專利名稱：：一種用于水泥基材料的橡膠粉改性方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種橡膠粉的表面改性方法，改性后的橡膠粉用于改善水泥基材料的性能。(二)
背景技術(shù)：
：廢舊橡膠是固體工業(yè)廢棄物的一種，隨著橡膠工業(yè)及汽車工業(yè)的發(fā)展，大量的廢舊輪胎、橡膠制品及其邊角廢料不斷增多。這些輪胎對環(huán)境造成了巨大的威脅，因此廢舊輪胎的處理已經(jīng)成為嚴重的社會問題。據(jù)中國混凝土與水泥制品網(wǎng)統(tǒng)計數(shù)據(jù)，2007年全國商品混凝土產(chǎn)量為22616萬立方米，如果每條廢舊輪胎可以生產(chǎn)10Kg橡膠顆粒，每立方米混凝土添加5Kg橡膠顆粒，則足以處理掉所有的廢舊輪胎。國際上于20世紀90年代已經(jīng)開始研究廢舊橡膠在水泥制品中的應(yīng)用，發(fā)現(xiàn)在混凝土中摻加橡膠粉可以解決混凝土脆性缺點，并且具有輕質(zhì)、彈性減震、降噪隔音、透氣透水、延性和韌性好等優(yōu)點，也存在著顯著降低混凝土的抗折抗壓性能的缺點。其主要原因是橡膠顆粒與水泥基體相容性差，通過橡膠表面改性，可以減緩混凝土的強度降低。橡膠內(nèi)部分子結(jié)構(gòu)是一種交聯(lián)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，長鏈烯烴通過硫橋交聯(lián)在一起，而聚合物分子鏈又通過物理和化學(xué)鍵吸附在主要補強成分炭黑表面。在廢舊輪胎破碎過程中，立體分子鏈必然被破壞，橡膠粉表面必然存在著斷裂的分子鏈、硫橋鍵，裸露的炭黑、惰性填料等。這些活性點由于在加工過程中吸附氣體或雜質(zhì)而失去活性，所以所制得的橡膠粉末表面通常為惰性的。目前應(yīng)用于水泥基材料的橡膠粉改性方法主要有用水洗、超聲水洗、四氯化碳、NaOH飽和溶液等方法清洗橡膠粉表面和通過化學(xué)方法使橡膠粉表面結(jié)合上親水性的極性基團，如羧基、羥基、磺酸基等化學(xué)改性方法。N.Segre在"Useoftirerubberparticlesasadditiontocementpaste，，(CementandConcreteResearch,2000,30(9)14211425)中將橡膠粉末浸泡在飽和NaOH溶液中，攪拌20分鐘，水洗過濾干燥，試樣的撓曲強度，斷裂能都有一定提高，但抗壓強度較未處理橡膠粉試樣沒有較大改善。王亞明等在"廢膠粉的改性及其在砂漿中的應(yīng)用"(化工進展，2006，25(7):820-824，836)中使用了一種含有磺酸基和羥基的改性劑對橡膠粉進行處理，其處理方法為在裝有冷凝管、攪拌器的三口燒瓶中依序加入計量的膠粉(RP)、改性單體、水和引發(fā)劑，加熱攪拌，在一定的溫度和pH值下反應(yīng)4h，過濾、洗3滌、烘干、研磨，得改性膠粉。試驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)，當(dāng)橡膠粉摻入量為水泥重量的3%和7%時，處理后的橡膠粉能夠改善砂漿的流動性，而且i^式塊抗壓強度與不摻橡膠粉的空白砂漿試塊相當(dāng)，抗折強度甚至有一定提高。本方法工藝復(fù)雜，應(yīng)用困難。(三)
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是用丙烯酸、聚乙二醇為原料，開發(fā)一種用于水泥基材料的橡膠粉改性方法，該方法處理條件溫和，工藝簡單。本發(fā)明的具體技術(shù)方案如下先將丙烯酸配制成乙醇溶液，將平均分子量為iooo的聚乙二醇加入所述的丙烯酸-乙醇溶液中，撒在橡膠粉表面，再將作為催化劑過硫酸鉀配制成水溶液，撒在橡膠粉表面，在攪拌機中充分攪拌數(shù)分鐘，然后在80"C9(TC進行加熱反應(yīng)1小時左右，得改性橡膠粉。上述處理方法中各原料的配比如下丙烯酸的用量為橡膠粉質(zhì)量的lwt%3wt%，丙烯酸的乙醇溶液質(zhì)量比濃度為10wt%25wt%，聚乙二醇用量為丙烯酸量的50wt。/。80wt。/。；催化劑過硫酸鉀用量為丙烯酸量的3wt%5wt%;過硫酸鉀水溶液濃度為5wt%15wt%。本發(fā)明的優(yōu)點1、工藝簡單，處理溫度低，處理時間短；2、處理所需原料為常用化工原料，價格便宜，處理成本低；3、處理所需設(shè)備為普通加熱設(shè)備，無特殊要求。