专利摘要

本发明公开了一种泡沫地聚合物及其制备方法和应用。该泡沫地聚合物包括以下组分：偏高岭土30～50重量份、碱激发剂40～50重量份、粉煤灰1～4重量份、发泡剂2～5重量份、稳泡剂0.3～0.7重量份、改性剑麻纤维0.3～0.8重量份、石蜡乳液1～4重量份、水5～10重量份、无水乙醇0.3～0.7重量份。本发明的泡沫地聚合物与传统的抗渗防水水泥基材料及水泥基防护材料相比，材料抗裂性好、防水性能优异，具有优良的耐久性能，能较长时间保持良好的使用性能，具有耐酸、碱腐蚀、抗冻融、抗碳化等性能，能广泛应用于隧道复合式衬砌等基础工程领域。

权利要求

1.一种泡沫地聚合物，其特征在于，该泡沫地聚合物包括以下组分：

偏高岭土36~42重量份、碱激发剂43~47重量份、粉煤灰1.5~2.5重量份、发泡剂3~4重量份、稳泡剂0.4~0.6重量份、改性剑麻纤维0.4~0.6重量份、石蜡乳液1.5~2.5重量份、水7~8重量份、无水乙醇0.4~0.6重量份；

所述改性剑麻纤维为剑麻纤维于无水乙醇中浸泡后得到的改性剑麻纤维；

泡沫地聚合物的制备方法包括：

1）将石蜡乳液和无水乙醇置于容器内，进行第一搅拌；

2）加入粉煤灰、偏高岭土、改性剑麻纤维及碱激发剂，进行第二搅拌；

3）加入水，进行第三搅拌；

4）加入稳泡剂和发泡剂，进行第四搅拌；

5）进行第五搅拌，得到泡沫地聚合物料浆；

6）将泡沫地聚合物料浆倒入模具中，养护，得到所述泡沫地聚合物；

所述第一搅拌的转速为50~70r/s，时间为40~80s；

所述第二搅拌的转速为50~70r/s，时间为5.5~6.5min；

所述第三搅拌的转速为50~70r/s，时间为2.5~3.5min；

所述第四搅拌的转速为50~70r/s，时间为1.5~2.5min；

所述第五搅拌的转速为110~130r/s，时间为2.5~3.5min。

2.根据权利要求1所述的泡沫地聚合物，其中，所述碱激发剂为采用模数为3~4、固体含量为30~40wt%的钠水玻璃配制得到的模数为1.8-2.6的钠水玻璃。

3.根据权利要求1所述的泡沫地聚合物，其中，所述发泡剂为浓度为30~50wt%的双氧水和/或铝粉。

4.根据权利要求3所述的泡沫地聚合物，其中，所述发泡剂为浓度为30~50wt%的双氧水和铝粉，浓度为30~50wt%的双氧水和铝粉的重量比为1:0.8~1.2。

5.根据权利要求1所述的泡沫地聚合物，其中，所述稳泡剂为十二烷基苯磺酸钠与三乙醇胺的混合物，十二烷基苯磺酸钠与三乙醇胺的重量比为0.25~0.5:1。

6.根据权利要求1所述的泡沫地聚合物，其中，所述改性剑麻纤维的制备方法包括：将剑麻纤维用浓度为90~95%的乙醇浸泡20~24h，晾晒2~3h，再放入真空干燥箱内烘至其质量为恒重。

