CN1046923A - 干胶结剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种干胶结剂，其中含有在其表面上焙烘固着有包括水溶性硅氧烷树脂和表面活性剂的涂层的粘固剂颗粒。这种干胶结剂的制备方法包括下列步骤：制备含有水溶性硅氧烷树脂，表面活性剂和油状溶剂的液体混合物，将该液体混合物加至粘固剂颗粒之中并将其均匀捏合，经过加热蒸除油状溶剂和水并在粘固剂颗粒上焙烘固着有含水溶性硅氧烷树脂和表面活性剂的涂层，随后冷却并研磨所得到的固体块。
Description
本发明涉及用于向多孔、透水性薄弱地面中注射从而使地面不透水的干胶结剂及其制备方法。
在干胶结法中，通常认为有待注射于薄弱地面的颗粒直径须使得该颗粒能够与吹入的空气一起穿入10cm厚平均粒径为100-300μ的标准砂层中的间隙内（30-40μ）。
为了满足这一要求，日本专利公开文本61（1986）-211417披露了一种吹入其平均直径不大于4μ的超细粘固剂颗粒的方法。
然而，既使是使用这类超细粘固剂颗粒，由于这些颗粒的表面粗糙因而使其不易滑动，所以仍旧难以深入地面内的间隙之中。此外，使用这些细颗粒的不良后果是需要高鼓风压力。
在这些情况下，干胶结剂中最好含有直径不大于10μ的粘固剂颗粒（以2-7μ为佳），它们具有光滑的表面，因而非常滑溜，并且呈现出当它们与水接触时因发生附聚现象所要求的亲水特性。
本发明的目的是提供一种与传统的超细颗粒粘固剂相比具备更强的穿透能力并且能够形成高效防水壁的干胶结剂。
本发明的另一目的是提供一种生产上述干胶结剂的方法。
为了实现上述第一目的，本发明提供一种含有平均直径不大于10μ、以2-7μ为佳的粘固剂颗粒的干胶结剂，粘固剂颗粒上经焙烘固着有含有水溶性硅氧烷树脂和表面活性剂的涂层。
为了实现上述第二目的，本发明提供一种生产干胶结剂的方法，该方法包括下列各步骤：制备含有水溶性硅氧烷树脂、表面活性剂和油状溶剂的液体混合物，将该液体混合物加至平均粒径为2-7μ的粘固剂颗粒之中并将其均匀捏合，经过加热蒸除油状溶剂和水并在粘固剂颗粒上焙烘固着有含水溶性硅氧烷树脂和表面活性剂的涂层，随后冷却并研磨所得到的固体块。
在本发明的干胶结剂中，焙烘固着于粘固剂颗粒表面上的涂层中含有水溶性硅氧烷树脂，这使得涂层呈玻璃状进而使得颗粒非常光滑。其结果是使颗粒具备极强的穿透力。此外，涂层内所含的表面活性剂使得涂层具有亲水特性，这样，当颗粒与水接触时涂层便会逐渐吸收水分并润湿颗粒，内部的粘固剂颗粒引起胶结剂颗粒彼此粘结，最终附聚成为固体块。其结果是形成了一个高效防水壁。
由下面所述内容可以了解本发明的上述及其它特征。
如上所述，为确保其能够可靠地穿入微小缝隙之中，干胶结剂中以含有具有光滑表面、因而很滑溜并且其直径不大于10μ的粘固剂颗粒为佳。与此同时，这些颗粒应当具备一旦与水接触便会产生附聚现象所需求的亲水特性。
通过对具备这些特性的干胶结剂的开发与研究，本发明人发现，若在单个粘固剂颗粒上提供含有水溶性硅氧烷树脂和表面活性剂的涂层，而当该粘固剂与水接触时通过颗粒内的化学反应产生水合一粘结而注定要出现附聚，这样的话，颗粒因覆盖有玻璃状涂层而变得光滑，当它们与水接触时，会由于表面活性剂的存在而逐渐吸收水分，这样，粘固剂颗粒最终会附聚形成高效防水壁，基于这一发现完成了本发明。
作为用于形成本发明玻璃状涂层的水溶性树脂，可以是普通的甲基硅酸钠或二甲基硅酸钠、三甲基硅酸钠或者其中任意一种的聚合物。其它适用的为硅烷偶合剂如甲基三甲氧基硅烷和甲基三乙氧基硅烷，还包括聚乙基变性二甲基硅氧烷。此外，适用的化合物并非仅限于上述种类，而且还包括所有种类的水溶性硅氧烷树脂。然而，应该注意，由于油状硅氧烷树脂易于产生光滑特性较差的橡胶状涂层，所以并非以使用这类树脂为佳。以100份所用的粘固剂为基准计，硅氧烷树脂的用量为大约0.2至20份。
表面活性剂可分为阴离子型、阳离子型、非离子型和两性型。这些种类中的任意一种均可单独地或与其它种类组合地用于本发明。表面活性剂的用量取决于涂层所需的厚度及水化程度而有所不同，以100份粘固剂为基准计，其取值范围通常为0.01～10份。
