CN108546022A - 一种装配式建筑用高强高弹橡胶砂浆及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种装配式建筑用高强高弹橡胶砂浆的制备方法,包括以下步骤:将氧化石墨烯水溶液加入到橡胶乳液中,超声搅拌均匀,加入茶多酚,加热还原,去除溶剂后,破碎过筛,得到石墨烯改性的橡胶粉末;将石墨烯改性的橡胶粉末和交联剂混合均匀,加入水解聚丙烯胺溶液,混合均匀,静置6‑12h,得到改性的橡胶水凝胶;将水泥、砂、助剂和水,搅拌均匀,再加入聚合物粉末、改性的橡胶水凝胶和碳纤维,继续搅拌均匀,得到装配式建筑用高强高弹橡胶砂浆。本发明制备的砂浆以石墨烯改性的橡胶水凝胶作为改性剂,水凝胶具有更加优异的粘度和强度,且石墨烯改性的橡胶力学性能和耐热性能更加优异,赋予装配式建筑橡胶砂浆的综合性能更加优异。

Description

一种装配式建筑用高强高弹橡胶砂浆及其制备方法
技术领域
本发明属于装配式建筑用砂浆材料技术领域,具体涉及一种装配式建筑用高强高弹橡胶砂浆及其制备方法。
背景技术
水泥砂浆作为重要的建筑材料在建筑工程中有着广泛的应用,但随着科学进步和人们生活水平的不断提高,普通水泥砂浆已经不能满足建筑领域的需要,因为为了使砂浆具有特殊的性能,在水泥砂浆中加入聚合物来满足特殊环境和场所对砂浆的需求,且随着高分子材料科学的不断发展,越来越多的聚合物材料被应用于建筑材料领域,不同分子量的水基聚合物可作为分散剂、凝絮机、增稠剂和减阻剂等应用于混凝土领域。但是有机聚合物的价格较高,且制备的聚合物改性砂浆的质量对时间很敏感,增加了搅拌、运输和贮存方面的难度。
橡胶颗粒作为高分子材料填充至水泥砂浆中,橡胶颗粒表面粗糙,重量轻且容易变形,可分布在砂浆内部微小的伸缩缝群中,截住砂浆的微观雷文,组织或者减慢微观裂纹合成宏观裂纹,提高砂浆对温度和湿度的稳定性,降低了聚合物砂浆的成本,且赋予砂浆优越的抗裂、高延伸、低干缩系数和热膨胀系数。中国专利CN 102219457B公开的抗裂、耐久的水泥基弹性防护砂浆及其制备方法,该水泥基弹性防护砂浆包括硅酸盐水泥、粉煤灰、砂、橡胶粉、高分子聚酯乳液、特种纤维、水和高效减水剂,将橡胶粉、砂、特种纤维在干燥搅拌器内搅拌均匀形成混合砂,然后把硅酸盐水泥、粉煤灰、混合砂、高分子聚酯乳液、水、高效减水剂放入强制式搅拌机内搅拌,得到新拌砂浆,该砂浆具有施工多样性,既可以湿拌砂浆现场浇筑或喷涂,又可预制构件作为永久性内衬模板施工应用,且与传统砂浆相比,具有低弹性模量、大极限拉伸值、高抗裂、高耐久性、高强度和高保温性能,且保护环境,变废为宝。中国专利CN 102674731B公开的一种用于砂浆的改性橡胶颗粒及其制备方法,将汽车废气轮胎经机械粉碎、炎魔、洗净加工处理得到橡胶颗粒,然后将橡胶颗粒在碱液中浸泡去掉其憎水表层呈现出粗糙表面,冲洗干净后,在40-70℃下水浴热合进行含乙烯基三乙氧基硅烷偶联剂改性,制备得到的改性橡胶颗粒与无机胶凝材料粘结能力强,提高了橡胶颗粒与砂浆截面的粘结力,继而提高砂浆的综合性能。由上述现有技术可知,通过将橡胶颗粒作为填料加入到砂浆中可显著提高砂浆的力学性能和弹性,起到增强增弹的目的,但是不同改性的橡胶会进一步提高砂浆的特殊性能。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种装配式建筑用高强高弹橡胶砂浆及其制备方法,本发明将氧化石墨烯加入到橡胶乳液后还原得到石墨烯改性的行脚粉末,然后与水解聚丙烯胺和交联剂得到改性的橡胶水凝胶,将改性的橡胶水凝胶加入砂浆中,制备得到装配式建筑用高强高弹橡胶砂浆。
