CN114455916B - 一种聚合物水泥防水别墅用砂浆及其制备方法 - Google Patents

一种聚合物水泥防水别墅用砂浆及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种聚合物水泥防水别墅用砂浆及其制备方法，包括以下质量份数比的组分：硅酸盐水泥40‑55份、70‑140目细沙20‑30份、40‑70目粗沙8‑10份、改性异形体聚丙烯纤维5‑10份、改性纳米复合体1‑5份、超细二氧化硅粉1‑3份、10W纤维素醚0.2‑0.3份、重钙2.8‑10.25份和30份水。发明的砂浆采用改性异形体聚丙烯纤维、改性纳米复合体、超细二氧化硅粉与水泥等基料配合制成，其中异形体聚丙烯纤维通过改性成改性异形体聚丙烯纤维后，能够增强纤维的排水、导水性能，经过多级改进优化，从而提高原料在基体中的作用，进而提高产品的排水、导水效率。

Description

一种聚合物水泥防水别墅用砂浆及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种聚合物水泥防水别墅用砂浆及其制备方法。
背景技术
防水砂浆又叫阳离子氯丁胶乳防水防腐材料。阳离子氯丁胶乳是一种高聚物分子改性基高分子防水防腐系统，它是由引入进口环氧树脂改性胶乳加入国内氯丁橡胶乳液及聚丙烯酸酯、合成橡胶、各种乳化剂、改性胶乳等所组成的高聚物胶乳，加入基料和适量化学助剂和填充料，经塑炼、混炼、压延等工序加入而成的高分子防水防腐材料。防水砂浆具有良好的耐候性、耐久性、抗渗性、密实性和极高的粘接力以及极强的防水防腐效果，可耐纯碱生产介质、尿素、硝铵、海水盐酸及酸碱性盐腐蚀。它与砂、普通水泥和特种水泥配制成水泥砂浆，通过调和水泥砂浆浇铸或喷涂、或手工涂抹的方法在混凝土及表面形成坚固的防水防腐砂浆层，属刚韧性防水防腐材料。它与水泥、砂子混合可使灰浆改性，可用于建筑墙壁及地面的处理及地下工程防水层。
现有的防水砂浆多采用加入有机聚合物来提高产品的防水性能，而现有无机型防水砂浆研究较少。
发明内容
本发明提供一种聚合物水泥防水别墅用砂浆及其制备方法，本发明的聚合物水泥防水别墅用砂浆的排水和导水效率高。
本发明通过以下技术方案实现：
一种聚合物水泥防水别墅用砂浆，包括以下质量份数比的组分：
硅酸盐水泥40-55份、70-140目细沙20-30份、40-70目粗沙8-10份、改性异形体聚丙烯纤维5-10份、改性纳米复合体1-5份、超细二氧化硅粉1-3份、10W纤维素醚0.2-0.3份、重钙2.8-10.25份和30份水。
优选地，所述改性异形体聚丙烯纤维由以下方法制备而成：
将异形体聚丙烯纤维加入到冷等离子体设备中并在功率为1-5Kw下处理5-10min；所述的异形体聚丙烯纤维可以为米字型、十字形、长条形或者方形聚丙烯纤维中的一种；
然后将经过冷等离子体设备的异形体聚丙烯纤维再在温度为200-300℃下加热15-25min；
最后将经过冷却至室温的异形体聚丙烯纤维加入3-5倍的氯化镧水溶液中，氯化镧水溶液中氯化镧的质量分数为1-5％，然后进行变温处理，最后水洗、干燥，即得所述的改性异形体聚丙烯纤维。
优选地，所述变温处理为先以1-3℃/min的速率从室温升温至60-70℃，保温10-20min，然后在功率为100-300W下超声25-35min，接着以1℃/min的速率升温至80-90℃，并在温度为80-90℃下和压力为1-5MPa下保温保压25-35min，最后自然冷却至室温，即得。
