一种无机微粒-亲水水凝胶复合颗粒及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种无机微粒

【技术实现步骤摘要】
一种无机微粒
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亲水水凝胶复合颗粒及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及有机
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无机复合材料
，具体涉及一种无机微粒
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亲水水凝胶复合颗粒及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]建筑在整个服役过程中一般需要进行多次维修，甚至还会发生由于水泥基建筑材料性能严重劣化而不得不在未达设计服役寿命的情况下拆除建筑的情况，这会大幅增加建筑结构全寿命周期的资源和能源消耗，而且还会增加环境负荷。水泥基材料耐久性不足的根源在于其脆性高、抗裂性能差，在应力作用下极易产生微裂纹并扩展，进而会加速外界侵蚀介质的侵入与微结构损伤。
[0003]因此，提高水泥基材料的抗裂性能具有十分重要的意义。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种无机微粒
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亲水水凝胶复合颗粒及其制备方法和应用。
[0005]本专利技术所采取的技术方案是：
[0006]一种无机微粒
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亲水水凝胶复合颗粒，其组成包括无机微粒和包覆无机微粒的亲水水凝胶。
[0007]优选的，所述无机微粒、亲水水凝胶的质量比为1:0.5～12。
[0008]优选的，所述无机微粒选自玄武岩微粒、白云岩微粒、大理岩微粒中的至少一种。
[0009]优选的，所述无机微粒的粒径小于50μm，中位粒径为25μm～40μm。
[0010]优选的，所述亲水水凝胶选自聚乙烯醇水凝胶、聚丙烯酰胺水凝胶、聚甲基丙烯酸水凝胶中的至少一种。
[0011]优选的，所述无机微粒
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亲水水凝胶复合颗粒的粒径为30μm～80μm。
[0012]上述无机微粒
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亲水水凝胶复合颗粒的制备方法包括以下步骤：将水凝胶前驱体、交联剂和引发剂加水分散制成水凝胶前驱体溶液，再将水凝胶前驱体溶液通过雾化喷加的方式包覆在无机微粒表面，再进行冷冻
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解冻循环，即得无机微粒
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亲水水凝胶复合颗粒。
[0013]优选的，上述无机微粒
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亲水水凝胶复合颗粒的制备方法包括以下步骤：将水凝胶前驱体搅拌分散在水中并加入交联剂和引发剂制成水凝胶前驱体溶液，并对无机微粒进行酸洗、水洗至洗涤液呈中性和干燥，再将水凝胶前驱体溶液通过雾化喷加的方式包覆在无机微粒表面，再进行冷冻
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解冻循环，即得无机微粒
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亲水水凝胶复合颗粒。
[0014]优选的，所述水凝胶前驱体选自聚乙烯醇、丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酰胺中的至少一种。
[0015]优选的，所述交联剂选自N,N'
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亚甲基双丙烯酰胺、乙二醇二甲基丙烯酸酯、甲醛、戊二醛、丙烯酸双环戊二烯脂、聚酯丙烯酸酯中的至少一种。
[0016]优选的，所述引发剂选自过硫酸钾、过硫酸铵、亚硫酸氢钠、双氧水、硫酸亚铁中的
至少一种。
[0017]优选的，所述水凝胶前驱体溶液中的水凝胶前驱体、水、交联剂和引发剂的质量比为1:0.05～6:0.0005～0.2:0.0005～0.2。
[0018]优选的，所述搅拌分散在60℃～95℃下进行，分散时间为2h～4h。
[0019]优选的，所述酸洗在温度为20℃～60℃、浓度为0.5mol/L～3.5mol/L的盐酸溶液中进行，酸洗时间为5min～100min。
[0020]优选的，所述冷冻
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解冻循环的具体操作为：
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25℃～
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5℃冷冻12h～16h、15℃～25℃解冻4h～12h作为1次循环，循环2次～6次。
[0021]一种水泥基材料，其组成包括上述无机微粒
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亲水水凝胶复合颗粒。
[0022]本专利技术的有益效果是：本专利技术的无机微粒
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亲水水凝胶复合颗粒兼具聚合物高抗拉强度和高延性的优势，且显微硬度大，用于水泥基材料可以显著提高其抗裂性能，有利于提升建筑材料的耐久性和降低环境负荷。
[0023]具体来说：
[0024]1)本专利技术通过调控无机颗粒表面缺陷和水凝胶前驱体组成，在微米尺度上利用机械锚固作用增强了无机颗粒
