专利名称：：一种自愈合作用的高效砂浆防水剂及其制造方法一种自愈合作用的高效砂浆防水剂及其制造方法[
技术领域：
]本发明涉及磺化聚苯乙烯砂浆、混凝土防水剂及其制造方法。具体地讲，提供一种在低掺量下也具有优异的防水、防渗性能和抗压、抗折强度性能，且具有自愈合作用的髙效水泥防水剂；并且提供这种水泥防水剂的制造方法，其特征是设备和工艺简单、制造成本低廉，各地小型工厂都可生产。[
背景技术：
]聚合物水泥防水混凝土在未硬化状态下，因聚合物分散体系中所含的表面活性剂与分散体系本身的亲水性胶体作用，其流动性、泌水性得到不同程度改善。硬化后水泥水化产物与聚合物网络相互贯穿，形成与骨料牢固结合的整体，因而其抗拉强度、断裂韧性提髙，抗渗性、耐久性得到改善。己出现的聚合物水泥防水剂有多种，但现在在工程上常用聚合物水泥防水剂有三种丙烯酸类聚合物水泥防水剂，乙烯一醋酸乙烯共聚物(EVA)水泥防水剂和环氧聚合物乳液水泥防水剂。由于聚合物的改性作用，这些聚合物水泥防水混凝土的断裂韧性、抗渗性、抗冻性以及耐腐蚀性等方面优于普通防水混凝土。但是上述的聚合物水泥防水剂由于存在或者是单体价格较高、或者是需要专门的聚合物合成技术、或者是髙压合成设备和复杂的工艺、或者是聚合物和水泥重量之比(以下简称为掺量)较髙等问题，增加聚合物水泥防水混疑土的成本，—般只能用于对抗冻、防裂及抗渗等级要求较高的防水工程。本发明的目的是开发一种制造成本低，掺量又较少，而且具有自愈合作用的髙效聚合物防水剂，从而降低聚合物水泥防水混疑土的成本，拓宽其应用范围。[
发明内容]为实现上述目的，本发明对已出现的各种防水剂及其作用机理进行了种种研究，发现磺化聚苯乙烯是一种较理想的选择。磺化聚苯乙烯具有大量的磺酸基，易与水泥水化物中的钙、铝等形成盐，起交联反应，形成特殊的桥键作用，可改善水泥硬化浆体微结构，缓解内应力，减少微裂纹的产生，从而增强了聚合物水泥防水混凝土的致密性。聚合物与水泥水化产物之间也可通过氨键、范德华引力而相互作用，对水泥浆体及混凝土的微结构起一定的改善作用；第二，磺化聚苯乙烯是一种聚合物，聚合物本身在混凝土中形成聚合物网络结构，并与硬化的水泥浆体形成的连续结构相互交织，使混凝土的结构得到加强；第三，随着水泥水化的进一步进行，聚合物之间的水分逐渐被水泥水化所结合，絮凝的聚合物几乎全部聚集在水泥浆体孔隙和毛细孔中，从而可降低混凝土的孔隙率，改善混凝土的孔结构，达到增强聚合物水泥防水混凝土的抗渗防水功能的效果。测试结果表明，磺化聚苯乙烯是新型高效有机防水材料，该防水剂在防水性能、强度、变形等性能方面达到甚至超过当前国内同类防水材料一等品要求标准，是一种新型的具有良好应用前景的刚性防水材料。磺化聚苯乙烯的这种作用与聚苯乙烯的磺化度有关。磺化度可为50—100%，最好是75■^95%。磺化度低于50%，在水中不易溶解或不易形成乳液，从而不容易和水泥混合均匀，不能发挥上述的有利性质；完全磺化，虽能发挥上述有益性能，但因亲油部分含量较少，防水性能相对较差。制备磺化聚苯乙烯的方法有多种。为了尽可能在简单的设备和工艺路线中生产磺化聚苯乙烯，降低制造成本，本发明中使用的主要原料是商品聚苯乙烯(或废旧聚苯乙烯)和硫酸。一种方法是在过量硫酸中磺化的方法，磺化反应结束时废硫酸的浓度控制在50—85%左右，磺化反应结束，蒸出惰性溶剂，用水稀释，用氧化钙等碱中和，过滤除去硫酸钙。这种方法的优点是反应可在较低的温度下进行，缺点是磺化度难于控制，过量硫酸需要处理，产生大量的废硫酸钙，如果处理不好容易污染环境；第二种方法是聚苯乙烯和计算量的硫酸在脱水条件下进行磺化。在商品聚苯乙烯或废旧聚苯乙烯中加入惰性溶剂，使聚合物的体积占总体积的5—50%，在脱水条件下慢慢滴入浓硫酸，继续脱水直至理论脱水量的50—100%，然后用减压蒸馏或水汽蒸馏的方法移除全部的惰性溶剂，用水稀释，用碱中和，必要时还加入0.5-5%十二烷基磺酸钠。这种方法的优点是磺化度较易控制、无废硫酸和废硫酸钙，不污染环境，制造成本较低，缺点是需要减压设备，反应釜的利用率较低。用下面的实施例来更具体地说明本发明，但本发明不受下面实施例的限制。[具体实施方式][实施例l]:称取52.0758商品聚苯乙烯固体颗粒，加入1L四口瓶中，倒入125ml1，2-二氯乙烷，升温至50-601C，使聚苯乙烯溶胀。将534g92.5K的H2S0,转入滴液漏斗中，滴加到四口瓶中。同时，升温至8010，并调整一定搅拌转速，反应45小时后，边升温边蒸出二氯乙烷，再反应45小时，停止反应，冷却。