一种自愈合作用的高效砂浆防水剂及其制造方法技术

本发明专利技术涉及一种自愈合作用的高效砂浆、混凝土防水剂及其制造方法。具体地讲，提供一种在低掺量下也具有优异的防水、防渗性能和抗压、抗折强度性能的磺化聚苯乙烯防水剂；并且提供这种防水剂的制造方法，其特征是设备和工艺简单、制造成本低廉，各地小型工厂都可生产。

High efficiency mortar waterproof agent for self-healing cooperation and manufacturing method thereof

The invention relates to an efficient mortar and concrete waterproof agent for self-healing cooperation and a manufacturing method thereof. Specifically, it provides an excellent waterproof and anti-seepage performance and the compressive strength and flexural strength properties of sulfonated polystyrene waterproof agent in low dosage; and provides a method of manufacturing the waterproof agent, which is characterized with simple process, low manufacturing cost, small factories everywhere can produce.

【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及磺化聚苯乙烯砂浆、混凝土防水剂及其制造方法。具体地讲，提供一种在低 掺量下也具有优异的防水、防渗性能和抗压、抗折强度性能，且具有自愈合作用的髙效水泥 防水剂；并且提供这种水泥防水剂的制造方法，其特征是设备和工艺简单、制造成本低廉， 各地小型工厂都可生产。聚合物水泥防水混凝土在未硬化状态下，因聚合物分散体系中所含的表面活性剂与分散 体系本身的亲水性胶体作用，其流动性、泌水性得到不同程度改善。硬化后水泥水化产物与 聚合物网络相互贯穿，形成与骨料牢固结合的整体，因而其抗拉强度、断裂韧性提髙，抗渗 性、耐久性得到改善。己出现的聚合物水泥防水剂有多种，但现在在工程上常用聚合物水泥 防水剂有三种丙烯酸类聚合物水泥防水剂，乙烯一醋酸乙烯共聚物(EVA)水泥防水剂和 环氧聚合物乳液水泥防水剂。由于聚合物的改性作用，这些聚合物水泥防水混凝土的断裂韧性、抗渗性、抗冻性以及 耐腐蚀性等方面优于普通防水混凝土。但是上述的聚合物水泥防水剂由于存在或者是单体价 格较高、或者是需要专门的聚合物合成技术、或者是髙压合成设备和复杂的工艺、或者是聚 合物和水泥重量之比(以下简称为掺量)较髙等问题，增加聚合物水泥防水混疑土的成本， —般只能用于对抗冻、防裂及抗渗等级要求较高的防水工程。本专利技术的目的是开发一种制造成本低，掺量又较少，而且具有自愈合作用的髙效聚合物 防水剂，从而降低聚合物水泥防水混疑土的成本，拓宽其应用范围。为实现上述目的，本专利技术对已出现的各种防水剂及其作用机理进行了种种研究，发现磺 化聚苯乙烯是一种较理想的选择。磺化聚苯乙烯具有大量的磺酸基，易与水泥水化物中的钙、 铝等形成盐，起交联反应，形成特殊的桥键作用，可改善水泥硬化浆体微结构，缓解内应力， 减少微裂纹的产生，从而增强了聚合物水泥防水混凝土的致密性。聚合物与水泥水化产物之 间也可通过氨键、范德华引力而相互作用，对水泥浆体及混凝土的微结构起一定的改善作用； 第二，磺化聚苯乙烯是一种聚合物，聚合物本身在混凝土中形成聚合物网络结构，并与硬化 的水泥浆体形成的连续结构相互交织，使混凝土的结构得到加强；第三，随着水泥水化的进 一步进行，聚合物之间的水分逐渐被水泥水化所结合，絮凝的聚合物几乎全部聚集在水泥浆 体孔隙和毛细孔中，从而可降低混凝土的孔隙率，改善混凝土的孔结构，达到增强聚合物水 泥防水混凝土的抗渗防水功能的效果。测试结果表明，磺化聚苯乙烯是新型高效有机防水材 料，该防水剂在防水性能、强度、变形等性能方面达到甚至超过当前国内同类防水材料一等 品要求标准，是一种新型的具有良好应用前景的刚性防水材料。磺化聚苯乙烯的这种作用与聚苯乙烯的磺化度有关。磺化度可为50—100%，最好是75 ■^95%。磺化度低于50%，在水中不易溶解或不易形成乳液，从而不容易和水泥混合均匀， 不能发挥上述的有利性质；完全磺化，虽能发挥上述有益性能，但因亲油部分含量较少，防 水性能相对较差。