CN108689624A - 一种高结合型废弃胶粉复合砂浆材料的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种高结合型废弃胶粉复合砂浆材料的制备方法，属于建筑材料技术领域。本发明技术方案采用PAN为原料，以聚乙二醇为造孔剂，通过静电纺丝制成PAN/PEG复合纳米纤维，再经水洗去除纤维中的PEG成分制备出PAN多孔纳米纤维，通过多孔纳米纤维负载EVA树脂，并填充至废弃胶粉材料内部，通过EVA树脂与多孔纤维混合形成共混体，EVA纤维穿插在无机材料内部，形成三维网状的交织结构，通过该结构形成有效分散体系，使其与树脂材料复合过程中，有效形成界面材料，提高无机物与树脂材料之间的界面结合性能，进一步改善材料的结合强度，提高材料的综合力学性能，有效改善废弃胶粉材料与无机材料之间的结合强度。

Description

一种高结合型废弃胶粉复合砂浆材料的制备方法
技术领域
本发明涉及一种高结合型废弃胶粉复合砂浆材料的制备方法，属于建筑材料技术领域。
背景技术
CA砂浆的全称是水泥沥青砂浆，也可以称为CAM，它是由水泥、细骨料、沥青乳液、水、铝粉以及多种外加剂等原材料通过水泥的水化硬化和沥青的胶结而成的一种有机-无机复合材料，兼具水泥的刚性和沥青的弹性的特点。CA砂浆是板式无碴轨道的核心技术，它被填充在轨道板和底座之间的50mm左右的空间中，起到支撑和调整轨道板，吸收高速列车对轨道的荷载，隔绝对基体震动破坏的作用。CA砂浆是应用于高速铁路的集可工作性、力学性、耐久性为一体的高性能填充减振支撑材料，所以对各种性能的要求非常严格。填充性要求其有良好的流动性、自流平密实性，减振性要求其有良好的弹性，支撑性要求其具有合适的抗压性能，而在应用过程中又要求其有良好的抗冻性、耐久性，并且各种性能之间是相互联系，相互矛盾的，这就需要找到一个可以使矛盾相互共存的共通点。例如抗压强度与弹性，流动度和可工作时间与分离度、抗压强度、抗冻性，力学性能与含气量等。
随着全球橡胶行业，特别是汽车保有量逐年快速增加，废旧橡胶制品也逐年增加，造成大量堆积。然而，由于废橡胶制品是通过交联网络结合在一起，不溶且不熔，不易降解，直接焚烧会产生有毒气体，造成大气污染，填埋处理的话，对环境污染较大，已成为当今世界公认的黑色污染源。但同时，它也是一种宝贵的再生资源，有人称其为新型黑色黄金。由此可见，通过合理的方法回收利用废橡胶对世界各国，特别是橡胶消耗大国——中国而言，具有重大的社会、经济以及环保效益。但我国现今对废橡胶的回收利用率不到 30%，如何用正确的方式回收利用废橡胶已成为一个严重的社会环境问题。在橡胶粉改性水泥砂浆方面，近年来的研究越来越多。因为橡胶粉掺入到混凝土中后，橡胶颗粒可以成为吸收应变能的结构中心，从而改善混凝土的抗冲击性和抗收缩性，提高混凝土的抗震性、韧性和抗冻性等，所以近几年得到了大量研究工作者的重视。然而，橡胶作为有机材料填充到水泥砂浆中时，它与砂浆的界面结合非常脆弱，必须通过橡胶粉表面预处理来改善橡胶混凝土的性能，所以通过改善胶粉改性砂浆材料的结合性能是本发明技术方案研究的重点。
发明内容
本发明所要解决的技术问题：针对现有合金电接触材料结合强度不高，导致材料电接触材料性能较差的问题，提供了一种高结合型铜基电接触材料的制备方法。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