由于含有机酸或磷酸盐的酯型表面活性剂在强碱性粘固剂存在条件下易于因水解而降低功效，所以应该避免采用这类物质。涂层厚度以1-100毫微米为佳。
可通过在单一粘固剂颗粒上形成上述特性的涂层生产本发明的干胶结剂。为此，将水溶性硅氧烷树脂及表面活性剂一同置于液体中混合，然后加至粘固剂颗粒之中。但是，由于水会使粘固剂颗粒固化，因而上述所用液体不得为水。所以，在本发明中，水溶性硅氧烷树脂及表面活性剂一同被置于油状溶剂中混合，随后再将所得的混合物加至粘固剂颗粒之中并一同被捏合。
至于油状溶剂，可以选用任意能够与水溶性硅氧烷树脂均匀混合的种类，其具体实例有如低级醇如甲醇、乙醇、丙醇和叔丁醇，砜如二甲基亚砜和酰胺如二甲基甲酰胺。
许多水溶性硅氧烷树脂均属于通常会产生难以很好地溶于溶剂或当向其中添加溶剂时会出现沉淀之类问题的钠盐型树脂。所以，必须适当地确定溶剂的用量以便即使当溶剂与树脂均匀地混合后也不会形成沉淀。
再者，由于油状溶剂溶解硅氧烷树脂的能力会随着碳数增加而降低，所以，应该选用其碳数尽可能低的油状溶剂。
不仅由于其碳数低，而且由于其经济划算，事实证明水溶性树脂的最佳油状溶剂为甲醇，其沸点低，这使得它易于分离和回收。以100份粘固剂为基准计，油状溶剂的用量范围为1-50份。
将通过使水溶性硅氧烷树脂及表面活性剂溶于油状溶剂而形成的液体混合物加至粒径不大于10μ、以2-7μ为佳的粘固剂颗粒之中。通过将该混合物喷涂于粘固剂颗粒之上随后进行捏合来完成上述添加过程。
将被覆有该液体混合物的粘固剂颗粒置于密封容器加热至低于或等于100℃的温度以便脱除油状溶剂以及来自水溶性硅氧烷树脂的水分，从而将其干燥。
继续将温度保持在100℃左右，以便使处于粘固剂颗粒表面上的水溶性硅氧烷树脂发生缩聚反应，从而在颗粒表面上形成光滑涂层。
由于经过这种方式被处理的粘固剂颗粒会粘着在一起成为固体块，所以先要将它们冷却，然后采用诸如球磨机或冲击型高速粉碎机之类适宜的粉碎机进行研磨。其结果是将固体块粉碎为各自被覆有玻璃状材料的粘固剂颗粒，这样便可获得由细颗粒组成的干胶结剂，这些颗粒的直径基本上与原材料相同。
采用上述本发明方法制得的干胶结剂用于吹入薄弱地面，其颗粒表面被覆有玻璃状涂层因而非常滑溜。所以，与由超细粘固剂颗粒组成的传统的胶结剂相比它的优越性显著并且能够形成高效防水壁。
下列实施例仅供描述本发明之用，但并不构成任何限制。
实施例1
将由10份作为油状溶剂的甲醇、5份作为水溶性硅氧烷树脂的甲基硅酸钠（Dryseal c，日本Toray Silicon有限公司出品）和0.05份表面活性剂（聚酯型Pegnol ST-7，日本Toho化学工业有限公司出品）所组成的液体混合物边搅拌边喷涂至100份平均粒径为2-7μ的市售MC粘固剂（Allofix MC，日本Onoda粘固剂有限公司出品）之上，并且将该液体混合物与粘固剂颗粒捏合在一起，历时30分钟，从而使二者均匀地混合。将所得到的混合物转移至一密封容器内并加热至60-70℃，与此同时通过空吸脱除甲醇以及少量来自水溶性硅氧烷树脂的水，并且进行回收。然后将经过此种方式干燥的粘固剂颗粒的温度升高到100℃并经过大约1小时热处理以便使水溶性硅氧烷树脂发生缩聚反应从而在粘固剂颗粒上形成焙烘固着涂层。将产生的物块冷却并将其由密封容器转移至球磨机中，经研磨得到由具有玻璃状表面涂层的2-7μ颗粒组成的胶结剂。
实施例2
将由20份作为油状溶剂的二甲基亚砜、1份实施例1所用的水溶性硅氧烷树脂和0.2份表面活性剂（聚酯型Noigen EA50，日本Dai-ichi Kogyo Seiyaku K.K.出品）所组成的液体混合物边搅拌边喷涂至100份实施例1所用的MC粘固剂之上，并且将该液体混合物与粘固剂颗粒捏合在一起，历时30分钟，从而使二者均匀混合。然后，将所得到的混合物转移至一密封容器中并加热至90-100℃，与此同时通过空吸脱除二甲基亚砜及少量水，并进行回收。然后将经过此种方式干燥的粘固剂颗粒的温度升高到100℃并经过大约1小时热处理以便使水溶性硅氧烷树脂发生缩聚反应从而在粘固剂颗粒上形成焙烘固着涂层。冷却所产生的物块并将其密封容器转移至高速粉碎机中，经碎磨得到由具有玻璃状表面的细颗粒组成的胶结剂。
