一種用于核電工程的聚合物水泥基復(fù)合防護(hù)材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于核電工程技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種用于工程建筑領(lǐng)域的聚合物水泥基 復(fù)合防護(hù)材料及其制備方法，更具體涉及一種用于核電混凝土防護(hù)的聚合物水泥基復(fù)合防 護(hù)材料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 《國家核電發(fā)展專題規(guī)劃（2005-2020)年》的出臺(tái)標(biāo)志著我國核電發(fā)展進(jìn)入了新的 階段。中國已成為世界上在建核電規(guī)模最大的國家，中國仍將繼續(xù)積極推進(jìn)核電建設(shè)，研宄 調(diào)整核電中長期發(fā)展規(guī)劃，加快沿海核電發(fā)展，積極推進(jìn)內(nèi)陸核電項(xiàng)目。
[0003] 核電站建筑物的耐久性設(shè)計(jì)是保障核電工程安全的重要舉措。核電工程不僅對混 凝土等級要求越來越高，還對混凝土的抗?jié)B、耐腐蝕等性能提出更高要求?，F(xiàn)有核電混凝土 防護(hù)技術(shù)往往直接選擇有機(jī)涂層涂覆在核電混凝土表面，然而有機(jī)涂層作為一種隔離防護(hù) 手段往往對輻射電磁波沒有防護(hù)作用，同時(shí)一旦有機(jī)涂層在混凝土表面附著力降低，將使 混凝土直接暴露在惡劣環(huán)境中，導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)損害。
[0004] 專利200680000219. 5提供一種具有聚亞烷基二醇鏈的聚合物，其與以往的共聚 物不同，分子量分布非常窄，并具有特定的參數(shù)值；還提供使用了該聚合物的分散性能出色 的無機(jī)粉狀物質(zhì)用分散劑。得到的聚合水泥混合劑具有良好的分散性能；然而，該聚合物水 泥基材料沒有輻射防護(hù)作用。
[0005] 專利200610139940. 4提供一種以不飽和羧酸系單體和不飽和聚亞烷基二醇系單 體作為單體成分，具有與以往的水泥混合劑用共聚物不同的結(jié)構(gòu)的新型聚合物及其混合 物、以及使用它的分散性能更高的水泥混合劑，得到的新型聚合物與水泥混合后復(fù)合材料 具有優(yōu)異的分散性能和穩(wěn)定性能。但該新型聚合物水泥基復(fù)合材料也沒有涉及輻射防護(hù)作 用。
[0006] 專利201210377171. 7提供了一種用于射線防護(hù)結(jié)構(gòu)的混凝土及制備方法，按質(zhì) 量百分比計(jì)由以下組份均勻混合而成：作為骨料的蛇紋石碎石47 %~49 %和蛇紋石砂 28%~30%，水泥13. 5%~16%，拌合水9%~11. 5%。該混凝土具有容重大、化學(xué)結(jié)合水 含量高、混凝土拌合物和易性好的特點(diǎn)，可起到長期在高溫條件下的抗輻射作用，有效屏蔽 中子射線，滿足核反應(yīng)堆工程要求。然而，該技術(shù)方案利用混凝土自身結(jié)構(gòu)防護(hù)，造價(jià)較高。
[0007] 專利201220405166. 8提供了一種混凝土基層的防護(hù)涂層，由混凝土基層上涂覆 的三層結(jié)構(gòu)復(fù)合而成，由內(nèi)到外依次為架橋?qū)?、防水防裂增?qiáng)中間層、防污耐候面層。該實(shí) 用新型通過在混凝土基層上進(jìn)一步增加架橋?qū)?、防水防裂增?qiáng)層、防污耐候面層，三層復(fù)合 結(jié)構(gòu)分別為環(huán)氧、丙烯酸、氟碳改性丙烯酸的有機(jī)涂層。然而，其與其他有機(jī)防護(hù)涂層存在 同樣的問題，附著力耐久性差和輻射防護(hù)差的問題。
[0008] 專利201210431578. 3提供了一種高性能的混凝土防護(hù)材料及其制備方法，包括 如下步驟：A、用含有乙烯基雙鍵的反應(yīng)性乳化劑，將60-90份具有乙烯基的單體和8-20份 具有羰基或醛基的乙烯基單體制備為聚合物乳液，所述份數(shù)為質(zhì)量份數(shù)；B、將4-20份具有 肼基的單體溶于步驟A所得的聚合物乳液中，所述份數(shù)為質(zhì)量份數(shù)。C、將30-70wt%的步驟 B所得的物料與l_3wt %的成膜助劑、l-3wt %的增塑劑、l-2wt %的消泡劑、l-3wt %的流平 劑和余量的水混合均勻，得高性能的混凝土防護(hù)材料，能夠減少混凝土 28d碳化程度和氯 離子滲透90%以上。然而，該種防護(hù)材料主要針對碳化作用和氯離子滲透作用有效果，對輻 射防護(hù)效果同樣不明顯。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 發(fā)明目的：為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種用于核電 工程的聚合物水泥基復(fù)合防護(hù)材料及其制備方法。
[0010] 技術(shù)方案：本發(fā)明提供的一種用于核電工程的聚合物水泥基復(fù)合防護(hù)材料，包括 液體組份和粉料組份，所述液體組份和粉料組份的質(zhì)量比為1:0. 8~1. 5 ;
