本發(fā)明涉及一種水泥基材料自修復(fù)微膠囊及制備方法。
背景技術(shù)：
水泥作為傳統(tǒng)建筑材料的代表，其具有抗壓強(qiáng)度高、耐久性強(qiáng)、成本低等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于工業(yè)與民用建筑、橋梁、道路工程、地下工程、水利水電工程、港口和海洋工程等結(jié)構(gòu)物，目前又向著大跨結(jié)構(gòu)、高聳結(jié)構(gòu)、巨型結(jié)構(gòu)和特種結(jié)構(gòu)滲透，是應(yīng)用得最為廣泛的建筑材料。在役水泥結(jié)構(gòu)中，隨著長(zhǎng)期的使用和周圍復(fù)雜環(huán)境的影響，尤其處在濱海環(huán)境下，植入水泥中的鋼筋不可避免地發(fā)生銹蝕，導(dǎo)致水泥結(jié)構(gòu)承載力大幅降低，輕者會(huì)降低結(jié)構(gòu)使用壽命，重者會(huì)危及結(jié)構(gòu)安全，給國(guó)民經(jīng)濟(jì)帶來巨大損失。因此，在役鋼水泥中的鋼筋生銹問題是一個(gè)長(zhǎng)期困擾土木工程人員的技術(shù)難題。
研究表明水泥中的鋼筋自然腐蝕的主要原因包括兩個(gè)方面：1）水泥碳化導(dǎo)致鋼筋所在的環(huán)境ph降低破壞鋼筋表面鈍化膜而銹蝕；2）氯離子濃度過大，研究表明氯離子濃度/氫氧根離子濃度>0.6易發(fā)生銹蝕。
一些學(xué)者提出在水泥制備過程中加入緩蝕劑，其中亞硝酸鹽類是比較典型的代表，但是使用這一方法，緩蝕劑在初期的大量流失使得其在鋼筋緩蝕方面的效果是微乎其微。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是：克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種水泥基材料自修復(fù)微膠囊及制備方法。
本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：一種水泥基材料自修復(fù)微膠囊，包括嚢芯以及包覆在嚢芯表面的復(fù)嚢壁，所述復(fù)嚢壁為修復(fù)劑，所述嚢芯為環(huán)戊二烯二聚體。
進(jìn)一步的，所述的修復(fù)劑為環(huán)氧樹脂或者納米級(jí)硅膠。
一種水泥基材料自修復(fù)微膠囊的制備方法，包括以下步驟：
①預(yù)聚體制備，將干粉尿素與37%的甲醛按質(zhì)量比1:2混合溶解后，移入三口燒瓶中，恒溫水浴下速度回流攪拌1h，冷卻至室溫，制得脲醛樹脂預(yù)聚體；
②乳化階段，將環(huán)氧樹脂用bge稀釋，攪拌均勻后與脲醛樹脂預(yù)聚體一起混入表面活性劑中，在一定轉(zhuǎn)速下乳化40min，環(huán)氧樹脂通過乳化劑和攪拌剪切力的左右分散成液滴；
③酸化階段，用2.0%的稀硫酸溶液緩慢調(diào)節(jié)反應(yīng)體系ph值為2-3，時(shí)間1.5-2h，隨著共聚反應(yīng)進(jìn)行，脲醛樹脂顆粒不斷生長(zhǎng)，由于界面作用開始沉積在嚢芯表面，少量粘附在嚢芯表面；
④囊壁形成階段，隨著共聚反應(yīng)進(jìn)行，樹脂顆粒不斷在嚢芯液滴表面沉積，囊壁逐漸形成并增厚；
⑤固化階段，溫度緩慢升值60℃，降低轉(zhuǎn)速為600r/min，同時(shí)緩慢滴加一定質(zhì)量的蒸餾水，以溶液不黏稠為宜，此階段形成的脲醛樹脂囊壁進(jìn)一步發(fā)生交聯(lián)共囊反應(yīng)，形成囊壁強(qiáng)度足夠的微膠囊。
本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明自修復(fù)微膠囊具有良好的穩(wěn)定性，通過囊芯材料和復(fù)嚢壁，微膠囊的釋放速率可以做到可控優(yōu)化，用水溶性堿提升ph達(dá)到延緩混凝土碳化和鋼筋緩蝕的目的，所用材料均綠色環(huán)保。
