一种能控制吸水膨胀时间的高吸水树脂组合物及其应用的制作方法

本发明涉及吸水树脂，具体涉及一种能控制吸水膨胀时间的吸水树脂组合物及其应用。

背景技术：

高吸水树脂(sap)是一种能吸收数百倍甚至千倍于自身重量水分的功能高分子材料，由于其具有强大的吸水能力，且能承受一定压力而不发生渗漏，因此被广泛用于土壤保水、防水堵漏、地基加固等领域。

然而，由于吸水树脂普遍存在初始吸水速率高，注入过程膨胀迅速，导致流动性迅速变差，难以进入需要堵漏的裂缝深处或者加固地基时易堵塞管子，阻碍了sap在该方面的应用。因此，作为吸水材料应用于防水堵漏或地基加固领域时，需要其具有较慢的吸液速率，最好可以控制其吸水膨胀的时间；具体来讲则为在sap被注入裂缝或者地基前的一段时间内，在液体介质中尽量少地吸收水分(最好不吸水)，一旦被注入后便能迅速恢复吸水能力。

目前，实现吸水树脂缓慢膨胀的方法有两种：一、合成过程中引入疏水基团达到延缓膨胀的目的，但由于现场实际应用的吸水树脂粒径小，相应比表面积较大，导致该方法不具有技术上的实用性；二、吸水树脂表面改性，例如可以通过等离子方法对树脂表面疏水改性，这种该方法在技术发展不完善，需要进一步优化，也不具备实用性；再者上述两种方法，由于引入疏水基团或表面疏水改性，都会大幅降低吸水树脂的吸水倍率。

技术实现要素：

发明目的：针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种能控制吸水膨胀时间的吸水树脂组合物，该吸水树脂组合物解决了吸水树脂普遍存在的初始吸水速率高，导致流动性迅速变差，难以进入需要堵漏的裂缝深处或者加固地基时易堵塞管子的瓶颈的问题，并且不影响吸水树脂后期吸水速率。

本发明还提供了一种能控制吸水膨胀时间的吸水树脂组合物的应用。

技术方案：为了实现上述目的，如本发明所述的一种能够控制吸水膨胀时间的高吸水树脂组合物，包括如下组分：高分子吸水树脂粉末、a离子溶液和b离子溶液；所述a离子溶液中的a离子为能够抑制吸水树脂膨胀的离子，所述b离子溶液中的b离子为能和a离子溶液中的a离子反应使溶液中a离子浓度降低的离子。

其中，所述高分子吸水树脂粉末为聚丙烯酸钠粉末或聚丙烯酰胺粉末。

所述高分子吸水树脂粉末的粒径为50～250um。

其中，所述a离子溶液中a离子为fe³⁺、al³⁺、ca²⁺、mg²⁺或nh4⁺中一种或几种的混合物；或是其他能够抑制吸水树脂膨胀的离子中一种或两种以上任意配比混合物。

所述a离子溶液中a离子的质量浓度为0.5％～25％。

其中，所述b离子溶液中b离子为sio3^2-、co3^2-、so4^2-或oh^-中一种或几种的混合物，或是能和a离子反应从而能使溶液中a离子浓度降低的离子中一种或两种以上任意配比混合物。

所述b离子溶液中b离子的质量浓度为1.0％～30％。

本发明所述一种能够控制吸水膨胀时间的高吸水树脂组合物在控制吸水树脂前期缓慢膨胀，后期恢复吸水性中的应用。

其中，所述应用的具体步骤为：

(1)在a离子溶液中加入高分子吸水树脂粉末，形成均匀的混合液；

(2)将混合液注入待吸水的介质中；

(3)向含混合液的介质中注入b离子溶液即可。

步骤(2)所述介质为混凝土裂缝或者待加固的地基。

本发明中所用原料试剂都由市售可得。

本发明所述的一种能够控制吸水膨胀时间的高吸水树脂组合物的使用方法，先将吸水树脂粉末溶于a离子溶液中，吸水树脂不吸水或者吸水率极低，所得混合液依然保持着原始的流动性，将混合液注入到需要后期吸水的介质中，一段时间后，再向上述含介质的混合液中注入b离子溶液，b离子会与a离子反应消耗掉a离子，从而使吸水树脂粉末的吸水率恢复到原来的30％～70％，在后期继续吸水。可应用于混凝土裂缝防水堵漏或地基加固工程中，解决了吸水树脂普遍存在的初始吸水速率高，导致流动性迅速变差，难以进入需要堵漏的裂缝深处或者加固地基时易堵塞管子的瓶颈的问题，并且不影响吸水树脂后期吸水速率。