为解决上述技术问题,本发明的技术方案是:
一种装配式建筑用高强高弹橡胶砂浆的制备方法,其特征在于:包括以下步骤:
(1)将氧化石墨烯水溶液加入到橡胶乳液中,超声搅拌均匀,加入茶多酚,加热还原,去除溶剂后,破碎过筛,得到石墨烯改性的橡胶粉末;
(2)将步骤(1)制备的石墨烯改性的橡胶粉末和交联剂混合均匀,加入水解聚丙烯胺溶液,混合均匀,静置6-12h,得到改性的橡胶水凝胶;
(3)将水泥、砂、助剂和水,搅拌均匀,再加入聚合物粉末、步骤(2)制备的改性的橡胶水凝胶和碳纤维,继续搅拌均匀,得到装配式建筑用高强高弹橡胶砂浆。
作为上述技术方案的优选,所述步骤(1)中,橡胶乳液为SBR乳胶、NR乳胶、NBR乳胶、VPR乳胶、ENR乳胶。
作为上述技术方案的优选,所述步骤(1)中,氧化石墨烯和茶多酚的质量比为1:0.2-0.3。
作为上述技术方案的优选,所述步骤(1)中,石墨烯改性的橡胶中石墨烯的含量为3-8%,粒径为40-100目。
作为上述技术方案的优选,所述步骤(2)中,交联剂为质量比为1:2的铬酸钾和硫酸钠。
作为上述技术方案的优选,所述步骤(2)中,水解聚丙烯胺溶液的浓度为0.1-0.2%,水解聚丙烯胺与交联剂的质量比为1:0.01-0.03。
作为上述技术方案的优选,所述步骤(2)中,改性的橡胶水凝胶中石墨烯改性的橡胶的质量分数为0.2-0.4%。
作为上述技术方案的优选,所述步骤(3)中,水泥、砂、水和助剂的质量比为1:3-3.1:0.39:0.003-0.005。
作为上述技术方案的优选,所述步骤(3)中,砂、改性的橡胶水凝胶、碳纤维和聚合物粉末的质量百分比为73-87%:5-10%:3-7%:5-10%。
作为上述技术方案的优选,本发明要求保护一种装配式建筑用高强高弹橡胶砂浆的制备方法所制备得到的装配式建筑用高强高弹橡胶砂浆。
与现有技术相比,本发明具有以下有益效果:
(1)本发明制备的装配式建筑用高强高弹橡胶砂浆的改性剂为石墨烯改性的橡胶水凝胶,该石墨烯改性的橡胶水凝胶包括石墨烯改性的橡胶粉末和丙烯酰胺水凝胶,其中石墨烯改性的橡胶粉末是通过茶多酚还原含氧化石墨烯的橡胶乳液得到,采用茶多酚代替传统的水合肼还原剂,茶多酚不仅具有良好的水溶性和醇溶性,茶多酚中含有单宁和领苯二醌,可以对氧化石墨烯进行还原的同时得到双亲性的衍生化石墨烯,使石墨烯改性橡胶与聚合物具有优异的相容性,然后再将石墨烯改性橡胶加入到水解丙烯酰胺溶液中,经交联剂的作用,在石墨烯改性橡胶的表面形成水凝胶材料,将水凝胶优异的粘度和强度与石墨烯改性的橡胶优异的力学性能和耐热性能相结合,赋予装配式建筑橡胶砂浆的更加优异的弹性、强度和耐热性能。
(2)本发明的装配式建筑用高强高弹橡胶砂浆的制备方法简单,通过简单的还原、交联和混合制备得到稳定性和机械性能优异的装配式建筑用高强高弹橡胶砂浆,该砂浆可满足装配式建筑用砂浆的使用需求。
