一种醇胺类早强剂及其制备方法和应用
【专利摘要】本发明公开了一种醇胺类早强剂及其制备方法和应用。所述早强剂的主要成分为二乙醇单丙二醇胺，所述二乙醇单丙二醇胺的分子结构如式（Ⅰ）所示。本发明以二乙醇胺和环氧丙醇在溶剂中反应而得，制备方法简单，条件温和，不需要分离处理。所得早强剂具有优良的早强性能，而且其与聚羧酸减水剂和无机盐早强剂还具有良好的适配性，早强性能优于常用的三乙醇胺、二乙醇单异丙醇胺等醇胺早强剂。（Ⅰ）。
【专利说明】
一种醇胺类早强剂及其制备方法和应用
技术领域
[0001] 本发明涉及水泥/混凝土外加剂技术领域，更具体地，涉及一种醇胺类早强剂及其 制备方法和应用。
【背景技术】
[0002] 水泥/混凝土早强剂是一类能加速水泥水化速度、促进水泥/混凝土早期强度发展 的外加剂。在预制构件及蒸养混凝土、道路桥梁及其翻新补强等许多水泥/混凝土工程中， 早强剂的应用具有重要意义。对于预制构件和蒸养混凝土，使用早强剂可显著缩短生产周 期，提高生产效率;在道路桥梁及其翻新补强工程中应用早强剂可缩短工期，使道路和桥梁 能早日开通，带来显著的经济效益和社会效益。
[0003] 常用的早强剂包括无机和有机两大类。（1)无机早强剂包括强电解质无机盐和一 些强碱性的无机化合物，如硫酸盐、硝酸盐、亚硝酸盐、碱金属氢氧化物、碱金属碳酸盐、碱 金属硅酸盐、碱金属与碱土金属卤化物等，无机类早强剂一般用量较大，还可能影响混凝土 的后期强度和耐久性；（2)有机类早强剂包括有机醇胺、尿素和羧酸盐等，其中有机醇胺类 早强剂广受关注，与无机早强剂相比，用量少(通常用量为水泥的万分之几）、适应温度范围 宽(从-5°C~90°C均可起到早强作用）、对钢筋无腐蚀、不影响后期强度。
[0004] 目前最常使用的有机醇胺类早强剂包括三乙醇胺、三异丙醇胺、二乙醇单异丙醇 胺以及乙二胺与环氧乙烷的加成产物等。
【发明内容】
[0005] 本发明要解决的技术问题是弥补现有技术不足尤其是有机醇胺类早强剂的技术 不足，提供一种新的醇胺类早强剂。含二乙醇单丙二醇胺的早强剂。
[0006] 本发明要解决的另一技术问题是提供所述早强剂的制备方法。
[0007] 本发明还一要解决的技术问题是提供所述早强剂的应用。
[0008] 本发明的技术方案通过以下技术方案予以实现：
[0009] 提供一种醇胺类早强剂，所述早强剂的主要成分为二乙醇单丙二醇胺，所述二乙 醇单丙二醇胺的分子结构如式(I)所示：
[0011]本发明同时提供所述早强剂的制备方法，是由二乙醇胺和环氧丙醇在溶剂中反应 而得，其基本反应可示意如下：
[0013] 具体地，是将二乙醇胺和环氧丙醇按一定比例加入溶剂中，维持在一定温度下反 应一定时间后，蒸馏除去溶剂即得所述醇胺类早强剂。
[0014] 优选地，所述溶剂为异丙醇。
[0015] 优选地，所述二乙醇胺和环氧丙醇的比例(摩尔比）为1~1.2:1。
[0016] 优选地，所述反应的温度为40~50 °C。
[0017] 优选地，所述反应的温度通过控制环氧丙醇的滴加速度进行控制。
[0018] 进一步地，所述制备方法包括以下步骤：
[0019] S1.将二乙醇胺和异丙醇置于反应容器中，搅拌条件下，按一定比例滴加环氧丙 醇，控制环氧丙醇的滴加速度使反应温度介于40~50°C;
[0020] S2.环氧丙醇滴加完成后，继续于40~50°C保温反应1~1.5h;
[0021] S3.步骤S2保温反应完成后，蒸馏除去异丙醇溶剂得到所述早强剂。
[0022] 优选地，步骤S1所述二乙醇胺和环氧丙醇的比例(摩尔比）为1~1.2:1。
