本发明涉及建筑止水材料技术领域，特别是涉及一种建筑填缝用石墨烯嵌缝止水材料及制备方法。
背景技术
随着我国经济的发展，土建交通建设如火如荼。但是房屋建筑、地下室、交通隧道等的防水形势却不容乐观，尤其是建筑物的接缝往往是渗漏水的多发部位，也是防水处理的重点部位，现阶段国内主要是通过密封材料进行防水处理。因此，对于防水止水材料的研究很应用广受关注。
遇水膨胀材料是一种具有密封和遇水膨胀双重作用的功能材料，广泛应用于地下建筑工程、房屋建造、水坝修筑、隧道修建、自来水输送、油田止水、污水处理池、变形缝辅助防水和预埋构件防渗漏等的防渗水、防漏水的工程中。现有技术中的遇水膨胀橡胶条主要由天然橡胶、吸水树脂、预聚体、橡胶油、铁红、活性剂、防老剂、助剂、硫化剂等成分组成，并且传统的遇水膨胀橡胶条通过模压加工工艺生产。
但是，根据现有技术中的遇水橡胶条配方生产出的遇水膨胀橡胶条膨胀倍率较低，防止渗漏的效果不佳；并且，现有技术中通过模压加工工艺生产膨胀橡胶条，其耐盐性较差，在含矿物质较高的水体中，例如：在海水、油井等场所应用时，由于外部水中的钠、钙、镁、钾等离子浓度高，提高了吸水性树脂外部的可移动离子的浓度，使渗透压降低，从而导致了以离子吸水为主的高吸水性树脂几乎不具有吸水性。另外，止水材料要耐高温、耐高压、耐介质，既要保证密封材料在输送至工作点前不能被磨损，体积不发生明显变化，又要保证密封材料到达工作点后在一定时间段内密封材料体积发生显著变化，以实现密封止水功能。
中国发明专利申请号201610473131.0公开了一种改性介孔分子筛/遇水膨胀防水橡胶密封材料及其制备方法，含有以下重量份的原料组成：丁腈橡胶100份，介孔分子筛8-12份，石墨烯5-9份，膨润土-碳酸钙微球15-25份，sap树脂10-16份，增粘树脂8-12份，硬脂酸1-3份，n-苯基-β-萘胺4-6份，硅烷偶联剂1-3份；该发明通过石墨烯改性介孔分子筛的添加，使得改性吸水膨胀橡胶在保持其吸水率不变的同时具有较高的化学稳定性，另外石墨烯与介孔分子筛的协同作用使其具有高强度、耐久性以及重复使用性等优点。中国发明专利申请号201510333889.x公开了一种耐高温老化遇水膨胀橡胶，包括如下组分：氢化丁腈橡胶、高吸水树脂、硫磺、硫化促进剂以及过氧化物硫化剂；该发明的耐高温老化遇水膨胀橡胶使用氢化丁腈橡胶作为遇水膨胀橡胶基体，提升了橡胶的耐高温性能，特别是高温吸水性能，此外，该发明使用过氧化物硫化剂与硫磺复合的硫化体系，从而提高了橡胶的耐老化性能和高温吸水性能。
为了提高建筑填缝止水材料中遇水膨胀橡胶的耐盐性、耐高温性、强度等性能，有必要提出一种新型遇水膨胀橡胶母料，进而提升遇水膨胀橡胶止水材料的综合性能，拓展应用范围，并延长使用寿命。
技术实现要素：
针对目前遇水膨胀橡胶建筑填缝止水材料的耐盐性、耐高温性、强度等性能不理想的缺陷，本发明提出一种建筑填缝用石墨烯嵌缝止水材料，具有优异的吸水性能和膨胀性能，并且耐盐性、耐高温性、强度等性能较好。
为解决上述问题，本发明采用以下技术方案：
