本发明专利技术涉及一种pH响应型低粘度高强度石材粘合剂及其制备方法,具体以固体石蜡为模板,使氧化石墨烯纳米片包覆在固体石蜡微纳颗粒表面;采用十八烷胺对氧化石墨烯纳米片进行单面疏水化改性;以氯仿为溶剂除去固体石蜡模板,制得固体乳化剂Janus氧化石墨烯(Janus GO);以苯乙烯和丙烯酸丁酯为主单体,甲基丙烯酸缩水甘油酯为功能单体,Janus GO为固体乳化剂,通过Pickering细乳液聚合法制备pH响应型低粘度高强度石材粘合剂。本发明专利技术在适当的pH条件下,可快速破乳固化,对道路、桥梁路面裂缝进行高效及时修补,有强度高、粘度低、渗透性好、环境友好、成本低廉及可快速修补等诸多性能优势。
【技术实现步骤摘要】
一种pH响应型低粘度高强度石材粘合剂及其制备方法
本专利技术属于道路、桥梁裂缝粘接修补用石材粘合剂
,具体涉及一种pH响应型低粘度高强度石材粘合剂及其制备方法。
技术介绍
目前,我国的道路、桥梁路面大部分为沥青混凝土路面。随着我国交通运输事业的飞速发展,车辆载重量、车速和交通流量均大大提高,这对我国道路、桥梁的碾压破坏也越来越严重,使得我国道路、桥梁普遍存在出现裂缝及裂缝延伸等灾害,这直接影响了道路桥梁的使用寿命,更严重的还会影响到人们的生命财产安全。裂缝的存在对道路、桥梁路面的整体性及使用强度破坏极大,导致路面的承载能力显著下降,存在极大的安全隐患。因此,道路、桥梁路面裂缝的修补显得至关重要。它除了需要有效的施工技术,还需要性能优异的裂缝修补材料,二者结合起来才可有效消除道路、桥梁路面裂缝产生的安全隐患,延长工程使用寿命,提高道路、桥梁路面的使用安全性。目前市场上的裂缝修补材料主要包括沥青、改性沥青等,该材料修补强度较低,且粘度较大,无法修补细微裂缝。环氧树脂、酚醛树脂等树脂材料也可作为道路、桥梁路面裂缝修补材料,但环氧树脂对于干燥路面的裂缝修补效果较好,但对于潮湿路面裂缝则修补效果变差。酚醛树脂修补材料也存在固化速度慢,完全固化时间较长,影响施工进度等缺点。此外,无论是沥青、改性沥青裂缝修补材料还是环氧树脂、酚醛树脂等树脂修补材料,均没有环境响应性,无法在施工环境刺激下快速、高效修补裂缝。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种pH响应型低粘度高强度石材粘合剂及其制备方法,该粘合剂具有强度高、粘度低、渗透性好、环境友好、成本低廉及可快速修补等诸多性能优势,并且具有一定的环境pH响应性能,可对道路、桥梁路面裂缝进行高效智能修补。本专利技术提供的一种pH响应型低粘度高强度石材粘合剂的制备方法,依次包括以下步骤:步骤一:制备固体乳化剂Janus氧化石墨烯(JanusGO);将0.06-0.08份的浓盐酸加入70-90份的去离子水中搅拌均匀,然后加入23-25份的氧化石墨烯水溶液,最后对配置的混合液进行超声处理,将25-28份的固体石蜡加入制得的混合液中,机械搅拌直至固体石蜡完全融化,机械剪切乳化10-15min,将机械剪切乳化所得的乳化液冷却至室温,过滤后收集固体产物;将13-15份过滤所得的固体产物和0.15-0.20份的十八烷胺加入到50-60份乙醇的水溶液中,在25-30℃条件下,机械搅拌,反应12-15h;反应结束后,加入50-60份的氯仿,磁力搅拌1.0-1.5h,静置,取下层水相混合液,离心-醇洗操作循环;最后,将离心沉淀物干燥,制得固体乳化剂JanusGO;步骤二:通过Pickering细乳液聚合法制备pH响应型低粘度高强度石材粘合剂;将0.15-0.20份步骤一制得的固体乳化剂JanusGO加入到280-300份的氢氧化钠水溶液中,混合均匀,得到固体乳化剂JanusGO水溶液;将0.4-0.5份的偶氮二异丁腈加入22-24份的苯乙烯、22-24份的丙烯酸丁酯和1.8-2.0份的甲基丙烯酸缩水甘油酯中,混合均匀,得到复合油相;将制得的复合油相加入到制得的固体乳化剂JanusGO水溶液中,机械剪切乳化20-30min,经过超声处理制得均一稳定的预乳液;在机械搅拌作用下,向制得的预乳液中通氮气20-30min,然后于75-77℃下保温反应5-6h,去除滤渣,制得pH响应型低粘度高强度石材粘合剂。