[0023] 优选地，步骤S2所述保温反应的温度为50°C，保温反应的时间为lh。
[0024]本发明同时提供所述化合物二乙醇单丙二醇胺作为一种新的醇胺类水泥/混凝土 早强剂的应用。
[0025]在其应用方面，其增强性能优于二乙醇单异丙醇胺和三乙醇胺，且将其与聚羧酸 减水剂和/或无机盐早强剂联合应用时，具有良好的适配性。
[0026]本发明的有益效果：
[0027] 本发明提供了一种新的醇胺类早强剂，具有优良的早强剂性能。本发明科学设计 了所述早强剂的合成方法，使得产物中含二乙醇单丙二醇胺，其分子结构中除一般的醇胺 结构外，还含有丙二醇结构，在混凝土应用中，该结构具有减缩效果，可以减少混凝土固化 过程中的收缩，从而提高混凝土强度。当其应用作为早强剂时，比现有常见的醇胺早强剂 (如三乙醇胺、二乙醇单异丙醇胺等)对混凝土强度的提高更有优势。因此，本发明同时提供 所述化合物二乙醇单丙二醇胺作为一种新的醇胺类水泥/混凝土早强剂的应用。进一步地， 在其应用方面，将二乙醇单丙二醇胺与聚羧酸减水剂和/或无机盐早强剂联合应用时，具有 良好的适配性。
[0028] 本发明同时提供了所述早强剂的制备方法，成功获得一种新的早强剂。本发明制 备方法操作简单，不涉及产物分离提纯，容易实现。经大量试验总结，即使产品中含有少量 的环氧丙醇开环聚合产物以及未反应的二乙醇胺，本发明反应中产生的副产物环氧丙醇开 环聚合产物以及未反应的二乙醇胺具有一定的早强或增强作用，不需要分离提纯，条件温 和，步骤明确，反应时间短，简单易行。
【具体实施方式】
[0029] 下面结合具体实施例进一步说明本发明。下述实施例仅用于示例性说明，不能理 解为对本发明的限制。除非特别说明，下述实施例中使用的试剂为常规市购或商业途径获 得的试剂，除非特别说明，下述实施例中使用的方法和设备为本领域常规使用的方法和设 备。
[0030] 实施例1
[0031] 于反应容器中加入50mL异丙醇和21g二乙醇胺，在搅拌下滴加14.8g环氧丙醇（二 乙醇胺与环氧丙醇摩尔比为1:1)，反应为放热反应，控制环氧丙醇滴加速度使反应温度介 于40~50°C，环氧丙醇滴完后继续在50°C下反应lh，蒸馏除去异丙醇溶剂得产物。
[0032] 实施例2
[0033] 于反应容器中加入50mL异丙醇和25.2g二乙醇胺，在搅拌下滴加14.8g环氧丙醇 (二乙醇胺与环氧丙醇摩尔比为1.2:1)，控制环氧丙醇滴加速度使反应温度介于40~50°C， 环氧丙醇滴完后继续在50°C下反应lh，蒸馏除去异丙醇溶剂得产物。
[0034] 实施例3
[0035] 于反应容器中加入50mL异丙醇和23. lg二乙醇胺，在搅拌下滴加14.8g环氧丙醇 (二乙醇胺与环氧丙醇摩尔比为1.1:1)，控制环氧丙醇滴加速度使反应温度介于40~50°C， 环氧丙醇滴完后继续在50°C下反应lh，蒸馏除去异丙醇溶剂得产物。
[0036] 实施例4
[0037]检测实施例1、2、3所得产物可知，所得产物含二乙醇单丙二醇胺，其结构式为：
[0039] 反应产物中会含有少量的环氧丙醇开环聚合产物以及未反应的二乙醇胺，无需分 离。
[0040] 为了说明本发明醇胺早强剂的优势，将本实施例1、2或3任一所得早强剂与市售的 常用早强剂二乙醇单异丙醇胺作胶砂对比实验，胶砂组成和实验结果请见表1。
[0041] 表1实施例1、2、3所得产物与二乙醇单异丙醇胺的胶砂实验对比结果
[0043] *水泥:粵秀P · 0 42.5R;**对比例1:二乙醇单异丙醇胺
