本發(fā)明涉及吸水樹脂，具體涉及一種能控制吸水膨脹時間的吸水樹脂組合物及其應(yīng)用。

背景技術(shù)：

高吸水樹脂(sap)是一種能吸收數(shù)百倍甚至千倍于自身重量水分的功能高分子材料，由于其具有強(qiáng)大的吸水能力，且能承受一定壓力而不發(fā)生滲漏，因此被廣泛用于土壤保水、防水堵漏、地基加固等領(lǐng)域。

然而，由于吸水樹脂普遍存在初始吸水速率高，注入過程膨脹迅速，導(dǎo)致流動性迅速變差，難以進(jìn)入需要堵漏的裂縫深處或者加固地基時易堵塞管子，阻礙了sap在該方面的應(yīng)用。因此，作為吸水材料應(yīng)用于防水堵漏或地基加固領(lǐng)域時，需要其具有較慢的吸液速率，最好可以控制其吸水膨脹的時間；具體來講則為在sap被注入裂縫或者地基前的一段時間內(nèi)，在液體介質(zhì)中盡量少地吸收水分(最好不吸水)，一旦被注入后便能迅速恢復(fù)吸水能力。

目前，實(shí)現(xiàn)吸水樹脂緩慢膨脹的方法有兩種：一、合成過程中引入疏水基團(tuán)達(dá)到延緩膨脹的目的，但由于現(xiàn)場實(shí)際應(yīng)用的吸水樹脂粒徑小，相應(yīng)比表面積較大，導(dǎo)致該方法不具有技術(shù)上的實(shí)用性；二、吸水樹脂表面改性，例如可以通過等離子方法對樹脂表面疏水改性，這種該方法在技術(shù)發(fā)展不完善，需要進(jìn)一步優(yōu)化，也不具備實(shí)用性；再者上述兩種方法，由于引入疏水基團(tuán)或表面疏水改性，都會大幅降低吸水樹脂的吸水倍率。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

發(fā)明目的：針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提供了一種能控制吸水膨脹時間的吸水樹脂組合物，該吸水樹脂組合物解決了吸水樹脂普遍存在的初始吸水速率高，導(dǎo)致流動性迅速變差，難以進(jìn)入需要堵漏的裂縫深處或者加固地基時易堵塞管子的瓶頸的問題，并且不影響吸水樹脂后期吸水速率。

本發(fā)明還提供了一種能控制吸水膨脹時間的吸水樹脂組合物的應(yīng)用。

技術(shù)方案：為了實(shí)現(xiàn)上述目的，如本發(fā)明所述的一種能夠控制吸水膨脹時間的高吸水樹脂組合物，包括如下組分：高分子吸水樹脂粉末、a離子溶液和b離子溶液；所述a離子溶液中的a離子為能夠抑制吸水樹脂膨脹的離子，所述b離子溶液中的b離子為能和a離子溶液中的a離子反應(yīng)使溶液中a離子濃度降低的離子。

其中，所述高分子吸水樹脂粉末為聚丙烯酸鈉粉末或聚丙烯酰胺粉末。

所述高分子吸水樹脂粉末的粒徑為50～250um。

其中，所述a離子溶液中a離子為fe³⁺、al³⁺、ca²⁺、mg²⁺或nh4⁺中一種或幾種的混合物；或是其他能夠抑制吸水樹脂膨脹的離子中一種或兩種以上任意配比混合物。

所述a離子溶液中a離子的質(zhì)量濃度為0.5％～25％。

其中，所述b離子溶液中b離子為sio3^2-、co3^2-、so4^2-或oh^-中一種或幾種的混合物，或是能和a離子反應(yīng)從而能使溶液中a離子濃度降低的離子中一種或兩種以上任意配比混合物。

所述b離子溶液中b離子的質(zhì)量濃度為1.0％～30％。

本發(fā)明所述一種能夠控制吸水膨脹時間的高吸水樹脂組合物在控制吸水樹脂前期緩慢膨脹，后期恢復(fù)吸水性中的應(yīng)用。

其中，所述應(yīng)用的具體步驟為：

(1)在a離子溶液中加入高分子吸水樹脂粉末，形成均勻的混合液；

(2)將混合液注入待吸水的介質(zhì)中；

(3)向含混合液的介質(zhì)中注入b離子溶液即可。

步驟(2)所述介質(zhì)為混凝土裂縫或者待加固的地基。

本發(fā)明中所用原料試劑都由市售可得。

本發(fā)明所述的一種能夠控制吸水膨脹時間的高吸水樹脂組合物的使用方法，先將吸水樹脂粉末溶于a離子溶液中，吸水樹脂不吸水或者吸水率極低，所得混合液依然保持著原始的流動性，將混合液注入到需要后期吸水的介質(zhì)中，一段時間后，再向上述含介質(zhì)的混合液中注入b離子溶液，b離子會與a離子反應(yīng)消耗掉a離子，從而使吸水樹脂粉末的吸水率恢復(fù)到原來的30％～70％，在后期繼續(xù)吸水?？蓱?yīng)用于混凝土裂縫防水堵漏或地基加固工程中，解決了吸水樹脂普遍存在的初始吸水速率高，導(dǎo)致流動性迅速變差，難以進(jìn)入需要堵漏的裂縫深處或者加固地基時易堵塞管子的瓶頸的問題，并且不影響吸水樹脂后期吸水速率。

