本发明专利技术涉及一种聚硅氧烷超疏水膨胀土改良剂，所述聚硅氧烷超疏水膨胀土改良剂包括：(a)可潮气固化聚硅氧烷‑白炭黑超疏水材料悬浮液；以及(b)磁性离子液体。本发明专利技术还涉及一种使用上述聚硅氧烷超疏水膨胀土改良剂来改良膨胀土的方法。本发明专利技术的有益效果在于：(1)通过结合聚硅氧烷超疏水材料的物理拒水作用以及聚合物网络包裹作用等与磁性离子液体对膨胀土的化学离子交换改良作用，实现永久且显著地降低膨胀土的膨胀率，提高膨胀土的抗剪切强度；以及(2)制备和施工方法简单，所用原料环保。
Polysiloxane super hydrophobic expansion soil modifier and method of use thereof
The invention relates to a super hydrophobic polysiloxane expansive soil improver, the super hydrophobic polysiloxane expansive soil modifier comprises: (a) can moisture curing polysiloxane silica superhydrophobic materials suspension; and (b) magnetic ionic liquid. The invention also relates to a method for improving an expansive soil using the silicone super hydrophobic expansive soil conditioner. The invention has the advantages that: (1) through a combination of polysiloxane physical super hydrophobic material and water repellent effect of polymer network and the wrapped function of magnetic ionic liquids on expansive soil chemical modified ion exchange function, to achieve a permanent and significantly reduce the expansion rate of the expansive soil, improve the shear strength of expansive soil; and (2) preparation and construction method is simple, the raw material of environmental protection.
【技术实现步骤摘要】
一种聚硅氧烷超疏水膨胀土改良剂及其使用方法
本专利技术涉及岩土工程
具体来说，本专利技术涉及一种聚硅氧烷超疏水膨胀土改良剂，以及使用聚硅氧烷超疏水膨胀土改良剂来改良膨胀土的方法。
技术介绍
膨胀土是一种具有较多裂隙和较大胀缩性质的地质体。膨胀土粘土成分主要由强亲水性矿物蒙脱土与伊利石组成，它们吸水时膨胀，失水时收缩，使得膨胀土发生反复变形。膨胀土的这些性质对工程建筑物等有严重的破坏作用，因此需要改良膨胀土来降低膨胀土的膨胀性。目前，改良膨胀土的方法主要可分为物理改良方法和化学改良方法。物理改良方法之一是在膨胀土表面涂覆超疏水涂料，使得大气中的水分不能进入膨胀土。但现有超疏水涂料耐候性较差。化学改良方法之一是使用聚合物来改良膨胀土，但聚合物只通过包裹、机械啮合等物理作用来提高粘土颗粒之间的连接作用，因此降低膨胀土膨胀性以及增加膨胀土强度的作用有限。另一种化学改良方法包括通过化学试剂与膨胀土之间发生离子交换来永久改变膨胀土的晶层结构。但其不足之处在于见效时间慢，且所使用的化学试剂或多或少会带来环境污染的问题，因此用量受到限制。