7.权利要求1-6中任意一项所述的泡沫地聚合物的制备方法，其特征在于，该制备方法包括：

1）将石蜡乳液和无水乙醇置于容器内，进行第一搅拌；

2）加入粉煤灰、偏高岭土、改性剑麻纤维及碱激发剂，进行第二搅拌；

3）加入水，进行第三搅拌；

4）加入稳泡剂和发泡剂，进行第四搅拌；

5）进行第五搅拌，得到泡沫地聚合物料浆；

6）将泡沫地聚合物料浆倒入模具中，养护，得到所述泡沫地聚合物；

所述第一搅拌的转速为50~70r/s，时间为40~80s；

所述第二搅拌的转速为50~70r/s，时间为5.5~6.5min；

所述第三搅拌的转速为50~70r/s，时间为2.5~3.5min；

所述第四搅拌的转速为50~70r/s，时间为1.5~2.5min；

所述第五搅拌的转速为110~130r/s，时间为2.5~3.5min。

8.权利要求1-6中任意一项所述的泡沫地聚合物在隧道复合式衬砌上的应用。

说明书

技术领域

本发明属于地聚合物基材料技术领域，更具体地，涉及一种泡沫地聚合物及其制备方法和应用。

背景技术

地聚合物是一种由AlO4和SiO4四面体结构单元组成三维立体网状结构的无机聚合物，属于非金属材料，在建筑材料、高强材料、固核固废材料、密封材料、和耐高温材料等方面均有应用。

泡沫地聚合物是一种新型无机节能环保材料，具有耐火、无毒、保温、隔热性能好等优点。随着国内建筑业的蓬勃发展，迫切需要提高泡沫地聚合物制品的使用年限，以降低建筑业的建造和维护成本。但目前泡沫地聚合物材料的抗裂和防水性能远不能满足市场的需求，导致泡沫地聚合物材料的使用年限较短。

发明内容

本发明的目的在于提高泡沫地聚合物的抗裂和防水性能，进而使其能广泛应用于隧道复合式衬砌等基础工程领域。

为了实现上述目的，本发明的第一方面提供一种泡沫地聚合物，该泡沫地聚合物包括以下组分：

偏高岭土30～50重量份、碱激发剂40～50重量份、粉煤灰1～4重量份、发泡剂2～5重量份、稳泡剂0.3～0.7重量份、改性剑麻纤维0.3～0.8重量份、石蜡乳液1～4重量份、水5～10重量份、无水乙醇0.3～0.7重量份；

所述改性剑麻纤维为剑麻纤维于无水乙醇中浸泡后得到的改性剑麻纤维。

作为本发明优选的实施方式，所述泡沫地聚合物包括以下组分：

偏高岭土36～42重量份、碱激发剂43～47重量份、粉煤灰1.5～2.5重量份、发泡剂3～4重量份、稳泡剂0.4～0.6重量份、改性剑麻纤维0.4～0.6重量份、石蜡乳液1.5～2.5重量份、水7～8重量份、无水乙醇0.4～0.6重量份。

作为本发明优选的实施方式，所述碱激发剂为采用模数为3～4、固体含量为30～40wt％的钠水玻璃配制得到的模数为1.8-2.6的钠水玻璃。

本发明中，所述发泡剂可以采用本领域技术人员常规采用的发泡剂。作为本发明优选的实施方式，所述发泡剂为浓度为30～50wt％的双氧水和/或铝粉，与现有发泡剂相比，所述发泡剂发泡效果更好、更加均匀。当所述发泡剂为浓度为30～50wt％的双氧水和铝粉时，浓度为30～50wt％的双氧水和铝粉的重量比优选为1:0.8～1.2。

本发明中，所述稳泡剂可以采用本领域技术人员常规采用的稳泡剂。作为本发明优选的实施方式，所述稳泡剂为十二烷基苯磺酸钠与三乙醇胺的混合物，十二烷基苯磺酸钠与三乙醇胺的重量比为0.25～0.5:1。该稳泡剂相对于其他稳泡剂可使泡沫地聚合物的内部孔隙结构粒径更为细小和均匀

作为本发明优选的实施方式，所述改性剑麻纤维的制备方法包括：将剑麻纤维用浓度为90～95％的乙醇浸泡20～24h，晾晒2～3h，再放入真空干燥箱内烘至其质量为恒重。