一种建筑填缝用石墨烯嵌缝止水材料，所述石墨烯嵌缝止水材料是将丙烯酸单体、丙烯酰胺、交联剂混合得到的待聚合浆料，利用高速喷嘴雾化后与负载石墨烯的活性炭复合颗粒碰撞混合，并用电子辐射进行聚合反应，再与天然橡胶、填充剂混炼压制而制得。
优选的，所述交联剂为过氧化二异丙苯、过氧化苯甲酰、二叔丁基过氧化物、过氧化氢二异丙苯、二亚乙基三胺中的一种或两种以上的组合。
优选的，所述填充剂为胶粉、再生胶、虫胶、纤维素、碳酸钙、炭黑、石棉、陶土、云母中的一种或两种以上的组合。
本发明还提供了一种建筑填缝用石墨烯嵌缝止水材料的制备方法，具体制备方法如下：
（1）将石墨烯、粒径1500~2000目的活性炭加入水中，超声分散处理，过滤后洗涤干燥，得到负载石墨烯的活性炭复合颗粒；
（2）将丙烯酸单体、丙烯酰胺、交联剂加入混合釜中，搅拌均匀，得到待聚合浆料；
（3）将待聚合浆料置入流化床，利用高速喷嘴雾化喷出，与压力输送设备送入的活性炭复合颗粒进行碰撞混合，在两种物料接触后开启电子束进行辐射，使得待聚合浆料发生聚合反应，收集，烘干，得到含活性炭的复合凝胶颗粒；
（4）将天然橡胶、凝胶颗粒、填充剂加入开炼机中混炼，即得建筑填缝用石墨烯嵌缝止水材料。
优选的，步骤（1）中所述活性炭复合颗粒制备中，水、活性炭、石墨烯的质量比例为100:40-60:3-6。
优选的，步骤（2）中所述待聚合浆料中，丙烯酸单体、丙烯酰胺、交联剂的质量比例为100:50-70:2-4。
优选的，步骤（3）中所述电子束辐射的能量为5-8mev，剂量率为6-10kgy/s，辐射30-50s。
优选的，步骤（3）中所述聚合反应中，活性炭复合颗粒、待聚合浆料的质量比例为100:80-100。
优选的，步骤（4）中所述石墨烯嵌缝止水材料中，天然橡胶、凝胶颗粒、填充剂的质量比例为100:10-30:2-8。
现有的遇水膨胀橡胶建筑填缝止水材料普遍存在耐盐性、耐高温性、强度等性能不理想的缺陷，限制了其应用。鉴于此，本发明提出一种建筑填缝用石墨烯嵌缝止水材料及制备方法，将石墨烯负载于活性炭孔隙中，得到活性炭复合颗粒；将丙烯酸单体、丙烯酰胺、交联剂等加入混合釜中搅拌均匀得到待聚合浆料，通过流化床高速喷嘴雾化喷出，同时利用压力输送设备送入活性炭复合颗粒碰撞混合，两种物料接触后开启电子束进行辐射，使得待聚合浆料瞬间聚合成含活性炭的复合凝胶颗粒，再将收集的复合凝胶颗粒烘干；依次将天然橡胶、凝胶颗粒、填充剂加入开炼机中混炼得到建筑填缝用石墨烯嵌缝止水材料。本发明提供的石墨烯嵌缝止水材料为互穿网络型吸水膨胀止水材料，具有优异的吸水性能和膨胀性能，改善了尺寸稳定性，吸水速度、耐盐性、耐高温性、强度均有较高地提升，拓宽了止水材料的应用范围。
本发明提出一种建筑填缝用石墨烯嵌缝止水材料及制备方法，与现有技术相比，其突出的特点和优异的效果在于：
1、本发明通过将石墨烯负载于活性炭内改性吸水树脂，可显著提升材料的吸水速度，并且对止水材料的耐高温性具有提升效果。
2、本发明添加的活性炭可改善聚丙烯酸吸水凝胶溶胀能力，同时改善其耐盐性，拓宽了止水材料的应用范围。
