CN107892511A - 一种耐磨地面硬化剂 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种耐磨地面硬化剂，属于建筑材料技术领域。本发明将膨胀珍珠岩与水搅拌混合，冷冻粉碎，减压浓缩，干燥，得一次处理膨胀珍珠岩；将一次处理膨胀珍珠岩与琼脂液搅拌混合，浸泡，过滤，得二次处理膨胀珍珠岩；将竹纤维与多巴胺溶液超声分散，过滤，得预处理竹纤维；将二次处理膨胀珍珠岩，预处理竹纤维，氟化钠溶液，纳米铁粉超声分散，减压浓缩，干燥，充氮保温反应，即得改性炭化竹纤维；将水泥，硬质耐磨材料，改性炭化竹纤维，水，硅烷偶联剂，减水剂，胶粉置于混料机中，搅拌混合，即得耐磨地面硬化剂。本发明提供的耐磨地面硬化剂具有优异的耐磨性能和强度。

Description

一种耐磨地面硬化剂
技术领域
本发明公开了一种耐磨地面硬化剂，属于建筑材料技术领域。
背景技术
地面硬化剂是耐磨硬化地面。地面硬化剂自上世纪70年代问世以来在欧美迅速普及，成为水磨石地面的完美换代产品，进入80年代末期，耐磨地坪更是发达国家的首选。用于须耐磨耐冲击且减少灰尘的混凝土地面，例如：仓库、码头、厂房、停车场、维修车间、车库、货仓式商场、码头及需要统一色彩以提高工作卫生环境和美观同时没有腐蚀介质的地方。
自流平砂浆有着优异的工作性，可以节省劳动力，提高施工效率，在建筑装饰装修工程中有着广泛的应用。水泥基自流平砂浆的胶凝体系一般分为2种：一种是以硅酸盐水泥为主要胶凝材料，铝酸盐水泥和石膏作为辅助性胶凝材料的三元体系，另一种是以铝酸盐水泥为主要胶凝材料，硅酸盐水泥和石膏作为辅助性胶凝材料的三元体系。其中，铝酸盐水泥基自流平砂浆具有凝结硬化速度快、早期强度高和干燥收缩率小等特点，综合性能更好。在地坪材料的构造中，硅酸盐水泥基自流平砂浆通常被用作找平层，在上方铺设地面砖、地板、地毯等面层材料，或者直接以铝酸盐水泥基自流平砂浆为面层，其厚度一般为3～5mm。自流平砂浆作为地坪材料时，其表面是直接承受地面交通的磨损的结构物。自流平砂浆的厚度较薄，在地面基层坚实的情况下，所承载作用力主要集中在表面。很多地坪材料表面的破坏，不是因为强度不够，而是耐磨性不足，在开放使用不久即表现出脱皮、砂化、麻面等现象。可以说，耐磨性是自流平地坪砂浆的耐久性之一，目前传统的地面硬化剂还存在耐磨性能和强度不佳的问题，因此还需对其进行进一步研究。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是：针对传统地面硬化剂耐磨性能以及强度不佳的问题，提供了一种耐磨地面硬化剂。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
一种耐磨地面硬化剂，是由以下重量份数的原料组成：20～30份水泥，40～50份硬质耐磨材料，10～20份改性炭化竹纤维，40～50份水，5～6份硅烷偶联剂，2～3份减水剂，10～20份胶粉；
所述改性炭化竹纤维的制备步骤为：
（1）将膨胀珍珠岩与水按质量比1：30～1：50搅拌混合，冷冻粉碎，减压浓缩，干燥，得一次处理膨胀珍珠岩；
（2）将一次处理膨胀珍珠岩与琼脂液按质量比1：50～1：100搅拌混合，浸泡，过滤，得二次处理膨胀珍珠岩；