经改性后的剑麻纤维组织被软化，表面光滑，韧性更高。

作为本发明优选的实施方式，所述改性剑麻纤维的长度为1～7cm，该长度下的改性剑麻纤维具有柔韧性高、延展性良好的优点。

本发明的第二方面提供上述的泡沫地聚合物的制备方法，该制备方法包括：

1)将石蜡乳液和无水乙醇置于容器内，进行第一搅拌；

2)加入粉煤灰、偏高岭土、改性剑麻纤维及碱激发剂，进行第二搅拌；

3)加入水，进行第三搅拌；

4)加入稳泡剂和发泡剂，进行第四搅拌；

5)进行第五搅拌，得到泡沫地聚合物料浆；

6)将泡沫地聚合物料浆倒入模具中，养护，得到所述泡沫地聚合物。

本发明中，本领域技术人员可根据需要对搅拌的转速、时间以及养护的时间进行调整。作为本发明优选的实施方式，

所述第一搅拌的转速为50～70r/s，时间为40～140s；所述第二搅拌的转速为50～70r/s，时间为4～8min；所述第三搅拌的转速为50～70r/s，时间为1～4min；所述第四搅拌的转速为50～70r/s，时间为1～4min；所述第五搅拌的转速为110～130r/s，时间为1～4min；所述养护的时间为15～40d。

所述第一搅拌、第二搅拌、第三搅拌、第四搅拌的转速为50～70r/s，可使各个物料充分融合；所述第五搅拌的转速为110～130r/s的目的在于调整改性剑麻纤维在泡沫地聚合物的分布情况以及通过调整搅拌速率来改善发泡剂与地聚合物反应速率，最终形成空隙均匀的泡沫地聚合物。

发明人经大量实验发现，搅拌的时间也对得到的泡沫地聚合物的效果影响巨大，作为本发明更优选的实施方式，第一搅拌的时间为40～80s，第二搅拌的时间为5.5～6.5min，第三搅拌的时间为2.5～3.5min，第四搅拌的时间为1.5～2.5min，第五搅拌的时间为2.5～3.5min。

本发明的第三方面提供上述的泡沫地聚合物在隧道复合式衬砌上的应用。

本发明的有益效果：

本发明的泡沫地聚合物与传统的抗渗防水水泥基材料及水泥基防护材料相比，材料抗裂性好、防水性能优异，具有优良的耐久性能，能较长时间保持良好的使用性能，具有耐酸、碱腐蚀、抗冻融、抗碳化等性能，能广泛应用于隧道复合式衬砌等基础工程领域。

1)本发明通过加入模数为1.8-2.6的钠水玻璃的碱激发剂，使形成的复合式地聚合物较为稳定。

2)本发明采用的发泡剂发泡速度较常规发泡剂快，工艺较简单。

3)本发明采用的稳泡剂相对于其他稳泡剂，使泡沫地聚合物的内部孔隙结构粒径更为细小和均匀。

4)本发明采用的无水乙醇，改善了发泡地聚合物和石蜡乳液的界面作用，同时对纤维也起到改性的效果。

5)本发明通过加入石蜡乳液，产生一种具有极好的爽滑性，抗粘性和防水性的增水膜吸附在连通孔的内部，可增大接触角，起到较好的止水、防水的作用；同时形成的二维或三维网状结构在其内部形成支架结构，使泡沫地聚合物的抗压强度有一定程度的提高。同时，即使不可避免地因为混凝土的自收缩产生微裂缝，石蜡乳液优良的憎水性也能在微裂缝和毛细孔隙表面、内壁形成憎水层，抑制水分的侵入。

6)本发明的制备方法简单，对环境污染小，易于推广。

本发明的其它特征和优点将在随后具体实施方式部分予以详细说明。

具体实施方式

下面将更详细地描述本发明的优选实施方式。虽然以下描述了本发明的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本发明更加透彻和完整，并且能够将本发明的范围完整地传达给本领域的技术人员。

