[发明专利]一种动水封堵用聚离子复合物/PVA复合浆料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种动水封堵用聚离子复合物/PVA复合浆料和制备方法，该复合浆料包括A浆料和B浆料，在突涌水封堵中A浆料和B浆料遇水稀释快速聚凝成含有聚离子复合物和PVA混合凝胶的固结体。与现有技术相比，本发明具有封堵操作简单、效果好等优点。

技术领域

本发明涉及一种新型动水封堵用化学浆料，其主要特点是浆料遇水快速凝结 形成固结体，在突涌水封堵中，封堵操作简单、效果好。

背景技术

各种工程施工事故的发生频率越来越高。除了突发性水害事故外，大型地下工 程基本都存在着常年突涌水的问题，注浆动水封堵是解决上述突发事故的常用方 法。高分子注浆材料主要包括丙烯酰铵、环氧树脂类、无铬盐木素类等，具有凝结 时间可调，动水条件下抗分散好等优点，在砂砾、黄土、碎石等散体类介质的加固 治理上应用广泛，但在针对动水快速封堵方面的高分子材料仍然比较匮乏。另外， 矿山、隧道的涌水治理中，多数为高压、高流速、大流量的动水注浆治理，要求浆 料具有遇水凝固的特性。

聚电解质是一类带有阴离子或阳离子、易溶于水、在水溶液中能电离为带电荷 大分子聚离子(polyion)和带相反电荷小分子抗衡离子的高分子化合物。聚电解质兼 有高分子长链和小分子电解质电离的双重结构特征，具有普通高分子所不具备的功 能特性，如增粘、絮凝、静电相互作用等。聚离子复合物是通过聚阳离子电解质和 聚阴离子电解质的大分子间的库仑力或静电力形成的复合物。溶解于氯化钠溶液中 的PMPTC/PNaSS聚离子复合物具有遇水快速凝固的特性。聚乙烯醇(PVA)是一种 易结晶的、亲水性好的聚合物。通过传统的冷却-融化过程，由于PVA在水中形成 PVA结晶微区交联点，PVA高分子链可以通过氢键交联形成PVA水凝胶。K. Yamaura等发现PVA结晶度随着NaCl含量的增加而增加，NaCl的添加能够缩 短PVA凝胶的固化时间，提高水凝胶的玻璃化温度。在PVA水溶液中加入浓度相当低的氢氧化钠溶液或少量的硼酸也可以提高PVA的交联度，从而提高PVA的耐 水性能和粘结性能。因此，由于NaCl和PVA产生络合聚凝可以加速聚离子复合物 浆料成胶中的水透析过程，改善PVA凝胶的性能并加快聚离子复合物凝胶的成胶 速度，从而加快聚离子复合物凝胶的固化速度。另外，PVA是一种很好的补强材 料，在混合凝胶中形成的PVA微晶作为凝胶交联点可以有效提高凝胶的性能。本 发明是基于上述认识基础上提出的。本发明的新型聚离子复合物/PVA复合浆料具 有在水中稀释成胶的特性，并且其抗压强度随氯化钠浓度的降低而升高。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种动水封堵用 聚离子复合物/PVA复合浆料及其制备方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种动水封堵用聚离子复合物 /PVA复合浆料，其特征在于，该复合浆料包括A浆料和B浆料，在突涌水封堵中 A浆料和B浆料遇水稀释快速聚凝成含有聚离子复合物凝胶和PVA凝胶的混合固 结体。

所述的聚离子复合物凝胶是由含钠离子的聚阴离子电解质和含氯离子的聚阳 离子电解质在水溶液中聚合形成；所述的聚离子复合物凝胶溶解在氯化钠水溶液中 形成聚离子复合物浆料；

所述的PVA凝胶由PVA溶液在硼酸钠溶液中聚合形成。

所述的A浆料包括含钠离子的聚阴离子电解质、含氯离子的聚阳离子电解质(PMPTC)和氯化钠水溶液；

所述的PVA溶液和硼酸钠溶液分别位于A浆料或B浆料中。因此，A浆料中 的组分为含钠离子的聚阴离子电解质、PMPTC、PVA、氯化钠和水时；B浆料的 主要组分为硼酸钠和水。

A浆料的主要组分为含钠离子的聚阴离子电解质、PMPTC、硼酸钠、氯化钠 和水时；B浆料的主要组分为PVA和水。

所述的含氯离子的聚阳离子电解质和含钠离子的聚阴离子电解质的摩尔配比 为1:0.9～1:1.1；

所述的PVA的含量占复合浆料总重量的10-90％；