具体实施方式
下面将结合具体实施例来详细说明本发明,在此本发明的示意性实施例以及说明用来解释本发明,但并不作为对本发明的限定。
实施例1:
(1)将氧化石墨烯水溶液加入到SBR乳胶中,超声搅拌均匀,按照氧化石墨烯和茶多酚的质量比为1:0.2,加入茶多酚,在80℃下加热还原4h,去除溶剂后,破碎过筛,得到粒径为40目的石墨烯改性的橡胶粉末,其中,石墨烯改性的橡胶中石墨烯的含量为3%。
(2)将石墨烯改性的橡胶粉末和质量比为1:2的铬酸钾和硫酸钠交联剂混合均匀,按照水解聚丙烯胺与交联剂的质量比为1:0.01,加入0.1%水解聚丙烯胺溶液,混合均匀,静置6h,得到改性的橡胶水凝胶,其中,改性的橡胶水凝胶中石墨烯改性的橡胶的质量分数为0.2%。
(3)按照水泥、砂、水和助剂的质量比为1:3:0.39:0.003,将水泥、砂、助剂和水,搅拌均匀,再按照砂、改性的橡胶水凝胶、碳纤维和聚合物粉末的质量百分比为87%:5%:3%:5%,加入聚合物粉末、改性的橡胶水凝胶和碳纤维,继续搅拌均匀,得到装配式建筑用高强高弹橡胶砂浆。
实施例2:
(1)将氧化石墨烯水溶液加入到NR乳胶中,超声搅拌均匀,按照氧化石墨烯和茶多酚的质量比为1:0.3,加入茶多酚,在100℃下加热还原8h,去除溶剂后,破碎过筛,得到粒径为100目的石墨烯改性的橡胶粉末,其中,石墨烯改性的橡胶中石墨烯的含量为8%。
(2)将石墨烯改性的橡胶粉末和质量比为1:2的铬酸钾和硫酸钠交联剂混合均匀,按照水解聚丙烯胺与交联剂的质量比为1:0.03,加入0.2%水解聚丙烯胺溶液,混合均匀,静置12h,得到改性的橡胶水凝胶,其中,改性的橡胶水凝胶中石墨烯改性的橡胶的质量分数为0.4%。
(3)按照水泥、砂、水和助剂的质量比为1:3.1:0.39:0.005,将水泥、砂、助剂和水,搅拌均匀,再按照砂、改性的橡胶水凝胶、碳纤维和聚合物粉末的质量百分比为73%:10%:7%:10%,加入聚合物粉末、改性的橡胶水凝胶和碳纤维,继续搅拌均匀,得到装配式建筑用高强高弹橡胶砂浆。
实施例3:
(1)将氧化石墨烯水溶液加入到NBR乳胶中,超声搅拌均匀,按照氧化石墨烯和茶多酚的质量比为1:0.25,加入茶多酚,在90℃下加热还原6h,去除溶剂后,破碎过筛,得到粒径为80目的石墨烯改性的橡胶粉末,其中,石墨烯改性的橡胶中石墨烯的含量为5%。
(2)将石墨烯改性的橡胶粉末和质量比为1:2的铬酸钾和硫酸钠交联剂混合均匀,按照水解聚丙烯胺与交联剂的质量比为1:0.02,加入0.15%水解聚丙烯胺溶液,混合均匀,静置8h,得到改性的橡胶水凝胶,其中,改性的橡胶水凝胶中石墨烯改性的橡胶的质量分数为0.3%。
(3)按照水泥、砂、水和助剂的质量比为1:3.05:0.39:0.004,将水泥、砂、助剂和水,搅拌均匀,再按照砂、改性的橡胶水凝胶、碳纤维和聚合物粉末的质量百分比为79%:7%:6%:8%,加入聚合物粉末、改性的橡胶水凝胶和碳纤维,继续搅拌均匀,得到装配式建筑用高强高弹橡胶砂浆。
实施例4:
(1)将氧化石墨烯水溶液加入到VPR乳胶中,超声搅拌均匀,按照氧化石墨烯和茶多酚的质量比为1:0.26,加入茶多酚,在95℃下加热还原5h,去除溶剂后,破碎过筛,得到粒径为60目的石墨烯改性的橡胶粉末,其中,石墨烯改性的橡胶中石墨烯的含量为6%。