3、本发明建筑填缝用石墨烯嵌缝止水材料为对互穿网络型吸水膨胀止水材料，具有优异的吸水性能和膨胀性能，尺寸稳定性改善，吸水速度、耐盐性、强度和稳定性提升。
具体实施方式
以下通过具体实施方式对本发明作进一步的详细说明，但不应将此理解为本发明的范围仅限于以下的实例。在不脱离本发明上述方法思想的情况下,根据本领域普通技术知识和惯用手段做出的各种替换或变更,均应包含在本发明的范围内。
实施例1
（1）将石墨烯、平均粒径1700目的活性炭加入水中，超声分散处理，过滤后洗涤干燥，得到负载石墨烯的活性炭复合颗粒；活性炭复合颗粒制备中，水、活性炭、石墨烯的质量比例为100:55:5；
（2）将丙烯酸单体、丙烯酰胺、交联剂加入混合釜中，搅拌均匀，得到待聚合浆料；交联剂为过氧化二异丙苯；待聚合浆料中，丙烯酸单体、丙烯酰胺、交联剂的质量比例为100:58:3；
（3）将待聚合浆料置入流化床，利用高速喷嘴雾化喷出，与压力输送设备送入的活性炭复合颗粒进行碰撞混合，在两种物料接触后开启电子束进行辐射，使得待聚合浆料发生聚合反应，收集，烘干，得到含活性炭的复合凝胶颗粒；电子束辐射的能量为7mev，剂量率为8kgy/s，辐射38s；聚合反应中，活性炭复合颗粒、待聚合浆料的质量比例为100:88；
（4）将天然橡胶、凝胶颗粒、填充剂加入开炼机中混炼，即得建筑填缝用石墨烯嵌缝止水材料；填充剂为胶粉、再生胶；石墨烯嵌缝止水材料中，天然橡胶、凝胶颗粒、填充剂的质量比例为100:18:5。
测试方法：
将本实施例制备获得的石墨烯嵌缝止水材料制得保准哑铃试样，进行以下测试：
对试样进行吸水膨胀性能测试，首先称取试样质量，然后分别在室温下和80℃下浸泡于介质水中，14d后取出，表面擦拭干净，称取吸水膨胀后的质量，利用差重法计算吸水膨胀率，然后分别在矿化度为10000mg/l和20000mg/l的矿化水中重复试验，得到吸水膨胀率，结果如表1所示；
对试样进行拉伸强度性能测试，参照gb/t528-2009进行测试，采用拉伸强度试验机，拉伸速率为500mm/min，试验温度为25℃，然后分别置于15%浓度盐水中在80℃、100℃老化48h，取出后测试拉伸强度，结果如表1所示。
对比例1
对比例1与实施例1相比，未添加活性炭，制得的石墨烯嵌缝止水材料采用实施例1的方法进行测试，测试结果如表1所示。
实施例2
（1）将石墨烯、平均粒径1500目的活性炭加入水中，超声分散处理，过滤后洗涤干燥，得到负载石墨烯的活性炭复合颗粒；活性炭复合颗粒制备中，水、活性炭、石墨烯的质量比例为100:40:3；
（2）将丙烯酸单体、丙烯酰胺、交联剂加入混合釜中，搅拌均匀，得到待聚合浆料；交联剂为过氧化苯甲酰；待聚合浆料中，丙烯酸单体、丙烯酰胺、交联剂的质量比例为100:50:2；
（3）将待聚合浆料置入流化床，利用高速喷嘴雾化喷出，与压力输送设备送入的活性炭复合颗粒进行碰撞混合，在两种物料接触后开启电子束进行辐射，使得待聚合浆料发生聚合反应，收集，烘干，得到含活性炭的复合凝胶颗粒；电子束辐射的能量为5mev，剂量率为6kgy/s，辐射50s；聚合反应中，活性炭复合颗粒、待聚合浆料的质量比例为100:80；
