一种混凝土多功能防水剂及制备方法技术

本发明专利技术公开了一种混凝土多功能防水剂及其制备方法，防水剂主要是将废旧锂电池正极板材料在稀H2SO4和Na2S2O3的作用下进行溶解，然后，在通入空气，然后，加入适量的NaOH，过滤溶液，将过滤后的溶液与活性硅酸水溶液搅拌混合反应得到混合溶液，然后，由加入自愈组分的浓缩混合溶液和含有不同憎水成分的乳化液按比例混合后，并加入稳定组分，杀菌组分，渗透助剂，搅拌均匀即制备而成。本发明专利技术产品不仅能够在混凝土表面形成憎水膜，阻止有害离子进入混凝土内部；还能渗透到混凝土内部，通过结晶的方式修补混凝土原有的微孔和裂纹，最重要的是在混凝土服役期间产生的细小裂纹能够在有水的环境下达到自动愈合的效果；同时能处理废弃锂电池。

A multifunctional waterproofing agent for concrete and its preparation method

The invention discloses a concrete multifunctional waterproofing agent and its preparation method. The waterproofing agent mainly dissolves waste lithium battery cathode plate material under the action of dilute H2SO4 and Na2S2O3, then passes through air, then adds appropriate NaOH, filters solution, mixes the filtered solution with active silicic acid aqueous solution to obtain a mixed solution, and then adds self-contained solution. The concentrated mixed solution of the healing component and the emulsified solution containing different hydrophobic components are mixed proportionally, and then stabilized components, bactericidal components, penetration aids are added, and stirred evenly. The product of the invention can not only form a hydrophobic film on the surface of concrete to prevent harmful ions from entering into the interior of concrete, but also penetrate into the interior of concrete to repair the original micro-holes and cracks of concrete by crystallization. The most important thing is that the micro-cracks generated during the service of concrete can achieve the effect of automatic healing in the water environment; at the same time, the waste lithium batteries can be treated. \u3002

