一种建筑物用防渗材料及其制备方法

1.本发明属于建筑材料技术领域，具体涉及一种建筑物用防渗材料及其制备方法。


背景技术：

2.建筑材料，在建筑物中使用的材料统称为建筑材料。新型的建筑材料包括的范围很广，而防渗材料是建筑行业当代最重要的材料之一。防渗材料是防止液态物质(如水)或气态(如水蒸气)物质侵入到防护结构中的功能材料，其具有普通防水材料无法比拟的防渗透效果，其对水蒸气渗透系数的要求较高，若材料的水蒸气渗透系数能达到10-12cm/s，那么该材料几乎不透水。目前，市售的防渗材料包括聚氯乙烯(pvc)土工材料、高密度聚乙烯(hdpe)土工材料、线性低密度聚乙烯(lldpe)土工材料等，在水库、围堰、常规电站、垃圾填埋场、污水池、铁路和公路软基加固等领域得以应用。
3.现有技术中关于防渗材料也有公开。例如，cn201811129636.0公开了一种基于建筑渣土的防渗材料及其制备方法，包括建筑渣土、改性钠基膨润土和粉煤灰，其中各组分按质量百分比为：70％-90％的建筑渣土、1％-5％钠基膨润土和9％-25％粉煤灰。又如，cn202011380963.0公开了一种防渗材料及其制备方法，所述防渗材料的化学成分以重量份数计包括：黏土40份～65份，粒化高炉矿渣粉5份～10份，粉煤灰5份～10份，氧化镁1份～5份，钠基膨润土5份～10份。现有技术的防渗材料性能仍有待提高。
4.离子液体(ionic liquid)是完全由离子组成的液态物质，其在室温或低温(-97℃ ～100℃)下为液体，因此又称室温/低温熔融盐(room/low temperature molten salt)，或 称液体有机盐(liquid organic salt)。离子液体的种类很多，根据有机阳离子的不同，可 以将离子液体分为季铵盐类、季鏻盐类、含氮杂环鎓盐类等；其中，含氮杂环型离子液体包 括咪唑鎓盐类、吡啶鎓盐类、哌啶盐类、吡咯烷盐类等。此外，组成离子液体的阴离子种类繁 多，无机阴离子包括f-、cl-、br-、i-、no
3-、co
32-、pf
6-、bf
4-、c2o
42-、so
42-、po
43-、al2cl
7-等，有机 阴离子包括ch3coo-、cf3so
3-、c4h9so
3-、cf3coo-、n(cf3so2)
2-、n(c2f5so2)
2-、n(c4f9so2)
2-、n [(cf3so2)(c4f9so2)]-、c(cf3so2)
3-等。从理论上讲，离子液体的种类可以有1018种之多。离子液体的物理化学性质会随着结构改变而改变，研究者可以根据离子液体的物理化学性质与其结构之间的关系，来调整离子液体的结构使其具有实际应用所需要的某些物理化学性质。
[0005]
基于以上，期待一种以离子液体为原料的防渗材料，通过改性作用，使得该材料的防渗性能好。


