本發(fā)明屬于水泥基復(fù)合材料領(lǐng)域，尤其涉及一種納米微球協(xié)同原位聚合增韌水泥基材料及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、水泥基材料自身為多相多組分的脆性材料，在服役過程中會(huì)收到荷載沖擊作用、溫度疲勞作用以及環(huán)境介質(zhì)侵蝕作用，水泥基材料內(nèi)部會(huì)出現(xiàn)微缺陷或微裂紋，為侵蝕性介質(zhì)的進(jìn)入提供更多通道，影響長期耐久性能。解決這一問題的途徑就是對水泥基材料進(jìn)行增韌。

2、原位聚合增韌水泥基材料作為有效的增韌方法之一，能大幅提高抗折強(qiáng)度，受到廣泛關(guān)注，但因原位聚合增韌所用原料的特性限制，僅依靠單一的原位聚合增韌水泥基材料，無法使水泥基材料的韌性進(jìn)一步提升。原位聚合協(xié)同其他材料復(fù)合增韌水泥基材料作為原位聚合增韌的改良方法之一，能進(jìn)一步提高增韌效果，如原位聚合協(xié)同無機(jī)材料(如晶須)增韌、原位聚合協(xié)同有機(jī)材料(如海藻酸鈉)增韌，均可實(shí)現(xiàn)更好的增韌效果。但是利用無機(jī)材料協(xié)同增韌時(shí)，無機(jī)材料和原位聚合生成的有機(jī)物之間存在相容性問題；利用有機(jī)材料復(fù)合增韌時(shí)，有機(jī)材料與原位聚合生成的有機(jī)物雖相容性良好，但彼此之間化學(xué)作用很弱，復(fù)合增韌效果較差。且目前原位聚合協(xié)同其他材料復(fù)合增韌并未涉及對原位聚合生成聚合物的結(jié)構(gòu)改善，而聚合物的自身結(jié)構(gòu)與韌性之間密切相關(guān)，會(huì)影響水泥基材料整體的韌性，因此在原位聚合協(xié)同其他材料增韌水泥基材料時(shí)，如能對原位聚合生成聚合物的結(jié)構(gòu)進(jìn)行改善，增效效果會(huì)更佳。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為克服現(xiàn)有技術(shù)所存在的缺點(diǎn)和不足，本發(fā)明的目的在于提供一種納米微球協(xié)同原位聚合增韌水泥基材料及其制備方法。

2、本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種納米微球協(xié)同原位聚合增韌水泥基材料，所述材料包括以下按質(zhì)量份計(jì)各組分：80～100份水泥、1～5份納米微球、1～10份水溶性單體、0.1～0.5份引發(fā)劑、0.1～0.2份促進(jìn)劑；

3、所述納米微球包括以下按質(zhì)量份計(jì)各組分：80～100份油溶性單體，交聯(lián)劑1份，觸發(fā)劑3份。

4、優(yōu)選地，所述水泥規(guī)格選自325、425、525中的任意一種。

5、優(yōu)選地，所述水溶性單體選自丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺中的任意一種。

6、優(yōu)選地，所述引發(fā)劑選自過硫酸銨、過硫酸鉀中的任意一種。

7、優(yōu)選地，所述促進(jìn)劑選自四甲基乙二胺、亞硫酸鈉中的任意一種。

8、優(yōu)選地，所述油溶性單體選自苯乙烯、甲基丙烯酸、丙烯酸、丙烯丁酯、丙烯異丁酯中的至少一種。

9、優(yōu)選地，所述交聯(lián)劑為二乙烯基苯；所述觸發(fā)劑為過硫酸鉀。

10、本發(fā)明更進(jìn)一步公開了上述納米微球協(xié)同原位聚合增韌水泥基材料的制備方法，該方法包括以下步驟：

11、(1)將水泥、納米微球及引發(fā)劑混合均勻得到a料；

12、(2)將水、促進(jìn)劑以及水溶性單體混合均勻得到b料；

13、(3)將b料倒入a料中，攪拌均勻，得到納米微球協(xié)同原位聚合增韌水泥基材料。

14、優(yōu)選地，在步驟(1)中，所述納米微球的制備包括以下過程：將油溶性單體、交聯(lián)劑和水混合攪拌均勻，在200r/min攪拌、水浴溫度為80℃下，往混合液中滴加觸發(fā)劑溶液，所述觸發(fā)劑溶液為3質(zhì)量份觸發(fā)劑和10質(zhì)量份水，反應(yīng)完成后，將所得乳液經(jīng)過濾、烘干、磨粉，得到納米微球。

