一种具有高保坍性的改性减水剂及其制备方法与流程

本发明涉及建筑材料制备领域，尤其是一种具有高保坍性的改性减水剂及其制备方法。
背景技术：
：在现代建筑行业中，建筑材料种类繁多，但混凝土作为全世界应用量最大，使用范围最广的人造建筑材料，在建筑材料世界当中占据着重要的位置。减水剂研究和生产技术的进步也促进了混凝土生产工艺、施工工艺和高性能混凝土技术的进一步提高和发展，其已成为继水泥、砂子、石子和水之后混凝土的第五组分。cn109912249a公开了一种高效改性减水剂，包括聚羧酸系减水剂34-42份、改性木质素5-13份，其中改性木质素采取如下步骤制得：将150份去离子水、10份木质素、0.01-0.04份的fecl3或cuso4混合，用naoh溶液或h2so4溶液调节反应物溶液ph至8-13，将反应物溶液加热至50-95℃，同时将4-12份的na2so3溶入50份的去离子水中得到na2so3溶液，将na2so3溶液匀速滴加至加热后的反应物溶液中，滴加时间为1-2h，静置反应1-6h即可制得所述改性木质素。通过上述设置，采用改性木质素与聚羧酸系减水剂进行复配，由改性木质素抑制砂浆或混凝土体系中的黏土矿物，降低黏土矿物对聚羧酸系减水剂的抑制效果，进而提升了聚羧酸系减水剂的减水效果，有利于提高砂浆或混凝土构件成型后的质量。cn103804617a公开了一种苯酚改性减水剂，将苯酚经磺化后再与甲醛缩合合成，即在减水剂分子苯环上引入磺酸基团，提高了减水剂分子亲水性，使得产品具有更好的减水效果。在掺量1.0％时该减水剂减水率达到25％左右，高于普通氨基磺酸系减水剂，而且无泌水现象。cn111377641a公开了一种改性木薯淀粉-聚羧酸复合减水剂，属于建筑材料领域。所述改性木薯淀粉-聚羧酸复合减水剂，以重量份为单位包括以下原料：改性木薯淀粉20-35份、氢氧化钠30-120份、缓凝剂2-6份、消泡剂0.5-4份、引气剂1-5.5份。改性木薯淀粉在复合减水剂中的含量达20％以上，当减水剂掺量为0.3％时，凝结时间已超过24h，达到超缓凝剂的要求；复合减水剂掺量为1％时，水泥净浆初始流动度大于200mm。该木薯淀粉减水剂的开发应用有助于改进减水剂加工工艺、提高减水剂产品质量、降低环境污染，还能有效解决广西农产品的出路，提高产品附加值。在我国南方等气温较高的地区施工是对混凝土的保坍性能有较高的要求，目前市场上的减水剂以及以上发明涉及的减水剂产品都不能满足要求，开发出一种具有良好保坍效果的聚羧酸减水剂非常有必要。技术实现要素：为了解决上述问题，本发明提供了一种具有高保坍性的改性减水剂及其制备方法。一种具有高保坍性的改性减水剂及其制备方法，其具体制备方案如下：按照质量份数，将50-68份的去离子水和3.6-4.8份的甲基烯丙基聚乙二醇醚倒入反应釜中，氮气保护下控温50-65℃，然后将12.6-18.2份的丙烯酸单体，1.5-3.2份的3-烯丙氧基2-羟基-丙磺酸钠，4.2-6.3份的丙烯酸酯混合均匀后缓慢加入到反应釜中，同时加入10-20份的含有0.25-0.64份的过硫酸铵的水溶液，控制20-60min加入完毕，然后搅拌反应20-30min；然后在搅拌状态下加入3.2-5.6份的高保坍性增效剂，混合均匀稳定反应60-120min后，再依次加入0.1-0.5份的十二醇硫酸钠、0.2-0.8份的三聚氰胺、0.2-0.6份的过硫酸铵和0.1-0.5份的葡萄糖酸钠，充分混合均匀，搅拌反应120-180min后将温度升至85-100℃，继续反应60-120min，完成后冷却到室温，用ph值调节剂将反应物ph值调节至7-9，即得一种具有高保坍性的改性减水剂。