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水凝胶间的界面结合强度，在纳米尺度上促进了界面氢键形成及络合作用，增强了水凝胶与水化产物及无机微粒的结合强度，实现了无机颗粒
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亲水水凝胶界面的多尺度调控，提升了复合颗粒的稳定性；
[0025]2)本专利技术的无机微粒
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亲水水凝胶复合颗粒通过雾化喷加的方式制备，其兼具聚合物高抗拉强度和高延性的优势，且由于无机颗粒的刚性支撑作用，无机微粒
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亲水水凝胶复合颗粒的显微硬度显著提高(提高了2倍～66倍)；
[0026]3)本专利技术的无机微粒
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亲水水凝胶复合颗粒可以用于制备抗裂砂浆等水泥基材料，实现了无机微粒的高附加值利用。
具体实施方式
[0027]下面结合具体实施例对本专利技术作进一步的解释和说明。
[0028]实施例1：
[0029]一种无机微粒
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亲水水凝胶复合颗粒，其制备方法包括以下步骤：
[0030]1)将10质量份的聚乙烯醇加入10质量份的去离子水中，70℃下恒温搅拌2h，再加入0.2质量份的丙烯酸双环戊二烯酯和0.03质量份的过硫酸钾，得到水凝胶前驱体溶液；
[0031]2)将10质量份的玄武岩颗粒(粒径小于50μm，中位粒径为35μm)加入20mL浓度为1.5mol/L的盐酸溶液中，38℃恒温搅拌20min，冷却至室温，过滤，用去离子水清洗滤得的固体至洗涤液呈中性，再干燥至恒重；
[0032]3)将10质量份的水凝胶前驱体溶液通过雾化喷加的方式包覆在10质量份的步骤2)处理过的玄武岩颗粒表面，再进行2次冷冻
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解冻循环，
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20℃冷冻16h、18℃解冻8h作为1次循环，即得无机微粒
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亲水水凝胶复合颗粒。
[0033]实施例2：
[0034]一种无机微粒
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亲水水凝胶复合颗粒，其制备方法包括以下步骤：
[0035]1)将15质量份的聚乙烯醇加入20质量份的去离子水中，85℃下恒温搅拌3h，再加入0.28质量份的戊二醛和0.04质量份的过硫酸钾，得到水凝胶前驱体溶液；
[0036]2)将15质量份的玄武岩颗粒(粒径小于50μm，中位粒径为40μm)加入40mL浓度为2.0mol/L的盐酸溶液中，40℃恒温搅拌15min，冷却至室温，过滤，用去离子水清洗滤得的固体至洗涤液呈中性，再干燥至恒重；
[0037]3)将25质量份的水凝胶前驱体溶液通过雾化喷加的方式包覆在15质量份的步骤2)处理过的玄武岩颗粒表面，再进行2次冷冻
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解冻循环，
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20℃冷冻16h、20℃解冻本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种无机微粒
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亲水水凝胶复合颗粒，其特征在于，其组成包括无机微粒和包覆无机微粒的亲水水凝胶。2.根据权利要求1所述的无机微粒
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亲水水凝胶复合颗粒，其特征在于：所述无机微粒、亲水水凝胶的质量比为1:0.5～12。3.根据权利要求1所述的无机微粒
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亲水水凝胶复合颗粒，其特征在于：所述无机微粒选自玄武岩微粒、白云岩微粒、大理岩微粒中的至少一种。4.根据权利要求1～3中任意一项所述的无机微粒
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亲水水凝胶复合颗粒，其特征在于：所述无机微粒的粒径小于50μm，中位粒径为25μm～40μm。5.根据权利要求1～3中任意一项所述的无机微粒
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亲水水凝胶复合颗粒，其特征在于：所述亲水水凝胶选自聚乙烯醇水凝胶、聚丙烯酰胺水凝胶、聚甲基丙烯酸水凝胶中的至少一种。6.根据权利要求1～3中任意一项所述的无机微粒
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亲水水凝胶复合颗粒，其特征在于：所述无机微粒
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亲水水凝胶复合颗粒的粒径为30μm～80μm。7.权利要求1～6中任意一项所述的无机微粒
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亲水水凝胶复合颗粒的制备方法，其特征在于，包括以...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭奕群，张同生，黄迎慧，李嘉豪，卢丹，韦江雄，余其俊，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：