[发明专利]利用回收废弃物生产具有改善的疏水性及强度的水泥材料

说明书

用于水泥材料例如水泥浆、砂浆和混凝土的疏水性掺和物包括具有疏水剂和表面活性剂的涂层的固体聚合物颗粒。该固体聚合物颗粒贴附于水泥基质中的水化水泥颗粒的外表面。该固体聚合物颗粒将疏水剂递送至亲水的水泥基质中。疏水剂均匀地分布在整个水泥基质中。固体聚合物颗粒可为来源于废弃的橡胶轮胎、回收塑料和类似的固体材料的碎屑橡胶颗粒。液体疏水剂来源于废弃的润滑油、废机油、基础油、脂肪酸的酯、植物油等。细颗粒诸如活性炭、硅粉和废催化剂可用来填充水泥基质中显露的大孔或裂缝。凝固的水泥材料表现出高接触角和高抗压强度。

技术领域

本发明涉及用于水泥材料的疏水性掺和物，且更具体地为掺和物，其由(i)源自于废弃的橡胶轮胎和塑料的碎屑橡胶、(ii)废弃的润滑油等、(iii)表面活性剂及(iv)细颗粒形成，所述疏水性掺和物赋予拒水性而不损害水泥材料的机械强度。

发明背景

水泥混合物是指包含水硬性水泥黏合剂、具有稠度范围从坚硬(stiff)到极干(extremely dry)的浆状物、砂浆和混凝土组合物。浆状物被定义为包括单独的水硬性水泥黏合剂或与火山灰(诸如粉煤灰、硅粉或高炉矿渣)和水组合的水硬性水泥黏合剂的混合物。砂浆被定义为另外包含细骨料的浆状物。混凝土另外包含粗骨料。这些组合物可另外包含其他掺混物，例如固化阻滞剂、固化加速剂、消泡剂、加气剂(air-entraining agent)或脱气剂(air detraining agent)、腐蚀抑制剂、减水剂(water reducing agent)和颜料。

拒水成分也被掺入传统水泥混合物中，但是所产生的疏水性水泥混合物往往显示减低的机械强度。另外，大多数的疏水剂为亲脂性有机溶剂，然而水泥基质为亲水性的。疏水剂不溶于水相，导致疏水剂在水性水泥混合物中分散不均匀。工业上需要使用特别是来自回收废料的低成本添加剂开发疏水性改善的水泥混合物。

发明内容

本发明部分立基于掺和物的开发，该掺和物包含(i)优选源自于废弃的橡胶轮胎、回收塑料及类似的固体材料的碎屑橡胶颗粒，和(ii)优选源自于废弃的润滑油、废机油、基础油、脂肪酸的酯、植物油等的液体疏水剂。碎屑橡胶颗粒作为疏水剂的固体聚合物载体。将该掺和物掺入水泥混合物或材料中以增强疏水性而不降低强度。可将表面活性剂掺入疏水剂中以形成改性的疏水剂。表面活性剂改善载体颗粒的表面特性。疏水性掺和物还可以包含细颗粒，其为非聚合的(非橡胶和非塑料的)固体颗粒，例如诸如活性炭、硅粉和废催化剂。细颗粒填充水泥基质中显露的大孔或裂缝以增加水泥材料的机械强度。所形成的凝固或固化水泥材料，包括水泥浆、砂浆和混凝土，表现出高接触角和高抗压强度。

在一方面，本发明涉及用于改善包括具有水化水泥颗粒分散于其中的水泥混合物的水泥材料的疏水性的掺和组合物，该掺和组合物包含具有表面涂层的固体聚合物颗粒以及(i)表面活性剂或(ii)细颗粒的至少一种，该表面涂层包含疏水剂，该表面活性剂与该疏水剂掺混，其中该固体聚合物颗粒贴附于该水化水泥颗粒的外表面。

在另一方面，本发明涉及固化水泥组合物，其包括水化水泥颗粒分散于其中的水泥混合物，且该固化水泥组合物包含具有表面涂层的固体聚合物颗粒以及(i)表面活性剂或(ii)细颗粒的至少一种，该表面涂层含有疏水剂，该表面活性剂与该疏水剂掺混，其中该固体聚合物颗粒贴附于该水化水泥颗粒的外表面。

在又另一方面，本发明涉及一种制备水泥组合物的方法，其包括(a)通过混合干水泥、水及疏水性掺和物形成水泥混合物，其中该疏水性掺和物包含具有表面涂层的固体聚合物颗粒以及(i)表面活性剂或(ii)细颗粒的至少一种，该表面涂层包含疏水剂，该表面活性剂与该疏水剂掺混，其中该固体聚合物颗粒贴附至该水泥混合物中显露的水化水泥颗粒的外表面，以及(b)使该水泥混合物凝固以形成固化水泥组合物。

附图简要说明

图1A、1B、1C及1D为均匀分布于水性水泥混合物中的经处理的疏水性载体的示意图；