所述的高保坍性增效剂的制备方法为：按照质量份数，将10-20份的氨基乙基氨基丙基倍半硅氧烷加入到反应器中，然后在氮气保护下，加入100-180份的质量百分比含量5％-10％的表面氯酰基化甘蔗渣纤维四氯化碳分散液，5-10份2-氨基乙基膦酸，0.2-1.5份氨基磺酸铜搅拌混合均匀后，回流反应12-24h，减压除去溶剂，即可得到所述的一种高保坍性增效剂。所述的表面氯酰基化甘蔗渣纤维，其加工方法为：按质量份，在反应釜中，将50-70份甘蔗渣纤维浸入到300-500份质量百分比含量为5％-10％的氢氧化钠溶液中，加热到60-80℃，处理30-60min，过滤，将甘蔗渣纤维清洗干净，再加入300-500份质量百分比含量为10％-20％的硝酸，0.3-2.4份醋酸铈，控温60-70℃，搅拌反应1-5h，过滤，水洗，得到含羧基的甘蔗渣纤维，将羧基的甘蔗渣纤维分散于200-400份的四氯化碳中，加入1.2-3.5份的氯化亚砜，控温50-60℃，搅拌反应2-4h，完成反应后过滤，干燥后即可得到所述的表面氯酰基化甘蔗渣纤维。所述氨基乙基氨基丙基倍半硅氧烷与表面氯酰基化甘蔗渣纤维，2-氨基乙基膦酸，氨基磺酸铜酰胺化反应，其产品结构示意如下：所述的丙烯酸单体为丙烯酸或甲基丙烯酸。所述的丙烯酸酯为丙烯酸羟丙酯或丙烯酸异丙酯或丙烯酸异丁酯。所述的ph值调节剂为质量份数为1％-5％的氢氧化钠溶液。本发明的一种具有高保坍性的改性减水剂及其制备方法，本方法聚羧酸减水剂合成中引入丙烯酸酯作为对普通聚羧酸减水剂进行酯化改性，用特定量的丙烯酸酯等量取代，能取代部分羧基，并在后续反应过程中缓慢将羧基释放出来，保证减水效果的持续性，降低混凝土坍落度损失；本发明在合成过程中引入了一种高保坍性增效剂，氨基乙基氨基丙基倍半硅氧烷与表面氯酰基化甘蔗渣纤维，2-氨基乙基膦酸，氨基磺酸铜酰胺化反应，能够有效加强减水剂的吸附性能，增大减水剂的初始分散性能，保证混凝土的初始坍落度；本发明的高保坍性的改性减水剂性能优异，使用量小，料丰富易得，成本低，工艺流程简单，是一种有前途的高性能减水剂。附图说明图1为实施例2所制备的高保坍性增效剂产品的傅里叶红外光谱图。在2966cm-1附近存在碳氢的伸缩吸收峰，在1023/806cm-1附近存在硅氧的反对称伸缩/对称伸缩吸收峰，在3399/1465cm-1附近存在羟基的伸缩/面内弯曲吸收峰，说明氨基乙基氨基丙基倍半硅氧烷参与了反应；在1116cm-1附近存在醚键的反对称伸缩吸收峰，在1689cm-1附近存在酰胺的羰基的伸缩吸收峰，说明表面氯酰基化甘蔗渣纤维参与了反应；在1269cm-1附近存在磷氧双键的伸缩吸收峰，说明2-氨基乙基膦酸参与了反应；在758cm-1附近存在硫氧单键的吸收峰，说明氨基磺酸铜参与了反应。具体实施方式下面通过具体实施例对该发明作进一步说明：实施例1一种具有高保坍性的改性减水剂及其制备方法，其具体制备方案如下：将50kg去离子水和3.6kg甲基烯丙基聚乙二醇醚倒入反应釜中，氮气保护下控温50℃，然后将12.6kg丙烯酸单体，1.5kg3-烯丙氧基2-羟基-丙磺酸钠，4.2kg丙烯酸酯混合均匀后缓慢加入到反应釜中，同时加入10kg含有0.25kg过硫酸铵的水溶液，控制20min加入完毕，然后搅拌反应20min；然后在搅拌状态下加入3.2kg高保坍性增效剂，混合均匀稳定反应60min后，再依次加入0.1kg十二醇硫酸钠、0.2kg三聚氰胺、0.2kg过硫酸铵和0.1kg葡萄糖酸钠，充分混合均匀，搅拌反应120min后将温度升至85℃，继续反应60min，完成后冷却到室温，用ph值调节剂将反应物ph值调节至7，即得一种具有高保坍性的改性减水剂。所述的高保坍性增效剂的制备方法为：将10kg的氨基乙基氨基丙基倍半硅氧烷加入到反应器中，然后在氮气保护下，加入100kg的质量百分比含量5％的表面氯酰基化甘蔗渣纤维四氯化碳分散液，5kg2-氨基乙基膦酸，0.2kg氨基磺酸铜搅拌混合均匀后，回流反应12h，减压除去溶剂，即可得到所述的一种高保坍性增效剂。