优选地，所述改性纳米复合体由以下方法制备而成：
(1)将硅藻土加入到纳米研磨机中研磨20-30min成超细粉状硅藻土，然后在超细粉状硅藻土中加入磷酸溶液，其中磷酸溶液是硅藻土总质量的1-5％，调节溶液pH至4.5-5.5，得到硅藻土纳米体；
(2)将重量比为5-7:1的淀粉和尿素混合，然后加入淀粉总量的10-20％的十二烷基硫酸钠水溶液和淀粉总量的1-5％的碳酸氢钠水溶液，在100-300r/min的转速下搅拌20-30min，然后加入淀粉总量的1-3％的十六烷基三甲基溴化铵乙醇溶液，接着搅拌10-20min，搅拌转速为100-300r/min，搅拌结束后水洗、干燥，得到改性淀粉，所述的十二烷基硫酸钠水溶液中十二烷基硫酸钠质量分数为1-5％，碳酸氢钠水溶液中碳酸氢钠的质量分数为2-5％，十六烷基三甲基溴化铵乙醇溶液中十六烷基三甲基溴化铵的质量分数为2-3％，
(3)将步骤(1)得到的硅藻土纳米体、和步骤(2)得到的改性淀粉按照重量比2-4:1混合，然后加入改性淀粉总质量2-3倍的壳聚糖水溶液，搅拌15-25min，搅拌速率为100-300r/min，然后水洗、干燥，得到所述的改性纳米复合体，所述的壳聚糖水溶液中的壳聚糖的质量分数为10-20％。
优选地，所述超细二氧化硅粉由以下方法制备而成：将二氧化硅粉加入到硫酸水溶液中，在温度为50-80℃搅拌转速为100-300r/min下搅拌10-20min，然后水洗、干燥，再于300-400℃下煅烧15-25min，然后研磨成粉状，得到所述的超细二氧化硅粉。
优选地，具体地，研磨时的转速为1000-2000r/min。
较之前的现有技术，本发明具有以下有益效果：本发明的砂浆采用改性异形体聚丙烯纤维、改性纳米复合体、超细二氧化硅粉与水泥等基料配合制成，其中异形体聚丙烯纤维通过改性成改性异形体聚丙烯纤维后，能够增强纤维的排水、导水性能，经过多级改进优化，从而提高原料在基体中的作用，进而提高产品的排水、导水效率；
同时加入的改性纳米复合体采用硅藻土纳米体、改性淀粉复配，改性淀粉经过改性后具有多孔结构，而硅藻土经过处理后，复配在多孔结构中，然后掺杂在产品原料中，提高了产品的结构体系稳定性，进而提高了产品的强度性能，加入的超细二氧化硅粉经过处理后，填在原料中，进一步的提高了产品的强度、防水性能。
异形体聚丙烯纤维采用米字型、十字形、长条形或方形中的一种，可提高纤维的接触面积，现有纤维多为线型，通过提高接触面积，从而增强排水效果。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进一步阐述：
实施例1
本实施例的一种聚合物水泥防水别墅用砂浆，包括以下重量份原料：
硅酸盐水泥40份、70-140目细沙30份、40-70目粗沙10份、改性异形体聚丙烯纤维5份、改性纳米复合体5份、超细二氧化硅粉1份、10W纤维素醚0.3份、重钙4.7份和30份水。
本实施例的改性异形体聚丙烯纤维的制备方法为：
S1：将异形体聚丙烯纤维送入到冷等离子体设备中处理，处理功率为1Kw，处理时间为5min；
S2：随后将S1处理的异形体聚丙烯纤维再进行高温氧化处理，处理温度为200℃，处理时间为15min，处理结束；
