一种制备新型聚羧酸纳米晶核型早强功能粉体的方法与流程

本发明涉及纳米功能粉体，具体为一种制备新型聚羧酸纳米晶核型早强功能粉体的方法。

背景技术：

1、目前，市场上预制构件的生产主要采用高温蒸压养护和添加以三乙醇胺类、硫酸盐类、含氯类等为主的早强剂来提高模具周转速度，而这类早强剂易引起钢筋腐蚀，降低混凝土的抗渗性和耐腐蚀性，影响混凝土的结构安全性和耐久性；同时，高温蒸压养护不仅能耗高而且对环境不友好，存在着诸多缺陷和应用局限，经过检索找到以下相关专利：

2、专利cn201911345770.9公开了一种桥梁伸缩缝用补偿收缩快速修补材料，是由水泥25-40份，石膏粉0-4份，硅微粉2-4份，膨胀剂1-4份，石英砂25-33份，碎石32-40份；减水剂0.05-0.1份，缓凝剂0.05-0.15份，高吸水树脂0.01-0.1份，锂盐0.005-0.01份，消泡剂0-0.01份配制而成，该修补材料的耐腐蚀性弱。

3、专利cn202010977207.x公开了一种高浓度且粒径可控的复合纳米水化硅酸钙分散液及其制备方法，分散液包括高性能聚羧酸减水剂、水性硅烷偶联剂、消泡剂及水；制备方法：将高性能聚羧酸减水剂、水性硅烷偶联剂、消泡剂和水混合，配制成混合溶液，总质量为m1；分别配制硝酸钙溶液和硅酸钠溶液，质量之和为m2；开启高速分散机分散混合溶液，滴加硝酸钙溶液和硅酸钠溶液，反应温度为5-30℃，滴加时间为3-8h，m2与m1之比为1.5-5.0:1，钙和硅的摩尔数之比为0.8-2:1，同时滴完即可，该分散液的稳定性较弱。

4、专利cn202011012704.2公开了一种高韧高粘结性c130强度的高强纤维混凝土及制备方法，配合比包括：水泥：砂：碎石：粉煤灰：秸秆灰：硅灰：纳米硅：水：减水剂：激发剂：消泡剂：减缩剂：苎麻纤维：玄武岩纤维：caco3晶须：羧基改性聚乙烯醇聚合物＝425-430：718：985：80-85：60-65：30-35：3.5-4.2：120-125：12-13：13-14：1.9-2.3：10-11：5.4-5.6：9-9.4：17.8-18.1：20-22；制法为：通过分层搅拌法将各材料间隔拌合均匀，出料、成型、养护即可，该混凝土的早强效果较弱。

5、专利cn202110026321.9公开了一种纳米塑化自密抗裂混凝土，由水泥130-155份、硫酸钙粉80-120份、沙子300-350份、石子300-370份、粉煤灰30-50份，硅粉10-50份，自密材料10-25份、减水剂0.8-2份、消泡剂0.5-2份和水100-200份混合而成，该混凝土减水效果较差。

6、专利cn202110378213.8公开了一种基于普通硅酸盐水泥的超早强超高强无机灌浆料及其制备方法，包括如下重量份组分：普通硅酸盐水泥300-500份、硅灰10-50份、细集料400-600份、快硬剂50-200份、减水剂3-15份、保水剂0.1-5份和消泡剂0.1-5份，该灌浆料制备的混凝土后期强度较弱。

7、专利cn202110570402.5公开了一种半柔性路面用水泥基灌浆材料及其制备方法，由以下组分组成：快硬硫铝酸盐水泥38-70份、硅灰10-35份、细骨料10-30份、纳米钙矾石早强剂0.01-0.6份、减水剂0.1-0.5份、消泡剂0.01-0.1份、膨胀剂0.5-2.5份、水20-35份，该灌浆料制备的混凝土后期强度较弱。

技术实现思路

1、(一)解决的技术问题

2、针对现有技术的不足，本发明提供了一种制备新型聚羧酸纳米晶核型早强功能粉体的方法，通过分步骤引入钙源和硅源，进而能够使得制备的纳米晶核均匀地分散到减水剂中，从而使得钙减水复合剂更好地分散于混凝土体系中，有效解决了纳米晶核的分散性问题。

