CN108328987A - 一种聚酯树脂基水泥材料 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种聚酯树脂基水泥材料，属于建筑材料技术领域。本发明研制的聚酯树脂基水泥材料是由不饱和聚酯树脂、苯乙烯、乳化剂、水、水泥、骨料、减水剂、己内酰胺、聚丙烯酰胺和固化剂组成，在配置过程中，先将不饱和聚酯树脂和苯乙烯搅拌混合，再加入乳化剂和水，剪切分散，得聚酯乳液，再将聚酯乳液、水泥、骨料减水剂和己内酰胺搅拌混合，再加入固化剂，继续搅拌混合后，注模，固化，脱模，高压蒸气养护8～12h后，再于空气中自然养护28天，即得聚酯树脂基水泥材料。本发明所得聚酯树脂基水泥材料具有优异的力学性能。

Description

一种聚酯树脂基水泥材料
技术领域
本发明公开了一种聚酯树脂基水泥材料，属于建筑材料技术领域。
背景技术
聚合物改性水泥混凝土（简称PMC），在耐腐蚀性能、固化速度及主要力学性能方面大大优于传统混凝土，在地面和道路工程、修补工程和结构工程中常常是一种理想的材料。
聚合物水泥混凝土的研究正在开展。有关单位已研究了掺入天然胶乳、丁苯胶乳、氯丁胶乳、氯偏胶乳、丙烯酸醋共聚乳液等的水泥砂浆的性能，有些已被用于工程中。上述聚合物水泥砂浆与普通砂浆相比，其抗裂性、粘结性、抗渗性等都有所提高，但强度一般提高不大，且养护时间都比较长。有研究者研究了一种用不饱和聚酯树脂配制的新型聚酯水泥砂浆，它综合了聚酯、水泥的优点，具有强度随龄期而发展、有良好的耐酸碱性、配制简单等特点。
但是PMC的价格太高，限制了它的广泛使用。为了进一步满足各种需要，正在多方面对它进行改进，其中最主要的方向是设法降低其成本。为此，有研究者用废弃的聚酯（PET）饮料瓶为原料，通过醇解、缩聚获得了再生型不饱和聚酯树脂，继而以这种树脂为原料，并以粉煤灰替代部分水泥，研制了一种新型的PC砂浆，它快干早强，粘结性好，既保护了环境，又降低了成本。但是目前传统的聚酯树脂基水泥材料还存在力学性能不佳的问题，因此还需对其进行研究。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是：针对传统聚酯树脂基水泥材料力学性能不佳的问题，提供了一种聚酯树脂基水泥材料。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
一种聚酯树脂基水泥材料，是由以下重量份数的原料组成：
不饱和聚酯树脂 30～50份
苯乙烯 20～30份
乳化剂 3～6份
水 20～25份
水泥 60～80份
骨料 100～200份
减水剂 2～4份
己内酰胺 10～15份
聚丙烯酰胺 8～10份
固化剂 8～10份
所述聚酯树脂基水泥材料配置过程为：
（1）按原料组成称量各组分；
（2）将不饱和聚酯树脂和苯乙烯搅拌混合，再加入乳化剂、水和聚丙烯酰胺，剪切分散，得聚酯乳液；
（3）将聚酯乳液、水泥、骨料、减水剂和己内酰胺搅拌混合，再加入固化剂，继续搅拌混合后，注模，固化，脱模，高压蒸气养护8～12h后，再于空气中自然养护28天，即得聚酯树脂基水泥材料。
所述不饱和聚酯树脂制备过程为：按重量份数计，依次取100～120份聚对苯二甲酸乙二醇酯，3～5份乙酸酐，4～6份吡啶，混合后于氮气保护状态下加热反应，得醇解产物，再将醇解产物，顺丁烯二酸酐，棉籽油和亚油酸按质量比为10：3：1：1混合后，加热反应，得不饱和聚酯树脂。
所述乳化剂为十二烷基苯磺酸钠、月桂酸钠或十二烷基硫酸钠中的任意一种。
所述水泥为32.5号普通硅酸盐水泥、42.5号普通硅酸盐水泥或52.5号普通硅酸盐水泥中的任意一种。
所述骨料为河砂，山砂，海砂，石屑或废渣砂中的任意一种。
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。
所述聚丙烯酰胺为分子量为800～1200的阴离子聚丙烯酰胺。