[0011] 所述液體組份包括以下重量百分比的組份：
[0012] 彈性含羧基丙烯酸酯乳液40 %~70% ;
[0013] 彈性含羧基苯乙烯-丙烯酸酯乳液20 %~40% ;
[0014] 彈性含羧基硅氧烷-丙烯酸酯乳液5%~15% ;
[0015] 液體分散劑0? 1 %~0? 3 % ;
[0016] 液體消泡劑0. 1 %~0. 4% ;
[0017] 液體增塑劑1 %~3%;
[0018] 余量水；
[0019] 所述粉料組份包括以下重量百分比的組份：
[0020] 水泥 20 % ~40 %;
[0021] 石英砂 10% -30% ;
[0022] 重質(zhì)碳酸媽5%~15% ;
[0023] 碳納米管0.5%~5%;
[0024] 粉料減水劑0? 1%~0? 5% ;
[0025] 粉料消泡劑0? 1 %~0? 5 %。
[0026] 滑石粉余量。
[0027] 作為優(yōu)選，所述液體組份中彈性含羧基丙烯酸酯乳液、彈性含羧基苯乙烯-丙烯 酸酯乳液、彈性含羧基硅氧烷-丙烯酸酯乳液的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度均為-15°C~5°C。
[0028] 作為另一種優(yōu)選，所述粉料組份中碳納米管選自單壁碳納米管、雙壁碳納米管、多 壁碳納米管中的一種或幾種。
[0029] 作為另一種優(yōu)選，液體組份中，所述液體分散劑為水性分散劑，包括阿拉丁公司提 供的AMP-95、斯洛柯公司提供的Silok7110、迪高公司提供的TEG0761、昆山玳權(quán)公司提供 的BYK192 ;所述液體消泡劑為水系用消泡劑，包括昆山玳權(quán)公司提供的BYK019, BYK028， BYK8821，迪高公司提供的TEG0936, TEG0931 ;所述增塑劑包括鄰苯二甲酸二丁酯DBP，鄰苯 二甲酸二辛酯DOP。
[0030] 作為另一種優(yōu)選，粉料組份中，所述粉料減水劑為江蘇蘇博特新材料股份有限公 司提供的聚羧酸粉料減水劑和密胺粉料減水劑，所述粉料消泡劑為江蘇蘇博特新材料股份 有限公司提供PXP粉料消泡劑。
[0031] 作為另一種優(yōu)選，所述材料作為一種核電工程的聚合物水泥基防護(hù)材料，對波段 范圍為1. 5GHz~40GHz的電磁波吸收損耗彡20dB。
[0032] 作為另一種優(yōu)選，所述材料作為一種聚合物水泥基防護(hù)材料，在1. 5MPa水壓下完 全不透水。
[0033] 本發(fā)明還提供了上述用于核電工程的聚合物水泥基復(fù)合防護(hù)材料的制備方法，包 括以下步驟：
[0034] (1)液料組份的制備：依次將彈性含羧基丙烯酸酯乳液、彈性含羧基苯乙烯-丙烯 酸酯乳液、彈性含羧基硅氧烷_丙烯酸酯乳液加入到攪拌反應(yīng)釜中，以100_200r/min攪拌 速度攪拌20-40min ;將液體分散劑、消泡劑、增塑劑分散至水中后，以5~lOml/s速度滴加 至攪拌反應(yīng)釜中，滴加結(jié)束后攪拌20-40min后出料，即得液料組份；
[0035] (2)粉料組份的制備：將碳納米管與重質(zhì)碳酸鈣在高速研磨機(jī)中研磨分散 20-40min，得分散體；向分散體中依次加入粉料減水劑、粉料消泡劑，研磨分散20-40min ; 再加入滑石粉、石英砂、水泥分散20-40min后，即得粉料組份；
[0036] (3)聚合物水泥基復(fù)合防護(hù)材料的制備：將液料組份和粉料組份投入高速分散機(jī) 中，以 1500 ~2500r/min 速度分散 20-40min 后，再以 200-500r/min 分散 10-20min 后，即 得。
[0037] 有益效果：本發(fā)明提供的聚合物水泥基復(fù)合防護(hù)材料原料來源豐富、成本低廉、制 備工藝簡單，同時(shí)具有防護(hù)性能和防水性能，特別適合于軍事設(shè)施、核電設(shè)施的防護(hù)。
[0038] 該聚合物水泥基復(fù)合材料防護(hù)原理：含羧基聚合物能夠與混凝土基層羥基反應(yīng)從 而增加復(fù)合材料與混凝土基層的附著力，并且含羧基聚合物還能夠提供與有機(jī)聚合物涂層 的反應(yīng)位點(diǎn)，從而增加有機(jī)防護(hù)涂層與復(fù)合材料層的界面附著力，同時(shí)含羧基聚合物還顯 著提高了水泥顆粒分散性和碳納米管的分散性，從而保證了水泥顆粒與功能填料之間的均 勻分散性和穩(wěn)定性；碳納米管的納米多孔結(jié)構(gòu)能夠吸收電磁輻射，均勻分散于復(fù)合材料后 能夠起到輻射防護(hù)層的作用。
[0039] 具體而言，該聚合物水泥基復(fù)合防護(hù)材料相對于現(xiàn)有技術(shù)具備以下突出的優(yōu)勢： [0040] (1)該聚合物水泥基復(fù)合防護(hù)材料可用于混凝土表面和有機(jī)涂層之間，不僅與核 電混凝土具備優(yōu)異的附著力，還為有機(jī)涂層提供良好的附著位點(diǎn)，可為有機(jī)防護(hù)涂層提供 有機(jī)-無機(jī)復(fù)合基層界面。
[0041] (2)該聚合物水泥基復(fù)合防護(hù)材料具有優(yōu)異的分散性和穩(wěn)定性，有利于大規(guī)模防 護(hù)工程的穩(wěn)定施工。
[0042] (3)該聚合物水泥基復(fù)合防護(hù)材料利用碳納米管的輻射防護(hù)作用，有利于核電