（3）将竹纤维与多巴胺溶液按质量比1：30～1：50超声分散，过滤，得预处理竹纤维；
（4）按重量份数计，将10～20份二次处理膨胀珍珠岩，20～30份预处理竹纤维，20～30份氟化钠溶液，2～3份纳米铁粉超声分散，减压浓缩，干燥，充氮保温反应，即得改性炭化竹纤维。
所述水泥为特种水泥，硅酸盐水泥，普通硅酸盐水泥或火山灰硅酸盐水泥中的任意一种。
所述硬质耐磨材料为氮化硅，增韧氧化锆，增韧三氧化二铝或石英砂中的任意一种。
所述硅烷偶联剂为硅烷偶联剂KH-550，硅烷偶联剂KH-560或硅烷偶联剂KH-570中的任意一种。
所述减水剂为木质素磺酸钠，TH-928聚羧酸系减水剂或YZ-1萘系高效减水剂中的任意一种。
所述胶粉为丁腈橡胶粉，丙烯酸酯胶粉或阿拉伯树胶粉中的任意一种。
步骤（2）所述琼脂液的制备过程为：将琼脂与水按质量比1：50～1：100混合溶胀后，加热搅拌溶解，即得琼脂液。
本发明的有益效果是：
本发明通过添加改性炭化竹纤维，首先，将膨胀珍珠岩与水混合冷冻粉碎，得到粒径更小的膨胀珍珠岩，使得水分更容易携带部分膨胀珍珠岩颗粒进入预处理竹纤维中，其次，竹纤维经多巴胺溶液浸泡，使得部分多巴胺附着在竹纤维中，增强竹纤维的吸附力，从而使得部分膨胀珍珠岩附着在竹纤维的表面，再经高温反应，竹纤维炭化，随着温度继续上升，渗透进竹纤维中膨胀珍珠岩受热膨胀，将渗透进膨胀珍珠岩竹纤维段撑大，吸附在竹纤维表面的膨胀珍珠岩受热膨胀，使得纤维中形成凸起结构，接着温度继续上升，在高温以及氟化钠和纳米铁粉的催化作用下，体系中的炭与二氧化硅发生反应，生成坚硬的碳化硅，构成坚硬的碳化硅骨架，将撑大后的竹纤维固定，一方面，体系中构成坚硬的碳化硅骨架填充在体系中，增强体系的耐磨性能，另一方面，由于纤维中形成凸起结构，纤维与纤维间相互卡靠，使得纤维间缠绕更加紧密，当受到外界冲击时，纤维缠绕更紧密，从而增强体系的抗冲击性能。
具体实施方式
将壳聚糖与水按质量比1：50～1：100加入1号烧杯中，用玻璃棒搅拌混合20～30min后，静置溶胀3～4h，再将1号烧杯移入数显测速恒温磁力搅拌器，于温度为95～100℃，转速为400～500r/min条件下，加热搅拌溶解40～50min，即得壳聚糖液；将膨胀珍珠岩与水按质量比1：30～1：50置于2号烧杯中，于转速为500～600r/min条件下，搅拌混合20～30min，得混合液，再将混合液置于冷冻粉碎机中，冷冻粉碎，得冷冻粉碎料，随后将冷冻粉碎料置于旋转蒸发仪中，于温度为60～80℃，压力为500～800kPa，转速为50～80r/min条件下，减压浓缩30～50，得1号浓缩液，再将1号浓缩液置于烘箱中，于温度为105～110℃条件下，干燥至恒重，得一次处理膨胀珍珠岩；将一次处理膨胀珍珠岩与琼脂液按质量比1：50～1：100置于单口烧瓶中，于转速为400～500r/min条件下，搅拌混合浸泡30～50min，得浸泡液，随后将浸泡液过滤，得二次处理膨胀珍珠岩；将竹纤维与质量浓度为2g/L的多巴胺溶液按质量比1：30～1：50置于3号烧杯中，并将3号烧杯置于超声分散仪中，于超声频率为55～65kHz条件下，超声分散40～60min，得1号分散液，再将1号分散液过滤，得预处理竹纤维；按重量份数计，将10～20份二次处理膨胀珍珠岩，20～30份预处理竹纤维，20～30份质量分数为8～10%的氟化钠溶液，2～3