【技术实现步骤摘要】
一种混凝土多功能防水剂及制备方法
本专利技术涉及到混凝土防水耐久性的
，具体讲涉及到一种混凝土防水剂及制备方法。
技术介绍
对于土木工程而言，20世纪是钢筋混凝土的时代。从享誉世界的悉尼歌剧院的薄壳建筑，到马来西亚世界最高的摩天大楼；从挪威北海的世界上最深的石油钻井平台，到世界上最高的中国三峡水电大坝；从日本的海上空港、超长跨海大桥，到连接英国法国的英吉利海峡深海隧道；从核电站到高速公路，桥梁，各种工业、商业和住宅建筑，到国防军事设施，绝大多数是钢筋混凝土建筑。很难想象没有钢筋混凝土，今天的社会发展会是什么模样。但是，在标志社会发展进步的钢筋混凝土新构筑物不断完成的同时，给人民生命安全带来重大隐患的钢筋混凝土构筑物因耐久性问题产生的破坏比比皆是，不仅给社会可持续发展带来严重影响，而且还涉及到严重的资源和环境的重要问题。为了延长混凝土中的耐久性能够，研究了大量的方法，如在混凝土中掺加一些矿物掺合料如(超细粉煤灰、矿粉、硅灰)等可以提高混凝土的抗渗性能，混凝土表面的聚氨酯树脂、环氧树脂、苯丙乳液、纯丙乳液保护涂层可以将混凝土与有害例子隔离，但是以上方法对于混凝土裂缝均不能起到非常有效的防护。众所周知废旧锂电池处理起来相当麻烦，乱丢乱扔对环境的破坏相当的大，例：1个20克的手机电池可污染3个标准游泳池容积的水，若废弃在土地上，可使1平方公里土地污染50年左右。那如果是以吨为单位的电动汽车动力电池废弃在自然环境中呢？大量重金属及化学物质进入大自然，将会对环境造成多大的污染。将废旧锂电池中的锂进行回收制备硅酸锂，同时锂电池电解液体中的碳酸乙烯酯和碳酸丙烯酯进行综合利用不仅可以解决锂电池污染问题，同时可以制备出高性能的防水剂。
技术实现思路
本专利技术的目的在于专利技术了一种混凝土防水剂，用于增加混凝土耐久性和使用寿命。采用此防水剂不仅能够在混凝土表面形成憎水膜，阻止有害离子进入混凝土内部，而且还有渗透结晶功能，此防水剂可以渗透到混凝土内部，通过结晶的方式修补混凝土原有的微孔和裂纹，最重要的是在混凝土服役期间产生的细小裂纹能够在有水的环境下达到自动愈合的效果。本专利技术通过以下成分配比予以实现：一种混凝土防水剂，包括以下组分：憎水组分，渗透结晶组分，自愈组分，乳化组分，稳定组分，杀菌组分，渗透助剂，去离子水等组成。进一步，所述憎水组分可以是，如有机硅，矿物油，石蜡等，其主要作用是在混凝土表面形成与水不相容的具有憎水功能的保护层，并且可以渗透到混凝土内部使混凝土具有本体憎水效果。进一步，渗透结晶组分为以碱金属硅酸盐为主，在本专利技术中采用废旧锂电池制备的硅酸锂以及硅酸钠等，其主要作用是能够渗透到混凝土内部，并且可以与混凝土中的钙离子形成结晶，从而达到裂纹修补的功能。进一步，自愈组分，可以分为表面愈合组分如聚乙二醇，乙烯-醋酸乙烯酯共聚物乳液，当防水层表面由于非正常原因导致破损(如外力作用)，其破损面上的自愈合组分与水中继续发生新的溶解成膜反应，使破损表面的防水层得到自我修复。深层自愈组分为碱金属硅酸盐，当混凝土出现裂纹，并且裂纹中有水分存在时，碱金属硅酸盐可以在裂纹处富集并且与混凝土中含有大量的钙离子，氯离子等，它们会与硅酸盐生成不溶于水的结晶物，结晶物在裂缝中吸水膨胀，由疏到密，在裂缝的纵深处逐渐形成致密的结晶物填充区域，从而达到裂纹修补的功能，同时，这些活性离子还能被水再次激活，所以具有反复自愈修复的功能。进一步，乳化组分主要作用是将憎水组分进行乳化形成均匀统一的乳液，便于进行稀释和加入渗透结晶组分，此类物质多为带有憎水基团和亲水基团的有机物。在本专利技术中来自于废旧锂电池电解液中的碳酸乙烯酯，碳酸丙烯酯混合物。进一步，稳定组分为小分子有机物例如乙醇，甲醇，他们可以与水和有机物互溶，所以可以保证整个体系的稳定，防止分层，破乳等现象。进一步，杀菌组分，主要以甲醛为主，其作用是延长防水剂的保质期，同时可以防止微生物在混凝土表面生长，腐蚀混凝土。进一步，渗透助剂，主要为乙二醇，醇酯十二等中的一种或多种，其主要作用是降低防水剂的挥发速度，增加其在混凝土中的渗透深度。进一步，去离子水作用是将防水剂的有效成分控制在合理范围内，防止有效成分过低不能对混凝土起到保护作用，或者有效成分过多影响混凝土表面外貌。进一步，一种混凝土防水剂的配比范围如下表所示：本专利技术通过以下技术工艺进行制备：第一步：废旧锂电池的拆解：采用适当的方法对废旧锂电池进行拆解，取出正极板主要为钴酸锂和少量的铁，这些物质涂在铝箔上，收集电解液，备用，将剩余部分按照其他用途进行处理，不在本专利技术的设计范围内。第二步：硅酸盐的制备：(1)将正极板材料在稀H2SO4和Na2S2O3的作用下进行溶解，并进行加热到60-80摄氏度，有以下的化学反应发生：S2O32-+8LiCoO2+22H+＝2SO42-+8Li++8Co2++11H2OFe+2H+＝Fe2++H2↑2Al+6H+＝2Al3++3H2↑(2)在上述溶液中通入空气，将不稳定的Fe二价离子氧化为三价离子，发生反应如下：4Fe2++O2+4H+＝4Fe3++2H2O(3)在上述溶液中加入适量的NaOH，将溶液的Ph值调节到11至12，此时发生如下的化学反应：Fe3++3OH-＝Fe(OH)3↓Al3++3OH-＝Al(OH)3↓Co2++2OH-＝Co(OH)2↓(4)对上述溶液进行过滤得到LiOH和NaOH的混合溶液。(5)将上述LiOH和NaOH的混合溶液与活性硅酸水溶液在0～80℃(接近常温即可)且搅拌下混合反应10分钟～2小时，即可得到透明而稳定的硅酸锂和硅酸钠的混合溶液。活性硅酸水溶液和LiOH和NaOH的混合溶液最好是按SiO2∶Li2O/Na2O的摩尔比为2.5～10之间。摩尔比低于2.2，反应时易生成化学组成为Li2O·2SiO2或2Li2O·SiO2的白色沉淀，不能保持水溶液稳定地进行反应；摩尔比大于10，反应得到的硅酸锂水溶液在高温下的长期稳定性低，实际使用效果不好。(6)将上述硅酸锂和硅酸钠的混合溶液进行加热浓缩使其固含量可以控制在需要的范围内，同时加入自愈组分中的聚乙二醇或者乙烯-醋酸乙烯酯共聚物乳液，使其形成均匀的混合溶液。第三步：乳化组分的提取：废旧锂电池电解液的主要成分为碳酸乙稀酯，碳酸丙烯酯，以及碳酸二乙酯，其中碳酸乙稀酯，碳酸丙烯酯可以溶于水和有机类溶剂，所以可以作为乳化组分使用，由于碳酸二乙酯与水不相容，并且其闪点只有25摄氏度，所以要将其去除，即将废旧锂电池电解液进行加热，在80-120摄氏度进行蒸馏操作，将其中的碳酸二乙酯去除；如果考虑到设备投资较大也可以不做蒸馏处理，将碳酸二乙酯留下作为憎水组分使用。第四步：乳化液制备根据被乳化的憎水组分不同需要按照不同的乳化方式进行：(1)将乳化组分溶解到去离子水中，搅拌均匀，然后加入有机硅搅拌均匀形成均匀统一的悬乳液。(2)将矿物油加热到50-80摄氏度，然后边搅拌边缓慢加乳化组分，形成均匀液体，然后边搅拌边缓慢加入50-80摄氏度的去离子水，最终形成均匀乳液，此过程中要一直进行加热，以保证良好的乳化效果。(3)在去离子水中边搅拌边加入乳化组分并进行加热到70摄氏度以上，形成均匀液体，然后石蜡加热到70摄氏度以上，使其完全液化，边搅拌边加入去本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.将废旧锂电池正极板材料在稀H2SO4和Na2S2O3的作用下进行溶解，通入空气，然后，加入适量的NaOH，调节溶液的pH值，过滤得到LiOH和NaOH的混合溶液，将混合溶液与活性硅酸水溶液搅拌混合反应，得到透明而稳定的硅酸锂和硅酸钠的混合溶液，加热混合溶液使其固含量浓缩在需要的范围内，同时加入自愈组分中的聚乙二醇或者乙烯‑醋酸乙烯酯共聚物乳液，使其形成均匀的混合溶液。另外，三种乳化液的制备工艺分别为：(1)将乳化组分溶解到去离子水中，搅拌均匀，然后加入有机硅搅拌均匀形成均匀统一的悬乳液；(2)将矿物油加热，边搅拌边缓慢加乳化组分，形成均匀液体，然后边搅拌边缓慢加入去离子水，最终形成均匀乳液；(3)在去离子水中边搅拌边加入乳化组分并进行加热，形成均匀液体，然后石蜡加热使其完全液化，边搅拌边加入去离子水中，形成均匀的石蜡乳液。最后，加入自愈组分的聚乙二醇或者乙烯‑醋酸乙烯酯共聚物均匀乳液和含有不同憎水成分的乳化液按比例混合后，并加入稳定组分，杀菌组分，渗透助剂，搅拌均匀就能制备出该混凝土多功能防水剂的成品。

