仿肌腱有机自愈合模板及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种仿肌腱有机自愈合模板及其制备方法和应用，制备方法包括以下步骤：将无机填料悬浮液、引发剂溶液及交联剂溶液在搅拌作用下依次加入单体溶液中，得到预制液；对于预制液进行抽真空脱气处理后，注入密闭的模具中，将模具放入烘箱中养护得到杂化双网络水凝胶；所得杂化双网络水凝胶拉伸至自身长度的指定倍数，将此拉伸状态固定并干燥；将拉伸并干燥后的杂化双网络水凝胶放入三价阳离子溶液中进行二次交联，浸泡后，将其从三价阳离子溶液中取出并用水清洗表面多余的三价离子，得到仿肌腱有机自愈合模板。本发明专利技术仿肌腱有机自愈合模板所具有的各向异性微观结构能够促进自愈合产物在该模板上的有序致密沉积，有利于受损基体的性能恢复。于受损基体的性能恢复。于受损基体的性能恢复。

【技术实现步骤摘要】
仿肌腱有机自愈合模板及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及建筑混凝土及油田开发类钻固井
，特别是涉及一种仿肌腱有机自愈合模板及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]作为世界上使用作为广泛的材料，水泥材料在建筑领域及其他工程应用领域，例如油气资源开采领域，具有重要意义。随着人类生活需求及科技的发展，建筑工程结构向着大跨度、高层及超高层发方向发展，油气资源开采由常规油藏向深层、深海等非常规油藏转变，这对水泥基材料的性能提出了更高的要求。由于水泥材料的脆性本质，在外部载荷作用下建筑结构及固井水泥环的开裂无可避免，微裂缝的出现会导致腐蚀介质的进入及整体结构的破坏，严重危害基础设施的耐久性。尤其对于固井水泥环来说，微裂缝的出现会破坏水泥环的密封完整性，造成层间窜流，甚至威胁油气资源的安全开采。因此，无需人工干预的自愈合水泥浆作为近年来迅速发展的一项技术极具经济意义与实用价值。
[0003]具有优异吸水保水能力的高吸水聚合物(SAP)被认为是一种极具发展前景的自愈合剂，尤其在预防基体收缩开裂及裂缝自愈合方面具有重要意义。当水泥基体出现微裂缝时，SAP可以通过吸水膨胀在短时间内密封裂缝，并通过释放其吸收的水分促进体系中未水化水泥颗粒的进一步水化，从而提高基体自生愈合能力。然而SAP型自愈合剂也存在一些亟待改进的不足。据研究报道，裂缝区域自愈合产物的数量及有效沉积在很大程度上决定了愈合区域的致密程度及性能恢复。而SAP依靠刺激水泥基体自生愈合行为所产生的愈合产物十分有限，远不能满足裂缝致密填充的要求；且裂缝的填充在很大程度上依赖SAP的吸水膨胀，但膨胀后的SAP力学性能较低，且与水泥基体之间界面粘合力较差，导致愈合区域的完整密封及性能恢复十分有限。因此，亟待开发出一种新的自愈合剂来改善上述问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是针对现有技术中存在的技术缺陷，而提供一种仿肌腱有机自愈合模板的制备方法，该制备方法获得的仿肌腱有机自愈合模板能够在实现裂缝快速密封的同时，促进自愈合产物的大量生成及有序沉积，从而有效的提高水泥材料的自愈合能力。
[0005]本专利技术的另一个目的是提供所述制备方法制备得到的仿肌腱有机自愈合模板。
[0006]本专利技术的另一个目的是提供所述仿肌腱有机自愈合模板的应用。
[0007]为实现本专利技术的目的所采用的技术方案是：
[0008]一种仿肌腱有机自愈合模板的制备方法，包括以下步骤：
[0009]步骤1，将丙烯基类单体及大分子多糖加入去离子水中，搅拌溶解得到单体溶液；
[0010]将无机纳米填料分散在去离子水中，超声处理得到无机填料悬浮液；
[0011]将引发剂加入去离子水中搅拌溶解得到引发剂溶液；
[0012]将交联剂及离子络合剂加入去离子水中，搅拌均匀得到交联剂溶液；
[0013]步骤2，将所述无机填料悬浮液、引发剂溶液及交联剂溶液在搅拌作用下依次加入
所述单体溶液中，得到预制液；
[0014]步骤3，对于预制液进行抽真空脱气处理后，注入密闭的模具中，将模具放入烘箱中养护得到杂化双网络水凝胶；
[0015]步骤4，所得杂化双网络水凝胶拉伸至自身长度的指定倍数，将此拉伸状态固定并干燥；
[0016]步骤5，将拉伸并干燥后的杂化双网络水凝胶放入三价阳离子溶液中进行二次交联，浸泡后，将其从三价阳离子溶液中取出并用水清洗表面多余的三价离子，得到仿肌腱有机自愈合模板。
[0017]在上述技术方案中，所述步骤1中，按质量份数计，所述丙烯基类单体及大分子多糖的质量比为6:1～15:1。
[0018]在上述技术方案中，所述步骤1中，所述丙烯基类单体为丙烯酰胺、丙烯酸或N
‑
异丙基丙烯酰胺，所述大分子多糖为海藻酸钠、果胶或羧甲基纤维素。
[0019]在上述技术方案中，所述步骤1中，所述无机填料为埃洛石或介孔二氧化硅微棒SBA