（1）按重量份数计，分别称量N，N－二甲基甲酰胺、6～8份聚乙二醇和10～15份聚丙烯腈置于烧杯中，搅拌混合得纺丝液并将其注入注射器中，静电纺丝并收集纺丝纤维；
（2）将纺丝纤维干燥，收集干燥纤维并按质量比1:10，将干燥纤维浸泡至去离子水中，静置后过滤并收集滤饼，真空冷冻干燥得改性纤维；
（3）按重量份数计，分别称量45～50份EVA树脂、6～8份改性纤维、2～3份硬脂酸锌置于高速搅拌机中，在45～50℃下搅拌混合25～30min后，升温加热，保温搅拌，停止加热并继续搅拌，在25～35℃下出料，收集混合料；
（4）按重量份数计，分别称量45～50份废弃胶粉、10～15份混合料、6～8份高岭土、0.3～0.5份促进剂TMTM、1.5～2.0份发泡剂CX-A置于开炼机中混炼处理，得混炼胶并薄通处理，静置停放，将停放胶真空冷冻并粉碎过筛，得改性颗粒；
（5）按重量份数计，分别称量85～100份去离子水、10～15份改性颗粒、10～15份硅酸盐水泥、6～8份乳化沥青、1～2份消泡剂SF-808置于搅拌机中，搅拌混合并静置，收集混合浆料并浇注至模具中，静置固化并脱模即可制备得所述的高结合型废弃胶粉复合砂浆材料。
步骤（1）所述的静电纺丝为设置纺丝温度为25℃，纺丝电压为20～25kV，控制注射器推进速度为0.006mm/s，接受距离为15cm，接受辊转速为100r/min。
步骤（3）所述的升温加热为按3℃/min升温至100～110℃。
本发明与其他方法相比，有益技术效果是：
（1）本发明技术方案采用PAN为原料，以聚乙二醇 为造孔剂，通过静电纺丝制成PAN/PEG复合纳米纤维，再经水洗去除纤维中的PEG成分制备出PAN多孔纳米纤维，通过多孔纳米纤维负载EVA树脂，并填充至废弃胶粉材料内部，通过EVA树脂与多孔纤维混合形成共混体，EVA纤维穿插在无机材料内部，形成三维网状的交织结构，通过该结构形成有效分散体系，使其与树脂材料复合过程中，有效形成界面材料，提高无机物与树脂材料之间的界面结合性能，进一步改善材料的结合强度，提高材料的综合力学性能，有效改善废弃胶粉材料与无机材料之间的结合强度；
（2）本发明技术方案采用废橡胶粉并复合乳化沥青材料，通过沥青包裹在机械力的作用下，橡胶颗粒会通过吸收沥青中的轻质油分而发生溶胀，部分惰性的硫化橡胶恢复了生胶性能，从而均匀地分散到沥青中，同时又由于轻质油分被吸收，基质沥青的粘度增加，大幅提高材料的力学强度和机械性能。
具体实施方式
按重量份数计，分别称量N，N－二甲基甲酰胺、6～8份聚乙二醇和10～15份聚丙烯腈置于烧杯中，搅拌混合得纺丝液并将其注入注射器中，设置纺丝温度为25℃，纺丝电压为20～25kV，控制注射器推进速度为0.006mm/s，接受距离为15cm，接受辊转速为100r/min，静电纺丝并收集纺丝纤维，将纺丝纤维置于40～45℃下干燥6～8h，收集干燥纤维并按质量比1:10，将干燥纤维浸泡至去离子水中，静置6～8h后过滤并收集滤饼，真空冷冻干燥得改性纤维；按重量份数计，分别称量45～50份EVA树脂、6～8份改性纤维、2～3份硬脂酸锌置于高速搅拌机中，在45～50℃下搅拌混合25～30min后，再按3℃/min升温至100～110℃，保温搅拌25～30min后，停止加热并继续搅拌，在25～35℃下出料，收集混合料；按重量份数计，分别称量45～50