丙烯酸盐喷膜材料的制备与性能研究

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目前,我国公路和铁路隧道的渗漏水问题仍然十分严峻,但现有的隧道防水工程的原料和施工技术水平并不能满足要求。近些年,随着隧道数量和总里程的快速增长,用于隧道防水的材料的需求量越来越大;尤其是在环保要求日益提高的今天,对环境友好型防水材料的需求越来越迫切。为此,我们开发了一种满足隧道防水需求的丙烯酸盐喷膜防水材料和一种具有自修复能力的丙烯酸盐喷膜防水材料,具体研究成果如下:(1)以丙烯酸镁为单体、过硫酸铵为氧化剂、亚硫酸钠为还原剂制备凝胶。发现随单体浓度增加,凝胶拉伸强度、撕裂强度逐渐升高;延伸率逐渐降低;粘结强度变化不大。增加过硫酸铵和亚硫酸钠用量,凝胶时间缩短,同时凝胶强度出现下降,但粘结强度升高。当丙烯酸镁单体浓度为30 wt%,过硫酸铵用量为1.5 wt%,亚硫酸钠用量为0.2 wt%时,可在短时间内凝胶,拉伸强度达到1.53MPa,延伸率358.15%,粘结强度达到2.34 MPa,撕裂强度达到4.55 MPa。(2)通过改变填料的种类和掺量,制备出满足要求的丙烯酸盐喷膜材料,而且可以使其在pH=13的碱性环境中保持性能。研究发现:4000目高岭土和无机盐改性蒙脱土适合于制作丙烯酸盐喷膜防水材料,喷膜材料拉伸强度会随填料掺量的增加而升高,填料掺量达到15 wt%时即可得到拉伸强度超过2.0 MPa的喷膜材料。填料中,高岭土抵抗碱液腐蚀的能力较差,蒙脱土具有优异的对抗碱液腐蚀的性能;掺加5 wt%的蒙脱土的样条在pH=13的碱溶液中浸泡24 h后并未发生解离,拉伸强度仍然有1.66 MPa。(3)在CA-Mg2凝胶中加入经过冻融循环的PVA水溶液,可以制得具有自修复能力的CA-Mg2/PVA凝胶。研究发现:PVA含量对CA-Mg2/PVA凝胶的强度和自修复性能均有影响,且强度和自修复能力均会随PVA含量的增加出现先增后减的变化趋势。增加冻融循环次数,发现结晶度增加,红外谱图中氢键特征峰发生偏移。使用经过2次冻融循环的PVA水溶液制作的CA-Mg2/PVA凝胶的自修复率接近100%。在CA-Mg2/PVA凝胶中掺加少量碳酸钙以提高其强度,发现碳酸钙掺量为3 wt%时强度达到1.44 MPa,3 h自修复率保持在70%以上。
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