(四)具體實施例方式實施例1:將10.Og丙烯酸溶解在90.Og乙醇中，然后加入5.Og平均分子量為1000的聚乙二醇，溶解后將溶液灑在1000g橡膠粉上，將0.3g過硫酸鉀溶解在5.7g水中，灑在所述橡膠粉上，在攪拌機中進行充分攪拌10分鐘，將攪拌均勻的橡膠粉放入加熱器中，在8(TC下加熱反應(yīng)1小時，既得改性橡膠粉。實施例2:將30.Og丙烯酸溶解在120.Og乙醇中，然后加入15.Og平均分子量為1000的聚乙二醇，溶解后將溶液灑在1000g橡膠粉上，將0.9g過硫酸鉀溶解在5.lg水中，灑在以上橡膠粉上，在攪拌機中進行充分攪拌10分鐘，將攪拌均勻的橡膠粉放入加熱器中，在8(TC下加熱反應(yīng)1小時，既得改性橡膠粉。實施例3:將10.0g丙烯酸溶解在40.0g乙醇中，然后加入8.0g平均分子量為1000的聚乙二醇，溶解后將溶液灑在1000g橡膠粉上，將0.3g過硫酸鉀溶解在2.7g水中，灑在以上橡膠粉上，在攪拌機中進行充分攪拌10分鐘，將攪拌均勻的橡膠粉放入加熱器中，在8(TC下加熱反應(yīng)1小時，既得改性橡膠粉。實施例4:將30.0g丙烯酸溶解在270.0g乙醇中，然后加入24.0g平均分子量為1000的聚乙二醇，溶解后將溶液灑在1000g橡膠粉上，將0.9g過硫酸鉀溶解在5.lg水中，灑在以上橡膠粉上，在攪拌機中進行充分攪拌10分鐘，將攪拌均勻的橡膠粉放入加熱器中，在8(TC下加熱反應(yīng)1小時，既得改性橡膠粉。實施例5:將10.Og丙烯酸溶解在40.Og乙醇中，然后加入5.Og平均分子量為1000的聚乙二醇，溶解后將溶液灑在1000g橡膠粉上，將0.5g過硫酸鉀溶解在4.5g水中，灑在以上橡膠粉上，在攪拌機中進行充分攪拌10分鐘，將攪拌均勻的橡膠粉放入加熱器中，在8(TC下加熱反應(yīng)1小時，既得改性橡膠粉。實施例6:將10.Og丙烯酸溶解在90.Og乙醇中，然后加入8.Og平均分子量為1000的聚乙二醇，溶解后將溶液灑在1000g橡膠粉上，將0.5g過硫酸鉀溶解在4.5g水中，灑在以上橡膠粉上，在攪拌機中進行充分攪拌10分鐘，將攪拌均勻的橡膠粉放入加熱器中，在8(TC下加熱反應(yīng)1小時，既得改性橡膠粉。實施例7:將30.Og丙烯酸溶解在120.Og乙醇中，然后加入15.Og平均分子量為1000的聚乙二醇，溶解后將溶液灑在1000g橡膠粉上，將1.5g過硫酸鉀溶解在13.5g水中，灑在以上橡膠粉上，在攪拌機中進行充分攪拌10分鐘，將攪拌均勻的橡膠粉放入加熱器中，在8(TC下加熱反應(yīng)1小時，既得改性橡膠粉。將30.Og丙烯酸溶解在120.Og乙醇中，然后加入24.Og平均分子量為1000的聚乙二醇，溶解后將溶液灑在1000g橡膠粉上，將1.5g過硫酸鉀溶解在13.5g水中，灑在以上橡膠粉上，在攪拌機中進行充分攪拌10分鐘，將攪拌均勻的橡膠粉放入加熱器中，在8(TC下加熱反應(yīng)1小時，既得改性橡膠粉。實施例9:將10.Og丙烯酸溶解在90.Og乙醇中，然后加入5.Og平均分子量為1000的聚乙二醇，溶解后將溶液灑在1000g橡膠粉上，將0.3g過硫酸鉀溶解在2.7g水中，灑在以上橡膠粉上，在攪拌機中進行充分攪拌10分鐘，將攪拌均勻的橡膠粉放入加熱器中，在9(TC下加熱反應(yīng)1小時，既得改性橡膠粉。實施例10:將30.0g丙烯酸溶解在120.0g乙醇中，然后加入15.0g平均分子量為1000的聚乙二醇，溶解后將溶液灑在1000g橡膠粉上，將0.9g過硫酸鉀溶解在5.lg水中，灑在以上橡膠粉上，在攪拌機中進行充分攪拌10分鐘，將攪拌均勻的橡膠粉放入加熱器中，在9(TC下加熱反應(yīng)1小時，既得改性橡膠粉。實施例11:將10.0g丙烯酸溶解在40.0g乙醇中，然后加入8.0g平均分子量為1000的聚乙二醇，溶解后將溶液灑在1000g橡膠粉上，將0.3g過硫酸鉀溶解在2.7g水中，灑在以上橡膠粉上，在攪拌機中進行充分攪拌10分鐘，將攪拌均勻的橡膠粉放入加熱器中，在9(TC下加熱反應(yīng)1小時，既得改性橡膠粉。實施例12:將30.0g丙烯酸溶解在120.0g乙醇中，然后加入24.0g平均分子量為1000的聚乙二醇，溶解后將溶液灑在1000g橡膠粉上，將0.9g過硫酸鉀溶解在5.lg水中，灑在以上橡膠粉上，在攪拌機中進行充分攪拌10分鐘，將攪拌均勻的橡膠粉放入加熱器中，在9(TC下加熱反應(yīng)1小時，既得改性橡膠粉。