份纳米铁粉置于4号烧杯中，并将4号烧杯置于超声分散仪中，于超声频率为60～75kHz条件下，超声分散40～60min，得2号分散液，随后将2号分散液置于旋转蒸发仪中，于温度为60～80℃，压力为500～800kPa，转速为50～80r/min条件下，减压浓缩30～50min，得2号浓缩液，接着将2号浓缩液置于烘箱中，于温度为105～110℃条件下，干燥至恒重，得干燥混合料，随后将干燥混合料置于管式炉中，并以60～90mL/min速率向炉内充入氮气，以10～15℃速率将炉内温度升至1400～1600℃，保温反应2～3h，即得改性炭化竹纤维；按重量份数计，将20～30份水泥，40～50份硬质耐磨材料，10～20份改性炭化竹纤维，40～50份水，5～6份硅烷偶联剂，2～3份减水剂，10～20份胶粉置于混料机中，于转速为100～200r/min条件下，搅拌混合40～60min，即得耐磨地面硬化剂。所述水泥为特种水泥，硅酸盐水泥，普通硅酸盐水泥或火山灰硅酸盐水泥中的任意一种。所述硬质耐磨材料为氮化硅，增韧氧化锆，增韧三氧化二铝或石英砂中的任意一种。所述硅烷偶联剂为硅烷偶联剂KH-550，硅烷偶联剂KH-560或硅烷偶联剂KH-570中的任意一种。所述减水剂为木质素磺酸钠，TH-928聚羧酸系减水剂或YZ-1萘系高效减水剂中的任意一种。所述胶粉为丁腈橡胶粉，丙烯酸酯胶粉或阿拉伯树胶粉中的任意一种。
实例1
将壳聚糖与水按质量比1：100加入1号烧杯中，用玻璃棒搅拌混合30min后，静置溶胀4h，再将1号烧杯移入数显测速恒温磁力搅拌器，于温度为100℃，转速为500r/min条件下，加热搅拌溶解50min，即得壳聚糖液；将膨胀珍珠岩与水按质量比1：50置于2号烧杯中，于转速为600r/min条件下，搅拌混合30min，得混合液，再将混合液置于冷冻粉碎机中，冷冻粉碎，得冷冻粉碎料，随后将冷冻粉碎料置于旋转蒸发仪中，于温度为80℃，压力为800kPa，转速为80r/min条件下，减压浓缩50，得1号浓缩液，再将1号浓缩液置于烘箱中，于温度为110℃条件下，干燥至恒重，得一次处理膨胀珍珠岩；将一次处理膨胀珍珠岩与琼脂液按质量比1：100置于单口烧瓶中，于转速为500r/min条件下，搅拌混合浸泡50min，得浸泡液，随后将浸泡液过滤，得二次处理膨胀珍珠岩；将竹纤维与质量浓度为2g/L的多巴胺溶液按质量比1：50置于3号烧杯中，并将3号烧杯置于超声分散仪中，于超声频率为65kHz条件下，超声分散60min，得1号分散液，再将1号分散液过滤，得预处理竹纤维；按重量份数计，将20份二次处理膨胀珍珠岩，30份预处理竹纤维，30份质量分数为10%的氟化钠溶液，3份纳米铁粉置于4号烧杯中，并将4号烧杯置于超声分散仪中，于超声频率为75kHz条件下，超声分散60min，得2号分散液，随后将2号分散液置于旋转蒸发仪中，于温度为80℃，压力为800kPa，转速为80r/min条件下，减压浓缩50min，得2号浓缩液，接着将2号浓缩液置于烘箱中，于温度为110℃条件下，干燥至恒重，得干燥混合料，随后将干燥混合料置于管式炉中，并以90mL/min速率向炉内充入氮气，以15℃速率将炉内温度升至1600℃，保温反应3h，即得改性炭化竹纤维；按重量份数计，将30份水泥，50份硬质耐磨材料，20份改性炭化竹纤维，50份水，6份硅烷偶联剂，3份减水剂，20份胶粉置于混料机中，于转速为200r/min条件下，搅拌混合60min，即得耐磨地面硬化剂。所述水泥为特种水泥。所述硬质耐磨材料为氮化硅。所述硅烷偶联剂为硅烷偶联剂KH-550。所述减水剂为木质素磺酸钠。所述胶粉为丁腈橡胶粉。