有益效果：由现有技术相比，本发明具有如下优点：本发明的能控制吸水膨胀时间的吸水树脂组合物用于防渗堵漏、地基加固等领域中，既能保证能够控制前期吸水膨胀时间又可以不影响后期吸水性，吸水树脂粉末吸水率后期可以恢复到原来的30％～70％，并且使用方法简单、效果显著。

具体实施方式

以下通过实施例对本发明作进一步说明。

实施例1

组分：

高分子吸水树脂粉末为聚丙烯酸钠粉末，粒径为50um；a离子溶液为浓度为3.7％的硝酸钙溶液；b离子溶液为浓度为8.2％的硅酸钠溶液。

实施例2

高分子吸水树脂粉末为聚丙烯酰胺粉末，粒径为250um；a离子溶液为浓度为5.1％的硝酸镁溶液；b离子溶液为浓度为15.40％的碳酸钠溶液。

实施例3

高分子吸水树脂粉末为聚丙烯酰胺粉末，粒径为150um；a离子溶液为浓度为7.40％的硝酸镁溶液；b离子溶液为浓度为15.40％的碳酸钠溶液。

实施例4

高分子吸水树脂粉末为聚丙烯酰胺粉末，粒径为150um；a离子溶液为浓度为0.5％的硝酸铝溶液；b离子溶液为浓度为1％的硫酸钠溶液。

实施例5

高分子吸水树脂粉末为聚丙烯酸钠粉末，粒径为200um；a离子溶液为浓度为25％的硝酸铵溶液；b离子溶液为浓度为8.2％的氢氧化钠溶液。

实施例6

高吸水树脂组合物在混凝土裂缝中或者待加固的地基中的应用：

采用实施例1-5任意一种高吸水树脂组合物

(1)在a离子溶液中加入高分子吸水树脂粉末，形成均匀的混合液；

(2)将混合液注入待吸水的混凝土裂缝中或者待加固的地基中；

(3)待混合液充分浸润后，向含混合液的混凝土裂缝中或者待加固的地基中注入b离子溶液即可。

试验例1

通过以下试验方法证本发明实施例制备的能够控制吸水膨胀时间的高吸水树脂组合物，既能保证能够控制前期吸水膨胀时间又可以不影响后期吸水性。

采用实施例1制备的能够控制吸水膨胀时间的高吸水树脂组合物进行验证。

(1)在内径8mm的玻璃管中注入浓度为3.70％的硝酸钙溶液2g；

(2)加入吸水树脂粉末0.02g，均匀混合；

(3)过滤混合液，称取剩余凝胶质量，计算得到吸水率为2.2％；

(4)将剩余凝胶物全部返回混合物，再向混合物中注入浓度为8.20％的硅酸钠溶液2g；

(5)将反应混合物中的多余液体过滤得到凝胶混合物；

(6)通过在剩余凝胶混合物中加清水再过滤多余水测得吸水树脂恢复的吸水率为原来的30％。

试验例2

采用实施例2制备的能够控制吸水膨胀时间的高吸水树脂组合物进行验证。

(1)在内径8mm的玻璃管中注入浓度为5.10％的硝酸钙溶液2g；

(2)加入吸水树脂粉末0.02g，均匀混合；

(3)过滤混合液，称取剩余凝胶质量，计算得到吸水率为1.7％；

(4)将剩余凝胶物全部返回混合物，再向混合物中注入浓度为15.4％的硅酸钠溶液2g；

(5)将反应混合物中的多余液体过滤得到凝胶混合物；

(6)通过在剩余凝胶混合物中加水再过滤多余水测得吸水树脂恢复的吸水率为原来的50％。

试验例3

采用实施例3制备的能够控制吸水膨胀时间的高吸水树脂组合物进行验证。

(1)在内径8mm的玻璃管中注入浓度为7.40％的硝酸钙溶液2g；

(2)加入吸水树脂粉末0.02g，均匀混合；

(3)过滤混合液，称取剩余凝胶质量，计算得到吸水率为1.2％；

(4)将剩余凝胶物全部返回混合物，再向混合物中注入浓度为20％的硅酸钠溶液2g；

(5)将反应混合物中的多余液体过滤得到凝胶混合物；

(6)通过在剩余凝胶混合物中加水再过滤多余水测得吸水树脂恢复的吸水率为原来的70％。

通过以上三个试验例的数据表明本发明实施例1-3制备的能够控制吸水膨胀时间的高吸水树脂组合物，前期吸水缓慢可以控制吸水率在1.7％-2.2％，后期吸水率可以恢复到原来的30％～70％，说明本发明制备的能够控制吸水膨胀时间的高吸水树脂组合物，既能保证能够控制前期吸水膨胀时间又可以不影响后期吸水性，可以有效用于防渗堵漏、地基加固等领域中。