實施例13:將10.0g丙烯酸溶解在40.0g乙醇中，然后加入5.0g平均分子量為1000的聚乙二醇，溶解后將溶液灑在1000g橡膠粉上，將0.5g過硫酸鉀溶解在4.5g水中，灑在以上橡膠粉上，在攪拌機中進行充分攪拌10分鐘，將攪拌均勻的橡膠粉放入加熱器中，在9(TC下加熱反應(yīng)1小時，既得改性橡膠粉。實施例14:將10.0g丙烯酸溶解在40.0g乙醇中，然后加入8.0g平均分子量為1000的聚乙二醇，溶解后將溶液灑在1000g橡膠粉上，將0.5g過硫酸鉀溶解在4.5g水中，灑在以上橡膠粉上，在攪拌機中進行充分攪拌10分鐘，將攪拌均勻的橡膠粉放入加熱器中，在9(TC下加熱反應(yīng)1小時，既得改性橡膠粉。實施例15:將30.0g丙烯酸溶解在120.0g乙醇中，然后加入15.0g平均分子量為1000的聚乙二醇，溶解后將溶液灑在1000g橡膠粉上，將1.5g過硫酸鉀溶解在13.5g水中，灑在以上橡膠粉上，在攪拌機中進行充分攪拌10分鐘，將攪拌均勻的橡膠粉放入加熱器中，在9(TC下加熱反應(yīng)1小時，既得改性橡膠粉。實施例16:將30.0g丙烯酸溶解在120.0g乙醇中，然后加入24.0g平均分子量為1000的聚乙二醇，溶解后將溶液灑在lOOOg橡膠粉上，將1.5g過硫酸鉀溶解在13.5g水中，灑在以上橡膠粉上，在攪拌機中進行充分攪拌10分鐘，將攪拌均勻的橡膠粉放入加熱器中，在9(TC下加熱反應(yīng)1小時，既得改性橡膠粉。實施例17:由實施例1到實施例16所制得的改性橡膠粉，按表1^f示配合比摻入混凝土中，按照JTGE30-2005測試混凝土28天強度，結(jié)果如表2所示，摻入未改性橡膠粉混凝土試樣作為對比試樣，強度為49.5MPa，經(jīng)改性處理后，與對比試樣相比，28天強度最低提高32.7%，最高提高41.6%。表l<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>權(quán)利要求1.一種用于水泥基材料的橡膠粉改性方法，其特征是包括下列步驟先將丙烯酸配制成乙醇溶液，將平均分子量為1000的聚乙二醇加入所述的丙烯酸-乙醇溶液中，撒在橡膠粉表面，再將作為催化劑過硫酸鉀配制成水溶液，撒在橡膠粉表面，在攪拌機中充分攪拌，然后在一定溫度下進行加熱反應(yīng)一段時間，得改性橡膠粉。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述橡膠粉改性方法，其特征在于丙烯酸用量為橡膠粉質(zhì)量的lwt%3wt%。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述橡膠粉改性方法，其特征在于丙烯酸配制的乙醇溶液濃度為10wt25wt%。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述橡膠粉改性方法，其特征在于聚乙二醇用量為丙烯酸量的50wt%80wt0/o。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述橡膠粉改性方法，其特征在于催化劑過硫酸鉀用量為丙烯酸用量的3wt%5wt%。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述橡膠粉改性方法，其特征在于過硫酸鉀水溶液濃度為5wt15wt°/。。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述橡膠粉改性方法，其特征在于加熱反應(yīng)溫度為80°C90°C，反應(yīng)時間在l小時左右。全文摘要本發(fā)明公開了一種用于水泥基材料的廢舊橡膠粉改性方法，具體技術(shù)方案是先將丙烯酸配制成乙醇溶液，再將平均分子量為1000的聚乙二醇加入所述的丙烯酸-乙醇溶液中，撒在橡膠粉表面，再將作為催化劑過硫酸鉀配制成水溶液，撒在橡膠粉表面。在攪拌機中充分攪拌分鐘，然后在80℃～90℃進行加熱反應(yīng)1小時，得改性橡膠粉。本發(fā)明的優(yōu)點1.工藝簡單，處理溫度低，處理時間短；2.處理所需原料為常用化工原料，價格便宜，處理成本低；3.處理所需設(shè)備為普通加熱設(shè)備，無特殊要求。文檔編號C08F291/00GK101638465SQ200910066008公開日2010年2月3日申請日期2009年9月1日優(yōu)先權(quán)日2009年9月1日發(fā)明者劉小星,勾密峰,張海波,王雨利,管學(xué)茂申請人:河南理工大學(xué)