生大量的廢硫酸鈣，如果處理不好容易污染環(huán)境；第二種方法是聚苯乙烯和計(jì)算量的硫酸在脫水條件下進(jìn)行磺化。在商品聚苯乙烯或廢舊聚苯乙烯中加入惰性溶劑，使聚合物的體積占總體積的5—50%，在脫水條件下慢慢滴入濃硫酸，繼續(xù)脫水直至理論脫水量的50—100%，然后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，用堿中和，必要時(shí)還加入0.5-5%十二烷基磺酸鈉。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是磺化度較易控制、無(wú)廢硫酸和廢硫酸鈣，不污染環(huán)境，制造成本較低，缺點(diǎn)是需要減壓設(shè)備，反應(yīng)釜的利用率較低。用下面的實(shí)施例來(lái)更具體地說(shuō)明本發(fā)明，但本發(fā)明不受下面實(shí)施例的限制。[具體實(shí)施方式][實(shí)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(zhuǎn)入滴液漏斗中，滴加到四口瓶中。同時(shí)，升溫至8010，并調(diào)整一定攪拌轉(zhuǎn)速，反應(yīng)45小時(shí)后，邊升溫邊蒸出二氯乙烷，再反應(yīng)45小時(shí)，停止反應(yīng)，冷卻。然后再加入190ml蒸餾水，加熱攪拌至恥1C，攪拌下緩慢冷卻，過(guò)濾，充分洗滌，干燥得淺黃色產(chǎn)物。將磺化產(chǎn)物置于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(diào)中性，過(guò)濾除去硫酸鈣，濾液為聚苯乙烯磺酸鈉溶液，以備使用。[實(shí)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(diào)節(jié)真空度使氯苯在100土51C回流。這時(shí)，慢慢滴加53g(0.5mo1)92.5%的硫酸，滴畢，繼續(xù)脫水，直至出水12.5-13ml。提髙真空度，蒸出大部分氯苯，然后用水汽蒸餾法蒸出全部殘余氯苯。加入適量水稀釋，用氫氧化鈉調(diào)中性，以備使用?？刂萍尤氲牧蛩崃?，就可得到不同磺化度的產(chǎn)品。[實(shí)施例3]:使用實(shí)施例l所得的磺化聚苯乙烯作為防水劑，使用基準(zhǔn)水泥(北京興發(fā)水泥有限公司)和標(biāo)準(zhǔn)砂(廈門艾思?xì)W標(biāo)準(zhǔn)砂有限公司)，按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)JC474-1999《砂漿、混凝土防水劑》；GB178《水泥強(qiáng)度試驗(yàn)用標(biāo)準(zhǔn)砂》JC/T603-2004《水泥膠砂干縮試驗(yàn)方法》;GB1346《水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量、凝結(jié)時(shí)間、安定性檢驗(yàn)方法》；GB2419《水泥膠砂流動(dòng)度測(cè)定方法》；GB8076《混凝土外加劑》等來(lái)進(jìn)行測(cè)試。標(biāo)準(zhǔn)水泥與標(biāo)準(zhǔn)砂的質(zhì)量比為1:3;用水量根據(jù)各項(xiàng)試驗(yàn)要求確定。采用機(jī)械攪拌，液體防水劑摻入拌合水中。搗實(shí)采用頻率為50土3HZ,空載時(shí)振幅約為0.5mm的泡凝土振動(dòng)臺(tái)，振動(dòng)時(shí)間為15秒。成型溫度為20±3度，并在此溫度下靜停24土2小時(shí)脫模，然后在20土3度，相對(duì)濕度大于卯％的條件下養(yǎng)護(hù)至齡期。測(cè)試結(jié)果如下<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>從上述測(cè)試數(shù)據(jù)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(qiáng)度等性能方面均已超過(guò)當(dāng)前國(guó)內(nèi)同類防水材料一等品要求標(biāo)準(zhǔn)，是一種新型的具有良好應(yīng)用前景的剛性防水材料。[實(shí)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(zhǔn)和受檢砂漿試件各6個(gè),成型后用塑料布將試件蓋好靜停24h,脫模后放在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室中養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)至28天后,取出放進(jìn)烘箱在溫度110"C下烘干24小時(shí)，從烘箱中取出，用密封材料密封裝入滲透儀中進(jìn)行透水試驗(yàn)。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(jiàn)很多十字形裂縫)。將試件在水中養(yǎng)護(hù)7天后再做透水試驗(yàn)，檢測(cè)這種防水劑是否有自愈合作用。水壓從0.2MPa開(kāi)始，恒壓2小時(shí),增至0.3MPa，以后每隔1小時(shí)增加水壓0.lMPa，當(dāng)水壓達(dá)到LOMPa(透水壓力比大于300%)時(shí)，恒壓3小時(shí)，6個(gè)試件的端面未呈現(xiàn)滲水現(xiàn)象,說(shuō)明防水劑有自愈合能力。權(quán)利要求1.一種具有自愈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(yīng)制得。其特征在于聚苯乙烯的磺化度要控制在50-100％范圍內(nèi)。2、權(quán)利要求1所述的防水劑，其特征在于磺化度最好控制在75—95%范圍內(nèi)，磺化度較低時(shí)，不易溶解于水或不易乳化，要加入0.5-5%十二烷基磺酸鈉等乳化劑進(jìn)行乳化。3、根據(jù)權(quán)利要求1所述的防水劑的制造方法，其特征在于以制造防水劑為目的，在商品聚苯乙烯或廢舊聚苯乙烯中加入適量惰性溶劑進(jìn)行溶脹，加入過(guò)量硫酸，磺化反應(yīng)結(jié)束時(shí)把廢硫酸的濃度控制在50—85%左右，磺化反應(yīng)結(jié)束，蒸出全部惰性溶劑，用水稀釋，用氧化鈣等堿中和，過(guò)濾除去硫酸鈣，必要時(shí)還加入0.5-5%十二烷基磺酸鈉。4、根據(jù)權(quán)利要求1所述的防水劑的制造方法，其特征在于以制造防水劑為目的，在商品聚苯乙烯或廢舊聚苯乙烯中加入惰性溶劑，使聚合物的體積占總體積的5—50%,在脫水條件下慢慢滴入濃硫酸，繼續(xù)脫水直至理論脫水量的50—100%，然后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，用氧化鈣等堿中和，必要時(shí)還加入0.5-5%十二烷基磺酸鈉。全文摘要本發(fā)明涉及一種自愈合作用的高效砂漿、混凝土防水劑及其制造方法。具體地講，提供一種在低摻量下也具有優(yōu)異的防水、防滲性能和抗壓、抗折強(qiáng)度性能的磺化聚苯乙烯防水劑；并且提供這種防水劑的制造方法，其特征是設(shè)備和工藝簡(jiǎn)單、制造成本低廉，各地小型工廠都可生產(chǎn)。文檔編號(hào)C04B24/16GK101279828SQ20081010058公開(kāi)日2008年10月8日申請(qǐng)日期2008年5月20日優(yōu)先權(quán)日2008年5月20日發(fā)明者盧會(huì)剛,姜日善,巖高申請(qǐng)人:延邊大學(xué);延邊建設(shè)工程質(zhì)量檢測(cè)中心實(shí)驗(yàn)場(chǎng)