S3：然后再将S2中的聚丙烯纤维送入到质量分数1％的稀土氯化镧溶液中进行变温处理，处理结束，水洗、干燥，得到改性异形体聚丙烯纤维。
本实施例的变温处理中先以1℃/min的速率升温至60℃，保温，然后以100W的超声功率超声25min，超声结束，再继续升温至80℃，以1MPa的压力保压25min，处理结束，自然冷却至室温，即可。
本实施例的异形体聚丙烯纤维为米字型，也可以为其它型的，采用米字型的接触面积更多，效果更好。
本实施例的改性纳米复合体的改性方法为：
S1：将硅藻土加入到纳米研磨机中研磨，研磨超细粉状，随后再加入硅藻土总量1％的磷酸溶液，调节溶液pH至4.5，得到硅藻土纳米体；
S2：将淀粉、尿素按照重量比5:1混合，然后加入淀粉总量10％的质量分数1％的十二烷基硫酸钠溶液，随后再加入淀粉总量1％的质量分数2％的碳酸氢钠溶液，以100r/min的转速搅拌20min，随后再加入淀粉总量1％的质量分数2％的十六烷基三甲基溴化铵乙醇溶液，继续搅拌10min，搅拌结束、水洗、干燥，得到改性淀粉；
S3：将硅藻土纳米体、改性淀粉按照重量比2:1混合，然后加入改性淀粉总量2倍的壳聚糖溶液，搅拌处理，搅拌结束，水洗、干燥，得到改性纳米复合体。
本实施例的搅拌处理以机械搅拌3min。
本实施例的壳聚糖溶液的质量分数为10％的壳聚糖溶液。
本实施例的超细二氧化硅粉的制备方法为：将二氧化硅粉加入到硫酸溶液中，以50℃的温度，搅拌转速为100r/min，搅拌10min，随后水洗、干燥，再于300℃下煅烧15min，然后研磨至粉，得到超细二氧化硅粉。
本实施例的研磨至粉的转速为1000r/min。
实施例2
本实施例的一种聚合物水泥防水别墅用砂浆，包括以下重量份原料：
硅酸盐水泥55份、70-140目细沙20份、40-70目粗沙8份、改性异形体聚丙烯纤维10份、改性纳米复合体1份、超细二氧化硅粉3份、10W纤维素醚0.2份、重钙2.8份和30份水本实施例的改性异形体聚丙烯纤维的制备方法为：
S1：将异形体聚丙烯纤维送入到冷等离子体设备中处理，处理功率为5Kw，处理时间为10min；
S2：随后将S1处理的异形体聚丙烯纤维再进行高温氧化处理，处理温度为300℃，处理时间为25min，处理结束；
S3：然后再将S2中的聚丙烯纤维送入到质量分数5％的稀土氯化镧溶液中进行变温处理，处理结束，水洗、干燥，得到改性异形体聚丙烯纤维。
本实施例的变温处理中先以3℃/min的速率升温至70℃，保温，然后以300W的超声功率超声35min，超声结束，再继续升温至90℃，5MPa的压力保压235min，处理结束，自然冷却至室温，即可。
本实施例的改性纳米复合体的改性方法为：
S1：将硅藻土加入到纳米研磨机中研磨，研磨超细粉状，随后再加入硅藻土总量5％的磷酸溶液，调节溶液pH至5.5，得到硅藻土纳米体；
S2：将淀粉、尿素按照重量比5:1混合，然后加入淀粉总量20％的质量分数5％的十二烷基硫酸钠溶液，随后再加入淀粉总量5％的质量分数2％的碳酸氢钠溶液，300r/min的转速搅拌30min，随后再加入淀粉总量3％的质量分数3％的十六烷基三甲基溴化铵乙醇溶液，继续搅拌20min，搅拌结束、水洗、干燥，得到改性淀粉；
S3：将硅藻土纳米体、改性淀粉按照重量比2:1混合，然后加入改性淀粉总量3倍的壳聚糖溶液，搅拌处理，搅拌结束，水洗、干燥，得到改性纳米复合体。
本实施例的搅拌处理以机械搅拌，搅拌时间5min。
本实施例的壳聚糖溶液的质量分数为20％的壳聚糖溶液。