（4）将天然橡胶、凝胶颗粒、填充剂加入开炼机中混炼，即得建筑填缝用石墨烯嵌缝止水材料；填充剂为碳酸钙；石墨烯嵌缝止水材料中，天然橡胶、凝胶颗粒、填充剂的质量比例为100:10:2。
采用实施例1的方法进行测试，测试结果如表1所示。
对比例2
对比例2与实施例2相比，未添加丙烯酸单体，制得的石墨烯嵌缝止水材料采用实施例1的方法进行测试，测试结果如表1所示。
实施例3
（1）将石墨烯、平均粒径2000目的活性炭加入水中，超声分散处理，过滤后洗涤干燥，得到负载石墨烯的活性炭复合颗粒；活性炭复合颗粒制备中，水、活性炭、石墨烯的质量比例为100:60:6；
（2）将丙烯酸单体、丙烯酰胺、交联剂加入混合釜中，搅拌均匀，得到待聚合浆料；交联剂为二叔丁基过氧化物；待聚合浆料中，丙烯酸单体、丙烯酰胺、交联剂的质量比例为100:70:4；
（3）将待聚合浆料置入流化床，利用高速喷嘴雾化喷出，与压力输送设备送入的活性炭复合颗粒进行碰撞混合，在两种物料接触后开启电子束进行辐射，使得待聚合浆料发生聚合反应，收集，烘干，得到含活性炭的复合凝胶颗粒；电子束辐射的能量为8mev，剂量率为10kgy/s，辐射30s；聚合反应中，活性炭复合颗粒、待聚合浆料的质量比例为100:100；
（4）将天然橡胶、凝胶颗粒、填充剂加入开炼机中混炼，即得建筑填缝用石墨烯嵌缝止水材料；填充剂为碳酸钙、炭黑、石棉、陶土、云母；石墨烯嵌缝止水材料中，天然橡胶、凝胶颗粒、填充剂的质量比例为100:30:8。
采用实施例1的方法进行测试，测试结果如表1所示。
对比例3
对比例3与实施例3相比，未添加丙烯酰胺，制得的石墨烯嵌缝止水材料采用实施例1的方法进行测试，测试结果如表1所示。
实施例4
（1）将石墨烯、平均粒径1800目的活性炭加入水中，超声分散处理，过滤后洗涤干燥，得到负载石墨烯的活性炭复合颗粒；活性炭复合颗粒制备中，水、活性炭、石墨烯的质量比例为100:50:5；
（2）将丙烯酸单体、丙烯酰胺、交联剂加入混合釜中，搅拌均匀，得到待聚合浆料；交联剂为过氧化氢二异丙苯；待聚合浆料中，丙烯酸单体、丙烯酰胺、交联剂的质量比例为100:60:3；
（3）将待聚合浆料置入流化床，利用高速喷嘴雾化喷出，与压力输送设备送入的活性炭复合颗粒进行碰撞混合，在两种物料接触后开启电子束进行辐射，使得待聚合浆料发生聚合反应，收集，烘干，得到含活性炭的复合凝胶颗粒；电子束辐射的能量为6mev，剂量率为8kgy/s，辐射40s；聚合反应中，活性炭复合颗粒、待聚合浆料的质量比例为100:90；
（4）将天然橡胶、凝胶颗粒、填充剂加入开炼机中混炼，即得建筑填缝用石墨烯嵌缝止水材料；填充剂为云母；石墨烯嵌缝止水材料中，天然橡胶、凝胶颗粒、填充剂的质量比例为100:20:5。
采用实施例1的方法进行测试，测试结果如表1所示。
对比例4
对比例4与实施例4相比，未进行电子束辐射，制得的石墨烯嵌缝止水材料采用实施例1的方法进行测试，测试结果如表1所示。
表1：