步骤一中,氧化石墨烯水溶液质量浓度为0.1%,固体石蜡熔点为50℃,乙醇的水溶液乙醇与水的体积比为1:1。步骤一中,第一次机械搅拌及机械剪切乳化的条件为60-65℃水浴。步骤一中,超声处理的要求为20-30W,超声工作1s,间歇5s,超声总时间10-15min;机械剪切乳化的速度为10000r/min;离心处理的速度为8000r/min。步骤二中,氢氧化钠水溶液的pH值为9-10。步骤二中,机械剪切乳化的速度为4000r/min;超声处理的要求为500-600W,超声工作2s,间歇5s,超声总时间30-40min。如上述制备方法制得的pH响应型低粘度高强度石材粘合剂。本专利技术具有以下优点:本专利技术引入固体乳化剂JanusGO,避免了表面活性剂的使用,提高了粘合剂的耐水性能,同时赋予了粘合剂一定的pH响应性能,使得粘合剂在适当pH条件下(pH=1~2)能够及时地破乳固化,从而对道路、桥梁路面裂缝进行高效及时修补。此外,JanusGO作为无机纳米材料引入粘合剂体系当中,也可显著提高粘合剂对于道路、桥梁路面裂缝的修补强度,延长其使用有效期。具体实施方式下面结合具体实施方式对本专利技术进行详细的说明。本专利技术涉及pH响应型低粘度高强度石材粘合剂的制备方法,包括以下步骤:步骤一:制备固体乳化剂Janus氧化石墨烯(JanusGO):(1)将0.06-0.08份的浓盐酸加入70-90份的去离子水中搅拌均匀,然后加入23-25份的0.1%氧化石墨烯水溶液,最后对配置的混合液进行超声处理。超声处理的要求为20-30W,超声工作1s,间歇5s,超声总时间10-15min。(2)将25-28份的固体石蜡(熔点为50℃)加入(1)制得的混合液中,在60-65℃水浴的条件下机械搅拌,直至固体石蜡完全融化。然后,继续在60-65℃水浴的条件下对上述混合液进行机械剪切乳化10-15min。机械剪切乳化的速度为10000r/min。最后,将机械剪切乳化所得的乳化液冷却至室温,过滤后收集固体产物。(3)将13-15份(2)过滤所得的固体产物和0.15-0.20份的十八烷胺加入到50-60份乙醇的水溶液中(V/V=1:1),在25-30℃条件下,机械搅拌,反应12-15h。反应结束后,加入50-60份的氯仿,磁力搅拌1.0-1.5h,静置,取下层水相混合液,离心-醇洗操作循环2-3次。最后,将离心沉淀物干燥,制得固体乳化剂JanusGO。离心处理的速度为8000r/min。步骤二:通过Pickering细乳液聚合法制备pH响应型低粘度高强度石材粘合剂:(1)将0.15-0.20份的固体乳化剂JanusGO加入到280-300份的氢氧化钠水溶液中(pH=9-10),混合均匀,制得固体乳化剂JanusGO水溶液。(2)将0.4-0.5份的偶氮二异丁腈加入22-24份的苯乙烯、22-24份的丙烯酸丁酯和1.8-2.0份的甲基丙烯酸缩水甘油酯中,混合均匀,制得复合油相。(3)将(2)制得的复合油相加入到(1)制得的固体乳化剂JanusGO水溶液中,机械剪切乳化20-30min,再经过超声处理制得均一稳定的预乳液。机械剪切乳化的速度为4000r/min;超声处理的要求为500-600W,超声工作2s,间歇5s,超声总时间30-40min。(4)将(3)制得的预乳液加入到三口烧瓶中,机械搅拌的作用下通氮气20-30min,然后于75-77℃下保温反应5-6h,去除滤渣,制得pH响应型低粘度高强度石材粘合剂。