份废弃胶粉、10～15份混合料、6～8份高岭土、0.3～0.5份促进剂TMTM、1.5～2.0份发泡剂CX-A置于开炼机中混炼处理3～5min，得混炼胶并薄通处理3～5次后下片，静置停放20～24h，将停放胶真空冷冻并粉碎过200目筛，得改性颗粒；按重量份数计，分别称量85～100份去离子水、10～15份改性颗粒、10～15份硅酸盐水泥、6～8份乳化沥青、1～2份消泡剂SF-808置于搅拌机中，在125～150℃下搅拌混合并静置25～30min，收集混合浆料并浇注至模具中，静置固化并脱模即可制备得所述的高结合型废弃胶粉复合砂浆材料。
按重量份数计，分别称量N，N－二甲基甲酰胺、6份聚乙二醇和10份聚丙烯腈置于烧杯中，搅拌混合得纺丝液并将其注入注射器中，设置纺丝温度为25℃，纺丝电压为20kV，控制注射器推进速度为0.006mm/s，接受距离为15cm，接受辊转速为100r/min，静电纺丝并收集纺丝纤维，将纺丝纤维置于40℃下干燥6h，收集干燥纤维并按质量比1:10，将干燥纤维浸泡至去离子水中，静置6h后过滤并收集滤饼，真空冷冻干燥得改性纤维；按重量份数计，分别称量45份EVA树脂、6份改性纤维、2份硬脂酸锌置于高速搅拌机中，在45℃下搅拌混合25min后，再按3℃/min升温至100℃，保温搅拌25min后，停止加热并继续搅拌，在25℃下出料，收集混合料；按重量份数计，分别称量45份废弃胶粉、10份混合料、6份高岭土、0.3份促进剂TMTM、1.5份发泡剂CX-A置于开炼机中混炼处理3min，得混炼胶并薄通处理3次后下片，静置停放20～24h，将停放胶真空冷冻并粉碎过200目筛，得改性颗粒；按重量份数计，分别称量85份去离子水、10份改性颗粒、10份硅酸盐水泥、6份乳化沥青、1份消泡剂SF-808置于搅拌机中，在125℃下搅拌混合并静置25min，收集混合浆料并浇注至模具中，静置固化并脱模即可制备得所述的高结合型废弃胶粉复合砂浆材料。
按重量份数计，分别称量N，N－二甲基甲酰胺、7份聚乙二醇和12份聚丙烯腈置于烧杯中，搅拌混合得纺丝液并将其注入注射器中，设置纺丝温度为25℃，纺丝电压为22kV，控制注射器推进速度为0.006mm/s，接受距离为15cm，接受辊转速为100r/min，静电纺丝并收集纺丝纤维，将纺丝纤维置于44℃下干燥7h，收集干燥纤维并按质量比1:10，将干燥纤维浸泡至去离子水中，静置7h后过滤并收集滤饼，真空冷冻干燥得改性纤维；按重量份数计，分别称量44份EVA树脂、7份改性纤维、2份硬脂酸锌置于高速搅拌机中，在42℃下搅拌混合27min后，再按3℃/min升温至105℃，保温搅拌27min后，停止加热并继续搅拌，在27℃下出料，收集混合料；按重量份数计，分别称量47份废弃胶粉、12份混合料、7份高岭土、0.4份促进剂TMTM、1.7份发泡剂CX-A置于开炼机中混炼处理4min，得混炼胶并薄通处理4次后下片，静置停放22，将停放胶真空冷冻并粉碎过200目筛，得改性颗粒；按重量份数计，分别称量87份去离子水、12份改性颗粒、12份硅酸盐水泥、7份乳化沥青、2份消泡剂SF-808置于搅拌机中，在127℃下搅拌混合并静置27min，收集混合浆料并浇注至模具中，静置固化并脱模即可制备得所述的高结合型废弃胶粉复合砂浆材料。