本实施例的超细二氧化硅粉的制备方法为：将二氧化硅粉加入到硫酸溶液中，以80℃的温度，搅拌转速为200r/min，搅拌20min，随后水洗、干燥，再于300℃下煅烧25min，然后研磨至粉，得到超细二氧化硅粉。
本实施例的研磨至粉的转速为2000r/min。
实施例3
本实施例的一种聚合物水泥防水别墅用砂浆，包括以下重量份原料：
硅酸盐水泥45份、70-140目细沙25份、40-70目粗沙10份、改性异形体聚丙烯纤维7.5份、改性纳米复合体3份、超细二氧化硅粉2份、10W纤维素醚0.25份、重钙7.25份和30份水。
本实施例的改性异形体聚丙烯纤维的制备方法为：
S1：将异形体聚丙烯纤维送入到冷等离子体设备中处理，处理功率为3Kw，处理时间为7.5min；
S2：随后将S1处理的异形体聚丙烯纤维再进行高温氧化处理，处理温度为250℃，处理时间为20min，处理结束；
S3：然后再将S2中的聚丙烯纤维送入到质量分数3％的稀土氯化镧溶液中进行变温处理，处理结束，水洗、干燥，得到改性异形体聚丙烯纤维。
本实施例的变温处理中先以2℃/min的速率升温至65℃，保温，然后以200W的超声功率超声30min，超声结束，再继续升温至85℃，以3MPa的压力保压30min，处理结束，自然冷却至室温，即可。
本实施例的改性纳米复合体的改性方法为：
S1：将硅藻土加入到纳米研磨机中研磨，研磨超细粉状，随后再加入硅藻土总量3％的磷酸溶液，调节溶液pH至5.0，得到硅藻土纳米体；
S2：将淀粉、尿素按照重量比5:1混合，然后加入淀粉总量15％的质量分数3％的十二烷基硫酸钠溶液，随后再加入淀粉总量3％的质量分数2％的碳酸氢钠溶液，以200r/min的转速搅拌25min，随后再加入淀粉总量2％的质量分数2.5％的十六烷基三甲基溴化铵乙醇溶液，继续搅拌15min，搅拌结束、水洗、干燥，得到改性淀粉；
S3：将硅藻土纳米体、改性淀粉按照重量比2:1混合，然后加入改性淀粉总量2.5倍的壳聚糖溶液，搅拌处理，搅拌结束，水洗、干燥，得到改性纳米复合体。
本实施例的搅拌处理以机械搅拌，搅拌时间为4min。
本实施例的壳聚糖溶液的质量分数为15％的壳聚糖溶液。
本实施例的超细二氧化硅粉的制备方法为：将二氧化硅粉加入到硫酸溶液中，以65℃的温度，搅拌转速为150r/min，搅拌15min，随后水洗、干燥，再于300℃下煅烧20min，然后研磨至粉，得到超细二氧化硅粉。
本实施例的研磨至粉的转速为1500r/min。
实施例4
本实施例的一种聚合物水泥防水别墅用砂浆，包括以下重量份原料：
硅酸盐水泥50份、70-140目细沙20份、40-70目粗沙9份、改性异形体聚丙烯纤维6份、改性纳米复合体2份、超细二氧化硅粉1.5份、10W纤维素醚0.25份、重钙10.25份和30份水。
本实施例的改性异形体聚丙烯纤维的制备方法为：
S1：将异形体聚丙烯纤维送入到冷等离子体设备中处理，处理功率为2Kw，处理时间为6in；
S2：随后将S1处理的异形体聚丙烯纤维再进行高温氧化处理，处理温度为230℃，处理时间为18min，处理结束；
S3：然后再将S2中的聚丙烯纤维送入到质量分数2％的稀土氯化镧溶液中进行变温处理，处理结束，水洗、干燥，得到改性异形体聚丙烯纤维。
本实施例的变温处理中先以1.5℃/min的速率升温至65℃，保温，然后以150W的超声功率超声27min，超声结束，再继续升温至85℃，以2MPa的压力保压28min，处理结束，自然冷却至室温，即可。