制备磺化聚苯乙烯的方法有多种。为了尽可能在简单的设备和工艺路线中生产磺化聚苯 乙烯，降低制造成本，本专利技术中使用的主要原料是商品聚苯乙烯(或废旧聚苯乙烯)和硫酸。 一种方法是在过量硫酸中磺化的方法，磺化反应结束时废硫酸的浓度控制在50—85%左右， 磺化反应结束，蒸出惰性溶剂，用水稀释，用氧化钙等碱中和，过滤除去硫酸钙。这种方法 的优点是反应可在较低的温度下进行，缺点是磺化度难于控制，过量硫酸需要处理，产生大 量的废硫酸钙，如果处理不好容易污染环境；第二种方法是聚苯乙烯和计算量的硫酸在脱水 条件下进行磺化。在商品聚苯乙烯或废旧聚苯乙烯中加入惰性溶剂，使聚合物的体积占总体 积的5—50%，在脱水条件下慢慢滴入浓硫酸，继续脱水直至理论脱水量的50—100%，然 后用减压蒸馏或水汽蒸馏的方法移除全部的惰性溶剂，用水稀释，用碱中和，必要时还加入 0.5-5%十二烷基磺酸钠。这种方法的优点是磺化度较易控制、无废硫酸和废硫酸钙，不污染 环境，制造成本较低，缺点是需要减压设备，反应釜的利用率较低。用下面的实施例来更具体地说明本专利技术，但本专利技术不受下面实施例的限制。[具体实施方式]:称取52.0758商品聚苯乙烯固体颗粒，加入1L四口瓶中，倒入125ml 1， 2-二氯乙烷，升温至50-601C，使聚苯乙烯溶胀。将534g92.5K的H2S0,转入滴液漏斗中，滴 加到四口瓶中。同时，升温至8010，并调整一定搅拌转速，反应4 5小时后，边升温边蒸 出二氯乙烷，再反应4 5小时，停止反应，冷却。然后再加入190ml蒸馏水，加热搅拌至 恥1C，搅拌下缓慢冷却，过滤，充分洗涤，干燥得浅黄色产物。将磺化产物置于2L烧杯中，加1200ml蒸馏水溶解，慢慢搅拌加入31.8g (0.3mol) N&CO，。再加入氧化钙调中性，过滤除去硫酸钙，滤液为聚苯乙烯磺酸钠溶液，以备使用。:称取52.0758商品聚苯乙烯固体颗粒，加入到1L带有分水器的四口瓶中， 再加入470ml氯苯，调节真空度使氯苯在100土51C回流。这时，慢慢滴加53g (0. 5mo1)92. 5% 的硫酸，滴毕，继续脱水，直至出水12.5-13ml。提髙真空度，蒸出大部分氯苯，然后用水 汽蒸馏法蒸出全部残余氯苯。加入适量水稀释，用氢氧化钠调中性，以备使用。控制加入的 硫酸量，就可得到不同磺化度的产品。:使用实施例l所得的磺化聚苯乙烯作为防水剂，使用基准水泥(北京兴发水 泥有限公司)和标准砂(厦门艾思欧标准砂有限公司)，按国家标准JC474-1999《砂浆、混 凝土防水剂》；GB178《水泥强度试验用标准砂》JC/T603-2004《水泥胶砂干缩试验方法》; GB1346《水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性检验方法》；GB2419《水泥胶砂流动度 测定方法》；GB8076《混凝土外加剂》等来进行测试。标准水泥与标准砂的质量比为1: 3; 用水量根据各项试验要求确定。采用机械搅拌，液体防水剂掺入拌合水中。捣实采用频率为50土3HZ,空载时振幅约为0.5mm的泡凝土振动台，振动时间为15秒。成型温度为20±3 度，并在此温度下静停24土2小时脱模，然后在20土3度，相对湿度大于卯％的条件下养护 至齡期。测试结果如下<table>table see original document page 5</column></row><table>从上述测试数据可以看出，磺化聚苯乙烯防水剂在0.010/0掺量下其防水性能、强度等性能方面均已超过当前国内同类防水材料一等品要求标准，是一种新型的具有良好应用前景的刚 性防水材料。:用上口直径70mm，'下口直径80mm，高30mm的截头圆锥带底金属试模成型基 准和受检砂浆试件各6个,成型后用塑料布将试件盖好静停24h,脱模后放在标准养护室中养 护，养护至28天后,取出放进烘箱在温度110"C下烘干24小时，从烘箱中取出，用密封材料 密封装入渗透仪中进行透水试验。0.2MPa水压下有明显漏水，证明砂浆有裂缝(有些试件上用肉眼也能看见很多十字形裂 缝)。将试件在水中养护7天后再做透水试验，检測这种防水剂是否有自愈合作用。水压从0.2MPa开始，恒压2小时,增至0.3MPa，以后本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有自愈合作用的高效砂浆或混凝上刚性防水剂，是由聚苯乙烯和硫酸反应制得。其特征在于聚苯乙烯的磺化度要控制在５０－１００％范围内。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：姜日善，卢会刚，高岩，
申请(专利权)人：延边大学，延边建设工程质量检测中心实验场，
类型：发明
国别省市：22[中国|吉林]