專利名稱：干膠結(jié)劑及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于向多孔、透水性薄弱地面中注射從而使地面不透水的干膠結(jié)劑及其制備方法。
在干膠結(jié)法中，通常認(rèn)為有待注射于薄弱地面的顆粒直徑須使得該顆粒能夠與吹入的空氣一起穿入10cm厚平均粒徑為100-300μ的標(biāo)準(zhǔn)砂層中的間隙內(nèi)(30-40μ)。
為了滿足這一要求，日本專利公開文本61(1986)-211417披露了一種吹入其平均直徑不大于4μ的超細(xì)粘固劑顆粒的方法。
然而，既使是使用這類超細(xì)粘固劑顆粒，由于這些顆粒的表面粗糙因而使其不易滑動，所以仍舊難以深入地面內(nèi)的間隙之中。此外，使用這些細(xì)顆粒的不良后果是需要高鼓風(fēng)壓力。
在這些情況下，干膠結(jié)劑中最好含有直徑不大于10μ的粘固劑顆粒(以2-7μ為佳)，它們具有光滑的表面，因而非常滑溜，并且呈現(xiàn)出當(dāng)它們與水接觸時因發(fā)生附聚現(xiàn)象所要求的親水特性。
本發(fā)明的目的是提供一種與傳統(tǒng)的超細(xì)顆粒粘固劑相比具備更強(qiáng)的穿透能力并且能夠形成高效防水壁的干膠結(jié)劑。
本發(fā)明的另一目的是提供一種生產(chǎn)上述干膠結(jié)劑的方法。
為了實(shí)現(xiàn)上述第一目的，本發(fā)明提供一種含有平均直徑不大于10μ、以2-7μ為佳的粘固劑顆粒的干膠結(jié)劑，粘固劑顆粒上經(jīng)焙烘固著有含有水溶性硅氧烷樹脂和表面活性劑的涂層。
為了實(shí)現(xiàn)上述第二目的，本發(fā)明提供一種生產(chǎn)干膠結(jié)劑的方法，該方法包括下列各步驟制備含有水溶性硅氧烷樹脂、表面活性劑和油狀溶劑的液體混合物，將該液體混合物加至平均粒徑為2-7μ的粘固劑顆粒之中并將其均勻捏合，經(jīng)過加熱蒸除油狀溶劑和水并在粘固劑顆粒上焙烘固著有含水溶性硅氧烷樹脂和表面活性劑的涂層，隨后冷卻并研磨所得到的固體塊。
在本發(fā)明的干膠結(jié)劑中，焙烘固著于粘固劑顆粒表面上的涂層中含有水溶性硅氧烷樹脂，這使得涂層呈玻璃狀進(jìn)而使得顆粒非常光滑。其結(jié)果是使顆粒具備極強(qiáng)的穿透力。此外，涂層內(nèi)所含的表面活性劑使得涂層具有親水特性，這樣，當(dāng)顆粒與水接觸時涂層便會逐漸吸收水分并潤濕顆粒，內(nèi)部的粘固劑顆粒引起膠結(jié)劑顆粒彼此粘結(jié)，最終附聚成為固體塊。其結(jié)果是形成了一個高效防水壁。
由下面所述內(nèi)容可以了解本發(fā)明的上述及其它特征。
如上所述，為確保其能夠可靠地穿入微小縫隙之中，干膠結(jié)劑中以含有具有光滑表面、因而很滑溜并且其直徑不大于10μ的粘固劑顆粒為佳。與此同時，這些顆粒應(yīng)當(dāng)具備一旦與水接觸便會產(chǎn)生附聚現(xiàn)象所需求的親水特性。
通過對具備這些特性的干膠結(jié)劑的開發(fā)與研究，本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，若在單個粘固劑顆粒上提供含有水溶性硅氧烷樹脂和表面活性劑的涂層，而當(dāng)該粘固劑與水接觸時通過顆粒內(nèi)的化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生水合一粘結(jié)而注定要出現(xiàn)附聚，這樣的話，顆粒因覆蓋有玻璃狀涂層而變得光滑，當(dāng)它們與水接觸時，會由于表面活性劑的存在而逐漸吸收水分，這樣，粘固劑顆粒最終會附聚形成高效防水壁，基于這一發(fā)現(xiàn)完成了本發(fā)明。