本实施例的改性纳米复合体的改性方法为：
S1：将硅藻土加入到纳米研磨机中研磨，研磨超细粉状，随后再加入硅藻土总量2％的磷酸溶液，调节溶液pH至5.0，得到硅藻土纳米体；
S2：将淀粉、尿素按照重量比5:1混合，然后加入淀粉总量13％的质量分数2％的十二烷基硫酸钠溶液，随后再加入淀粉总量2％的质量分数2％的碳酸氢钠溶液，以150r/min的转速搅拌23min，随后再加入淀粉总量1.5％的质量分数2.2％的十六烷基三甲基溴化铵乙醇溶液，继续搅拌13min，搅拌结束、水洗、干燥，得到改性淀粉；
S3：将硅藻土纳米体、改性淀粉按照重量比2:1混合，然后加入改性淀粉总量2.5倍的壳聚糖溶液，搅拌处理，搅拌结束，水洗、干燥，得到改性纳米复合体。
本实施例的搅拌处理以以机械搅拌，搅拌时间为3min。
本实施例的壳聚糖溶液的质量分数为15％的壳聚糖溶液。
本实施例的超细二氧化硅粉的制备方法为：将二氧化硅粉加入到硫酸溶液中，以60℃的温度，搅拌转速为130r/min，搅拌14min，随后水洗、干燥，再于300℃下煅烧20min，然后研磨至粉，得到超细二氧化硅粉。
本实施例的研磨至粉的转速为1400r/min。
对比例1
本对比例的砂浆与实施例3不同是，本对比例中未加入改性纳米复合体。
对比例2
本对比例的砂浆与实施例3不同是，本对比例中未加入改性异形体聚丙烯纤维。
对比例3
本对比例的砂浆与实施例3不同是，本对比例中未加入超细二氧化硅粉。
测试方法为：JC/T 984-2011《聚合物水泥防水砂浆》
将实施例1-3及对比例1的产品性能测试如下：
Figure BDA0003521587170000061
Figure BDA0003521587170000071
实施例1-3的吸水率低、强度较高，而且本发明实施例3的吸水率低于对比例1-3和抗压强度高于对比例1-3，说明本发明产品具有优异的吸水性能和抗压强度，通过吸水性能的优异改性，从而增强产品的综合效果。
对比例4
与实施例3不同是，本方案砂浆将改性异形体聚丙烯纤维改换成未经改性的米字型异形体聚丙烯纤维。
对比例5
与实施例3不同是，本方案砂浆中的改性异形体聚丙烯纤维未采用冷等离子体设备处理，具体步骤如下：
将异形体聚丙烯纤维进行高温氧化处理，处理温度为250℃，处理时间为20min，处理结束；
然后再送入到质量分数3％的稀土氯化镧溶液中进行变温处理，处理结束，水洗、干燥，得到改性异形体聚丙烯纤维。
本实施例的变温处理中先以2℃/min的速率升温至65℃，保温，然后以200W的超声功率超声30min，超声结束，再继续升温至85℃，以3MPa的压力保压30min，处理结束，自然冷却至室温，即可。
对比例6
与实施例3不同是，本方案砂浆中的改性异形体聚丙烯纤维未变温处理，具体步骤如下：
S1：将异形体聚丙烯纤维送入到冷等离子体设备中处理，处理功率为3Kw，处理时间为7.5min；
S2：随后将S1处理的异形体聚丙烯纤维再进行高温氧化处理，处理温度为250℃，处理时间为20min，处理结束；水洗、干燥，得到改性异形体聚丙烯纤维。
本发明通过探究改性异形体聚丙烯纤维的具体改性方法对吸水率的影响；
Figure BDA0003521587170000072