质量评定试验
（1）地面穿透深度试验
通过将粒径为100-300μ的Toyoura标准砂导至直径为100mm、高100mm的耐压玻璃杯中从而形成薄弱地面模型。采用一平板加料器在大约1分钟内随着空气流的夹带将10g胶结剂试样吹入模型砂层内。空气的流速为1Nm3/min.，其压力范围为1-6kg/cm2。
（2）沉降试验
在容积为100ml且高度为70mm的烧杯内装填占其总容积大约80%的水并将2g胶结剂泼洒在烧杯内的水面上。然后轻轻振荡烧杯并测定全部胶结剂沉降至瓶底部所需的时间。
（3）附聚试验
将10ml水小批量地加至处于陪替氏培养皿中的20g胶结剂内，并进行充分的捏合。然后静置该混合物，一边通过用玻璃棒搅拌进行试验一边测定其丧失可塑性所需的时间。
（4）渗透系数
将压力为1-2米水柱的水注射到在试验（1）中已被吹入胶结剂的模型砂层之中，并将产物置于水中老化1-3周直至发生附聚为止。然后将2米水柱的水压施加于模型砂层并测定渗透系数。
（5）滑移系数试验
于剪切区域为35cm2、预载密度为29.71g/cm2和剪切速率为62mm/min.的条件下，采用粉末床试验机（由日本Sankyo Denggo有限公司制造的PTH型）测定胶结剂的剪切应力。这些试验的结果被归纳于下表。
基于上述结果，应该注意的是未经处理的MC粘固剂未渗透进入100mm模型砂层到达任何适宜的程度，而本发明实施例1和2的胶结剂则能够很容易地渗透到砂层底部。由于实施例1和2的胶结剂具备较低的剪切应力因而与MC粘固剂相比具备较高的滑移系数，所以能够看到这一事实。
应该注意的是与实施例2的胶结剂相比，实施例1的胶结剂具备较低的剪切应力和较高的滑移系数，而且实施例1的沉降时间和附聚时间较长。其原因在于与实施例2的胶结剂相比实施例1的胶结剂中水溶性硅氧烷树脂的含量高5倍而表面活性剂的含量低5倍从而使得实施例1的胶结剂呈现较高的防水性。所以，实施例1的胶结剂适用于在一定深度上使地面坚固的过程，而实施例2的胶结剂则适用于在浅处使地面坚固的过程。
此外，应该注意的是实施例1和2中胶结剂的渗透系数处于10-5数量级因而足以有效地形成防水壁。这与在单独采用MC粘固剂时由于首先几乎完全未渗透进入模型砂层、其次是呈现低滑动系数因而无法形成高效防水壁的情况相反。
Claims (11)
1、一种干胶结剂，其中含有在其表面上焙烘固着有包括水溶性硅氧烷树脂和表面活性剂的涂层的粘固剂颗粒。
2、按照权利要求1所述的干胶结剂，其中所述涂层的厚度为1-100毫微米。
3、一种制备干胶结剂的方法，其中包括下列各步骤：制备含有水溶性硅氧烷树脂、表面活性剂和油状溶剂的液体混合物，将该液体混合物加至粘固剂颗粒之中并将其均匀捏合，经过加热蒸除油状溶剂和水并在粘固剂颗粒上焙烘固着有含水溶性硅氧烷树脂和表面活性剂的涂层，随后冷却并研磨所得到的固体块。
4、按照权利要求3所述的方法，其中所述粘固剂颗粒的直径取值范围为2-7μm。
5、按照权利要求3所述的方法，其中所述水溶性硅氧烷树脂的添加量以100份所述粘固剂为基准计为0.2～20份。
6、按照权利要求3所述的方法，其中所述表面活性剂的添加量以100份所述粘固剂为基准计为0.01～10份。
7、按照权利要求3所述的方法，其中所述油状溶剂的添加量以100份所述粘固剂为基准计为1-50份。
8、按照权利要求7所述的方法，其中所述油状溶积为甲醇。
9、按照权利要求3所述的方法，其中添加有所述液体混合物的上述粘固剂颗粒的温度被保持在60-100℃，以便蒸除所述的油状溶剂。
10、按照权利要求3所述的方法，其中所述粘固剂颗粒被保持在100℃以便将水溶性硅氧烷树脂焙烘成为玻璃状涂层固着于粘固剂颗粒表面上。
11、按照权利要求3所述的方法，其中具有焙烘涂层的所述粘固剂颗粒首先以固体块的形式获得，随后在粉碎机中被粉碎为单独的颗粒。
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