实例2
将壳聚糖与水按质量比1：100加入1号烧杯中，用玻璃棒搅拌混合30min后，静置溶胀4h，再将1号烧杯移入数显测速恒温磁力搅拌器，于温度为100℃，转速为500r/min条件下，加热搅拌溶解50min，即得壳聚糖液；将膨胀珍珠岩与水按质量比1：50置于2号烧杯中，于转速为600r/min条件下，搅拌混合30min，得混合液，再将混合液置于冷冻粉碎机中，冷冻粉碎，得冷冻粉碎料，随后将冷冻粉碎料置于旋转蒸发仪中，于温度为80℃，压力为800kPa，转速为80r/min条件下，减压浓缩50，得1号浓缩液，再将1号浓缩液置于烘箱中，于温度为110℃条件下，干燥至恒重，得一次处理膨胀珍珠岩；将一次处理膨胀珍珠岩与琼脂液按质量比1：100置于单口烧瓶中，于转速为500r/min条件下，搅拌混合浸泡50min，得浸泡液，随后将浸泡液过滤，得二次处理膨胀珍珠岩；按重量份数计，将30份水泥，50份硬质耐磨材料，20份竹纤维，50份水，6份硅烷偶联剂，3份减水剂，20份胶粉置于混料机中，于转速为200r/min条件下，搅拌混合60min，即得耐磨地面硬化剂。所述水泥为特种水泥。所述硬质耐磨材料为氮化硅。所述硅烷偶联剂为硅烷偶联剂KH-550。所述减水剂为木质素磺酸钠。所述胶粉为丁腈橡胶粉。
实例3
将壳聚糖与水按质量比1：100加入1号烧杯中，用玻璃棒搅拌混合30min后，静置溶胀4h，再将1号烧杯移入数显测速恒温磁力搅拌器，于温度为100℃，转速为500r/min条件下，加热搅拌溶解50min，即得壳聚糖液；将膨胀珍珠岩与水按质量比1：50置于2号烧杯中，于转速为600r/min条件下，搅拌混合30min，得混合液，再将混合液置于冷冻粉碎机中，冷冻粉碎，得冷冻粉碎料，随后将冷冻粉碎料置于旋转蒸发仪中，于温度为80℃，压力为800kPa，转速为80r/min条件下，减压浓缩50，得1号浓缩液，再将1号浓缩液置于烘箱中，于温度为110℃条件下，干燥至恒重，得一次处理膨胀珍珠岩；将一次处理膨胀珍珠岩与琼脂液按质量比1：100置于单口烧瓶中，于转速为500r/min条件下，搅拌混合浸泡50min，得浸泡液，随后将浸泡液过滤，得二次处理膨胀珍珠岩；将竹纤维与质量浓度为2g/L的多巴胺溶液按质量比1：50置于3号烧杯中，并将3号烧杯置于超声分散仪中，于超声频率为65kHz条件下，超声分散60min，得1号分散液，再将1号分散液过滤，得预处理竹纤维；按重量份数计，将20份二次处理膨胀珍珠岩，30份预处理竹纤维，30份质量分数为10%的氟化钠溶液，3份纳米铁粉置于4号烧杯中，并将4号烧杯置于超声分散仪中，于超声频率为75kHz条件下，超声分散60min，得2号分散液，随后将2号分散液置于旋转蒸发仪中，于温度为80℃，压力为800kPa，转速为80r/min条件下，减压浓缩50min，得2号浓缩液，接着将2号浓缩液置于烘箱中，于温度为110℃条件下，干燥至恒重，得干燥混合料，随后将干燥混合料置于管式炉中，并以90mL/min速率向炉内充入氮气，以15℃速率将炉内温度升至1600℃，保温反应3h，即得改性炭化竹纤维；按重量份数计，将30份水泥，50份硬质耐磨材料，20份改性炭化竹纤维，50份水，6份硅烷偶联剂，3份减水剂置于混料机中，于转速为200r/min条件下，搅拌混合60min，即得耐磨地面硬化剂。所述水泥为特种水泥。所述硬质耐磨材料为氮化硅。所述硅烷偶联剂为硅烷偶联剂KH-550。所述减水剂为木质素磺酸钠。