作為用于形成本發(fā)明玻璃狀涂層的水溶性樹脂，可以是普通的甲基硅酸鈉或二甲基硅酸鈉、三甲基硅酸鈉或者其中任意一種的聚合物。其它適用的為硅烷偶合劑如甲基三甲氧基硅烷和甲基三乙氧基硅烷，還包括聚乙基變性二甲基硅氧烷。此外，適用的化合物并非僅限于上述種類，而且還包括所有種類的水溶性硅氧烷樹脂。然而，應(yīng)該注意，由于油狀硅氧烷樹脂易于產(chǎn)生光滑特性較差的橡膠狀涂層，所以并非以使用這類樹脂為佳。以100份所用的粘固劑為基準(zhǔn)計，硅氧烷樹脂的用量為大約0.2至20份。
表面活性劑可分為陰離子型、陽離子型、非離子型和兩性型。這些種類中的任意一種均可單獨(dú)地或與其它種類組合地用于本發(fā)明。表面活性劑的用量取決于涂層所需的厚度及水化程度而有所不同，以100份粘固劑為基準(zhǔn)計，其取值范圍通常為0.01～10份。
由于含有機(jī)酸或磷酸鹽的酯型表面活性劑在強(qiáng)堿性粘固劑存在條件下易于因水解而降低功效，所以應(yīng)該避免采用這類物質(zhì)。涂層厚度以1-100毫微米為佳。
可通過在單一粘固劑顆粒上形成上述特性的涂層生產(chǎn)本發(fā)明的干膠結(jié)劑。為此，將水溶性硅氧烷樹脂及表面活性劑一同置于液體中混合，然后加至粘固劑顆粒之中。但是，由于水會使粘固劑顆粒固化，因而上述所用液體不得為水。所以，在本發(fā)明中，水溶性硅氧烷樹脂及表面活性劑一同被置于油狀溶劑中混合，隨后再將所得的混合物加至粘固劑顆粒之中并一同被捏合。
至于油狀溶劑，可以選用任意能夠與水溶性硅氧烷樹脂均勻混合的種類，其具體實(shí)例有如低級醇如甲醇、乙醇、丙醇和叔丁醇，砜如二甲基亞砜和酰胺如二甲基甲酰胺。
許多水溶性硅氧烷樹脂均屬于通常會產(chǎn)生難以很好地溶于溶劑或當(dāng)向其中添加溶劑時會出現(xiàn)沉淀之類問題的鈉鹽型樹脂。所以，必須適當(dāng)?shù)卮_定溶劑的用量以便即使當(dāng)溶劑與樹脂均勻地混合后也不會形成沉淀。
再者，由于油狀溶劑溶解硅氧烷樹脂的能力會隨著碳數(shù)增加而降低，所以，應(yīng)該選用其碳數(shù)盡可能低的油狀溶劑。
不僅由于其碳數(shù)低，而且由于其經(jīng)濟(jì)劃算，事實(shí)證明水溶性樹脂的最佳油狀溶劑為甲醇，其沸點(diǎn)低，這使得它易于分離和回收。以100份粘固劑為基準(zhǔn)計，油狀溶劑的用量范圍為1-50份。
將通過使水溶性硅氧烷樹脂及表面活性劑溶于油狀溶劑而形成的液體混合物加至粒徑不大于10μ、以2-7μ為佳的粘固劑顆粒之中。通過將該混合物噴涂于粘固劑顆粒之上隨后進(jìn)行捏合來完成上述添加過程。
將被覆有該液體混合物的粘固劑顆粒置于密封容器加熱至低于或等于100℃的溫度以便脫除油狀溶劑以及來自水溶性硅氧烷樹脂的水分，從而將其干燥。
繼續(xù)將溫度保持在100℃左右，以便使處于粘固劑顆粒表面上的水溶性硅氧烷樹脂發(fā)生縮聚反應(yīng)，從而在顆粒表面上形成光滑涂層。
由于經(jīng)過這種方式被處理的粘固劑顆粒會粘著在一起成為固體塊，所以先要將它們冷卻，然后采用諸如球磨機(jī)或沖擊型高速粉碎機(jī)之類適宜的粉碎機(jī)進(jìn)行研磨。其結(jié)果是將固體塊粉碎為各自被覆有玻璃狀材料的粘固劑顆粒，這樣便可獲得由細(xì)顆粒組成的干膠結(jié)劑，這些顆粒的直徑基本上與原材料相同。
采用上述本發(fā)明方法制得的干膠結(jié)劑用于吹入薄弱地面，其顆粒表面被覆有玻璃狀涂層因而非常滑溜。所以，與由超細(xì)粘固劑顆粒組成的傳統(tǒng)的膠結(jié)劑相比它的優(yōu)越性顯著并且能夠形成高效防水壁。
下列實(shí)施例僅供描述本發(fā)明之用，但并不構(gòu)成任何限制。
