[發明專利]一種水性聚氨酯-水泥基修復材料及其制備方法

有效

• 申請號: 202110654313.9
• 申請日: 2021-06-11
• 公開（公告）號: CN113354356B
• 公開（公告）日: 2022-05-10
• 發明（設計）人: 張云升;畢金旭;逄博;李之恒;趙鳴宇
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: C04B28/04
• 分類號: C04B28/04;C04B111/20
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 成立珍

本發明公開了一種水性聚氨酯?水泥基修復材料及其制備方法，按重量百分比包括以下組分：硅酸鹽水泥28.9~29.8%，水性聚氨酯乳液2.8~8.3%，水性聚脲乳液0.4~1.2%，水性環氧樹脂乳液0.3~0.9%，砂子57.9~59.7%，拌合水2.7~6.9%。本發明使用三種不同類型的水性聚合物乳液，以水性聚氨酯乳液為主，以水性聚脲與水性環氧樹脂為輔。綜合利用了三者自身的優勢，具有制備方便以及環境友好的特點，同時，其抗折強度高、拉伸強度高、粘結強度高、收縮率低、吸水率低，與傳統水泥基材料相比具有較好的柔韌性與延性，具有一定的工程應用價值。

技術領域

本發明屬于復合材料制備，具體涉及一種水性聚氨酯-水泥基修復材料及其制備方法。

背景技術

混凝土作為重要的工程材料，具有原料豐富、價格低廉、抗壓強度高、工藝簡單、適應性強等眾多優點。但混凝土是一種非均質材料，各種組成材料的變形不一致，導致各組分間互相約束而產生初始應力，造成骨料與水泥石粘結部位以及水泥石本身之間出現微小的裂縫。由于載荷作用、溫差作用、不均勻沉降以及施工不規范等因素的影響，微小裂縫會不斷發展、貫通，逐漸形成大尺寸裂縫，使其使用壽命大大縮短，造成嚴重的安全隱患和較大的經濟損失。因此，對于混凝土的修復問題亟待解決。近年來，越來越多的研究開始將高分子材料和水泥基材料結合起來，充分利用這兩種材料自身的優勢，形成無機-有機復合材料體系，并廣泛應用于用于混凝土結構的修復工程中。其中，水性聚氨酯材料作為一種廣泛應用的材料，具有成膜性好、韌性好、耐磨性好、粘附力好的優點，也開始被應用于水泥基材料的改性的研究中。

目前，水性聚氨酯改性水泥基材料的研究還處于起步階段，不同種類的水性聚氨酯對于水泥漿體的影響規律不盡相同，如何解決水性聚氨酯與水泥基體的相容性問題以及如何有效發揮聚氨酯材料柔韌性好的優勢是亟待解決的問題。

發明內容

發明目的：本發明的目的在于提供一種具有良好相容性、高柔韌性、高力學性能和低吸水率的水性聚氨酯-水泥基修復材料；本發明的第二目的在于提供上述材料的制備方法。

技術方案：本發明的一種水性聚氨酯-水泥基修復材料，按重量百分比包括以下組分：

上述的方案中，采用三種不同的水性聚合物乳液與水泥漿體進行復配，三種乳液與水泥漿體混合后，均未出現破乳和絮凝的現象，在水泥漿體的強堿性環境下仍舊可以保持穩定狀態。其次，水性聚氨酯在水泥漿體內部形成了柔韌的聚合物三維網膜狀結構，填充了孔隙，提升了水泥基材料的密實度與柔韌性；水性聚脲樹脂的兩組分充分反應后，也可以在水泥體系中成膜，提供一定的柔韌性，此外，水性聚脲具有較好的耐輻照性能，可以提升材料整體的耐侯性；水性環氧樹脂是一種具有較高粘結強度的樹脂，可以用來改善水性聚氨酯乳液和水性聚脲樹脂粘結性能相對不足的劣勢，提升修補材料與待修補基體的吸附力和粘結性能；同時，由于水性環氧樹脂活性較高，與水性聚脲和水性聚氨酯混合后，可以大大縮短聚脲和聚氨酯的固化成膜時間，同時也可以增加聚合物膜的剛性和穩定性。

進一步的，所述水性聚氨酯乳液的固含量為30～40％，PH值為8～10，成膜溫度為15～20℃，粘度為800～1500mpa·s。其中，所述聚氨酯為F0410陰離子型水性聚氨酯。該聚氨酯水性化原理是在主鏈上引入親水的羧基型擴鏈劑，隨后用三乙胺中和成鹽，因此乳液整體呈現弱堿性，在水泥基材料的強堿性環境下可以穩定存在。同時，水性聚氨酯是由交替連接的硬段和軟段組成的分段結構，固化后成膜的質量高、柔韌性優異。