技术实现要素：

[0006]
本发明的主要目的在于克服现有技术中的不足，提供一种建筑物用防渗材料及其制备方法。本发明的防渗材料结构稳定，且防渗性能好。
[0007]
本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。
[0008]
本发明提供了一种建筑物用防渗材料的制备方法，包括以下步骤：
将离子液体溶于有机溶剂中，混合均匀后加入有机硅烷，搅拌均匀后加入可溶性聚合物和钛酸二甲酯并搅拌均匀，密封静置12-16小时后水浴加热反应，然后暴露在空气中6-8天，使用萃取剂回流得到改性离子液体；按照重量百分比计，将改性离子液体40-60%，纳米二氧化硅10-20%，粉煤灰10-20%，膨润土5-10%以及硅酸钠5-10%混合并于25-30℃下搅拌均匀即得防渗材料。
[0009]
进一步地，所述离子液体选自1,2-二甲基-3-乙氧基乙基咪唑双三氟甲磺酰亚胺盐、1-甲基-3-乙氧基乙基咪唑双三氟甲磺酰亚胺盐、n-丁基-n-甲基吡咯烷双三氟甲磺酰亚胺盐、1-甲基-3-乙氧基甲基咪唑双三氟甲磺酰亚胺盐、n-乙氧基甲基-n-甲基吡咯烷双三氟甲磺酰亚胺盐、1-甲基-3-丁基咪唑双三氟甲磺酰亚胺盐、n-乙氧基乙基-n-甲基吡咯烷双三氟甲磺酰亚胺盐、n,n-二乙基-2-甲氧基乙基-n-甲基胺双三氟甲磺酰亚胺盐中的任一种。
[0010]
进一步地，所述有机溶剂为丙酮、乙酸乙酯或者乙腈。
[0011]
进一步地，所述有机硅烷为甲基三甲氧基硅烷、四甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、乙基三乙氧基硅烷和四丙氧基硅烷中的任一种。
[0012]
进一步地，所述离子液体、有机溶剂与有机硅烷的体积比为1：2-5：0.1-0.3。
[0013]
进一步地，所述可溶性聚合物选自明胶、黄原胶、瓜尔胶、琼脂中的任一种。
[0014]
进一步地，所述可溶性聚合物与钛酸二甲酯的比为1g：（0.5-1）ml。
[0015]
进一步地，纳米二氧化硅的粒径为10-100nm。
[0016]
进一步地，所述粉煤灰为电厂ii级粉煤灰。
[0017]
借由上述技术方案，本发明至少具有下列优点：本发明是一种基于离子液体的防渗材料，其中以离子液体为原料通过加入改性物质对离子液体进行改性，使得改性后的离子液体具有更强的共价结合能力，然后与一些原料混合后制得防渗材料，该防渗材料具有更强的粘性和吸附性，使得该材料防渗性好，且结构稳定，使用寿命长。
[0018]
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例详细说明如后。
具体实施方式
[0019]
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
[0020]
实施例1将离子液体1-甲基-3-丁基咪唑双三氟甲磺酰亚胺盐溶于丙酮中，混合均匀后加入甲基三甲氧基硅烷（离子液体、有机溶剂与有机硅烷的体积比为1：3：0.2），搅拌均匀后加入可明胶和钛酸二甲酯（可溶性聚合物与钛酸二甲酯的比为1g：0.8ml）并搅拌均匀，密封静置14小时后水浴加热反应，然后暴露在空气中7天，得到改性离子液体；按照重量百分比计，将改性离子液体50%，纳米二氧化硅（粒径为10-100nm）15%，电厂ii级粉煤灰15%，膨润土10%以及硅酸钠10%混合并于30℃下搅拌均匀即得防渗材料。
[0021]
实施例2将离子液体n-乙氧基甲基-n-甲基吡咯烷双三氟甲磺酰亚胺盐溶于丙酮中，混合均匀后加入四甲氧基硅烷（离子液体、有机溶剂与有机硅烷的体积比为1：3：0.2），搅拌均匀后加入黄原胶和钛酸二甲酯（可溶性聚合物与钛酸二甲酯的比为1g：0.8ml）并搅拌均匀，密封静置12小时后水浴加热反应，然后暴露在空气中8天，得到改性离子液体；按照重量百分比计，将改性离子液体60%，纳米二氧化硅（粒径为10-100nm）15%，电厂ii级粉煤灰15%，膨润土5%以及硅酸钠5%混合并于30℃下搅拌均匀即得防渗材料。
