[發(fā)明專利]一種利用聚丙烯酸類智能凝膠修復(fù)水泥基材料的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810328909.8
• 申請(qǐng)日: 2018-04-13
• 公開（公告）號(hào): CN108516721B
• 公開（公告）日: 2021-01-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳萬煜;鄒威;朱波;齊晨杰;朱財(cái)志
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 武漢理工大學(xué)
• 主分類號(hào): C04B24/26
• 分類號(hào): C04B24/26;C08F220/06;C08F220/18;C08F222/38
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 劉洋

本發(fā)明公開了一種利用聚丙烯酸類智能凝膠修復(fù)水泥基材料的方法，包括以下步驟：配制NaCl和十二烷基硫酸鈉的混合水溶液，加入甲基丙烯酸十八酯，在30?60℃下攪拌至少4小時(shí)至澄清；通入至少10min氮?dú)夂螅尤氡┧釘嚢柚辽?min；加入Na₂HPO₄，攪拌反應(yīng)至澄清；再通入氮?dú)庵辽?0min后，分別加入N,N?亞甲基雙丙烯酰胺、過硫酸銨，在60?80℃下反應(yīng)至少3小時(shí)，切割造粒得到聚丙烯酸類智能凝膠；在水泥基材料的制備過程中加入所得聚丙烯酸類智能凝膠，得到自修復(fù)的水泥基材料。本發(fā)明提供了一種用于水泥基材料自修復(fù)的聚丙烯酸類智能凝膠；其加入水泥基材料中具有可控釋放的能力，能響應(yīng)外界變化，而且制作工藝簡(jiǎn)單。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于高分子材料和混凝土材料領(lǐng)域，具體涉及利用聚丙烯酸類智能凝膠修復(fù)水泥基材料的方法。

背景技術(shù)

混凝土是一種由膠結(jié)材、顆粒狀骨料以及外加劑按一定的比例拌和而成的復(fù)合材料，在軍工業(yè)和民用建筑物中得到廣泛應(yīng)用，是當(dāng)今使用最為廣泛的建筑材料。但是，混凝土存在脆性大的缺陷，在疲勞效應(yīng)、腐蝕效應(yīng)和老化等不利因素和外力作用下，會(huì)產(chǎn)生微裂縫，在不加維護(hù)的情況下會(huì)引發(fā)宏觀裂縫并發(fā)生脆性斷裂，從而給社會(huì)造成不可估量的損失。傳統(tǒng)的混凝土裂縫修復(fù)技術(shù)是事后修補(bǔ)，就是通過向肉眼可見的裂縫中注入混凝土漿體從而達(dá)到修補(bǔ)裂縫的目的，但是該技術(shù)受到修補(bǔ)材料的限制，而且隨著混凝土在海底建筑、核電站和地下建筑等特殊環(huán)境的應(yīng)用，傳統(tǒng)的混凝土裂縫修復(fù)技術(shù)受到了極大的限制[Journal of Innovative Research and Solution,2014,1(1):237-244]。

生物體在受到破壞或創(chuàng)傷后會(huì)主動(dòng)進(jìn)行再生修復(fù)，例如受創(chuàng)皮膚在表皮細(xì)胞生長(zhǎng)因子的作用下再生修復(fù)。許多學(xué)者根據(jù)這一原理提出了混凝土自修復(fù)技術(shù)?；炷磷孕迯?fù)技術(shù)就是將含有修復(fù)劑的載體、修復(fù)劑本身或纖維預(yù)埋于混凝土中，當(dāng)混凝土產(chǎn)生裂縫時(shí)，載體發(fā)生相應(yīng)的響應(yīng)釋放出修復(fù)劑，修復(fù)劑通過化學(xué)作用修補(bǔ)裂縫，或者纖維接受某種信號(hào)然后通過物理作用修補(bǔ)裂縫。因此，混凝土自修復(fù)技術(shù)可以分為三種：(1)物理型混凝土自修復(fù)技術(shù)，例如：YC Kuang等人將由Ni-50.8％Ti構(gòu)成的形狀記憶合金(SMA)線嵌入混凝土梁中。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，SMA鋼絲增加了混凝土自修復(fù)能力，混凝土梁經(jīng)過極大的撓度后幾乎完全恢復(fù)， SMA鋼絲通過回復(fù)力可以幾乎完全修復(fù)裂縫[Journal of Central SouthUniversity of Technology, 2008,15(3):411-417]。(2)化學(xué)型混凝土自修復(fù)技術(shù)，例如：GPerez等人將含有環(huán)氧化合物的二氧化硅微膠囊加入到水泥漿中，并將胺官能化的二氧化硅納米粒子加入到水泥漿中以便在水合過程中與熟料反應(yīng)。當(dāng)水泥基材料出現(xiàn)裂紋而使微膠囊破裂時(shí)，環(huán)氧化合物擴(kuò)散出來并與水泥基材料中的二氧化硅納米粒子上的胺基團(tuán)反應(yīng)。隨后，環(huán)氧化合物和胺官能化的二氧化硅納米粒子的反應(yīng)產(chǎn)物將對(duì)微裂紋進(jìn)行修復(fù)[CementConcrete Composites, 2015,60:55-64]。(3)生物型混凝土自修復(fù)技術(shù)，JY Wang等人合成三嵌段聚合物凝膠聚-(環(huán)氧乙烷-環(huán)氧丙烷-環(huán)氧乙烷)(PEO-PPO-PEO)包埋球形芽孢桿菌用于混凝土裂縫自修復(fù)。利用芽孢桿菌代謝產(chǎn)生的二氧化碳與混凝土中的氫氧化鈣反應(yīng)生成碳酸鈣沉淀，從而修補(bǔ)裂縫。結(jié)果表明，聚合物凝膠的多孔結(jié)構(gòu)和水環(huán)境有利于提高細(xì)菌的存活率。含負(fù)載芽孢桿菌凝膠膠囊的混凝土材料最大愈合裂縫寬度約為0.5mm，水滲透率平均下降了68％[Construction and Building Materials,2014,68(68):110-119]。

但是，目前的混凝土自修復(fù)技術(shù)仍有些不足，例如：玻璃管型的修復(fù)劑載體在混凝土攪拌過程中容易破裂，從而提前釋放出修復(fù)劑；纖維管型的修復(fù)劑載體在混凝土產(chǎn)生裂縫時(shí)不易破裂，從而起不到修復(fù)裂縫的作用；自修復(fù)過程中所用到的化學(xué)型修復(fù)劑與混凝土之間的相容性較差，而且一些化學(xué)型修復(fù)劑具有毒性；用于混凝土自修復(fù)的細(xì)菌在混凝土中存活率較低，修復(fù)裂縫時(shí)間較長(zhǎng)等等。

發(fā)明內(nèi)容