然后再加入190ml蒸馏水，加热搅拌至恥1C，搅拌下缓慢冷却，过滤，充分洗涤，干燥得浅黄色产物。将磺化产物置于2L烧杯中，加1200ml蒸馏水溶解，慢慢搅拌加入31.8g(0.3mol)N&CO，。再加入氧化钙调中性，过滤除去硫酸钙，滤液为聚苯乙烯磺酸钠溶液，以备使用。[实施例2]:称取52.0758商品聚苯乙烯固体颗粒，加入到1L带有分水器的四口瓶中，再加入470ml氯苯，调节真空度使氯苯在100土51C回流。这时，慢慢滴加53g(0.5mo1)92.5%的硫酸，滴毕，继续脱水，直至出水12.5-13ml。提髙真空度，蒸出大部分氯苯，然后用水汽蒸馏法蒸出全部残余氯苯。加入适量水稀释，用氢氧化钠调中性，以备使用。控制加入的硫酸量，就可得到不同磺化度的产品。[实施例3]:使用实施例l所得的磺化聚苯乙烯作为防水剂，使用基准水泥(北京兴发水泥有限公司)和标准砂(厦门艾思欧标准砂有限公司)，按国家标准JC474-1999《砂浆、混凝土防水剂》；GB178《水泥强度试验用标准砂》JC/T603-2004《水泥胶砂干缩试验方法》;GB1346《水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性检验方法》；GB2419《水泥胶砂流动度测定方法》；GB8076《混凝土外加剂》等来进行测试。标准水泥与标准砂的质量比为1:3;用水量根据各项试验要求确定。采用机械搅拌，液体防水剂掺入拌合水中。捣实采用频率为50土3HZ,空载时振幅约为0.5mm的泡凝土振动台，振动时间为15秒。成型温度为20±3度，并在此温度下静停24土2小时脱模，然后在20土3度，相对湿度大于卯％的条件下养护至齡期。测试结果如下<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>从上述测试数据可以看出，磺化聚苯乙烯防水剂在0.010/0掺量下其防水性能、强度等性能方面均已超过当前国内同类防水材料一等品要求标准，是一种新型的具有良好应用前景的刚性防水材料。[实施例4]:用上口直径70mm，'下口直径80mm，高30mm的截头圆锥带底金属试模成型基准和受检砂浆试件各6个,成型后用塑料布将试件盖好静停24h,脱模后放在标准养护室中养护，养护至28天后,取出放进烘箱在温度110"C下烘干24小时，从烘箱中取出，用密封材料密封装入渗透仪中进行透水试验。0.2MPa水压下有明显漏水，证明砂浆有裂缝(有些试件上用肉眼也能看见很多十字形裂缝)。将试件在水中养护7天后再做透水试验，检測这种防水剂是否有自愈合作用。水压从0.2MPa开始，恒压2小时,增至0.3MPa，以后每隔1小时增加水压0.lMPa，当水压达到LOMPa(透水压力比大于300%)时，恒压3小时，6个试件的端面未呈现渗水现象,说明防水剂有自愈合能力。权利要求1.一种具有自愈合作用的高效砂浆或混凝上刚性防水剂，是由聚苯乙烯和硫酸反应制得。其特征在于聚苯乙烯的磺化度要控制在50-100％范围内。2、权利要求1所述的防水剂，其特征在于磺化度最好控制在75—95%范围内，磺化度较低时，不易溶解于水或不易乳化，要加入0.5-5%十二烷基磺酸钠等乳化剂进行乳化。3、根据权利要求1所述的防水剂的制造方法，其特征在于以制造防水剂为目的，在商品聚苯乙烯或废旧聚苯乙烯中加入适量惰性溶剂进行溶胀，加入过量硫酸，磺化反应结束时把废硫酸的浓度控制在50—85%左右，磺化反应结束，蒸出全部惰性溶剂，用水稀释，用氧化钙等碱中和，过滤除去硫酸钙，必要时还加入0.5-5%十二烷基磺酸钠。4、根据权利要求1所述的防水剂的制造方法，其特征在于以制造防水剂为目的，在商品聚苯乙烯或废旧聚苯乙烯中加入惰性溶剂，使聚合物的体积占总体积的5—50%,在脱水条件下慢慢滴入浓硫酸，继续脱水直至理论脱水量的50—100%，然后用减压蒸馏或水汽蒸馏的方法移除全部的惰性溶剂，用水稀释，用氧化钙等碱中和，必要时还加入0.5-5%十二烷基磺酸钠。全文摘要本发明涉及一种自愈合作用的高效砂浆、混凝土防水剂及其制造方法。具体地讲，提供一种在低掺量下也具有优异的防水、防渗性能和抗压、抗折强度性能的磺化聚苯乙烯防水剂；并且提供这种防水剂的制造方法，其特征是设备和工艺简单、制造成本低廉，各地小型工厂都可生产。文档编号C04B24/16GK101279828SQ20081010058公开日2008年10月8日申请日期2008年5月20日优先权日2008年5月20日发明者卢会刚,姜日善,岩高申请人:延边大学;延边建设工程质量检测中心实验场