为此，本领域仍然需要开发一种耐候性好、效率高且可在室温下快速固化的环保膨胀土改良剂。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种聚硅氧烷超疏水膨胀土改良剂，所述聚硅氧烷超疏水膨胀土改良剂主要包括可潮气固化聚硅氧烷-白炭黑超疏水材料悬浮液和磁性离子液体。可潮气固化聚硅氧烷-白炭黑超疏水材料悬浮液在催化剂和交联剂的作用下可于室温下快速固化，同时形成超疏水表面和聚合物网络，通过拒水作用以及聚合物网络对膨胀土颗粒的包裹和机械啮合等作用来降低膨胀土的膨胀性、增加膨胀土的抗剪强度，以及提高超疏水表面的耐候性。磁性离子液体则可与膨胀土发生离子交换，永久改变膨胀土的晶层结构，进一步降低膨胀土的膨胀性、增加膨胀土的抗剪强度。本专利技术的目的还在于提供一种使用聚硅氧烷超疏水膨胀土改良剂来改良膨胀土的方法。为了实现上述目的，本专利技术提供下述技术方案。在第一方面中，本专利技术提供一种聚硅氧烷超疏水膨胀土改良剂，所述聚硅氧烷超疏水膨胀土改良剂可包括：(a)可潮气固化聚硅氧烷-白炭黑超疏水材料悬浮液；以及(b)磁性离子液体；其中，(b)磁性离子液体的结构如下述结构式(I)所示：在式(I)中，n＝6-15，X为Cl或Br；以及其中所述(a)可潮气固化聚硅氧烷-白炭黑超疏水材料悬浮液通过下述方法来制备：在25-40℃下，将聚硅氧烷溶解于无水乙醇中，混合均匀之后加入白炭黑，超声分散得到第一有机溶液；以及将催化剂和交联剂依次加入第一有机溶液，搅拌30-50分钟，得到所述(a)可潮气固化聚硅氧烷-白炭黑超疏水材料悬浮液。在第一方面的一种实施方式中，所述聚硅氧烷可包括含氢聚二甲基硅氧烷和/或端羟基聚二甲基硅氧烷。在第一方面的另一种实施方式中，所述交联剂可包括乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三叔丁基硅烷和乙烯基三丁酮肟基硅烷中的一种或多种。在第一方面的另一种实施方式中，所述催化剂可包括二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡、二醋酸二丁基锡和二烷基锡马来酸酯中的一种或多种。在第二方面中，本专利技术提供一种使用如第一方面所述的聚硅氧烷超疏水膨胀土改良剂来改良膨胀土的方法，所述方法可包括下述步骤(1)将(b)磁性离子液体溶解于(a)可潮气固化聚硅氧烷-白炭黑超疏水材料，得到聚硅氧烷超疏水膨胀土改良剂；以及(2)将在步骤(1)中获得的聚硅氧烷超疏水膨胀土改良剂喷洒在待改良的膨胀土表面。在第二方面的一种实施方式中，重复步骤(2)，使得最终在每平方膨胀土上喷洒1-2千克除了无水乙醇以外的聚硅氧烷超疏水膨胀土改良剂。在第二方面的另一种实施方式中，所述催化剂占所述聚硅氧烷超疏水膨胀土改良剂总体积的0.25％-1％。与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：(1)通过结合可潮气固化聚硅氧烷-白炭黑超疏水材料物理拒水作用以及聚合物网络包裹作用等与磁性离子液体对膨胀土的化学离子交换改良作用，实现永久且显著地降低膨胀土的膨胀率，提高膨胀土的抗剪切强度；以及(2)制备和施工方法简单，所用原料环保，适用于工业化生产。具体实施方式下面将结合本专利技术的实施例，对本专利技术的技术方案进行清楚和完整的描述。本专利技术的目的在于提供一种聚硅氧烷超疏水膨胀土改良剂，所述聚硅氧烷超疏水膨胀土改良剂主要包括可潮气固化聚硅氧烷-白炭黑超疏水材料悬浮液和磁性离子液体。可潮气固化聚硅氧烷-白炭黑超疏水材料悬浮液在催化剂和交联剂的作用下可于室温下快速固化，例如10-30分钟内固化。超疏水材料悬浮液的固化同时形成超疏水表面和聚合物网络，通过拒水作用以及聚合物网络对膨胀土颗粒的包裹和机械啮合等作用来降低膨胀土的膨胀性、增加膨胀土的抗剪强度，以及提高超疏水表面的耐候性。磁性离子液体可溶于可潮气固化聚硅氧烷-白炭黑超疏水材料悬浮液，且可与膨胀土发生离子交换，永久改变膨胀土的晶层结构，进一步降低膨胀土的膨胀性、增加膨胀土的抗剪强度。