[发明专利]一种吸水树脂及其制备方法与应用

说明书

本发明提供一种吸水树脂及其制备方法与应用。所述吸水树脂的原料包括：火山灰活性材料，所述火山灰活性材料的火山灰活性指数为60～95％。将该吸水树脂用于高强度自养护混凝土中，在混凝土碱性条件下火山灰活性材料的凝胶活性被激发，发生水化反应，所得水化产物填补了吸水树脂失水后留下的孔隙，可以有效的减少混凝土强度的降低，提高混凝土的强度和耐久性。

技术领域

本发明属于建筑材料技术领域，具体涉及一种吸水树脂及其制备方法与应用。

背景技术

随着建筑技术的发展，混凝土逐渐向轻质高强方向发展，呈现出低水胶比、水泥细度大等特点。混凝土早期强度发展较快，容易出现应力集中，从而导致混凝土开裂。在混凝土中加入超吸水树脂(SAP)可以缓慢释放水分，进一步促进水泥水化，增加混凝土的耐久性，但SAP释放水后所形成的孔隙会降低混凝土的强度。

通过有机-无机复合制备SAP，可以增加SAP的强度和耐盐性。目前已经有研究将高岭土、膨润土等无机材料在合成过程中加入到SAP中，制备有机-无机复合SAP。这种SAP比传统的吸水率和吸盐水率都有一定的提高，但加入到混凝土中仍然会降低混凝土的强度。

发明内容

本发明提供了一种吸水树脂及其制备方法与应用，该吸水树脂具有优异的保水性能，而且加入水泥基材料后，不影响水泥基材料的强度。

具体来说，本发明提供了如下技术方案：

一种吸水树脂，其原料包括：火山灰活性材料。

所述火山灰活性又称潜在水硬性，火山灰活性材料是以含活性二氧化硅和氧化铝为主要矿物的材料，其本身基本不具有水化活性或活性较弱，在外界激发条件下可与水发生反应生成胶凝材料。

本发明的吸水树脂加入到水泥基材料中后，在水泥基中的碱性条件下，火山灰活性材料的凝胶活性被激发，发生水化反应，水化产物填补了吸水树脂失水后留下的空隙，可以有效的减少混凝土强度的降低。

在优选的实施方案中，所述火山灰活性材料的火山灰活性指数为60～95％。发明人发现，如果火山灰活性材料的火山灰活性指数偏大，则制备得到的吸水树脂贮存稳定性差，在普通环境下火山灰活性材料既会发生水化反应，如果火山灰活性材料的火山灰活性指数果过低，则对水泥基材料的密实度增加幅度较小。

在优选的实施方案中，所述火山灰活性材料含有钒钛矿渣和/或表面改性剂改性的钒钛矿渣，所述表面改性剂选自3-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷和γ-巯丙基三乙氧基硅烷、十六烷基三甲氧基硅烷中的一种或多种。

以钒钛磁铁矿为原料在高炉炼铁时产生的废渣称为钒钛矿渣。钒钛矿渣的主要化学成分为CaO、Si0₂、Al₂O₃、MgO等。发明人发现，钒钛矿渣的火山灰活性最适宜用作本发明的火山灰活性材料，利用其制备的复合吸水树脂吸液率高，在吸水树脂制作过程中基本与水不反应，当吸水树脂加入到水泥基材料中后，在水泥基中的碱性条件下，钒钛矿渣被激发发生水化反应，形成水化硅酸钙，进而避免了混凝土强度的降低，兼顾了优异的贮存稳定性和提高混凝土耐久性能。

在优选的实施方案中，所述吸水树脂的原料包括聚合单体、中和剂、水溶性纤维素、引发剂、交联剂和所述火山灰活性材料；

在更优选的实施方案中，

所述聚合单体为丙烯酸和/或丙烯酰胺；

和/或，所述中和剂选自氢氧化钠、氢氧化钙、氢氧化钾中的一种或多种；

和/或，所述水溶性纤维素选自羧甲基纤维素、海藻酸钠、壳聚糖中的一种或多种；

和/或，所述引发剂为过硫酸钾和/或过硫酸铵；

和/或，所述交联剂为N，N′-亚甲基双丙烯酰胺。