3、(二)技术方案

4、为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种新型聚羚酸纳米晶核型早强功能粉体，按质量份数包括以下成分：聚醚大单体25-45份、链转移剂0.15-0.25份、还原剂0.05-0.09份、不饱和酸4.5-7.0份、不饱和小单体1.6-2.5份、引发剂0.3-0.5份、消泡剂0.02-0.10份、硅源水溶液0.02-0.10份、钙源水溶液0.04-0.13份、可溶性醇胺有机物0.2-1和水43.5-65份。

5、一种制备新型聚羧酸纳米晶核型早强功能粉体的方法，包括以下制备步骤：

6、步骤一：将聚醚大单体溶解在水中并混合搅拌制得第一混合溶液；

7、步骤二：将链转移剂与还原剂和水进行混合并搅拌均匀制得混合溶液a；

8、步骤三：将不饱和酸与不饱和小单体和水进行混合搅拌均匀制得混合溶液b；

9、步骤四：在35-45℃条件下将引发剂加入到第一混合溶液中，搅拌反应后，滴加混合溶液a、混合溶液b及钙源水溶液，滴加完毕后，保温反应1-1.5h，冷却即制得反应底液；

10、步骤五：将步骤四中制得的反应底液配制成10-30％的水溶液并调节其ph值10-13，随后在50-60℃条件下，加入消泡剂和硅源水溶液，滴加完毕后，继续保温反应30-60min，制得早强剂；

11、步骤六：在40-50℃条件下，将0.2-1份的可溶性醇胺有机物继续滴加到早强剂中，并保温反应20-30min，制得改性后的纳米晶核早强剂，将该早强剂进行冻干后得到新型聚羧酸纳米晶核型早强功能粉体。

12、优选的，所述聚醚大单体为烷撑烯基聚氧乙烯醚oxab-501或烷撑烯基聚氧乙烯醚oxac-608，所述链转移剂为巯基丙酸、巯基乙酸或巯基乙醇中的任意一种，所述还原剂为抗坏血酸、硫酸亚铁、2-羟基-2-亚磺酸基乙酸或吊白块中的任意一种。

13、优选的，所述不饱和酸为丙烯酸或甲基丙烯酸中的任意一种，所述不饱和小单体为2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、甲基丙烯磺酸钠或丙烯酰胺中任意一种。

14、优选的，所述引发剂为过氧化氢、过硫酸铵或过硫酸钾，所述钙源水溶液的摩尔浓度为0.5-2.0mol/l，钙源为甲酸钙、硝酸钙、氯化钙、氟化钙、乳酸钙或碳酸氢钙中的任意一种。

15、优选的，所述消泡剂为聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚或聚醚改性聚硅氧烷，所述硅源水溶液的摩尔浓度为0.5-2.0mol/l，硅源为九水偏硅酸钠、液体硅酸钠、硅酸钾或氟硅酸镁中的任意一种。

16、优选的，所述可溶性醇胺有机物为三乙醇胺、二乙醇胺、二甲基乙醇胺、三异丙醇胺、异丙醇胺、二异丙醇胺、二乙醇单异丙醇胺和单乙醇二异丙醇胺中的任意一种或多种。

17、优选的，所述步骤四中钙源水溶液与聚醚大单体地体积重量份数比为1.14-2.8:1，所述步骤五中硅源水溶液与聚醚大单体地体积重量份数比为0.67-1.7:1。

18、(三)有益效果

19、本发明提供了一种制备新型聚羧酸纳米晶核型早强功能粉体的方法。具备以下有益效果：

20、在制备时通过分步骤引入钙源和硅源，进而能够使得制备的纳米晶核均匀地分散到减水剂中，从而使得钙减水复合剂更好地分散于混凝土体系中，有效解决了纳米晶核的分散性问题，为水泥水化反应提供晶核生长点、降低了形成水化产物c-s-h凝胶活化能的方式，减水效果优，且加速混凝土凝结，提高早期强度；且制备得减水复合剂不包含损害混凝土后期强度以及加速钢筋锈蚀的成分，对混凝土后期强度损失小，对钢筋无锈蚀、绿色环保。