一種高分子速凝固化充填材料及其配制工藝制造技術

本發明專利技術涉及一種高分子速凝固化充填材料及其配制工藝。是一種以高分子吸水樹脂作為聚合物組分，與無機水泥材料復合組成的一種新型水硬性膠凝材料。其中超大分子量構成的功能基團，具有極強的快速吸水能力，由該材料調配的漿液能在很大的水固比條件下，可以控制在５－３０分鐘內產生凝固、硬化，最終變成一種較堅固高含水固體。用之作堵漏物資，堵管涌可隨形成楔，嚴絲合縫；摻入沙袋內堆筑堤壩，可迅速脹滿沙袋，獲得事半功倍的效果；倒入堤壩裂縫，可快速彌合縫隙空間避免崩塌、滑坡事故的發生，可作為防汛抗洪工作的重要物資。（*該技術在2021年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種高分子速凝固化充填材料及其配制工藝。是一種以高分子吸水樹脂作為聚合物組分，與無機水泥材料復合組成的一種新型水硬性膠凝材料。屬于采用高分子精細化工技術應用于水利、防汛抗洪新材料領域。高分子速凝固化充填材料中超大分子量構成的功能基團，具有極強的快速吸水能力，通常情況下，遇水即迅速膨脹，脹后體積可達原體積的300—500倍，由該材料調配的漿液能在很大的水固比條件下，可以控制在5-30分鐘內產生凝固、硬化，最終變成一種較堅固高含水固體。用之作堵漏物資，堵管涌可隨形成楔，嚴絲合縫；摻入沙袋內堆筑堤壩，可迅速脹滿沙袋，獲得事半功倍的效果；倒入堤壩裂縫，可快速彌合縫隙空間避免崩塌、滑坡事故的發生，可作為防汛抗洪工作的重要物資。我國位于世界最大海洋與最大陸地之間，全國大部分地區為季風氣候區，受季風影響，極易形成暴雨洪水、融雪(融冰)洪水、冰凌洪水等多種形式的洪水。其中，經常發生并造成嚴重災害的主要是暴雨洪水。我國暴雨洪水一般具有季節性明顯、洪水峰高量大、徑流年內分配集中、洪水年際變化大等特點。新中國成立以來，我國開展了大規模的江河整治工程建設。修筑水庫攔蓄洪水，修筑堤防防止洪水泛濫。這些工程的修建，取得了顯著的防洪效益，1949年到1987年的38年間防洪工程累計減淹成災農田約6600萬ha，加上減免的城市工業等其他損失，減少損失約3000億元。然而，近十年來，隨著我國社會經濟的發展，特別是受洪水威脅區域內人口和資產的不斷增長，洪水造成的損失有逐步增長的趨勢。1991年，淮河、太湖流域洪水造成2100億元損失；1998年長江大水經濟損失約2500億元。50年來，通過大規模的水利工程建設，人們普遍增加了安全感，在河岸兩側開始大規模的建設，城市不斷擴大，人口不斷集中。然而，當下一次洪水泛濫發生時，人們發現洪水所造成的損失比以前有增無減，于是人們又要求提高江河的防洪標準……如此下去，便形成了防洪工程投入不斷加大，而洪災損失也不斷增長的局面。專家呼吁這種情況不能再繼續下去了。洪災險情中的管涌現象多為螻蟻之穴所造成，正所謂“螻蟻之穴，潰堤千里”。對于自然界這種生物現象的存在，包括它們挖提筑穴生物習性的不可改變，我們顯然是無能為力的。但是，我們應該能夠想出辦法去扼制螻蟻之穴的這種威脅。過去，科技不發達的年代，我們曾在緊急關頭用成麻袋的大豆和糧食去堵管涌，這當然是很原始很笨拙的。現在，高新科技成果的不斷問世，給了我們解決這一古老難題的可能，我們應該盡快改變這種落后的狀態。防汛季節里，每當洪峰到來的緊急關頭，對加固加高堤壩與嚴防備類崩塌與滑坡的人們來說，分分秒秒都可能成為抗洪戰役勝敗的關鍵，這種時刻，在沙袋中摻入此產品可使沙土迅速脹大數十倍體積，從而，以有限的人力、運力，獲得事半功倍乃至數倍、數十倍的效果，應該是非常具有戰略意義的大好事。特別是發現堤壩出現裂縫，洪水正在不斷灌入或滲出，很可能要導致決堤、崩坍或滑坡事故發生時，如果及時向裂縫中注入些可迅速彌合縫隙空間的物質，就可能阻止決堤、崩坍或滑坡事故發生的話，這種救命的物質——速凝固化充填材料產品是非常非常有開發必要的。抗洪用高分子填充劑系列抗洪搶險專用產品就是具有上述各種功用的高科技型新產品。(二)技術背景國內外技術發展狀況以天然高分子與合成高分子進行有機耦合，開發超級吸水材料是美國農業部北方研究所的科學家在三十幾年前率先進行的。二十世紀八十年代初，曾在西方各國掀起應用熱潮。日本以重金購買了專利，對其進行了更廣范的應用開發，但最初僅僅限于農林種植業抗旱保墑領域及日化工業領域，九十年代初，才嘗試將其應用于抗洪搶險、防止堤壩崩坍、滑坡等水利工程領域，從此大大拓寬了其應用范圍。