有益效果：由現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)：本發(fā)明的能控制吸水膨脹時間的吸水樹脂組合物用于防滲堵漏、地基加固等領(lǐng)域中，既能保證能夠控制前期吸水膨脹時間又可以不影響后期吸水性，吸水樹脂粉末吸水率后期可以恢復(fù)到原來的30％～70％，并且使用方法簡單、效果顯著。

具體實(shí)施方式

以下通過實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。

實(shí)施例1

組分：

高分子吸水樹脂粉末為聚丙烯酸鈉粉末，粒徑為50um；a離子溶液為濃度為3.7％的硝酸鈣溶液；b離子溶液為濃度為8.2％的硅酸鈉溶液。

實(shí)施例2

高分子吸水樹脂粉末為聚丙烯酰胺粉末，粒徑為250um；a離子溶液為濃度為5.1％的硝酸鎂溶液；b離子溶液為濃度為15.40％的碳酸鈉溶液。

實(shí)施例3

高分子吸水樹脂粉末為聚丙烯酰胺粉末，粒徑為150um；a離子溶液為濃度為7.40％的硝酸鎂溶液；b離子溶液為濃度為15.40％的碳酸鈉溶液。

實(shí)施例4

高分子吸水樹脂粉末為聚丙烯酰胺粉末，粒徑為150um；a離子溶液為濃度為0.5％的硝酸鋁溶液；b離子溶液為濃度為1％的硫酸鈉溶液。

實(shí)施例5

高分子吸水樹脂粉末為聚丙烯酸鈉粉末，粒徑為200um；a離子溶液為濃度為25％的硝酸銨溶液；b離子溶液為濃度為8.2％的氫氧化鈉溶液。

實(shí)施例6

高吸水樹脂組合物在混凝土裂縫中或者待加固的地基中的應(yīng)用：

采用實(shí)施例1-5任意一種高吸水樹脂組合物

(1)在a離子溶液中加入高分子吸水樹脂粉末，形成均勻的混合液；

(2)將混合液注入待吸水的混凝土裂縫中或者待加固的地基中；

(3)待混合液充分浸潤后，向含混合液的混凝土裂縫中或者待加固的地基中注入b離子溶液即可。

試驗例1

通過以下試驗方法證本發(fā)明實(shí)施例制備的能夠控制吸水膨脹時間的高吸水樹脂組合物，既能保證能夠控制前期吸水膨脹時間又可以不影響后期吸水性。

采用實(shí)施例1制備的能夠控制吸水膨脹時間的高吸水樹脂組合物進(jìn)行驗證。

(1)在內(nèi)徑8mm的玻璃管中注入濃度為3.70％的硝酸鈣溶液2g；

(2)加入吸水樹脂粉末0.02g，均勻混合；

(3)過濾混合液，稱取剩余凝膠質(zhì)量，計算得到吸水率為2.2％；

(4)將剩余凝膠物全部返回混合物，再向混合物中注入濃度為8.20％的硅酸鈉溶液2g；

(5)將反應(yīng)混合物中的多余液體過濾得到凝膠混合物；

(6)通過在剩余凝膠混合物中加清水再過濾多余水測得吸水樹脂恢復(fù)的吸水率為原來的30％。

試驗例2

采用實(shí)施例2制備的能夠控制吸水膨脹時間的高吸水樹脂組合物進(jìn)行驗證。

(1)在內(nèi)徑8mm的玻璃管中注入濃度為5.10％的硝酸鈣溶液2g；

(2)加入吸水樹脂粉末0.02g，均勻混合；

(3)過濾混合液，稱取剩余凝膠質(zhì)量，計算得到吸水率為1.7％；

(4)將剩余凝膠物全部返回混合物，再向混合物中注入濃度為15.4％的硅酸鈉溶液2g；

(5)將反應(yīng)混合物中的多余液體過濾得到凝膠混合物；

(6)通過在剩余凝膠混合物中加水再過濾多余水測得吸水樹脂恢復(fù)的吸水率為原來的50％。

試驗例3

采用實(shí)施例3制備的能夠控制吸水膨脹時間的高吸水樹脂組合物進(jìn)行驗證。

(1)在內(nèi)徑8mm的玻璃管中注入濃度為7.40％的硝酸鈣溶液2g；

(2)加入吸水樹脂粉末0.02g，均勻混合；

(3)過濾混合液，稱取剩余凝膠質(zhì)量，計算得到吸水率為1.2％；

(4)將剩余凝膠物全部返回混合物，再向混合物中注入濃度為20％的硅酸鈉溶液2g；

(5)將反應(yīng)混合物中的多余液體過濾得到凝膠混合物；

(6)通過在剩余凝膠混合物中加水再過濾多余水測得吸水樹脂恢復(fù)的吸水率為原來的70％。

通過以上三個試驗例的數(shù)據(jù)表明本發(fā)明實(shí)施例1-3制備的能夠控制吸水膨脹時間的高吸水樹脂組合物，前期吸水緩慢可以控制吸水率在1.7％-2.2％，后期吸水率可以恢復(fù)到原來的30％～70％，說明本發(fā)明制備的能夠控制吸水膨脹時間的高吸水樹脂組合物，既能保證能夠控制前期吸水膨脹時間又可以不影響后期吸水性，可以有效用于防滲堵漏、地基加固等領(lǐng)域中。