所述固化剂是由戊二醛和过氧化苯甲酰按质量比为1：1～1：5混合而成。
本发明的有益效果是：
（1）本发明通过在不饱和聚酯树脂制备过程中，添加棉籽油和亚油酸作为改性剂，棉籽油和亚油酸的加入，其分子结构中的脂肪族长链结构可以有效提高产品的耐冲击性和韧性，且棉籽油的存在，可起到对树脂的增塑作用，插入树脂大分子中，削弱大分子间的作用力，使树脂大分子的活动性增大，从而改善树脂体系的力学性能，另外，棉籽油和亚油酸的引入，可使不饱和树脂体系中的不饱和双键比例增大，交联性增强，表干时间缩短，从而有效提高产品的前期强度，而亚油酸中羧基的引入，可与水泥和骨料表面吸附，从而有效提高树脂基体与无机水泥骨料之间的相容性，使产品综合力学性能得到有效提高；
（2）本发明通过添加己内酰胺，在水泥碱性体系下，己内酰胺可发生水解，水解产生具有氨基和羧基双官能团结构的己酸胺，其分子结构中的羧基可与水泥体系中无机胶粒表面发生化学反应，产生较强的配位作用，而氨基具有较强的极性，一方面，可有效提高无机胶粒与极性的不饱和树脂之间的相容性，另一方面，极性氨基的存在，可在胶粒表面形成大分子亲水膜，起到较好的空间位阻效应，使胶粒之间的作用力减小，避免胶粒过量团聚，从而使无机胶粒可良好分散于聚酯乳液体系中，使产品的力学性能得到有效提高。
具体实施方式
按重量份数计，在1号三口烧瓶中依次加入100～120份聚对苯二甲酸乙二醇酯，3～5份乙酸酐，4～6份吡啶，并以8～10mL/min速率向三口烧瓶中通入氮气，在氮气保护状态下，于温度为200～205℃，转速为300～500r/min条件下，加热搅拌反应6～7h，得醇解产物，再按质量比为10：3：1：1将醇解产物，顺丁烯二酸酐，棉籽油和亚油酸加入2号三口烧瓶中，于温度为205～210℃，转速为200～400r/min条件下，加热搅拌反应4～6h，出料，得不饱和聚酯树脂；按重量份数计，依次取30～50份不饱和聚酯树脂，20～30份苯乙烯，3～6份乳化剂，20～25份水，60～80份水泥，100～200份骨料，2～4份减水剂，10～15份己内酰胺，8～10份聚丙烯酰胺，8～10份固化剂，先将不饱和聚酯树脂和苯乙烯倒入混料机中，以300～500r/min转速搅拌混合20～40min后，再向混料机中加入乳化剂、水和聚丙烯酰胺，随后于转速为2000～2500r/min条件下，剪切分散2～4h，得聚酯乳液；再将聚酯乳液、水泥、骨料减水剂和己内酰胺倒入水泥搅拌机，于转速为100～200r/min条件下，搅拌混合45～60min后，再加入固化剂，继续搅拌混合10～15min，得水泥砂浆，再将所得水泥砂浆注入模具中，静置固化3～5h后，脱模，得坯料，并将所得坯料移入蒸压锅内，于压力为6～8MPa，温度为140～160℃条件下，高压蒸气养护8～12h后，得蒸养坯料，再将所得蒸养坯料于空气中，自然养护28天，即得聚酯树脂基水泥材料。所述乳化剂为十二烷基苯磺酸钠、月桂酸钠或十二烷基硫酸钠中的任意一种。所述水泥为32.5号普通硅酸盐水泥、42.5号普通硅酸盐水泥或52.5号普通硅酸盐水泥中的任意一种。所述骨料为河砂，山砂，海砂，石屑或废渣砂中的任意一种。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。所述聚丙烯酰胺为分子量为800～1200的阴离子聚丙烯酰胺。所述固化剂是由戊二醛和过氧化苯甲酰按质量比为1：1～1：5混合而成。
实例1