按照上述制备方法得到的pH响应型低粘度高强度石材粘合剂。实施例1:步骤一:制备固体乳化剂JanusGO(1)将0.06份的浓盐酸加入70份的去离子水中搅拌均匀,然后加入25份0.1%的氧化石墨烯水溶液,最后对配置的混合液进行超声处理。超声处理的要求为本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种pH响应型低粘度高强度石材粘合剂的制备方法,其特征在于:包括以下步骤:步骤一:制备固体乳化剂Janus氧化石墨烯(Janus GO);将0.06‑0.08份的浓盐酸加入70‑90份的去离子水中搅拌均匀,然后加入23‑25份的氧化石墨烯水溶液,最后对配置的混合液进行超声处理,将25‑28份的固体石蜡加入制得的混合液中,机械搅拌直至固体石蜡完全融化,机械剪切乳化10‑15min,将机械剪切乳化所得的乳化液冷却至室温,过滤后收集固体产物;将13‑15份过滤所得的固体产物和0.15‑0.20份的十八烷胺加入到50‑60份乙醇的水溶液中,在25‑30℃条件下,机械搅拌,反应12‑15h;反应结束后,加入50‑60份的氯仿,磁力搅拌1.0‑1.5h,静置,取下层水相混合液,离心‑醇洗操作循环;最后,将离心沉淀物干燥,制得固体乳化剂Janus GO;步骤二:通过Pickering细乳液聚合法制备pH响应型低粘度高强度石材粘合剂;将0.15‑0.20份步骤一制得的固体乳化剂Janus GO加入到280‑300份的氢氧化钠水溶液中,混合均匀,得到固体乳化剂Janus GO水溶液;将0.4‑0.5份的偶氮二异丁腈加入22‑24份的苯乙烯、22‑24份的丙烯酸丁酯和1.8‑2.0份的甲基丙烯酸缩水甘油酯中,混合均匀,得到复合油相;将制得的复合油相加入到制得的固体乳化剂Janus GO水溶液中,机械剪切乳化20‑30min,经过超声处理制得均一稳定的预乳液;在机械搅拌作用下,向制得的预乳液中通氮气20‑30min,然后于75‑77℃下保温反应5‑6h,去除滤渣,制得pH响应型低粘度高强度石材粘合剂。...
【技术特征摘要】
1.一种pH响应型低粘度高强度石材粘合剂的制备方法,其特征在于:包括以下步骤:步骤一:制备固体乳化剂Janus氧化石墨烯(JanusGO);将0.06-0.08份的浓盐酸加入70-90份的去离子水中搅拌均匀,然后加入23-25份的氧化石墨烯水溶液,最后对配置的混合液进行超声处理,将25-28份的固体石蜡加入制得的混合液中,机械搅拌直至固体石蜡完全融化,机械剪切乳化10-15min,将机械剪切乳化所得的乳化液冷却至室温,过滤后收集固体产物;将13-15份过滤所得的固体产物和0.15-0.20份的十八烷胺加入到50-60份乙醇的水溶液中,在25-30℃条件下,机械搅拌,反应12-15h;反应结束后,加入50-60份的氯仿,磁力搅拌1.0-1.5h,静置,取下层水相混合液,离心-醇洗操作循环;最后,将离心沉淀物干燥,制得固体乳化剂JanusGO;步骤二:通过Pickering细乳液聚合法制备pH响应型低粘度高强度石材粘合剂;将0.15-0.20份步骤一制得的固体乳化剂JanusGO加入到280-300份的氢氧化钠水溶液中,混合均匀,得到固体乳化剂JanusGO水溶液;将0.4-0.5份的偶氮二异丁腈加入22-24份的苯乙烯、22-24份的丙烯酸丁酯和1.8-2.0份的甲基丙烯酸缩水甘油酯中,混合均匀,得到复合油相;将制得的复合油相加入到制得的固体乳化剂JanusGO水溶液中,机械剪切乳化2...
【专利技术属性】
技术研发人员:马建中,张雷,吕斌,
申请(专利权)人:陕西科技大学,
类型:发明
国别省市:陕西,61
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