(2)将石墨烯改性的橡胶粉末和质量比为1:2的铬酸钾和硫酸钠交联剂混合均匀,按照水解聚丙烯胺与交联剂的质量比为1:0.015,加入0.17%水解聚丙烯胺溶液,混合均匀,静置10h,得到改性的橡胶水凝胶,其中,改性的橡胶水凝胶中石墨烯改性的橡胶的质量分数为0.25%。
(3)按照水泥、砂、水和助剂的质量比为1:3.06:0.39:0.0035,将水泥、砂、助剂和水,搅拌均匀,再按照砂、改性的橡胶水凝胶、碳纤维和聚合物粉末的质量百分比为80%:5%:5%:10%,加入聚合物粉末、改性的橡胶水凝胶和碳纤维,继续搅拌均匀,得到装配式建筑用高强高弹橡胶砂浆。
实施例5:
(1)将氧化石墨烯水溶液加入到ENR乳胶中,超声搅拌均匀,按照氧化石墨烯和茶多酚的质量比为1:0.2,加入茶多酚,在100℃下加热还原4h,去除溶剂后,破碎过筛,得到粒径为100目的石墨烯改性的橡胶粉末,其中,石墨烯改性的橡胶中石墨烯的含量为3%。
(2)将石墨烯改性的橡胶粉末和质量比为1:2的铬酸钾和硫酸钠交联剂混合均匀,按照水解聚丙烯胺与交联剂的质量比为1:0.03,加入0.1%水解聚丙烯胺溶液,混合均匀,静置12h,得到改性的橡胶水凝胶,其中,改性的橡胶水凝胶中石墨烯改性的橡胶的质量分数为0.2%。
(3)按照水泥、砂、水和助剂的质量比为1:3.1:0.39:0.003,将水泥、砂、助剂和水,搅拌均匀,再按照砂、改性的橡胶水凝胶、碳纤维和聚合物粉末的质量百分比为83%:5%:7%:5%,加入聚合物粉末、改性的橡胶水凝胶和碳纤维,继续搅拌均匀,得到装配式建筑用高强高弹橡胶砂浆。
实施例6:
(1)将氧化石墨烯水溶液加入到SBR乳胶中,超声搅拌均匀,按照氧化石墨烯和茶多酚的质量比为1:0.3,加入茶多酚,在80℃下加热还4-8h,去除溶剂后,破碎过筛,得到粒径为40目的石墨烯改性的橡胶粉末,其中,石墨烯改性的橡胶中石墨烯的含量为8%。
(2)将石墨烯改性的橡胶粉末和质量比为1:2的铬酸钾和硫酸钠交联剂混合均匀,按照水解聚丙烯胺与交联剂的质量比为1:0.01,加入0.2%水解聚丙烯胺溶液,混合均匀,静置6h,得到改性的橡胶水凝胶,其中,改性的橡胶水凝胶中石墨烯改性的橡胶的质量分数为0.4%。
(3)按照水泥、砂、水和助剂的质量比为1:3:0.39:0.005,将水泥、砂、助剂和水,搅拌均匀,再按照砂、改性的橡胶水凝胶、碳纤维和聚合物粉末的质量百分比为77%:10%:3%:10%,加入聚合物粉末、改性的橡胶水凝胶和碳纤维,继续搅拌均匀,得到装配式建筑用高强高弹橡胶砂浆。
经检测,实施例1-6制备的装配式建筑用高强高弹橡胶砂浆的含气量、流动度、保水率、抗折强度和抗压强度的结果如下所示:
实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5 实施例6
含气量(%) 5.8 6.1 6.0 5.9 5.9 6.1
流动度(mm) 164 167 166 168 169 165
保水率(%) 82 86 85 84 86 83
平均弹性模量(GPa) 3.7 4.0 3.9 3.8 4.0 3.8
抗折强度(MPa) 10.7 11.9 1.09 11.2 11.6 11.7