按重量份数计，在1号三口烧瓶中依次加入120份聚对苯二甲酸乙二醇酯，5份乙酸酐，6份吡啶，并以10mL/min速率向三口烧瓶中通入氮气，在氮气保护状态下，于温度为205℃，转速为500r/min条件下，加热搅拌反应7h，得醇解产物，再按质量比为10：3：1：1将醇解产物，顺丁烯二酸酐，棉籽油和亚油酸加入2号三口烧瓶中，于温度为210℃，转速为400r/min条件下，加热搅拌反应6h，出料，得不饱和聚酯树脂；按重量份数计，依次取50份不饱和聚酯树脂，30份苯乙烯，6份乳化剂，25份水，80份水泥，200份骨料，4份减水剂，15份己内酰胺，10份聚丙烯酰胺，10份固化剂，先将不饱和聚酯树脂和苯乙烯倒入混料机中，以500r/min转速搅拌混合40min后，再向混料机中加入乳化剂、水和聚丙烯酰胺，随后于转速为2500r/min条件下，剪切分散4h，得聚酯乳液；再将聚酯乳液、水泥、骨料减水剂和己内酰胺倒入水泥搅拌机，于转速为200r/min条件下，搅拌混合60min后，再加入固化剂，继续搅拌混合15min，得水泥砂浆，再将所得水泥砂浆注入模具中，静置固化5h后，脱模，得坯料，并将所得坯料移入蒸压锅内，于压力为8MPa，温度为160℃条件下，高压蒸气养护12h后，得蒸养坯料，再将所得蒸养坯料于空气中，自然养护28天，即得聚酯树脂基水泥材料。所述乳化剂为十二烷基苯磺酸钠。所述水泥为32.5号普通硅酸盐水泥。所述骨料为河砂。所述减水剂为木质素磺酸钠。所述聚丙烯酰胺为分子量为1200的阴离子聚丙烯酰胺。所述固化剂是由戊二醛和过氧化苯甲酰按质量比为1：5混合而成。
实例2
按重量份数计，在1号三口烧瓶中依次加入120份聚对苯二甲酸乙二醇酯，5份乙酸酐，6份吡啶，并以10mL/min速率向三口烧瓶中通入氮气，在氮气保护状态下，于温度为205℃，转速为500r/min条件下，加热搅拌反应7h，得醇解产物，再按质量比为10：3将醇解产物，顺丁烯二酸酐加入2号三口烧瓶中，于温度为210℃，转速为400r/min条件下，加热搅拌反应6h，出料，得不饱和聚酯树脂；按重量份数计，依次取50份不饱和聚酯树脂，30份苯乙烯，6份乳化剂，25份水，80份水泥，200份骨料，4份减水剂，15份己内酰胺，10份聚丙烯酰胺，10份固化剂，先将不饱和聚酯树脂和苯乙烯倒入混料机中，以500r/min转速搅拌混合40min后，再向混料机中加入乳化剂、水和聚丙烯酰胺，随后于转速为2500r/min条件下，剪切分散4h，得聚酯乳液；再将聚酯乳液、水泥、骨料减水剂和己内酰胺倒入水泥搅拌机，于转速为200r/min条件下，搅拌混合60min后，再加入固化剂，继续搅拌混合15min，得水泥砂浆，再将所得水泥砂浆注入模具中，静置固化5h后，脱模，得坯料，并将所得坯料移入蒸压锅内，于压力为8MPa，温度为160℃条件下，高压蒸气养护12h后，得蒸养坯料，再将所得蒸养坯料于空气中，自然养护28天，即得聚酯树脂基水泥材料。所述乳化剂为十二烷基苯磺酸钠。所述水泥为32.5号普通硅酸盐水泥。所述骨料为河砂。所述减水剂为木质素磺酸钠。所述聚丙烯酰胺为分子量为1200的阴离子聚丙烯酰胺。所述固化剂是由戊二醛和过氧化苯甲酰按质量比为1：5混合而成。
实例3
按重量份数计，在1号三口烧瓶中依次加入120份聚对苯二甲酸乙二醇酯，5份乙酸酐，6份吡啶，并以10mL/min速率向三口烧瓶中通入氮气，在氮气保护状态下，于温度为205℃，转速为500r/min条件下，加热搅拌反应7h，得醇解产物，再按质量比为10：3：1将醇解产物，顺丁烯二酸酐，棉籽油加入2号三口烧瓶中，于温度为210℃，转速为400r/min条件下，加热搅拌反应6h，出料，得不饱和聚酯树脂；按重量份数计，依次取50份不饱和聚酯树脂，30份苯乙烯，6份乳化剂，25份水，80份水泥，200份骨料，4份减水剂，15份己内酰胺，10份聚丙烯酰胺，10份固化剂，先将不饱和聚酯树脂和苯乙烯倒入混料机中，以500r/min转速搅拌混合40min后，再向混料机中加入乳化剂、水和聚丙烯酰胺，随后于转速为2500r/min条件下，剪切分散4h，得聚酯乳液；再将聚酯乳液、水泥、骨料减水剂和己内酰胺倒入水泥搅拌机，于转速为200r/min条件下，搅拌混合60min后，再加入固化剂，继续搅拌混合15min，得水泥砂浆，再将所得水泥砂浆注入模具中，静置固化5h后，脱模，得坯料，并将所得坯料移入蒸压锅内，于压力为8MPa，温度为160℃条件下，高压蒸气养护12h后，得蒸养坯料，再将所得蒸养坯料于空气中，自然养护28天，即得聚酯树脂基水泥材料。所述乳化剂为十二烷基苯磺酸钠。所述水泥为32.5号普通硅酸盐水泥。所述骨料为河砂。所述减水剂为木质素磺酸钠。所述聚丙烯酰胺为分子量为1200的阴离子聚丙烯酰胺。所述固化剂是由戊二醛和过氧化苯甲酰按质量比为1：5混合而成。