‑
15。
[0020]在上述技术方案中，所述步骤1中，所述超声处理在超声细胞粉碎机中进行，超声处理时间为5～10min。
[0021]在上述技术方案中，所述步骤1中，所述引发剂为过硫酸铵或过硫酸钾，所述交联剂为N,N
‑
亚甲基双丙烯酰胺，所述离子络合剂为硫酸钙或氯化钙。
[0022]在上述技术方案中，所述步骤2中，丙烯基类单体及大分子多糖在所述预制液中的总质量分数为12wt％～25wt％，无机纳米填料的含量为预制液质量的0.5wt％～1.5wt％，引发剂的质量为丙烯基类单体质量的0.3wt％～1.0wt％，交联剂的质量为丙烯基类单体质量的0.03wt％～0.08wt％，离子络合剂的质量为大分子多糖质量的10wt％～15wt％。
[0023]在上述技术方案中，所述步骤3中，所述预制液抽真空脱气处理的时间为5～10min，然后将预制液转移至注射器中并注射至由玻璃板及硅胶垫片组成的密闭模具中。
[0024]在上述技术方案中，所述步骤3中，所述养护温度为60～70℃，养护时间为4～6h。
[0025]在上述技术方案中，所述步骤4中，所述的指定倍数为200％～300％。
[0026]在上述技术方案中，所述步骤4中，所述干燥温度为20～30℃，干燥时间为12～24h。
[0027]在上述技术方案中，所述步骤5中，所述三价阳离子溶液为六水合氯化铝溶液或三氯化铁溶液。
[0028]在上述技术方案中，所述步骤5中，所述浸泡时间为12～24h。
[0029]本专利技术的另一方面，还包括利用制备方法得到的所述仿肌腱有机自愈合模板。
[0030]本专利技术的另一方面，还包括所述仿肌腱有机自愈合模板在水泥基材料裂缝封堵中的应用。
[0031]在上述技术方案中，所述的仿肌腱有机自愈合模板与水泥基材料的质量比为0.1:100～1:100。
[0032]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0033]1、本专利技术以自由基聚合物及大分子多糖构成的双网络水凝胶为基材，通过“预拉伸+二次交联”的制备工艺赋予仿肌腱有机自愈合模板以各向异性结构，提高了仿肌腱有机
自愈合模板的弹性模量及韧性。
[0034]2、仿肌腱有机自愈合模板能够在裂缝出现时吸水膨胀，快速的密封裂缝，防止腐蚀性离子侵入基体内部，同时能够提供水分促进水泥基体中未水化水泥的二次水化反应，促进基体的自生愈合行为。
[0035]3、仿肌腱有机自愈合模板中含有的大量交联离子(Ca
2+
，Al
3+
，Fe
3+
)能够在裂缝环境中逸出，并与裂缝中的其他离子发生反应，生成大量的自愈合产物，提高裂缝的封闭效率及性能恢复。
[0036]4、仿肌腱有机自愈合模板所具有的各向异性微观结构能够促进自愈合产物在该模板上的有序致密沉积，有效地提高了仿肌腱有机模板与水泥基体之间的粘合力，改善了裂缝区域的填充密度，有利于受损基体的性能恢复本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种仿肌腱有机自愈合模板的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，将丙烯基类单体及大分子多糖加入去离子水中，搅拌溶解得到单体溶液；将无机纳米填料分散在去离子水中，超声处理得到无机填料悬浮液；将引发剂加入去离子水中搅拌溶解得到引发剂溶液；将交联剂及离子络合剂加入去离子水中，搅拌均匀得到交联剂溶液；步骤2，将所述无机填料悬浮液、引发剂溶液及交联剂溶液在搅拌作用下依次加入所述单体溶液中，得到预制液；步骤3，对于预制液进行抽真空脱气处理后，注入密闭的模具中，将模具放入烘箱中养护得到杂化双网络水凝胶；步骤4，所得杂化双网络水凝胶拉伸至自身长度的指定倍数，将此拉伸状态固定并干燥；步骤5，将拉伸并干燥后的杂化双网络水凝胶放入三价阳离子溶液中进行二次交联，浸泡后，将其从三价阳离子溶液中取出并用水清洗表面多余的三价离子，得到仿肌腱有机自愈合模板。2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤1中，按质量份数计，所述丙烯基类单体及大分子多糖的质量比为6:1～15:1。3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤1中，所述丙烯基类单体为丙烯酰胺、丙烯酸或N
‑
异丙基丙烯酰胺；所述大分子多糖为海藻酸钠、果胶或羧甲基纤维素；所述无机填料为埃洛石或介孔二氧化硅微棒SBA
‑
15；所述引发剂为过硫酸铵或过硫酸钾；所述交联剂为N,N
‑
亚甲基双...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭锦棠，刘明，胡苗苗，李晓华，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：