对比例：上海某化工工贸有限公司生产的地面硬化剂。
将实例1至3所得地面硬化剂和对比例产品进行性能检测，具体检测方法如下：
耐磨性能测试：将砂浆浇筑在耐磨试验模具中，试件尺寸为Φ110mm×5mm，24h拆模，标准试验条件下，温度23℃，相对湿度50%，养护至3天龄期，测试经JM-Ⅳ型磨耗仪砂轮打磨200r后的质量损失，其中，硬化剂在24h拆模后立即涂刷。强度测试参照GB/T17671进行，测试龄期为3天。
具体检测结果如表1所示：
表1
检测内容 实例1 实例1 实例1 对比例
磨耗量/g 0.076 0.098 0.146 0.200
抗折强度/MPa 7.3 6.1 6.4 5.5
抗压强度/MPa 49.4 43.2 44.9 39.2
由表1检测结果可知，本发明所得耐磨地面硬化剂具有优异的耐磨性能和强度。

Claims (7)

1.一种耐磨地面硬化剂，其特征在于：是由以下重量份数的原料组成：20～30份水泥，40～50份硬质耐磨材料，10～20份改性炭化竹纤维，40～50份水，5～6份硅烷偶联剂，2～3份减水剂，10～20份胶粉；
所述改性炭化竹纤维的制备步骤为：
（1）将膨胀珍珠岩与水按质量比1：30～1：50搅拌混合，冷冻粉碎，减压浓缩，干燥，得一次处理膨胀珍珠岩；
（2）将一次处理膨胀珍珠岩与琼脂液按质量比1：50～1：100搅拌混合，浸泡，过滤，得二次处理膨胀珍珠岩；
（3）将竹纤维与多巴胺溶液按质量比1：30～1：50超声分散，过滤，得预处理竹纤维；
（4）按重量份数计，将10～20份二次处理膨胀珍珠岩，20～30份预处理竹纤维，20～30份氟化钠溶液，2～3份纳米铁粉超声分散，减压浓缩，干燥，充氮保温反应，即得改性炭化竹纤维。
2.根据权利要求1所述一种耐磨地面硬化剂，其特征在于：所述水泥为特种水泥，硅酸盐水泥，普通硅酸盐水泥或火山灰硅酸盐水泥中的任意一种。
3.根据权利要求1所述一种耐磨地面硬化剂，其特征在于：所述硬质耐磨材料为氮化硅，增韧氧化锆，增韧三氧化二铝或石英砂中的任意一种。
4.根据权利要求1所述一种耐磨地面硬化剂，其特征在于：所述硅烷偶联剂为硅烷偶联剂KH-550，硅烷偶联剂KH-560或硅烷偶联剂KH-570中的任意一种。
5.根据权利要求1所述一种耐磨地面硬化剂，其特征在于：所述减水剂为木质素磺酸钠，TH-928聚羧酸系减水剂或YZ-1萘系高效减水剂中的任意一种。
6.根据权利要求1所述一种耐磨地面硬化剂，其特征在于：所述胶粉为丁腈橡胶粉，丙烯酸酯胶粉或阿拉伯树胶粉中的任意一种。
7.根据权利要求1所述一种耐磨地面硬化剂，其特征在于：步骤（2）所述琼脂液的制备过程为：将琼脂与水按质量比1：50～1：100混合溶胀后，加热搅拌溶解，即得琼脂液。
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