实例4
按重量份数计，在1号三口烧瓶中依次加入120份聚对苯二甲酸乙二醇酯，5份乙酸酐，6份吡啶，并以10mL/min速率向三口烧瓶中通入氮气，在氮气保护状态下，于温度为205℃，转速为500r/min条件下，加热搅拌反应7h，得醇解产物，再按质量比为10：3：1：1将醇解产物，顺丁烯二酸酐，棉籽油和亚油酸加入2号三口烧瓶中，于温度为210℃，转速为400r/min条件下，加热搅拌反应6h，出料，得不饱和聚酯树脂；按重量份数计，依次取50份不饱和聚酯树脂，30份苯乙烯，6份乳化剂，25份水，80份水泥，200份骨料，4份减水剂，10份聚丙烯酰胺，10份固化剂，先将不饱和聚酯树脂和苯乙烯倒入混料机中，以500r/min转速搅拌混合40min后，再向混料机中加入乳化剂、水和聚丙烯酰胺，随后于转速为2500r/min条件下，剪切分散4h，得聚酯乳液；再将聚酯乳液、水泥、骨料减水剂倒入水泥搅拌机，于转速为200r/min条件下，搅拌混合60min后，再加入固化剂，继续搅拌混合15min，得水泥砂浆，再将所得水泥砂浆注入模具中，静置固化5h后，脱模，得坯料，并将所得坯料移入蒸压锅内，于压力为8MPa，温度为160℃条件下，高压蒸气养护12h后，得蒸养坯料，再将所得蒸养坯料于空气中，自然养护28天，即得聚酯树脂基水泥材料。所述乳化剂为十二烷基苯磺酸钠。所述水泥为32.5号普通硅酸盐水泥。所述骨料为河砂。所述减水剂为木质素磺酸钠。所述聚丙烯酰胺为分子量为1200的阴离子聚丙烯酰胺。所述固化剂是由戊二醛和过氧化苯甲酰按质量比为1：5混合而成。
实例5
按重量份数计，在1号三口烧瓶中依次加入120份聚对苯二甲酸乙二醇酯，5份乙酸酐，6份吡啶，并以10mL/min速率向三口烧瓶中通入氮气，在氮气保护状态下，于温度为205℃，转速为500r/min条件下，加热搅拌反应7h，得醇解产物，再按质量比为10：3：1：1将醇解产物，顺丁烯二酸酐，棉籽油和亚油酸加入2号三口烧瓶中，于温度为210℃，转速为400r/min条件下，加热搅拌反应6h，出料，得不饱和聚酯树脂；按重量份数计，依次取50份不饱和聚酯树脂，30份苯乙烯，6份乳化剂，25份水，80份水泥，200份骨料，4份减水剂，15份己内酰胺，10份固化剂，先将不饱和聚酯树脂和苯乙烯倒入混料机中，以500r/min转速搅拌混合40min后，再向混料机中加入乳化剂、水，随后于转速为2500r/min条件下，剪切分散4h，得聚酯乳液；再将聚酯乳液、水泥、骨料减水剂和己内酰胺倒入水泥搅拌机，于转速为200r/min条件下，搅拌混合60min后，再加入固化剂，继续搅拌混合15min，得水泥砂浆，再将所得水泥砂浆注入模具中，静置固化5h后，脱模，得坯料，并将所得坯料移入蒸压锅内，于压力为8MPa，温度为160℃条件下，高压蒸气养护12h后，得蒸养坯料，再将所得蒸养坯料于空气中，自然养护28天，即得聚酯树脂基水泥材料。所述乳化剂为十二烷基苯磺酸钠。所述水泥为32.5号普通硅酸盐水泥。所述骨料为河砂。所述减水剂为木质素磺酸钠。所述固化剂是由戊二醛和过氧化苯甲酰按质量比为1：5混合而成。
实例6