通过对比例4、5、6可看出，使用未经处理的异形体聚丙烯纤维的砂浆的吸水率过高，排水性差；使用未采用冷等离子体设备处理的砂浆的吸水率也较高，排水性也较差，使用未变温处理的砂浆的吸水率过低，排水性能也较差。

Claims (3)

1.一种聚合物水泥防水别墅用砂浆，其特征在于：包括以下质量份数比的组分：
硅酸盐水泥40-55份、70-140目细沙20-30份、40-70目粗沙8-10份、改性异形体聚丙烯纤维5-10份、改性纳米复合体1-5份、超细二氧化硅粉1-3份、10W纤维素醚0.2-0.3份、重钙2.8-10.25份和30-40份水；
所述改性异形体聚丙烯纤维由以下方法制备而成：
先将异形体聚丙烯纤维加入到冷等离子体设备中并在功率为1-5kW下处理5-10min；所述的异形体聚丙烯纤维为米字型、十字形、长条形或者方形聚丙烯纤维中的一种；
然后将经过冷等离子体设备处理后的异形体聚丙烯纤维再在温度为200-300℉下加热15-25min，之后冷却至室温；
最后将冷却至室温的异形体聚丙烯纤维加入3-5倍的氯化镧水溶液中，氯化镧水溶液中氯化镧的质量分数为1-5%，然后进行变温处理，最后依次水洗和干燥后，获得所述的改性异形体聚丙烯纤维；
所述变温处理为先以1-3℃/min的速率从室温升温至60-70℃，保温10-20min，然后在功率为100-300W下超声25-35min，接着以1-2℃/min的速率升温至80-90℃，并在温度为80-90℃下和压力为1-5MPa下保温保压25-35min，最后自然冷却至室温；
所述改性纳米复合体由以下方法制备而成：
（1）将硅藻土加入到纳米研磨机中研磨20-30min，然后加入硅藻土总质量1-5%的磷酸溶液直至pH至4.5-5.5，得到硅藻土纳米体；
（2）将重量比为5-7:1的淀粉和尿素混合，然后加入淀粉总量的10-20%的十二烷基硫酸钠水溶液和淀粉总量的1-5%的碳酸氢钠水溶液，在100-300r/min的转速下搅拌20-30min，然后加入淀粉总量的1-3%的十六烷基三甲基溴化铵乙醇溶液，接着在搅拌速率为100-300r/min下搅拌10-20min，搅拌结束后水洗、干燥，得到改性淀粉，所述的十二烷基硫酸钠水溶液中十二烷基硫酸钠质量分数为1-5%，碳酸氢钠水溶液中碳酸氢钠的质量分数为2-5%，十六烷基三甲基溴化铵乙醇溶液中十六烷基三甲基溴化铵的质量分数为2-3%；
（3）将步骤（1）得到的硅藻土纳米体、和步骤（2）得到的改性淀粉按照重量比2-4:1混合，然后加入改性淀粉总质量2-3倍的壳聚糖水溶液，搅拌15-25min，搅拌速率为100-300r/min，然后依次水洗和干燥，得到所述的改性纳米复合体，所述的壳聚糖水溶液中的壳聚糖的质量分数为10-20%。
2.根据权利要求1所述的一种聚合物水泥防水别墅用砂浆，其特征在于：所述超细二氧化硅粉由以下方法制备而成：将二氧化硅粉加入到硫酸水溶液中，在温度为50-80℃搅拌转速为100-300r/min下搅拌10-20min，然后依次水洗和干燥，再于300-400℃下煅烧15-25min，然后研磨成粉状，得到所述的超细二氧化硅粉，所述的硫酸水溶液中硫酸的浓度为0.5-0.9mol/L。
3.根据权利要求2所述的一种聚合物水泥防水别墅用砂浆，其特征在于：具体地，研磨时的转速为1000-2000r/min。
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