我國科學家對此項技術的關注與借鑒是二十世紀八十年代開始的，主要應用領域也是與保水蓄水、固沙造林、綠化美化有關的農、林、牧與生態環境建設各業，只有大慶等少數企業將其應用于石油鉆井施工現場堵漏及泥漿增稠等作業，雖然效果甚佳，卻未做大范圍推廣，只在本行業內應用。目前，我國應用此項技術生產“保水劑”、“吸水劑”、“蓄水劑”等以儲水為賣點的產品廠家約有40余家，但無一家專門生產抗洪搶險專用的阻水產品，因此便具有了獨辟蹊徑的新穎性、先進性與實用性，這對那些因市場一時難以導入而陷入尷尬的保水、蓄水產品生產廠家來說，其牽動意義是顯而易見的。
技術實現思路
本專利技術解決了國內外同類技術的配方與工藝生產出來的產品，雖具有超強吸水能力，但固化后的強度不足，無法滿足抗洪搶險工程的多種需要的問題。使不同產品具有不同強度，適應了抗洪搶險的多種需要。對材料進行了系統、深入地研究。以溶膠-凝膠方法制備材料的工藝流程為基礎，利用X射線衍射(XRD)、紅外光譜(IR)、熱分析技術(DTA-TG)、掃描電鏡-能譜儀(SEM-EDS)、三甲基硅烷化-氣相色譜法(TMS-GC)、固體核磁共振技術(NMR)、圖象處理和相分析技術以及其他一些常規實驗和測試方法，系統地研究了材料的制備過程及水化過程中物相間的化學反應、材料的工藝性能和水化性能、水化產物的結構及組成等。在對材料制備過程的研究中，通過對溶膠-凝膠過程及干凝膠不同的物相變化的研究，結合熱力學函數方法的計算結果，提出了多組份溶膠的形成過程、溶膠的干燥過程、凝膠的燒成過程中的主要物相的生成反應。在此基礎上，引入硅酸鹽水泥配料中的率值概念，以測定劈裂抗拉強度為依據，對材料制備過程中原料的化學成分和其他工藝參數進行選擇。此后，對在最佳工藝參數下制得的材料的一系列工藝性能指標進行綜合測試，發現這種材料的較高劈裂抗拉強度。其它力學性能也較好。為了解釋這種材料的工藝性能不同于傳統水硬性膠凝材料的原因，對材料的水化性能也進行了詳細地研究。在分析過程中，將這些性能與傳統水泥或其主要礦物成分(C(下3)S，β-C(下2)S)的水化進行對比，其水化放熱類型與β-C(下2)S相似。水化相同齡期時，(上4-)陰離子聚合度遠高于β-C(下2)S或C(下3)S。通過對硬化漿體的自然斷口和拋光表面的形貌觀察及成分分析，發現在水化過程中，生成了兩種不知名的新型水化碳酸鈣，其化學組成分別為7CaO·3P(下2)O(下5)·xH(下2)O和6CaO·P(下2)O(下5)·yH(下2)O。從水化過程的總體來看，磷酸陰離子的聚合程度變化不大，而硅酸陰離子的結構變化極大。水化后期，甚至有77.28％的硅酸鹽以三維架狀結構的SiO(下2)形式存在。在水化后期的硬化漿體中，β-C(下3)P和β-C(下2)S相已消耗盡，OHAp和C(下7)P(下3)Hx相已長成大塊的板片狀，Ca(OH)(下2)或CaCO(下3)呈細碎的小顆粒，而凝膠態的C(下6)PHyC-S-H、SiO(下2)則填充在這些大塊的板片及小顆粒中間，極大地提高了相間的粘結力，材料體正是通過這種相互貫穿的結構產生了優異的性能。因而，本項目采用之配方及工藝既保留了國內通用配方與工藝的精華，從而使產品具有極強快速吸水能力，又對其不足做了必要的改進，使產品具有了相應的多種強度，所以，本項目的技術是有獨創性的。同時，由于原料配方的改進與產品硬度的多樣化，不僅比日本現有產品的功能大為增加，還使產品的生產成本也相應降低，因此也就具有了由此比較而來的先進性。高分子速凝固化本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種高分子速凝固化充填材料及其配制工藝，其特征在于它是由下述重量配比的原料制成的高分子速凝固化充填材料：丙烯酸 １０～２０ｋｇ水 ３０～６０ｋｇ氫氧化鈉 ５～１０ｋｇ丙烯腈 ２．０～４．０ｋｇ聚乙烯醇二丙烯酸脂 ０．０５ ～０．１０ｋｇ過硫酸銨 ０．３０～０．６０Ｌ三乙醇胺 ０．３０～０．６０Ｌ對甲苯亞磺酸 ０．２０～０．４０ｋｇ二甲基苯胺 ０．２０～０．４０ｋｇ熟石膏粉 ２．５～５ｋｇ水泥 ５～１０ｋｇ。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：羅萌，
申請(專利權)人：羅萌，
類型：發明
國別省市：66[中國|海南]