【摘 要】
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针对水泥基复合材料因养护不当自收缩导致的开裂而致使抗渗性能下降的技术问题,本研究设计并合成了具有包覆结构的缓释型引发剂,利用制备的缓释型引发剂在碱性环境下包覆结构破壁时间晚于水泥水化硬化时间的特点,使得水泥水化硬化反应先于缓释型引发剂引发聚合反应进行,实现了在水泥基复合材料水化硬化反应完成并产生强度后,其体系内部的缓释型引发剂才开始破壁引发生成聚合产物,形成水泥基复合材料的封堵结构,从而提高了水泥
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针对水泥基复合材料因养护不当自收缩导致的开裂而致使抗渗性能下降的技术问题,本研究设计并合成了具有包覆结构的缓释型引发剂,利用制备的缓释型引发剂在碱性环境下包覆结构破壁时间晚于水泥水化硬化时间的特点,使得水泥水化硬化反应先于缓释型引发剂引发聚合反应进行,实现了在水泥基复合材料水化硬化反应完成并产生强度后,其体系内部的缓释型引发剂才开始破壁引发生成聚合产物,形成水泥基复合材料的封堵结构,从而提高了水泥基复合材料的抗渗性。本研究为提高水泥基复合材料的抗渗性提供了新的材料结构体系和方法。本文分别以过硫酸钾（KPS）、过氧化苯甲酰（BPO）为核,聚吡咯/甘油为包覆层,采用乳液聚合方法制备了缓释型引发剂KPS（简称KPS/Ppy）和缓释型引发剂BPO（简称BPO/Ppy）,并进行了筛选;在碱性环境（模拟水泥水化环境）下,采用自由基聚合方法,以甲基丙烯酸/甲基丙烯酸羟乙酯型聚羧酸（P（MAA/HEMA））、丙烯酸、丙烯酰胺等为反应物质,添加KPS/Ppy引发聚合了二元共聚产物和三元共聚产物,并对合成参数进行了优化;在优化的共聚体系中加入水泥凝胶材料,调控了水泥水化硬化反应与缓释型引发剂引发的三元共聚原位反应时间,制备了原位聚合封堵型水泥基复合材料。通过FT-IR、SEM、XPS、XRD、激光粒度以及电导率等分析技术,考察并优化了吡咯单体/甘油添加量、合成时间等制备工艺因素对缓释型引发剂的微观形貌、结构组成以及释放性能的影响并进行了筛选;在P（MAA/HEMA）、KPS/Ppy等两种影响因素下,采用相关测试分析技术对二元或三元共聚产物微观形貌、结构组成、聚合反应时间以及吸水性能进行了测试表征与合成参数优化;同时探究了原位缓释引发聚合封堵型水泥基复合材料的断面形貌、吸水性能、失水性能以及力学性能的影响与机理分析。本文的主要结论如下:1.采用乳液聚合方法制备的KPS/Ppy较BPO/Ppy有更好的缓释效果,当吡咯/甘油最佳掺量为1.46 wt%、最佳合成时间为6 h时,KPS被聚吡咯成功包覆,水体系中分散性能较好,表面微孔分布较为均匀,利于KPS的释放,平均粒径在200 μm,引发剂24 h内持续释放,电导率达到6650 μs/cm,能够满足缓慢释放的实验要求。2.P（MAA/HEMA）、丙烯酸、丙烯酰胺等为反应物质的三元共聚相较于丙烯酸、丙烯酰胺等为反应物质的二元共聚,三元共聚产物的吸水率相比二元共聚产物提高21.5%,三元共聚产物的最佳KPS/Ppy的添加量为0.16 g,最佳反应温度为60℃;在KPS/Ppy引发下的三元共聚体系,12h开始发生聚合反应,即KPS/Ppy引发聚合反应时间晚于水泥10 h的水化硬化时间,KPS/Ppy在碱性环境的破壁时间与其材料结构相耦合。3.制备原位缓释引发聚合封堵型水泥基复合材料最佳的KPS/Ppy掺量为6 wt%,其7 d吸水倍率较低为6.3%,失水率为3.04%,28 d吸水倍率为6.32%,失水率为2.52%,7d抗压强度损失较小,28d抗渗强度较只添加P（MAA/HEMA）聚羧酸的抗渗强度提高了 15.7%。
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