用環(huán)戊二烯二聚體作為復(fù)囊壁，采用復(fù)凝聚法制備出具有修復(fù)效果的微膠囊，合成方法簡(jiǎn)單，且避免了合成過程中甲醛溶液揮發(fā)引起的危害，同時(shí)改善了以脲醛樹脂、酚醛樹脂及聚脲等為囊壁的微膠囊制備中原材料易揮發(fā)變質(zhì)的不利影響，具有綠色環(huán)保性；
通過對(duì)原材料配比和合成工藝的改變，在一定程度上可以改變自修復(fù)微膠囊的性能，如球徑、修復(fù)劑包封量或表面性質(zhì)等，有利于制備出更適合于地下水環(huán)境的自修復(fù)微膠囊系統(tǒng)；
利用環(huán)戊二烯二聚體的乳化作用，在無外加乳化劑的情況下可以將原料很好的乳化分散，從而有效避免了外加乳化劑對(duì)基體性能的不利影響，同時(shí)提高了微膠囊制備的產(chǎn)率；
本發(fā)明中的膠囊采用復(fù)囊壁的外殼結(jié)構(gòu)，環(huán)戊二烯二聚體外殼可以有效地對(duì)修復(fù)劑進(jìn)行包裹，明膠可以將膠囊進(jìn)行分散，克服了膠囊的團(tuán)聚現(xiàn)象。
附圖說明
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明。
圖1是自修復(fù)膠囊放大后的示意圖。
具體實(shí)施方式
現(xiàn)在結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。這些附圖均為簡(jiǎn)化的示意圖僅以示意方式說明本發(fā)明的基本結(jié)構(gòu)，因此其僅顯示與本發(fā)明有關(guān)的構(gòu)成。
如圖1所示，一種水泥基材料自修復(fù)微膠囊，包括嚢芯以及包覆在嚢芯表面的復(fù)嚢壁，所述復(fù)嚢壁為修復(fù)劑，所述嚢芯為環(huán)戊二烯二聚體。修復(fù)劑為環(huán)氧樹脂或者納米級(jí)硅膠。
一種水泥基材料自修復(fù)微膠囊的制備方法，包括以下步驟：
①預(yù)聚體制備，將干粉尿素與37%的甲醛按質(zhì)量比1:2混合溶解后，移入三口燒瓶中，恒溫水浴下速度回流攪拌1h，冷卻至室溫，制得脲醛樹脂預(yù)聚體；
②乳化階段，將環(huán)氧樹脂用bge稀釋，攪拌均勻后與脲醛樹脂預(yù)聚體一起混入表面活性劑中，在一定轉(zhuǎn)速下乳化40min，環(huán)氧樹脂通過乳化劑和攪拌剪切力的左右分散成液滴；
③酸化階段，用2.0%的稀硫酸溶液緩慢調(diào)節(jié)反應(yīng)體系ph值為2-3，時(shí)間1.5-2h，隨著共聚反應(yīng)進(jìn)行，脲醛樹脂顆粒不斷生長(zhǎng)，由于界面作用開始沉積在嚢芯表面，少量粘附在嚢芯表面；
④囊壁形成階段，隨著共聚反應(yīng)進(jìn)行，樹脂顆粒不斷在嚢芯液滴表面沉積，囊壁逐漸形成并增厚；
⑤固化階段，溫度緩慢升值60℃，降低轉(zhuǎn)速為600r/min，同時(shí)緩慢滴加一定質(zhì)量的蒸餾水，以溶液不黏稠為宜，此階段形成的脲醛樹脂囊壁進(jìn)一步發(fā)生交聯(lián)共囊反應(yīng)，形成囊壁強(qiáng)度足夠的微膠囊。
通過對(duì)原材料配比和合成工藝的改變，在一定程度上可以改變自修復(fù)微膠囊的性能，如球徑、修復(fù)劑包封量或表面性質(zhì)等，有利于制備出更適合于地下水環(huán)境的自修復(fù)微膠囊系統(tǒng)。
以上述依據(jù)本發(fā)明的理想實(shí)施例為啟示，通過上述的說明內(nèi)容，相關(guān)工作人員完全可以在不偏離本項(xiàng)發(fā)明技術(shù)思想的范圍內(nèi)，進(jìn)行多樣的變更以及修改。本項(xiàng)發(fā)明的技術(shù)性范圍并不局限于說明書上的內(nèi)容，必須要根據(jù)權(quán)利要求范圍來確定其技術(shù)性范圍。