所述的表面氯酰基化甘蔗渣纤维，其加工方法为：按质量kg，在反应釜中，将50kg甘蔗渣纤维浸入到300kg质量百分比含量为5％的氢氧化钠溶液中，加热到60℃，处理30min，过滤，将甘蔗渣纤维清洗干净，再加入300kg质量百分比含量为10％的硝酸，0.3-kg醋酸铈，控温60℃，搅拌反应1h，过滤，水洗，得到含羧基的甘蔗渣纤维，将羧基的甘蔗渣纤维分散于200kg的四氯化碳中，加入1.2kg的氯化亚砜，控温50℃，搅拌反应2h，完成反应后过滤，干燥后即可得到所述的表面氯酰基化甘蔗渣纤维。所述的丙烯酸单体为丙烯酸。所述的丙烯酸酯为丙烯酸羟丙酯。所述的ph值调节剂为质量kg数为1％的氢氧化钠溶液。实施例2一种具有高保坍性的改性减水剂及其制备方法，其具体制备方案如下：将58kg去离子水和4.2kg甲基烯丙基聚乙二醇醚倒入反应釜中，氮气保护下控温55℃，然后将15.6kg丙烯酸单体，2.4kg3-烯丙氧基2-羟基-丙磺酸钠，5.2kg丙烯酸酯混合均匀后缓慢加入到反应釜中，同时加入15kg含有0.42kg过硫酸铵的水溶液，控制40min加入完毕，然后搅拌反应25min；然后在搅拌状态下加入4.2kg高保坍性增效剂，混合均匀稳定反应90min后，再依次加入0.3kg十二醇硫酸钠、0.5kg三聚氰胺、0.4kg过硫酸铵和0.3kg葡萄糖酸钠，充分混合均匀，搅拌反应150min后将温度升至90℃，继续反应90min，完成后冷却到室温，用ph值调节剂将反应物ph值调节至8，即得一种具有高保坍性的改性减水剂。所述的高保坍性增效剂的制备方法为：将14kg的氨基乙基氨基丙基倍半硅氧烷加入到反应器中，然后在氮气保护下，加入150kg的质量百分比含量6％的表面氯酰基化甘蔗渣纤维四氯化碳分散液，7kg2-氨基乙基膦酸，0.5kg氨基磺酸铜搅拌混合均匀后，回流反应18h，减压除去溶剂，即可得到所述的一种高保坍性增效剂。所述的表面氯酰基化甘蔗渣纤维，其加工方法为：按质量kg，在反应釜中，将58kg甘蔗渣纤维浸入到390kg质量百分比含量为7％的氢氧化钠溶液中，加热到67℃，处理38min，过滤，将甘蔗渣纤维清洗干净，再加入380kg质量百分比含量为14％的硝酸，0.9kg醋酸铈，控温66℃，搅拌反应3h，过滤，水洗，得到含羧基的甘蔗渣纤维，将羧基的甘蔗渣纤维分散于300kg的四氯化碳中，加入1.29kg的氯化亚砜，控温54℃，搅拌反应3h，完成反应后过滤，干燥后即可得到所述的表面氯酰基化甘蔗渣纤维。所述的丙烯酸单体为甲基丙烯酸。所述的丙烯酸酯为丙烯酸异丙酯。所述的ph值调节剂为质量kg数为3％的氢氧化钠溶液。实施例3一种具有高保坍性的改性减水剂及其制备方法，其具体制备方案如下：将68kg去离子水和4.8kg甲基烯丙基聚乙二醇醚倒入反应釜中，氮气保护下控温65℃，然后将18.2kg丙烯酸单体，3.2kg3-烯丙氧基2-羟基-丙磺酸钠，6.3kg丙烯酸酯混合均匀后缓慢加入到反应釜中，同时加入20kg含有0.64kg过硫酸铵的水溶液，控制60min加入完毕，然后搅拌反应30min；然后在搅拌状态下加入5.6kg高保坍性增效剂，混合均匀稳定反应120min后，再依次加入0.5kg十二醇硫酸钠、0.8kg三聚氰胺、0.6kg过硫酸铵和0.5kg葡萄糖酸钠，充分混合均匀，搅拌反应180min后将温度升至100℃，继续反应120min，完成后冷却到室温，用ph值调节剂将反应物ph值调节至9，即得一种具有高保坍性的改性减水剂。所述的高保坍性增效剂的制备方法为：将10-20kg的氨基乙基氨基丙基倍半硅氧烷加入到反应器中，然后在氮气保护下，加入100-180kg的质量百分比含量5％-10％的表面氯酰基化甘蔗渣纤维四氯化碳分散液，5-10kg2-氨基乙基膦酸，0.2-1.5kg氨基磺酸铜搅拌混合均匀后，回流反应12-24h，减压除去溶剂，即可得到所述的一种高保坍性增效剂。