[0044]由表1可见，本发明早强剂与常用的二乙醇单异丙醇胺相比，具有稍许的减水功 能，配制相似流动度砂浆的用水量稍少，成型后3d和7d的抗压强度明显更高，说明本发明实 施例1所得的醇胺早强剂性能优于二乙醇单异丙醇胺。
[0045]大量文献报道，醇胺类早强剂与无机盐类早强剂复合使用常显现出协同效应，特 别是与聚羧酸减水剂配合使用时，效果更为显著。为了考察本发明早强剂与无机盐早强剂 以及聚羧酸减水剂的复合使用效果，将实施例1、2、3中任一早强剂与市售常用的醇胺早强 剂三乙醇胺分别与无机盐早强剂溴化钾和硝酸锶以及聚羧酸减水剂复合作胶砂对比实验， 胶砂组成和实验结果见表2。
[0046]表2实施例1、2、3与三乙醇胺的胶砂实验对比结果
[0048] *水泥:粵秀P · 0 42.5R;减水剂：东莞富盛实业有限公司聚羧酸减水剂2440,稀释 为10%使用;***对比例4复合早强剂:溴化钾:硝酸锶:三乙醇胺:水=12.5: 25:3:160;本发 明产品:溴化钾:硝酸锶:实施例1、2、3任一例早强剂:水=12.5:25:3:160。
[0049]由表2可见，与三乙醇胺相比（对比例4)，本发明醇胺早强剂配制的砂浆流动度略 低，但比与单用聚羧酸减水剂(对比例3)相比，在少用5g水的情况下流动度相似;从成型的 坯体强度看，本发明实施例2配制的砂浆强度不管是3d还是7d的抗压强度都最高。可见本发 明醇胺早强剂与聚羧酸减水剂和无机盐早强剂具有良好的适配性，增强性能优于三乙醇 胺。
【主权项】
1. 一种醇胺类早强剂，其特征在于，所述早强剂的主要成分为二乙醇单丙二醇胺，所述 二乙醇单丙二醇胺的分子结构如式(I)所示：2. 权利要求1所述醇胺类早强剂作为水泥/混凝土早强剂的应用。3. 权利要求1所述醇胺类早强剂的制备方法，其特征在于，是将二乙醇胺和环氧丙醇在 溶剂中反应，蒸馏除去溶剂即得。4. 根据权利要求3所述醇胺类早强剂的制备方法，其特征在于，所述溶剂为异丙醇。5. 根据权利要求3所述醇胺类早强剂的制备方法，其特征在于，所述二乙醇胺和环氧丙 醇的摩尔比例为1~1.2:1。6. 根据权利要求3所述醇胺类早强剂的制备方法，其特征在于，所述反应的温度为40~ 5(TC〇7. 根据权利要求6所述醇胺类早强剂的制备方法，其特征在于，所述反应的温度通过控 制环氧丙醇的滴加速度进行控制。8. 根据权利要求3所述醇胺类早强剂的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下 步骤：51. 将二乙醇胺和异丙醇置于反应容器中，搅拌条件下，按一定比例滴加环氧丙醇，控 制环氧丙醇的滴加速度使反应温度介于40~50°C ;52. 环氧丙醇滴加完成后，继续于40~50 °C保温反应1~1.5h;53. 步骤S2保温反应完成后，蒸馏除去异丙醇溶剂得到所述早强剂。9. 根据权利要求8所述醇胺类早强剂的制备方法，其特征在于，步骤S1所述二乙醇胺和 环氧丙醇的摩尔比例为1~1.2:1;步骤S2所述保温反应的温度为50°C，保温反应的时间为1 h〇10. 权利要求3至9任一项所述制备方法制备得到的醇胺类早强剂作为水泥/混凝土早 强剂的应用。
【文档编号】C07C215/12GK106045362SQ201610392181
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年6月2日
【发明人】梁晖, 卢江, 徐文烈, 潘亚宏, 梁登泰
【申请人】中山大学, 广州尊创晋业新材料科技有限公司