一种新型溶胶树脂浆液及其制备方法与流程

本发明属于工程堵水防渗注浆，具体是指一种新型溶胶树脂浆液及其制备方法。

背景技术：

1、随着我国的现代化发展，轨道设施以及基础建设均向大纵深方向发展，城市地下结构也在快速建设，随之而来的地下结构渗漏水问题愈加频繁，造成地下建筑内环境恶化、结构的耐久性降低，严重影响结构的美观与各项使用功能，对其安全性、耐久性和适用性也会造成不利影响；为保证地下建筑的安全正常使用，必须对其进行堵漏处理，而注浆堵漏是治理地下结构渗漏水最常用的方法，注浆堵漏的基本作用机理就是通过注浆设备将浆液注入到渗漏水通道中，通过堵漏用浆液在通道中附着、凝固、填充而将渗水通道堵住，从而达到良好堵漏的效果。

2、目前注浆堵漏材料除水泥基材料外，有机高分子类材料是近年来的研究重点，其中，环氧树脂灌浆材料具有粘结强度高、机械强度大、稳定性优异以及常温可固化、固化后收缩率低的优点，在修补裂缝、加固建筑结构方面具有优异的应用效果。

3、目前现有技术主要存在以下问题：

4、环氧树脂浆液的韧性、抗冲击性较差，在外部压力的影响下容易开裂和脱落，也不利于在实际应用中的长期稳定使用，从而影响堵水防渗效果。

技术实现思路

1、针对上述情况，为克服现有技术的缺陷，本发明提出了一种新型溶胶树脂浆液，包括如下重量份的组分：a组分60-90份，b组分20-30份。

2、所述a组分，包括如下重量份的组分：环氧树脂浆液80-100份，核壳纳米改性微球10-20份，复合高吸水性树脂10-20份，表面活性剂5-8份。

3、所述b组分是将草酸溶于乙二醇溶液中，形成的一种固化溶剂。

4、优选地，所述核壳纳米改性微球的制备方法，具体包括以下步骤：

5、（1）将2.0g二氧化硅颗粒倒入500ml三口烧瓶中，加入50-100ml无水乙醇和纯水的混合液体，其中无水乙醇和纯水的体积比为3:1，再加入0.8g改性剂kh-570，并用质量分数为5.0-10.0%的盐酸溶液调节ph至4.0，超声25-45min，升温至40-50℃，反应1-2h，离心，得到沉淀物，并用无水乙醇洗涤3-5次，真空干燥，kh-570通过其水解基团在二氧化硅颗粒表面形成有机吸附层，提高了二氧化硅的分散性和稳定性，还可改善二氧化硅在低温下易脆的缺点，得到改性二氧化硅；

6、（2）将0.7g司班80和0.2g吐温60加入30.0g液体石蜡中，搅拌均匀至完全分散，作为油相待用，再将步骤（1）所述的改性二氧化硅、4.0g丙烯酸、4.0g丙烯酰胺、0.55g2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸和0.015gn,n-亚甲基双丙烯酰胺加入20.0g的水中，搅拌至完全溶解后，用质量分数为5.0%碳酸氢钠溶液调节ph至7.0，作为水相待用，在40-50℃条件下，将0.008g过硫酸铵、0.008g亚硫酸氢钠溶于1-2ml蒸馏水中，然后滴加到三口烧瓶中，再将油相、水相混合，搅拌均匀后倒入烧瓶，通氮气除氧，搅拌10-15min后继续反应3-4h，经破乳、抽滤、离心得到粗产物，并用无水乙醇洗涤3-5次，真空干燥，通过该方法制备的改性纳米微球具有特殊的核壳结构，微球表层的聚合物柔性壳吸水溶胀，通过吸附、捕获、架桥等方式被滞留，刚性核堵塞在孔隙中，二者的协同作用有效阻止水的流动，实现堵水防渗的目的，微球结构还具有良好的稳定性和耐久性，能够在水中稳定存在，并且在压力下能够突破并前进，进步一增强了堵水防渗的效果，得到核壳纳米改性微球；

7、优选地，步骤（2）中，改性二氧化硅的加入量为0.7-0.8g，当受到冲击时，改性二氧化硅可吸收部分能量，减少裂纹的产生及扩张，既增强微球的力学性能和相容性，又协同微球提高环氧树脂的抗冲击能力和韧性。

8、优选地，所述复合高吸水性树脂的制备方法，具体包括以下步骤：

9、a、将1.0g蒙脱石加入100ml水中，在100-300rpm转速下搅拌8-12h，再置于超声波细胞破碎仪中，在350-450w功率下超声3-5min，通过超声处理将多层蒙脱石机械剥离为低维结构，具有较大的比表面积和丰富的活性位点，然后加入0.1g十八烷基三甲基溴化铵，在40-50℃下搅拌3-5h，用无水乙醇洗涤降维后的蒙脱石，加入200ml水中并搅拌，机械协同化学剥离处理方式，使蒙脱石的多层结构被有效破坏，被分解为低纬度甚至单层片状结构，可用于纳米封堵材料，得到纳米蒙脱石悬浮液；

10、b、将0.2ml质量分数为1.0-2.0%的3-氨丙基三乙氧基硅烷水溶液在恒温50℃条件下，逐滴加入步骤a所述的纳米蒙脱石悬浮液中，充分搅拌24h，反应结束后，在转速5000rpm条件下离心3-5min，用无水乙醇洗涤沉淀物3-5次，真空干燥，氨基化处理后的蒙脱石，通过引入氨基基团，进一步增强了蒙脱石的吸附能力和稳定性，有效吸收并固定水分，减少液体的流动和渗透，具有优异的堵水防渗效果，得到氨基化蒙脱石；