所述的表面氯酰基化甘蔗渣纤维，其加工方法为：按质量kg，在反应釜中，将70kg甘蔗渣纤维浸入到500kg质量百分比含量为10％的氢氧化钠溶液中，加热到80℃，处理60min，过滤，将甘蔗渣纤维清洗干净，再加入500kg质量百分比含量为20％的硝酸，2.4kg醋酸铈，控温70℃，搅拌反应5h，过滤，水洗，得到含羧基的甘蔗渣纤维，将羧基的甘蔗渣纤维分散于400kg的四氯化碳中，加入3.5kg的氯化亚砜，控温60℃，搅拌反应4h，完成反应后过滤，干燥后即可得到所述的表面氯酰基化甘蔗渣纤维。所述的丙烯酸单体为甲基丙烯酸。所述的丙烯酸酯为丙烯酸异丁酯。所述的ph值调节剂为质量kg数为5％的氢氧化钠溶液。制备的减水剂性能按照空砂浆配合比，水泥：标准砂：水＝450:1350:185的比例配置砂浆，然后添加1.6％的减水剂，砂浆配置好后测定其净浆流动度。净浆流动度试验按照gb/t8077-2000《混凝土外加剂匀质性试验方法》进行，误差控制在5mm范围内。具体试验方法：将拌好的浆体快速注入水平位置玻璃板中的截锥体内，刮平，将截锥体垂直向上迅速提起，1h和2h后用钢尺测量互相垂直方向的直径，取平均值为水泥净浆流动度。按照国标gb8076-2008《混凝土外加剂》检测混凝土的坍落度，评价指标为初始坍落度和1h到2h的坍落度损失。流动度损失(mm)初期坍落度(mm)坍落度损失(mm)实施例12120520实施例21818517实施例31717015对比例1所述的高保坍性增效剂的制备方法为：将10kg的氨基乙基氨基丙基倍半硅氧烷加入到反应器中，然后在氮气保护下，加入100kg的质量百分比含量5％的到含羧基的甘蔗渣纤维四氯化碳分散液，5kg2-氨基乙基膦酸，0.2kg氨基磺酸铜搅拌混合均匀后，回流反应12h，减压除去溶剂，即可得到所述的一种高保坍性增效剂。所述的到含羧基的甘蔗渣纤维，其加工方法为：按质量kg，在反应釜中，将50kg甘蔗渣纤维浸入到300kg质量百分比含量为5％的氢氧化钠溶液中，加热到60℃，处理30min，过滤，将甘蔗渣纤维清洗干净，再加入300kg质量百分比含量为10％的硝酸，0.3-kg醋酸铈，控温60℃，搅拌反应1h，过滤，水洗，得到含羧基的甘蔗渣纤维。其它同实施例1。对比例2所述的高保坍性增效剂的制备方法为：将10kg的氨基乙基氨基丙基倍半硅氧烷加入到反应器中，然后在氮气保护下，加入100kg的质量百分比含量5％的甘蔗渣纤维四氯化碳分散液，5kg2-氨基乙基膦酸，0.2kg氨基磺酸铜搅拌混合均匀后，回流反应12h，减压除去溶剂，即可得到所述的一种高保坍性增效剂。其它同实施例1.对比例3一种具有高保坍性的改性减水剂及其制备方法，其具体制备方案如下：将50kg去离子水和3.6kg甲基烯丙基聚乙二醇醚倒入反应釜中，氮气保护下控温50℃，然后将12.6kg丙烯酸单体，1.5kg3-烯丙氧基2-羟基-丙磺酸钠，4.2kg丙烯酸酯混合均匀后缓慢加入到反应釜中，同时加入10kg含有0.25kg过硫酸铵的水溶液，控制20min加入完毕，然后搅拌反应20min；再依次加入0.1kg十二醇硫酸钠、0.2kg三聚氰胺、0.2kg过硫酸铵和0.1kg葡萄糖酸钠，充分混合均匀，搅拌反应120min后将温度升至85℃，继续反应60min，完成后冷却到室温，用ph值调节剂将反应物ph值调节至7，即得一种具有高保坍性的改性减水剂。所述的丙烯酸单体为丙烯酸。所述的丙烯酸酯为丙烯酸羟丙酯。所述的ph值调节剂为质量kg数为1％的氢氧化钠溶液。对比例的减水剂性能测试方法同以上实施例，其检测结果如下。流动度损失(mm)初期坍落度(mm)坍落度损失(mm)对比例12522424对比例22823527对比例33524332当前第1页12