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基本信息

項(xiàng)目名稱：
一種新型環(huán)保膨潤(rùn)土——膠泥類建筑密封材料的制備
小類：
能源化工
簡(jiǎn)介：
以天然鈉基膨潤(rùn)土為主要材料，按一定比例加入凡士林和石蠟，以物理共混為主要方法進(jìn)行研制，通過(guò)一系列的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行各項(xiàng)表征的測(cè)定，制備出一種膏狀密封材料。
詳細(xì)介紹：
采用材料物理和化學(xué)方法，較為系統(tǒng)地研究了膨潤(rùn)土類復(fù)合材料的設(shè)計(jì)合成、性能測(cè)試、結(jié)構(gòu)表征及其影響因素，對(duì)其形成機(jī)理、吸水機(jī)理等進(jìn)行了探討，對(duì)材料的應(yīng)用性能進(jìn)行了初步考察，材料中膨潤(rùn)土占固體總量的50%以上。研究的主要結(jié)果包括： 以吉林劉房子天然鈉基膨潤(rùn)、黃凡士林和固體石蠟（非水介質(zhì)）為原料，通過(guò)物理共混的方法主要制備了膨潤(rùn)土-膠泥類建筑密封復(fù)合材料樣品（鈉基膨潤(rùn)土質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為65%）。主要結(jié)果如下： 1）制備了一種新型膨潤(rùn)土類遇水膨脹建筑密封復(fù)合材料（膏）。其主要由質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為65%的鈉基膨潤(rùn)土與黃凡士林和石蠟（5：1）物理混合制成。最優(yōu)制備溫度為90℃。 2）實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在-20℃時(shí)，樣品低溫性能好；并且膨潤(rùn)土質(zhì)量分?jǐn)?shù)為65%在80℃加熱2h不流淌。XRD和SEM表征顯示，試樣中的膨潤(rùn)土被凡士林較好地包覆，膨潤(rùn)土的層間距基本未發(fā)生變化。試樣既保留了膨潤(rùn)土吸水膨脹的能力，又具有定型性好等優(yōu)點(diǎn)。在半限制狀態(tài)下試樣24h體積膨脹率為222%；滲透系數(shù)為4.15×10-8cm/s；樣品的性能達(dá)到建筑密封材料使用標(biāo)準(zhǔn)。 3) 非水介質(zhì)的成分、種類對(duì)材料的性能具有一定的影響。當(dāng)采取陽(yáng)離子溶液作為滲透液時(shí)，溶液濃度對(duì)樣品的滲透系數(shù)都有影響，表現(xiàn)為滲透系數(shù)隨著溶液濃度的增大而增大，而且陽(yáng)離子價(jià)高的，滲透系數(shù)大。 4) 研究結(jié)果表明，該復(fù)合材料制備工藝簡(jiǎn)單，原料廉價(jià)易得，具有較好的半限制條件下的耐溫抗?jié)B性能，應(yīng)有良好的應(yīng)用前景。

作品圖片

  • 一種新型環(huán)保膨潤(rùn)土——膠泥類建筑密封材料的制備

作品專業(yè)信息

撰寫(xiě)目的和基本思路

作品撰寫(xiě)目的：1）擴(kuò)展膨潤(rùn)土的應(yīng)用領(lǐng)域，如建筑、水利設(shè)施、垃圾填埋場(chǎng)等。2）研制出性能優(yōu)良，成本低的功能性材料。3）通過(guò)性能試驗(yàn)和表征結(jié)果學(xué)等知識(shí)，進(jìn)一步研究復(fù)合材料的基本應(yīng)用性能，為材料應(yīng)用和制備提供理論基礎(chǔ)。 作品撰寫(xiě)基本思路： （1）產(chǎn)品制備研究（2）產(chǎn)品性況與性能測(cè)試 （3）原材料及產(chǎn)品表征分析（4）陽(yáng)離子溶液對(duì)樣品抗?jié)B性能影響

科學(xué)性、先進(jìn)性及獨(dú)特之處

根據(jù)膨潤(rùn)土與其他材料結(jié)合程度、結(jié)構(gòu)及性能上的差異，通過(guò)物理共混制備了一種新型膨潤(rùn)土類復(fù)合材料。 創(chuàng)新點(diǎn)：（1）以天然鈉基膨潤(rùn)土為主要原料，研究其在半限制狀態(tài)下的一些性能數(shù)據(jù)。突出膨潤(rùn)土投入量?jī)?yōu)勢(shì)；（2） 充分利用膨潤(rùn)土吸水膨脹特性及耐老化、防滲效果好等優(yōu)點(diǎn)；（3） 以凡士林、石蠟等非水介質(zhì)替代橡膠、瀝青，保持了傳統(tǒng)材料的彈性和可塑性，簡(jiǎn)化了工藝，降低了成本，且無(wú)毒、環(huán)保。

應(yīng)用價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義

（1）充分利用了我省豐富的膨潤(rùn)土資源； （2）所制備的膨潤(rùn)土-膠泥類復(fù)合材料原料及產(chǎn)品無(wú)毒、環(huán)保，性能優(yōu)良，可應(yīng)用于不同領(lǐng)域。 （3）該膨潤(rùn)土-膠泥類復(fù)合材料的制備方法以物理共混為主，工藝工藝操作簡(jiǎn)單，降低了產(chǎn)品的成本。

