本发明专利技术涉及用于混凝土裂缝自修复的自溶型多孔微球及其制备方法，该方法依次通过自溶微球的制备、自溶微球的扩孔、修复剂的负载以及保护膜的装载，制得所述的自溶型多孔微球。与现有技术相比，本发明专利技术制备方法简单，可控性好，成本低，采用多孔SiO2微球作为修复剂负载载体，结合了矿物自修复修复主体也能参与修复反应的特点和微胶囊自修复缓释激励机制明确的特点，用于水泥基材料结构的裂缝自修复，并且修复速率可根据具体环境控制、修复效果可以长时间有效。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于混凝土工程
，涉及一种自溶型多孔微球及其制备方法，尤其是涉及一种。
技术介绍
水泥基材料矿物自愈合即在水泥基材料体系中加入部分矿物材料，在裂缝处有水渗入的情况下，能够促进和激励其中有效离子的扩散、迀移和反应，在裂缝处产生有效愈合产物，完成自愈合功能。由于基体材料组成和矿物材料成分不同，其愈合产物也不完全相同，主要包括C-S-H凝胶、碳酸钙结晶沉淀、氢氧化钙等。目前，对于不同水泥基材料自愈合方法的研究较多，实际中更偏向于采用矿物自愈合以及微胶囊自愈合的方法。但是，矿物自愈合法的激励方法不明确，微胶囊破裂后囊壁材料对水泥基材料会产生负面影响。上述两种方法均有待进一步改进。多孔S12微球由于其比表面积大、孔隙率高、流动性好、易分散等优点，其现已广泛应用于催化剂载体、吸附分离、药物存贮与缓释等领域。基于无定形多孔S12微球不仅自身对水泥基材料无负面影响，而且还具有二次水化活性；另外，多孔结构可负载修复剂；同时，其表面具有丰富的-OH基团，非常适合作为改性的桥梁，使其进行功能化改性。多孔S12微球可搭载其他物质亦可缓慢溶于碱环境，可用于自溶型自愈合体系，负载修复剂用于水泥基材料裂缝愈合。目前，S12的合成方法可分为干法和湿法两类，其中干法包括气相法，湿法有沉淀法、溶I父-凝I父法。气相法通常是以四氯化硅为原料，采用四氯化硅气体在氢氧气流高温下，水解制得烟雾状的S12,气相法工艺生产的纳米S12,又叫S12气凝胶，其产物密度低、纯度高、粒径小、比表面积大、化学纯度高、分散性能好、孔隙率最高可达98%，其独特的纳米介孔结构使其具有许多优异的性能，如热导率低、声速低等。溶胶一凝胶法是以无机盐或金属醇盐为前驱物，经水解缩聚过程逐渐凝胶化，然后经过后处理(陈化、干燥)得到所需的材料。溶胶一凝胶技术制备纳米S12影响因素很多，主要包括:反应物、水和NH3的浓度，硅酸酯的类型(TMOS、TEOS、TPOS等)、醇的种类(甲醇、乙醇、丙醇、戊醇等)、催化剂的种类(酸或碱)以及温度等。通过对这些因素的调节可以获得各类结构的纳米功能材料。沉淀法是指硅酸盐通过酸化获得疏松、细分散、以絮状结构沉淀出来的S12晶体。目前，基于沉淀法制备S12技术主要包括5类:1)在有机溶剂中制备高分散性能的Si02;2)酸化剂与硅酸盐水溶液反应，沉降物经分离、干燥制备Si02;3)碱金属硅酸盐与无机酸混合形成S12水溶胶，再转变为凝胶颗粒经干燥、热水洗涤、再干燥、煅烧制得Si02;4)水玻璃的碳酸化制各S12; 5)通过喷雾造粒制备边缘平滑非球形S12。此外，还有电弧法、微乳液法、超重力反应法和水热合成法等。目前，在多孔S12微球的研究方面，现已有很多专利技术文献报道。例如，申请号为200810202772.8的中国专利技术专利公布了一种孔径可控的介孔二氧化硅微球的制备方法及应用，其主要是以新型四头季铵盐阳离子表面活性剂为结构导向剂，在碱性条件下，在醇水体系中通过溶胶凝胶法合成介孔二氧化硅微球。该专利制得的二氧化硅为球形颗粒，单分散性好，比表面积大，制备出的微球为微米级，粒径较大，平均孔径较小。申请号为201110187685.1的中国专利技术专利公布了一种大孔/介孔中空二氧化硅微球及其制备方法，所述的大孔/介孔中空微球以不同粒径的有机聚合物微球通过自组装得到模板，通过原位生成二氧化硅外层，再经煅烧除去内部有机物部分得到。该专利制得的微球内部空腔为500-2000nm可控，微球表面孔径为1-1OOnm可控，构成大孔/介孔中空结构，但微球制备过程较为繁琐。申请号为201410782248.8的中国专利技术专利公布了一种多孔二氧化硅微球吸附剂的制备方法及应用，采用正硅酸乙酯(TEOS)为硅源，氨水为催化剂，异丙醇为溶剂，水解-缩聚反应得到二氧化硅微球，再经过一系列的反应得到多孔二氧化硅微球吸附剂。其主要用于废水处理，尤其是处理含有高毒性的有机污染物和重金属污染的污水。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种粒径均匀，单分散性好的。