15、本發(fā)明克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種納米微球協(xié)同原位聚合增韌水泥基材料及其制備方法。本發(fā)明通過將水泥、納米微球及引發(fā)劑混合均勻得到a料；將水、促進(jìn)劑以及水溶性單體混合均勻得到b料；最后將b料倒入a料中，攪拌均勻，得到納米微球協(xié)同原位聚合增韌水泥基材料。在本發(fā)明中，由于納米微球自身結(jié)構(gòu)和性質(zhì)具有特殊性，其粒徑小、具有剛性且富含羧基，在原位聚合發(fā)生時(shí)，納米微球會(huì)通過化學(xué)作用誘導(dǎo)丙烯酰胺類單體在其表面原位生成，發(fā)揮類似物理交聯(lián)劑作用，一方面可以使聚合物形成三維網(wǎng)絡(luò)，另一方面會(huì)使微球和聚合物形成核殼的復(fù)合結(jié)構(gòu)，核層為剛性達(dá)到納米微球，殼層柔性的原位聚合生成物，核殼結(jié)構(gòu)彼此之間通過原位聚合生成的線性高聚合物彼此相連，形成以核殼結(jié)構(gòu)為交聯(lián)點(diǎn)的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。此外，納米微球作為協(xié)同增韌的有機(jī)物，可以有效改善單一聚合物自身結(jié)構(gòu)的缺陷，增強(qiáng)聚合物的自身的韌性，形成內(nèi)層為剛性核層、外層為柔性殼層的核殼結(jié)構(gòu)，聚合物自身韌性明顯提升，從而實(shí)現(xiàn)更好的協(xié)同增韌。

16、相比于現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)和不足，本發(fā)明具有以下有益效果：與常規(guī)原位聚合增韌添加n,n'-亞甲基雙丙烯酰胺來交聯(lián)聚合物相比，本發(fā)明納米微球不僅發(fā)揮類似n,n'-亞甲基雙丙烯酰胺的交聯(lián)作用，而且改善了聚合物的結(jié)構(gòu)，所得水泥基材料的增韌效果更好，抗折強(qiáng)度、折壓比等均有顯著上升。

技術(shù)特征：

1.一種納米微球協(xié)同原位聚合增韌水泥基材料，其特征在于，所述材料包括以下按質(zhì)量份計(jì)各組分：80～100份水泥、1～5份納米微球、1～10份水溶性單體、0.1～0.5份引發(fā)劑、0.1～0.2份促進(jìn)劑；

2.如權(quán)利要求1所述的材料，其特征在于，所述水泥規(guī)格選自325、425、525中的任意一種。

3.如權(quán)利要求1所述的材料，其特征在于，所述水溶性單體選自丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺中的任意一種。

4.如權(quán)利要求1所述的材料，其特征在于，所述引發(fā)劑選自過硫酸銨、過硫酸鉀中的任意一種。

5.如權(quán)利要求1所述的材料，其特征在于，所述促進(jìn)劑選自四甲基乙二胺、亞硫酸鈉中的任意一種。

6.如權(quán)利要求1所述的材料，其特征在于，所述油溶性單體選自苯乙烯、甲基丙烯酸、丙烯酸、丙烯丁酯、丙烯異丁酯中的至少一種。

7.如權(quán)利要求1所述的材料，其特征在于，所述交聯(lián)劑為二乙烯基苯；所述觸發(fā)劑為過硫酸鉀。

8.權(quán)利要求1～7任一項(xiàng)所述材料的制備方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了納米微球協(xié)同原位聚合增韌水泥基材料及其制備方法。本發(fā)明通過將80～100份水泥、1～5份納米微球及0.1～0.5份引發(fā)劑混合均勻得到A料；將水、0.1～0.2份促進(jìn)劑以及1～10份水溶性單體混合均勻得到B料；將B料倒入A料中，攪拌均勻，得到納米微球協(xié)同原位聚合增韌水泥基材料。與常規(guī)原位聚合增韌添加N,N'?亞甲基雙丙烯酰胺來交聯(lián)聚合物相比，本發(fā)明納米微球不僅發(fā)揮類似N,N'?亞甲基雙丙烯酰胺的交聯(lián)作用，而且改善了聚合物的結(jié)構(gòu)，所得水泥基材料的增韌效果更好，抗折強(qiáng)度、折壓比等均有顯著上升。

技術(shù)研發(fā)人員：莫立武
受保護(hù)的技術(shù)使用者：南京依思博新材料科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/15