按重量份数计，分别称量N，N－二甲基甲酰胺、8份聚乙二醇和15份聚丙烯腈置于烧杯中，搅拌混合得纺丝液并将其注入注射器中，设置纺丝温度为25℃，纺丝电压为25kV，控制注射器推进速度为0.006mm/s，接受距离为15cm，接受辊转速为100r/min，静电纺丝并收集纺丝纤维，将纺丝纤维置于45℃下干燥8h，收集干燥纤维并按质量比1:10，将干燥纤维浸泡至去离子水中，静置8h后过滤并收集滤饼，真空冷冻干燥得改性纤维；按重量份数计，分别称量50份EVA树脂、8份改性纤维、3份硬脂酸锌置于高速搅拌机中，在50℃下搅拌混合30min后，再按3℃/min升温至110℃，保温搅拌30min后，停止加热并继续搅拌，在35℃下出料，收集混合料；按重量份数计，分别称量50份废弃胶粉、15份混合料、8份高岭土、0.5份促进剂TMTM、2.0份发泡剂CX-A置于开炼机中混炼处理5min，得混炼胶并薄通处理5次后下片，静置停放24h，将停放胶真空冷冻并粉碎过200目筛，得改性颗粒；按重量份数计，分别称量100份去离子水、15份改性颗粒、15份硅酸盐水泥、8份乳化沥青、2份消泡剂SF-808置于搅拌机中，在150℃下搅拌混合并静置30min，收集混合浆料并浇注至模具中，静置固化并脱模即可制备得所述的高结合型废弃胶粉复合砂浆材料。
将本发明制备的实例1，2，3进行性能测试，具体测试结果如下表表1所示：
表1性能测试表
由上表可知，本发明制备的砂浆材料具有优异的力学性能和结合强度。

Claims (3)

1.一种高结合型废弃胶粉复合砂浆材料的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：
（1）按重量份数计，分别称量N，N－二甲基甲酰胺、6～8份聚乙二醇和10～15份聚丙烯腈置于烧杯中，搅拌混合得纺丝液并将其注入注射器中，静电纺丝并收集纺丝纤维；
（2）将纺丝纤维干燥，收集干燥纤维并按质量比1:10，将干燥纤维浸泡至去离子水中，静置后过滤并收集滤饼，真空冷冻干燥得改性纤维；
（3）按重量份数计，分别称量45～50份EVA树脂、6～8份改性纤维、2～3份硬脂酸锌置于高速搅拌机中，在45～50℃下搅拌混合25～30min后，升温加热，保温搅拌，停止加热并继续搅拌，在25～35℃下出料，收集混合料；
（4）按重量份数计，分别称量45～50份废弃胶粉、10～15份混合料、6～8份高岭土、0.3～0.5份促进剂TMTM、1.5～2.0份发泡剂CX-A置于开炼机中混炼处理，得混炼胶并薄通处理，静置停放，将停放胶真空冷冻并粉碎过筛，得改性颗粒；
（5）按重量份数计，分别称量85～100份去离子水、10～15份改性颗粒、10～15份硅酸盐水泥、6～8份乳化沥青、1～2份消泡剂SF-808置于搅拌机中，搅拌混合并静置，收集混合浆料并浇注至模具中，静置固化并脱模即可制备得所述的高结合型废弃胶粉复合砂浆材料。
2.根据权利要求1所述的一种高结合型废弃胶粉复合砂浆材料的制备方法，其特征在于：步骤（1）所述的静电纺丝为设置纺丝温度为25℃，纺丝电压为20～25kV，控制注射器推进速度为0.006mm/s，接受距离为15cm，接受辊转速为100r/min。
3.根据权利要求1所述的一种高结合型废弃胶粉复合砂浆材料的制备方法，其特征在于：步骤（3）所述的升温加热为按3℃/min升温至100～110℃。
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