本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现:用于混凝土裂缝自修复的自溶型多孔微球的制备方法，该方法依次通过自溶微球的制备、自溶微球的扩孔、修复剂的负载以及保护膜的装载，制得所述的自溶型多孔微球，具体包括以下步骤:(I)自溶微球的制备(1-1)将有机溶剂和去离子水混合均匀，加入表面活性剂，超声混匀；(1-2)加入碱性溶液，于20-25°C下，搅拌均匀；(1-3)—次性注入有机硅酸酯，并充分搅拌；(1-4)于20-25°C，静置12-36小时，过滤，保留固体，洗涤，干燥，后经焙烧处理，SP制得S12微球；在实际制备过程中，步骤(1-1)中的超声混匀的时间可控制为10-20分钟，步骤(1-2)中的搅拌时间可控制为5-10分钟，而加入有机硅酸酯后，控制搅拌时间为30-45秒；(2)自溶微球的扩孔(2-1)配制复盐溶液；(2-2)将S12微球置于坩祸中，加入复盐溶液，经超声混合均匀，浸渍，烘干，再进行焙烧处理；(2-3)待焙烧处理结束后，产物经洗涤，烘干，即制得扩孔后的S12微球；在实际制备过程中，步骤(2-2)中的浸渍时间可以控制为30-45分钟，烘干的温度可以控制为75-85 °C，烘干时间为2-3小时；(3)修复剂的负载(3-1)配制修复剂溶液；(3-2)将扩孔后的S12微球加入到修复剂溶液中，于20-25°C浸泡或机械搅拌24-48小时; (3-3)离心分离，除去上层清液，底部微球固体经洗涤、真空干燥后，即制得负载有修复剂的S12微球；在实际制备过程中，步骤(3-3)中的真空干燥的温度可以控制为100-110°C，时间为2-3小时；(4)保护膜的装载(4-1)配制保护膜溶液；(4-2)将负载有修复剂的S12微球浸渍在保护膜溶液中，并于90-120°C，浸渍2-5小时，使得保护膜充分装载到负载有修复剂的S12微球表面上。步骤(1-1)中所述的有机溶剂为异丙醇，所述的表面活性剂为十六胺，步骤(1-2)中所述的碱性溶液为质量分数为25-28%的氨水溶液，步骤(1-3)中所述的有机硅酸酯为正硅酸乙酯，并且所述的异丙醇与去离子水、氨水溶液、正硅酸乙酯的体积比为10-15: 7-9:0.1-0.15:0.5-0.7，所述的十六胺与正硅酸乙酯的质量比为1:5-6。步骤(1-4)中所述的焙烧处理的条件为:在空气氛围下，控制温度为500-700°C，焙烧时间为4-8小时。步骤(2-1)中所述的复盐溶液为含有NaCl、Li Cl、KN03、NaC03、NH4HCO3或NH3中的两种或多种物质的水溶液。所述的复盐溶液为含有NaCl、LiCl及KNO3的水溶液，并且NaCl、LiCl、ΚΝ03与水的质量比为 15-20:4-6:4-6:65-80。步骤(2-2)中所述的S12微球在复盐溶液的质量浓度为l-2g/mL，所述的焙烧处理的条件为:在空气氛围下，控制温度为300-400°C，焙烧时间为3-5小时。步骤(3-1)中所述的修复剂溶液为质量分数为10-20%的硅酸钠溶液，步骤(3-2)中所述的扩孔后的S12微球与修复剂溶液的质量比为1:40-60，步骤(3-3)中所述的离心分离的条件为:离心转速为8本文档来自技高网...
【技术保护点】
用于混凝土裂缝自修复的自溶型多孔微球的制备方法，其特征在于，该方法依次通过自溶微球的制备、自溶微球的扩孔、修复剂的负载以及保护膜的装载，制得所述的自溶型多孔微球，具体包括以下步骤：(1)自溶微球的制备(1‑1)将有机溶剂和去离子水混合均匀，加入表面活性剂，超声混匀；(1‑2)加入碱性溶液，于20‑25℃下，搅拌均匀；(1‑3)一次性注入有机硅酸酯，并充分搅拌；(1‑4)于20‑25℃，静置12‑36小时，过滤，保留固体，洗涤，干燥，后经焙烧处理，即制得SiO2微球；(2)自溶微球的扩孔(2‑1)配制复盐溶液；(2‑2)将SiO2微球置于坩埚中，加入复盐溶液，经超声混合均匀，浸渍，烘干，再进行焙烧处理；(2‑3)待焙烧处理结束后，产物经洗涤，烘干，即制得扩孔后的SiO2微球；(3)修复剂的负载(3‑1)配制修复剂溶液；(3‑2)将扩孔后的SiO2微球加入到修复剂溶液中，于20‑25℃浸泡或机械搅拌24‑48小时；(3‑3)离心分离，除去上层清液，底部微球固体经洗涤、真空干燥后，即制得负载有修复剂的SiO2微球；(4)保护膜的装载(4‑1)配制保护膜溶液；(4‑2)将负载有修复剂的SiO2微球浸渍在保护膜溶液中，并于90‑120℃，浸渍2‑5小时，使得保护膜充分装载到负载有修复剂的SiO2微球表面上。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：蒋正武，仇铄，李文婷，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：上海;31
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