實(shí)施例1將由10份作為油狀溶劑的甲醇、5份作為水溶性硅氧烷樹脂的甲基硅酸鈉(Drysealc，日本ToraySilicon有限公司出品)和0.05份表面活性劑(聚酯型PegnolST-7，日本Toho化學(xué)工業(yè)有限公司出品)所組成的液體混合物邊攪拌邊噴涂至100份平均粒徑為2-7μ的市售MC粘固劑(AllofixMC，日本Onoda粘固劑有限公司出品)之上，并且將該液體混合物與粘固劑顆粒捏合在一起，歷時30分鐘，從而使二者均勻地混合。將所得到的混合物轉(zhuǎn)移至一密封容器內(nèi)并加熱至60-70℃，與此同時通過空吸脫除甲醇以及少量來自水溶性硅氧烷樹脂的水，并且進(jìn)行回收。然后將經(jīng)過此種方式干燥的粘固劑顆粒的溫度升高到100℃并經(jīng)過大約1小時熱處理以便使水溶性硅氧烷樹脂發(fā)生縮聚反應(yīng)從而在粘固劑顆粒上形成焙烘固著涂層。將產(chǎn)生的物塊冷卻并將其由密封容器轉(zhuǎn)移至球磨機(jī)中，經(jīng)研磨得到由具有玻璃狀表面涂層的2-7μ顆粒組成的膠結(jié)劑。
實(shí)施例2將由20份作為油狀溶劑的二甲基亞砜、1份實(shí)施例1所用的水溶性硅氧烷樹脂和0.2份表面活性劑(聚酯型NoigenEA50，日本Dai-ichiKogyoSeiyakuK.K.出品)所組成的液體混合物邊攪拌邊噴涂至100份實(shí)施例1所用的MC粘固劑之上，并且將該液體混合物與粘固劑顆粒捏合在一起，歷時30分鐘，從而使二者均勻混合。然后，將所得到的混合物轉(zhuǎn)移至一密封容器中并加熱至90-100℃，與此同時通過空吸脫除二甲基亞砜及少量水，并進(jìn)行回收。然后將經(jīng)過此種方式干燥的粘固劑顆粒的溫度升高到100℃并經(jīng)過大約1小時熱處理以便使水溶性硅氧烷樹脂發(fā)生縮聚反應(yīng)從而在粘固劑顆粒上形成焙烘固著涂層。冷卻所產(chǎn)生的物塊并將其密封容器轉(zhuǎn)移至高速粉碎機(jī)中，經(jīng)碎磨得到由具有玻璃狀表面的細(xì)顆粒組成的膠結(jié)劑。
質(zhì)量評定試驗(yàn)(1)地面穿透深度試驗(yàn)通過將粒徑為100-300μ的Toyoura標(biāo)準(zhǔn)砂導(dǎo)至直徑為100mm、高100mm的耐壓玻璃杯中從而形成薄弱地面模型。采用一平板加料器在大約1分鐘內(nèi)隨著空氣流的夾帶將10g膠結(jié)劑試樣吹入模型砂層內(nèi)?？諝獾牧魉贋?Nm3/min.，其壓力范圍為1-6kg/cm2。
(2)沉降試驗(yàn)在容積為100ml且高度為70mm的燒杯內(nèi)裝填占其總?cè)莘e大約80%的水并將2g膠結(jié)劑潑灑在燒杯內(nèi)的水面上。然后輕輕振蕩燒杯并測定全部膠結(jié)劑沉降至瓶底部所需的時間。
(3)附聚試驗(yàn)將10ml水小批量地加至處于陪替氏培養(yǎng)皿中的20g膠結(jié)劑內(nèi)，并進(jìn)行充分的捏合。然后靜置該混合物，一邊通過用玻璃棒攪拌進(jìn)行試驗(yàn)一邊測定其喪失可塑性所需的時間。
(4)滲透系數(shù)將壓力為1-2米水柱的水注射到在試驗(yàn)(1)中已被吹入膠結(jié)劑的模型砂層之中，并將產(chǎn)物置于水中老化1-3周直至發(fā)生附聚為止。然后將2米水柱的水壓施加于模型砂層并測定滲透系數(shù)。
(5)滑移系數(shù)試驗(yàn)于剪切區(qū)域?yàn)?5cm2、預(yù)載密度為29.71g/cm2和剪切速率為62mm/min.的條件下，采用粉末床試驗(yàn)機(jī)(由日本Sankyo Denggo有限公司制造的PTH型)測定膠結(jié)劑的剪切應(yīng)力。這些試驗(yàn)的結(jié)果被歸納于下表。
