1.1 研究目的

了解国内外水泥基材料修复的相关研究概况和发展趋势，并提出一种用于水泥基材料修复的方法。即利用反相乳液聚合法制备一种包埋有修复因子的水凝胶，该水凝胶可用于水泥基材料的修复，解决道路出现裂缝等问题。

1.2 研究意义

由于社会经济的发展，水泥制品凭借着强度高、扩散负载能力强、稳定性能优异等诸多优势，在建筑体、交通路面的应用也越来越广泛，尤以沥青混凝土和水泥混凝土为主。但随着修建后使用周期的延长和实际运用的广泛，水泥混凝土的抗压强度较高、抗拉强度和粘结强度较低、弹性模量高而变形能力差等特点也不断给交通事业发展带来新的问题，如道路裂缝。因此我们需要找到水泥基的自修复材料来解决这类问题。

通常而言水泥自修复方面的方法有以下几类。一种是微胶囊法，这种胶囊通常由油砂芯和硅胶复合而成。微胶囊体系的一个优势是，如果开裂发生在多个位置，分散的微胶囊就更有可能对生长的裂缝作出回应。其劣势是一旦内部修复剂耗光，就无法继续提供修复剂了。一种是微生物自修复法，即直接将细菌直接掺入混凝土中，借助各种载体化合物，即轻骨料和石墨纳米血小板等，以达到自修复的效果。但是，微生物修复剂的添加会影响水泥砂浆抗压强度、抗碳化性能及护筋性。因此我们提出了利用反相乳液聚合法制备聚丙烯酰胺类凝胶微粒的方法来解决以上的不足之处。

凝胶材料具有溶胀性，能在一定条件下释放包埋在其中的小分子物质，因此我们利用反相乳液法制备的聚丙烯酰胺类凝胶微球，其内部包含着作为修复因子的磷酸盐，通过溶胀，在一定条件下可以释放修复因子，从而达到对水泥基材料的修复。反相乳液聚合是以非极性液体如烃类溶剂为连续相( 油相) , 单体溶于水为分散相( 水相) , 借助乳化剂将分散相( 水相) 分散于连续相( 油相) 中, 形成“油包水”(W/O) 型乳液进行聚合。反相乳液法聚合速率高、得到的胶乳通过调节体系的pH值或加入乳化剂等方法可使聚合物迅速地溶于水。目前，聚丙烯酰胺的反相乳液生产工艺较为复杂，成本较高，但其固含量较高、黏度低，使用方便，因此反相乳液聚合产品受到了消费者的青睐。这种方法制备的含修复因子的凝胶微球是比较新颖的做法，有很大提升空间，对社会研究发展是十分有利的，用到的原料丙烯酸酰胺虽然是一种中等有毒物质，但是本实验用的量是严格控制的，因此是较为安全的，较为环保。

2. 研究的基本内容与方案

2.1 基本内容

材料制备：首先以过硫酸铵为引发剂，N，N-亚甲基双丙烯酰胺为交联剂，加入丙烯酰胺及其它助剂进行反相乳液聚合，制得聚丙烯酰胺凝胶微粒，期间需要进行磷酸盐的包埋，即加入磷酸氢二钾和磷酸二氢钾的缓冲溶液，制得含有修复因子的凝胶微粒。

材料表征：通过傅里叶变换红外、SEM、磷钼黄分光光度法、粒径仪等测试技术对聚丙烯酰胺类凝胶微球的成分、显微结构、释放、粒径等性能进行测试。

2.2 研究目标