學(xué)術(shù)論文摘要

主要開(kāi)展了不定型膨潤(rùn)土類建筑密封材料最佳制備工藝的確定及其性能測(cè)定，并對(duì)其進(jìn)行表征分析。通過(guò)單因素和正交實(shí)驗(yàn)對(duì)溫度、土質(zhì)量百分含量、凡蠟比進(jìn)行考察，確定材料制備最佳條件為溫度90℃，土質(zhì)量分?jǐn)?shù)為65%，凡蠟比為5：1。性能測(cè)試和表征結(jié)果顯示，高溫淌度和低溫柔性說(shuō)明土質(zhì)量分?jǐn)?shù)為65%，凡蠟比為5：1為最佳條件。吸水膨脹率與溫度成反比，與土含量成正比，而凡蠟比為5：1時(shí)吸水膨脹率最高。浸泡66天后滲透系數(shù)為4.15×10-8cm/s。X衍射表明膨潤(rùn)土的層間沒(méi)發(fā)生大變化，掃描電鏡顯示樣品整體結(jié)構(gòu)粘結(jié)較好。 該種膨潤(rùn)土防水材料具有遇水膨脹，以水止水的特點(diǎn)，性能指標(biāo)達(dá)到建筑密封材料使用要求。

獲獎(jiǎng)情況

無(wú)

鑒定結(jié)果

無(wú)

參考文獻(xiàn)

[1] 王鴻禧. 膨潤(rùn)土[M]. 北京: 地質(zhì)出版社, 1980. [2] 倪世椿. 膨潤(rùn)土概述[J]. 山西化工. 1985, 16(4): 20-21. [3] 李鐘華, 楊文藝, 等. 膨潤(rùn)土洗滌工藝實(shí)驗(yàn)研究[J]. 非金屬礦. 1993(6): 15-16. [4] 汪多仁. 膨潤(rùn)土的開(kāi)發(fā)應(yīng)用[J]. 現(xiàn)代涂料與涂裝. 2005, 05(04): 44-46. [5] 劉繼武, 祝和權(quán), 李海燕, et al. 膨潤(rùn)土系列防水材料及其應(yīng)用[J]. 中國(guó)建筑防水. 2003(05): 9-11. [6] G C A, Des Plaines. Bentonite-gelled oil waterproofing composition[P]. USA[7] Q G X, Y Q K, D F X. Preprints of the 5th Japan-China Symposium on Radical Polymerization[C]. Osaka,Japan: 1988., 1981-07-21.

同類課題研究水平概述

1.目前國(guó)內(nèi)外膨潤(rùn)土類建筑密封材料及其產(chǎn)品 國(guó)內(nèi)情況 2001年開(kāi)始，鐵科院金化所與北京博克建筑化學(xué)材料有限公司合作生產(chǎn)膨潤(rùn)土防水材料，其中包括膨潤(rùn)土類不定型止水條，分別用膨潤(rùn)土與瀝青或是橡膠混煉制成膏狀、條狀的建筑密封防水材料，用于建筑接縫，混凝土結(jié)構(gòu)預(yù)留縫處的防水。同樣，衡水恒基建工材料有限公司是集研發(fā)、生產(chǎn)、銷售為一體的新興實(shí)體企業(yè)。其先后與國(guó)內(nèi)外多家科研院所進(jìn)行廣泛合作，主要是依托北京化工研究院研究生產(chǎn)BW-91，96型遇水膨脹止水條，由高分子無(wú)機(jī)吸水膨脹材料和橡膠混煉而成的，是新型建筑防止水材料。遇水后能吸水膨脹，最大膨脹率200 %～500 %（可調(diào)），擠密新老混凝土之間縫隙形成不透水的可塑性膠體。另外，鞍山泰和膨潤(rùn)土有限公司和美國(guó)捷高CETCO（蘇州）有限公司，都有膨潤(rùn)土類建筑密封材料的產(chǎn)品如膨潤(rùn)土類止水條的生產(chǎn)。 國(guó)外情況 同類型膨潤(rùn)土防（止）水建筑密封材料以日本的KuniSeal為代表，其特點(diǎn)為：①表面包裹1層薄膜，一旦遇潮形成膠糊狀，便于與混凝土粘結(jié)；②它的外形可塑、易變。美國(guó)Bumatech公司的Stop-RX也是以膨潤(rùn)土為主體，它雖有可塑性，但其基本尺寸為25 mm ×19 mm。類似的還有美國(guó)FOSROC公司的SupercastSW20，比利時(shí)Deneef公司的Bentorob。韓國(guó)KC公司的Bento-Stop，則是定型類的硬質(zhì)膨潤(rùn)土止水條，其上下各有1層網(wǎng)格纖維層，一方面利于膨潤(rùn)土凝膠擴(kuò)散、滲透，一方面又限止膨脹了的材料從面層離散。 2.研究領(lǐng)域中存在的主要問(wèn)題 傳統(tǒng)膨潤(rùn)土類建筑密封材料是由膨潤(rùn)土、橡膠與膠粘劑按一定配方混合，制成膏（條）狀防水材料，膨潤(rùn)土含量一般在50 ﹪以上?？晒┻x擇的膠粘劑有瀝青、石蠟等非水介質(zhì)和聚合物類材料。這類遇水膨脹型建筑密封材料，存在的最主要問(wèn)題是加工復(fù)雜，基本都是先將橡膠塑煉、合煉，然后在開(kāi)煉機(jī)上把鈉基膨潤(rùn)土、增塑劑、增粘樹(shù)脂、防老劑等填料加入到橡膠中，混煉完畢后，在橡膠擠出機(jī)上擠出所需形狀的遇水膨脹防水密封材料，工藝流程、設(shè)備操作復(fù)雜，原輔料種類多、料量計(jì)算和投放操作工序繁瑣。
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