本专利技术的目的还在于提供一种使用聚硅氧烷超疏水膨胀土改良剂来改良膨胀土的方法。在第一方面中，本专利技术提供一种聚硅氧烷超疏水膨胀土改良剂，所述聚硅氧烷超疏水膨胀土改良剂可包括：(a)可潮气固化聚硅氧烷-白炭黑超疏水材料悬浮液；以及(b)磁性离子液体；其中，(b)磁性离子液体的结构如下述结构式(I)所示：在式(I)中，n＝6-15，优选地n＝11-15，X为Cl或Br；以及其中所述(a)可潮气固化聚硅氧烷-白炭黑超疏水材料悬浮液通过下述方法来制备：在25-40℃下，将聚硅氧烷溶解于无水乙醇中，混合均匀之后加入白炭黑，超声分散得到第一有机溶液；以及将催化剂和交联剂依次加入第一有机溶液，搅拌30-50分钟，得到所述(a)可潮气固化聚硅氧烷-白炭黑超疏水材料悬浮液。可潮气固化聚硅氧烷-白炭黑超疏水材料悬浮液的制备方法可参考中国专利技术专利申请201611235332.3所述。在第一方面的一种实施方式中，所述聚硅氧烷可包括含氢聚二甲基硅氧烷和/或端羟基聚二甲基硅氧烷。在第一方面的另一种实施方式中，所述交联剂可包括乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三叔丁基硅烷和乙烯基三丁酮肟基硅烷中的一种或多种。在第一方面的另一种实施方式中，所述催化剂可包括二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡、二醋酸二丁基锡和二烷基锡马来酸酯中的一种或多种。在第二方面中，本专利技术提供一种使用如第一方面所述的聚硅氧烷超疏水膨胀土改良剂来改良膨胀土的方法，所述方法可包括下述步骤(1)将(b)磁性离子液体溶解于(a)可潮气固化聚硅氧烷-白炭黑超疏水材料，得到聚硅氧烷超疏水膨胀土改良剂；以及(2)将在步骤(1)中获得的聚硅氧烷超疏水膨胀土改良剂喷洒在待改良的膨胀土表面。在第二方面的一种实施方式中，重复步骤(2)，使得最终在每平方膨胀土上喷洒1-2千克除了无水乙醇以外的聚硅氧烷超疏水膨胀土改良剂。在第二方面的另一种实施方式中，所述催化剂占所述聚硅氧烷超疏水膨胀土改良剂总体积的0.25％-1％。当聚硅氧烷超疏水膨胀土改良剂中的催化剂含量过低时，聚硅氧烷不能完全固化。同样地，当聚硅氧烷超疏水膨胀土改良剂中的催化剂含量过高时，聚硅氧烷固化速度过快，导致将磁性离子液体包覆在固化形成的聚合物网络之中。在这种情况下，磁性离子液体与膨胀土之间的离子交换作本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种聚硅氧烷超疏水膨胀土改良剂，所述聚硅氧烷超疏水膨胀土改良剂包括：(a)可潮气固化聚硅氧烷‑白炭黑超疏水材料悬浮液；以及(b)磁性离子液体；其中，(b)磁性离子液体的结构如下述结构式(I)所示：
【技术特征摘要】
1.一种聚硅氧烷超疏水膨胀土改良剂，所述聚硅氧烷超疏水膨胀土改良剂包括：(a)可潮气固化聚硅氧烷-白炭黑超疏水材料悬浮液；以及(b)磁性离子液体；其中，(b)磁性离子液体的结构如下述结构式(I)所示：在式(I)中，n＝6-15，X为Cl或Br；以及其中所述(a)可潮气固化聚硅氧烷-白炭黑超疏水材料悬浮液通过下述方法来制备：在25-40℃下，将聚硅氧烷溶解于无水乙醇中，混合均匀之后加入白炭黑，超声分散得到第一有机溶液；以及将催化剂和交联剂依次加入第一有机溶液，搅拌30-50分钟，得到所述(a)可潮气固化聚硅氧烷-白炭黑超疏水材料悬浮液。2.如权利要求1所述的聚硅氧烷超疏水膨胀土改良剂，其特征在于，所述聚硅氧烷包括含氢聚二甲基硅氧烷和/或端羟基聚二甲基硅氧烷。3.如权利要求1所述的聚硅氧烷超疏水膨胀土改良剂，其特征在于，所述交联剂包括乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲...
【专利技术属性】
技术研发人员：尚文涛，
申请(专利权)人：滨州学院，
类型：发明
国别省市：山东,37
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