本发明实施例中所述慢速为50～70r/s，所述快速为110～130r/s。

采用的钠水玻璃为模数为1.8-2.6的钠水玻璃，由模数为3～4、固体含量为30～40wt％的钠水玻璃配制得到。

采用的稳泡剂为十二烷基苯磺酸钠与三乙醇胺的混合物，其中，十二烷基苯磺酸钠与三乙醇胺的重量比为0.25～0.5:1。

改性剑麻纤维的长度为1～7cm，其中，改性剑麻纤维的制备方法包括：将剑麻纤维用浓度为90～95％的乙醇浸泡20～24h，晾晒2～3h，再放入真空干燥箱内烘至其质量为恒重。

实施例1：

本实施例提供一种用于隧道复合式衬砌的泡沫地聚合物，制备方法包括：将2重量份的石蜡乳液和0.5重量份的无水乙醇倒入搅拌机内，慢速搅拌1min；然后倒入39重量份的偏高岭土、2重量份的粉煤灰、0.5重量份的改性剑麻纤维和45重量份的钠水玻璃，慢速搅拌6min；然后加入7重量份的水，慢速搅拌3min；接着加入0.5重量份的稳泡剂和3.5重量份的浓度为30％的双氧水，慢速搅拌2min。再快速搅拌3min，浇筑、振捣，经标准养护条件下养护28d得到所述泡沫地聚合物。

实施例2：

本实施例提供一种用于隧道复合式衬砌的泡沫地聚合物，制备方法包括：将1.5重量份的石蜡乳液和0.4重量份的无水乙醇倒入搅拌机内，慢速搅拌1min；然后倒入36重量份的偏高岭土、1.5重量份的粉煤灰、0.6重量份的改性剑麻纤维和47重量份的钠水玻璃，慢速搅拌6min；然后加入7重量份的水，慢速搅拌3min；接着加入0.4重量份的稳泡剂和4重量份的浓度为30％的双氧水，慢速搅拌2min。再快速搅拌3min，浇筑、振捣，经标准养护条件下养护28d得到所述泡沫地聚合物。

实施例3：

本实施例提供一种用于隧道复合式衬砌的泡沫地聚合物，制备方法包括：将1重量份的石蜡乳液和0.3重量份的无水乙醇倒入搅拌机内，慢速搅拌1min；然后倒入30重量份的偏高岭土、1重量份的粉煤灰、0.8重量份的改性剑麻纤维和50重量份的钠水玻璃，慢速搅拌6min；然后加入10重量份的水，慢速搅拌3min；接着加入0.3重量份的稳泡剂和5重量份的浓度为30％的双氧水，慢速搅拌2min。再快速搅拌3min，浇筑、振捣，经标准养护条件下养护28d得到所述泡沫地聚合物。

实施例4：

本实施例提供一种用于隧道复合式衬砌的泡沫地聚合物，制备方法包括：将2重量份的石蜡乳液和0.5重量份的无水乙醇倒入搅拌机内，慢速搅拌1min；然后倒入39重量份的偏高岭土、2重量份的粉煤灰、0.5重量份的改性剑麻纤维和45重量份的钠水玻璃，慢速搅拌5min；然后加入7重量份的水，慢速搅拌3min；接着加入0.5重量份的稳泡剂和3.5重量份的浓度为30％的双氧水，慢速搅拌1min。再快速搅拌2min，浇筑、振捣，经标准养护条件下养护28d得到所述泡沫地聚合物。

采用国家“JC/T 984-2011、JC/T 951-2005与GB50728-2011”标准，对实施例1-4制备得到的泡沫地聚合物进行测试，测试结果如表1所示：

表1

以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。

一种泡沫地聚合物及其制备方法和应用专利购买费用说明

Q：办理专利转让的流程及所需资料

A：专利权人变更需要办理著录项目变更手续，有代理机构的，变更手续应当由代理机构办理。

1：专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。

2：按规定缴纳著录项目变更手续费。

3：同时提交相关证明文件原件。

4：专利权转移的，变更后的专利权人委托新专利代理机构的，应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。

Q:专利著录项目变更费用如何缴交

A：（1）直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,（2）通过代办处缴纳，（3）通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式

Q：专利转让变更，多久能出结果

A：著录项目变更请求书递交后，一般1-2个月左右就会收到通知，国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。