[0022]
实施例3将离子液体1-甲基-3-乙氧基甲基咪唑双三氟甲磺酰亚胺盐溶于乙酸乙酯中，混合均匀后加入甲基三乙氧基硅烷（离子液体、有机溶剂与有机硅烷的体积比为1：3：0.2），搅拌均匀后加入瓜尔胶和钛酸二甲酯（可溶性聚合物与钛酸二甲酯的比为1g：0.8ml）并搅拌均匀，密封静置16小时后水浴加热反应，然后暴露在空气中6天，得到改性离子液体；按照重量百分比计，将改性离子液体40%，纳米二氧化硅（粒径为10-100nm）20%，电厂ii级粉煤灰20%，膨润土10%以及硅酸钠10%混合并于25℃下搅拌均匀即得防渗材料。
[0023]
实施例4将离子液体n-丁基-n-甲基吡咯烷双三氟甲磺酰亚胺盐溶于乙酸乙酯中，混合均匀后加入二甲基二乙氧基硅烷（离子液体、有机溶剂与有机硅烷的体积比为1：2：0.3），搅拌均匀后加入琼脂和钛酸二甲酯（可溶性聚合物与钛酸二甲酯的比为1g：0.5ml）并搅拌均匀，密封静置16小时后水浴加热反应，然后暴露在空气中6天，得到改性离子液体；按照重量百分比计，将改性离子液体40%，纳米二氧化硅（粒径为10-100nm）20%，电厂ii级粉煤灰20%，膨润土10%以及硅酸钠10%混合并于25℃下搅拌均匀即得防渗材料。
[0024]
实施例5将离子液体1-甲基-3-乙氧基乙基咪唑双三氟甲磺酰亚胺盐溶于乙腈中，混合均匀后加入乙基三乙氧基硅烷（离子液体、有机溶剂与有机硅烷的体积比为1：5：0.1），搅拌均匀后加入明胶和钛酸二甲酯（可溶性聚合物与钛酸二甲酯的比为1g：1ml）并搅拌均匀，密封静置14小时后水浴加热反应，然后暴露在空气中7天，得到改性离子液体；按照重量百分比计，将改性离子液体50%，纳米二氧化硅（粒径为10-100nm）15%，电厂ii级粉煤灰15%，膨润土10%以及硅酸钠10%混合并于30℃下搅拌均匀即得防渗材料。
[0025]
实施例6将离子液体1,2-二甲基-3-乙氧基乙基咪唑双三氟甲磺酰亚胺盐溶于乙腈中，混合均匀后加入四丙氧基硅烷（离子液体、有机溶剂与有机硅烷的体积比为1：2：0.3），搅拌均匀后加入琼脂和钛酸二甲酯（可溶性聚合物与钛酸二甲酯的比为1g：0.8ml）并搅拌均匀，密封静置12小时后水浴加热反应，然后暴露在空气中8天，得到改性离子液体；按照重量百分比计，将改性离子液体60%，纳米二氧化硅（粒径为10-100nm）15%，电厂ii级粉煤灰15%，膨润土5%以及硅酸钠5%混合并于30℃下搅拌均匀即得防渗材料。
[0026]
对比实施例1按照重量百分比计，将离子液体1-甲基-3-丁基咪唑双三氟甲磺酰亚胺盐50%，纳米二氧化硅（粒径为10-100nm）15%，电厂ii级粉煤灰15%，膨润土10%以及硅酸钠10%混合并于30℃下搅拌均匀即得防渗材料。
[0027]
试验例防渗材料的性能检测对实施例1-6和对比实施例1的防渗材料进行无侧限抗压强度和渗透系数检测，结果见表1。
[0028]
表1 无侧限抗压强度和渗透系数组别无侧限抗压强度（kpa）渗透系数（cm/s）实施例150381.5
×
10-9
实施例250041.9
×
10-9
实施例349822.1
×
10-9
实施例448852.5
×
10-9
实施例546095.6
×
10-9
实施例647914.7
×
10-9
对比实施例17531.4
×
10-7
由表1的结果可以看出，与对比实施例1相比，本发明实施例1-6得到的防渗材料抗压强度高且防渗效果好。
[0029]
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的方法及技术内容作出些许的更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。