11、c、将8.0g淀粉、2.0g步骤b所述的氨基化蒙脱石加入50ml水中，并在50-60℃下恒温糊化0.5-1h，待用，再称取5.0g丙烯酸于盛有20ml蒸馏水的锥形瓶中，再冰水浴条件下滴加10-20ml质量分数为10%的氢氧化钠溶液，中和后继续加入1.0g2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸，搅拌均匀，作为单体待用，再将0.7g司班80、0.2g吐温60加入30.0g液体石蜡中，恒温45-55℃机械搅拌0.5-1h，形成稳定油相后，将淀粉和氨基化蒙脱石溶液缓慢加入油相中，45-55℃乳化0.5-1h，最后依次加入单体、2.0g过硫酸钾、0.04gn,n-亚甲基双丙烯酰胺，先使用超声仪进行脱气处理，脱气处理可防止大孔洞结构的形成，有利于形成均一的孔隙结构，从而表现出良好的弹性和强度，可改善树脂的韧性和抗冲击性能，提高其耐久性，再于45-55℃搅拌反应2-3h，产物冷却至室温，并用蒸馏水洗涤3-5次，真空抽滤，干燥，粉碎，以淀粉和改性蒙脱石为原料，与乙烯基单体和丙烯酸制备的复合树脂，具有高度的吸水溶胀性、优异的黏附性，用于裂缝和渗透部位时，会黏附在建筑材料周围，吸收溢出的水分，导致自身体积膨胀，从而填充裂纹和孔隙，其优异的黏附能力有效减少水流或其他因素的冲刷，减少流失或移动，增强封堵效果，得到复合高吸水性树脂；

12、优选地，步骤a中，十八烷基三甲基溴化铵的加入量为1.0g，十八烷基三甲基溴化铵通过化学剥离达到蒙脱石充分水化分散的效果，进一步降低蒙脱石结构的维度。

13、本发明还提供了一种新型溶胶树脂浆液的制备方法，具体包括以下步骤：

14、s1、将100g环氧树脂溶于10ml丁基缩水甘油醚中，形成环氧树脂浆液，再向其中加入核壳纳米改性微球、复合高吸水性树脂和表面活性剂，搅拌均匀，核壳纳米改性微球和复合高吸水性树脂具有良好的相容性，可以在环氧树脂浆液中分散均匀，又因球形结构和复合树脂交联网络结构的加入，改善了环氧树脂的韧性和冲击性能，增强了吸水溶胀能力，其中，核壳纳米改性微球弥补了复合高吸水性树脂的承压能力，而复合高吸水性树脂进一步增强了核壳纳米改性微球的吸水性能和稳定性，从而协同发挥优异的堵水防渗作用，得到a组分；

15、s2、将10.0-15.0g草酸加入50ml乙二醇溶液混合均匀，形成了固化溶剂，草酸催化环氧树脂的固化反应，缩短固化时间，乙二醇可改善树脂的粘度，使其在固化过程中更加均匀，避免出现局部固化不均的现象，还可以与环氧树脂的酯键反应，改善分子结构，得到b组分；

16、s3、将a组分与b组分混合均匀，b组分既可以作为固化剂发挥作用，又可增加聚合物的韧性和抗冲击性，提高机械性能，得到新型溶胶树脂浆液；

17、优选地，步骤s1中，表面活性剂为炔二醇表面活性剂，炔二醇表面活性剂可以提高环氧树脂浆液的浸润渗透性，有利于深入裂缝以及混凝土孔隙结构中实现固化堵漏。

18、本发明取得的有益效果如下：

19、本发明通过在a组分的环氧树脂浆液中加入核壳纳米改性微球、复合高吸水性树脂，有效改善了环氧树脂的韧性和抗冲击性能，再与b组分混合使用，提升了溶胶树脂浆液固化后的耐久性，显著增强了堵水防渗效果；所述核壳纳米改性微球中，无机材料与有机聚合物的结合，形成了兼顾柔性和刚性的核壳结构微球，其中，柔性壳吸水溶胀，通过吸附、捕获、架桥等方式被滞留，刚性核堵塞在孔隙中，二者的协同作用有效阻止水的流动，微球结构还具有良好的稳定性和耐久性的特点，能够在压力下突破前进，进一步增强了堵水防渗的效果；所述复合高吸水性树脂中，形成四元复合型交联网络结构，具有优异的吸水溶胀性和黏附性，既可通过吸收水分溶胀体积而填充裂纹和孔隙，又可黏附在裂缝周围，减少水的冲刷导致的流失和移动，保证持久稳定的堵水防渗效果；核壳纳米改性微球可以提高复合高吸水性树脂的承压能力，复合高吸水性树脂也优化了核壳纳米改性微球的比表面积，提高了微球的吸水性能，核壳纳米改性微球、复合高吸水性树脂分散于环氧树脂浆液中，使得微球结构和树脂网络结构更好地穿插分布，有效改善了环氧树脂的韧性和抗冲击性，减少固化后的开裂、脱落，并且b组分固化溶剂与环氧树脂的酯键进一步反应，既提高了成分物质的固化均匀度，又改善了环氧树脂的分子结构，进一步提高了韧性和抗冲击性，有利于持续有效的发挥堵水防渗作用；本发明以a组分和b组分制成一种新型溶胶树脂浆液，改善了环氧树脂的韧性和抗冲击性，提升了浆液材料的耐久性，实现了优异的堵水防渗效果。