本发明涉及废旧轮胎胶粉的再利用技术领域,具体涉及一种基于砂浆流动性对废旧轮胎胶粉进行亲水改性的方法。
背景技术:
随着汽车工业的迅速发展,废弃轮胎的排量急剧增加,废弃轮胎造成的环境污染已成为世界性问题之一。由于大量废弃轮胎堆放挤占土地,对自然环境造成破坏,因此废弃轮胎的再利用是急需解决的问题。我国2010年废弃轮胎达到2亿条,但每年废弃轮胎的处理量只有14%左右,必须为废弃轮胎胶粉寻找一条安全、大量消化的途径。
橡胶混凝土使废旧轮胎得到了再利用、减少传统处理方式造成的排碳量过大的污染,同时改善了混凝土的弹塑性、韧性等性能,近年来得到了广泛学者专家的研究关注。然而,由于橡胶粉表面凹凸不平容易吸附水分,导致橡胶粉亲水性降低,使得水泥和标准砂的黏结性降低,从而对混凝土的工作性能以及其他各种性能造成不利的影响。
技术实现要素:
本发明提供了一种基于砂浆流动性对废旧轮胎胶粉进行亲水改性的方法,增强胶粉的亲水性,从而达到提高水泥基胶凝材料的流动性能的目的。
一种基于砂浆流动性对废旧轮胎胶粉进行亲水改性的方法,将废旧轮胎胶粉进行低温等离子体活化,碱溶液浸泡改性,之后以正硅酸乙酯为硅源,采用溶胶-凝胶法在废胶粉表面形成一层sio2无机网络,从而提高胶粉的亲水性。
具体步骤如下:
(1)低温等离子体活化:
将80-100重量份废旧轮胎胶粉均匀平铺在100目筛网上,水平放置于低温等离子体活化仪内腔中,抽真空至腔内气压真空度为30-60pa,开启电源放电,控制腔内气压满足辉光放电,产生低温等离子体,活化2-8分钟;
(2)碱洗:
将强碱氢氧化钠颗粒加入去离子水中,配置成浓度为5%的氢氧化钠溶液,加入上述活化处理后的胶粉,强力搅拌混合后,浸泡20-50分钟后,用清水清洗至中性后,放入65-80℃烘箱中干燥至恒重;
(3)然后将步骤(2)胶粉加入到180-300份乙醇-水溶液中,置于超声清洗器中超声分散10-25分钟,缓慢滴加30-45份正硅酸乙酯,滴加完毕后超声3-8分钟,然后滴加0.8-3份氨水,在室温条件下搅拌反应4-8小时,抽滤,干燥,制得改性胶粉。
其中,步骤(1)所述的低温等离子体活化仪的频率为40-50khz,放电功率为400-600w。
其中,步骤(3)所述的超声频率为20-50khz。
其中,所述的乙醇-水溶液是将蒸馏水与乙醇按照1:5的体积比混合而成。
与现有技术相比,本发明具有以下优点:
(1)本发明中废轮胎胶粉首先经低温等离子体活化,可在胶粉表面引入含氧官能团,增强其表面亲水性,但同时这些亲水基团的引入增加了胶粉表面的凸起,另外低温等离子体处理后胶粉表面粗糙度增大,使胶粉表面与水分子的接触角增大,亲水性反而会降低,因此接着使用氢氧化钠碱溶液对胶粉进行浸泡改性,处理过的胶粉表面更加圆润、光滑,有益于水与胶粉表面的亲水基团结合,从而减小接触角,另外naoh侵蚀作用使胶粉表面硬质酸锌等憎水有机物得到了分解,增强胶粉的亲水性。
(2)之后采用正硅酸乙酯为硅源,对胶粉进行包覆改性,改性后胶粉的表面形成了一层-s-o-si-网络结构的sio2,sio2呈极性,亲水性强,且表面存在大量的羟基基团,改性后胶粉与水的润湿接触角显著降低,胶粉亲水性得到明显改善,有利于与建筑砂浆的界面结合力,与砂浆中颗粒表面的水分子产生更多的联结,形成更稳定的水膜,这层水膜具有很好的润滑作用,减小了粒子间的摩擦,有利于粒子的滑移,从而使水泥基复合材料的流动性提高。
具体实施方式
一种基于砂浆流动性对废旧轮胎胶粉进行亲水改性的方法,将废旧轮胎胶粉进行低温等离子体活化,碱溶液浸泡改性,之后以正硅酸乙酯为硅源,采用溶胶-凝胶法在废胶粉表面形成一层sio2无机网络,从而提高胶粉的亲水性。
具体步骤如下:
(1)低温等离子体活化:
将90重量份废旧轮胎胶粉均匀平铺在100目筛网上,水平放置于低温等离子体活化仪内腔中,抽真空至腔内气压真空度为50pa,开启电源放电,控制腔内气压满足辉光放电,产生低温等离子体,活化5分钟;
(2)碱洗:
将强碱氢氧化钠颗粒加入去离子水中,配置成浓度为5%的氢氧化钠溶液,加入上述活化处理后的胶粉,强力搅拌混合后,浸泡30分钟后,用清水清洗至中性后,放入70℃烘箱中干燥至恒重;
(3)然后将步骤(2)胶粉加入到230份乙醇-水溶液中,置于超声清洗器中超声分散20分钟,缓慢滴加35份正硅酸乙酯,滴加完毕后超声5分钟,然后滴加1份氨水,在室温条件下搅拌反应6小时,抽滤,干燥,制得改性胶粉。
其中,步骤(1)所述的低温等离子体活化仪的频率为50khz,放电功率为500w。
其中,步骤(3)所述的超声频率为40khz。
其中,所述的乙醇-水溶液是将蒸馏水与乙醇按照1:5的体积比混合而成。