抗压强度(MPa) 53.9 55.1 54.7 54.2 55.0 53.9
由上表可见,本发明制备的装配式建筑用高强高弹橡胶砂浆具有优异的强度和弹性,且流动性好,满足装配式建筑用砂浆的使用要求。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效,而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下,对上述实施例进行修饰或改变。因此,举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变,仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种装配式建筑用高强高弹橡胶砂浆的制备方法,其特征在于:包括以下步骤:
(1)将氧化石墨烯水溶液加入到橡胶乳液中,超声搅拌均匀,加入茶多酚,加热还原,去除溶剂后,破碎过筛,得到石墨烯改性的橡胶粉末;
(2)将步骤(1)制备的石墨烯改性的橡胶粉末和交联剂混合均匀,加入水解聚丙烯胺溶液,混合均匀,静置6-12h,得到改性的橡胶水凝胶;
(3)将水泥、砂、助剂和水,搅拌均匀,再加入聚合物粉末、步骤(2)制备的改性的橡胶水凝胶和碳纤维,继续搅拌均匀,得到装配式建筑用高强高弹橡胶砂浆。
2.根据权利要求1所述的一种装配式建筑用高强高弹橡胶砂浆的制备方法,其特征在于:所述步骤(1)中,橡胶乳液为SBR乳胶、NR乳胶、NBR乳胶、VPR乳胶、ENR乳胶。
3.根据权利要求1所述的一种装配式建筑用高强高弹橡胶砂浆的制备方法,其特征在于:所述步骤(1)中,氧化石墨烯和茶多酚的质量比为1:0.2-0.3。
4.根据权利要求1所述的一种装配式建筑用高强高弹橡胶砂浆的制备方法,其特征在于:所述步骤(1)中,石墨烯改性的橡胶中石墨烯的含量为3-8%,粒径为40-100目。
5.根据权利要求1所述的一种装配式建筑用高强高弹橡胶砂浆的制备方法,其特征在于:所述步骤(2)中,交联剂为质量比为1:2的铬酸钾和硫酸钠。
6.根据权利要求1所述的一种装配式建筑用高强高弹橡胶砂浆的制备方法,其特征在于:所述步骤(2)中,水解聚丙烯胺溶液的浓度为0.1-0.2%,水解聚丙烯胺与交联剂的质量比为1:0.01-0.03。
7.根据权利要求1所述的一种装配式建筑用高强高弹橡胶砂浆的制备方法,其特征在于:所述步骤(2)中,改性的橡胶水凝胶中石墨烯改性的橡胶的质量分数为0.2-0.4%。
8.根据权利要求1所述的一种装配式建筑用高强高弹橡胶砂浆的制备方法,其特征在于:所述步骤(3)中,水泥、砂、水和助剂的质量比为1:3-3.1:0.39:0.003-0.005。
9.根据权利要求1所述的一种装配式建筑用高强高弹橡胶砂浆的制备方法,其特征在于:所述步骤(3)中,砂、改性的橡胶水凝胶、碳纤维和聚合物粉末的质量百分比为73-87%:5-10%:3-7%:5-10%。
10.权利要求1-9所述的一种装配式建筑用高强高弹橡胶砂浆的制备方法所制备得到的装配式建筑用高强高弹橡胶砂浆。
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