【技术特征摘要】
1.将废旧锂电池正极板材料在稀H2SO4和Na2S2O3的作用下进行溶解，通入空气，然后，加入适量的NaOH，调节溶液的pH值，过滤得到LiOH和NaOH的混合溶液，将混合溶液与活性硅酸水溶液搅拌混合反应，得到透明而稳定的硅酸锂和硅酸钠的混合溶液，加热混合溶液使其固含量浓缩在需要的范围内，同时加入自愈组分中的聚乙二醇或者乙烯-醋酸乙烯酯共聚物乳液，使其形成均匀的混合溶液。另外，三种乳化液的制备工艺分别为：(1)将乳化组分溶解到去离子水中，搅拌均匀，然后加入有机硅搅拌均匀形成均匀统一的悬乳液；(2)将矿物油加热，边搅拌边缓慢加乳化组分，形成均匀液体，然后边搅拌边缓慢加入去离子水，最终形成均匀乳液；(3)在去离子水中边搅拌边加入乳化组分并进行加热，形成均匀液体，然后石蜡加热使其完全液化，边搅拌边加入去离子水中，形成均匀的石蜡乳液。最后，加入自愈组分的聚乙二醇或者乙烯-醋酸乙烯酯共聚物均匀乳液和含有不同憎水成分的乳化液按比例混合后，并加入稳定组分，杀菌组分，渗透助剂，搅拌均匀就能制备出该混凝土多功能防水剂的成品。2.按照权利1所述的混凝土多功能防水剂制备方法，其特征在于制备得到的活性硅酸水溶液和LiOH和NaOH的混合溶液是按SiO2∶Li2O/Na2O的摩尔比为2.5～10之间，得到的硅酸锂和硅酸钠的混合溶液状态为透明而稳定。3.按照权利1所述的混凝土多功能防水剂制备方法，其特征在于正极板材料在稀H2SO4和Na...

【专利技术属性】
技术研发人员：耿春雷，宋长海，
申请(专利权)人：北京时代思动科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11