按重量份数计，在1号三口烧瓶中依次加入120份聚对苯二甲酸乙二醇酯，5份乙酸酐，6份吡啶，并以10mL/min速率向三口烧瓶中通入氮气，在氮气保护状态下，于温度为205℃，转速为500r/min条件下，加热搅拌反应7h，得醇解产物，再按质量比为10：3：1：1将醇解产物，顺丁烯二酸酐，棉籽油和亚油酸加入2号三口烧瓶中，于温度为210℃，转速为400r/min条件下，加热搅拌反应6h，出料，得不饱和聚酯树脂；按重量份数计，依次取50份不饱和聚酯树脂，30份苯乙烯，6份乳化剂，25份水，80份水泥，200份骨料，4份减水剂，15份己内酰胺，10份聚丙烯酰胺，10份固化剂，先将不饱和聚酯树脂和苯乙烯倒入混料机中，以500r/min转速搅拌混合40min后，再向混料机中加入乳化剂、水和聚丙烯酰胺，随后于转速为2500r/min条件下，剪切分散4h，得聚酯乳液；再将聚酯乳液、水泥、骨料减水剂和己内酰胺倒入水泥搅拌机，于转速为200r/min条件下，搅拌混合60min后，再加入固化剂，继续搅拌混合15min，得水泥砂浆，再将所得水泥砂浆注入模具中，静置固化5h后，脱模，得坯料，并将所得坯料移入蒸压锅内，于压力为8MPa，温度为160℃条件下，高压蒸气养护12h后，得蒸养坯料，再将所得蒸养坯料于空气中，自然养护28天，即得聚酯树脂基水泥材料。所述乳化剂为十二烷基苯磺酸钠。所述水泥为32.5号普通硅酸盐水泥。所述骨料为河砂。所述减水剂为木质素磺酸钠。所述聚丙烯酰胺为分子量为1200的阴离子聚丙烯酰胺。所述固化剂是过氧化苯甲酰。
对比例：上海某新材料有限公司生产的聚酯树脂基水泥材料。
将实例1至6所得聚酯树脂基水泥材料和对比例产品进行性能检测，具体检测方法如下：
按GB175测试试块的抗折强度和抗压强度，具体检测结果如表1所示：
表1：性能检测表
由表1检测结果可知，本发明所得聚酯树脂基水泥材料具有优异的力学性能。

Claims (8)

1.一种聚酯树脂基水泥材料，其特征在于，是由以下重量份数的原料组成：
不饱和聚酯树脂 30～50份
苯乙烯 20～30份
乳化剂 3～6份
水 20～25份
水泥 60～80份
骨料 100～200份
减水剂 2～4份
己内酰胺 10～15份
聚丙烯酰胺 8～10份
固化剂 8～10份
所述聚酯树脂基水泥材料配置过程为：
（1）按原料组成称量各组分；
（2）将不饱和聚酯树脂和苯乙烯搅拌混合，再加入乳化剂、水和聚丙烯酰胺，剪切分散，得聚酯乳液；
（3）将聚酯乳液、水泥、骨料、减水剂和己内酰胺搅拌混合，再加入固化剂，继续搅拌混合后，注模，固化，脱模，高压蒸气养护8～12h后，再于空气中自然养护28天，即得聚酯树脂基水泥材料。
2.根据权利要求1所述的一种聚酯树脂基水泥材料，其特征在于，所述不饱和聚酯树脂制备过程为：按重量份数计，依次取100～120份聚对苯二甲酸乙二醇酯，3～5份乙酸酐，4～6份吡啶，混合后于氮气保护状态下加热反应，得醇解产物，再将醇解产物，顺丁烯二酸酐，棉籽油和亚油酸按质量比为10：3：1：1混合后，加热反应，得不饱和聚酯树脂。
3.根据权利要求1所述的一种聚酯树脂基水泥材料，其特征在于，所述乳化剂为十二烷基苯磺酸钠、月桂酸钠或十二烷基硫酸钠中的任意一种。
4.根据权利要求1所述的一种聚酯树脂基水泥材料，其特征在于，所述水泥为32.5号普通硅酸盐水泥、42.5号普通硅酸盐水泥或52.5号普通硅酸盐水泥中的任意一种。
5.根据权利要求1所述的一种聚酯树脂基水泥材料，其特征在于，所述骨料为河砂，山砂，海砂，石屑或废渣砂中的任意一种。
6.根据权利要求1所述的一种聚酯树脂基水泥材料，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。
7.根据权利要求1所述的一种聚酯树脂基水泥材料，其特征在于，所述聚丙烯酰胺为分子量为800～1200的阴离子聚丙烯酰胺。
8.根据权利要求1所述的一种聚酯树脂基水泥材料，其特征在于，所述固化剂是由戊二醛和过氧化苯甲酰按质量比为1：1～1：5混合而成。
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