基于上述結(jié)果，應(yīng)該注意的是未經(jīng)處理的MC粘固劑未滲透進(jìn)入100mm模型砂層到達(dá)任何適宜的程度，而本發(fā)明實(shí)施例1和2的膠結(jié)劑則能夠很容易地滲透到砂層底部。由于實(shí)施例1和2的膠結(jié)劑具備較低的剪切應(yīng)力因而與MC粘固劑相比具備較高的滑移系數(shù)，所以能夠看到這一事實(shí)。
應(yīng)該注意的是與實(shí)施例2的膠結(jié)劑相比，實(shí)施例1的膠結(jié)劑具備較低的剪切應(yīng)力和較高的滑移系數(shù)，而且實(shí)施例1的沉降時間和附聚時間較長。其原因在于與實(shí)施例2的膠結(jié)劑相比實(shí)施例1的膠結(jié)劑中水溶性硅氧烷樹脂的含量高5倍而表面活性劑的含量低5倍從而使得實(shí)施例1的膠結(jié)劑呈現(xiàn)較高的防水性。所以，實(shí)施例1的膠結(jié)劑適用于在一定深度上使地面堅固的過程，而實(shí)施例2的膠結(jié)劑則適用于在淺處使地面堅固的過程。
此外，應(yīng)該注意的是實(shí)施例1和2中膠結(jié)劑的滲透系數(shù)處于10-5數(shù)量級因而足以有效地形成防水壁。這與在單獨(dú)采用MC粘固劑時由于首先幾乎完全未滲透進(jìn)入模型砂層、其次是呈現(xiàn)低滑動系數(shù)因而無法形成高效防水壁的情況相反。
權(quán)利要求
1.一種干膠結(jié)劑，其中含有在其表面上焙烘固著有包括水溶性硅氧烷樹脂和表面活性劑的涂層的粘固劑顆粒。
2.按照權(quán)利要求1所述的干膠結(jié)劑，其中所述涂層的厚度為1-100毫微米。
3.一種制備干膠結(jié)劑的方法，其中包括下列各步驟制備含有水溶性硅氧烷樹脂、表面活性劑和油狀溶劑的液體混合物，將該液體混合物加至粘固劑顆粒之中并將其均勻捏合，經(jīng)過加熱蒸除油狀溶劑和水并在粘固劑顆粒上焙烘固著有含水溶性硅氧烷樹脂和表面活性劑的涂層，隨后冷卻并研磨所得到的固體塊。
4.按照權(quán)利要求3所述的方法，其中所述粘固劑顆粒的直徑取值范圍為2-7μm。
5.按照權(quán)利要求3所述的方法，其中所述水溶性硅氧烷樹脂的添加量以100份所述粘固劑為基準(zhǔn)計為0.2～20份。
6.按照權(quán)利要求3所述的方法，其中所述表面活性劑的添加量以100份所述粘固劑為基準(zhǔn)計為0.01～10份。
7.按照權(quán)利要求3所述的方法，其中所述油狀溶劑的添加量以100份所述粘固劑為基準(zhǔn)計為1-50份。
8.按照權(quán)利要求7所述的方法，其中所述油狀溶積為甲醇。
9.按照權(quán)利要求3所述的方法，其中添加有所述液體混合物的上述粘固劑顆粒的溫度被保持在60-100℃，以便蒸除所述的油狀溶劑。
10.按照權(quán)利要求3所述的方法，其中所述粘固劑顆粒被保持在100℃以便將水溶性硅氧烷樹脂焙烘成為玻璃狀涂層固著于粘固劑顆粒表面上。
11.按照權(quán)利要求3所述的方法，其中具有焙烘涂層的所述粘固劑顆粒首先以固體塊的形式獲得，隨后在粉碎機(jī)中被粉碎為單獨(dú)的顆粒。
全文摘要
一種干膠結(jié)劑，其中含有在其表面上焙烘固著有包括水溶性硅氧烷樹脂和表面活性劑的涂層的粘固劑顆粒。這種干膠結(jié)劑的制備方法包括下列步驟制備含有水溶性硅氧烷樹脂，表面活性劑和油狀溶劑的液體混合物，將該液體混合物加至粘固劑顆粒之中并將其均勻捏合，經(jīng)過加熱蒸除油狀溶劑和水并在粘固劑顆粒上焙烘固著有含水溶性硅氧烷樹脂和表面活性劑的涂層，隨后冷卻并研磨所得到的固體塊。
文檔編號C04B28/08GK1046923SQ8910294
公開日1990年11月14日 申請日期1989年5月4日 優(yōu)先權(quán)日1987年11月5日
發(fā)明者齋藤資郎 申請人:尼卡株式會社