一种聚丙烯酰胺-丙烯酸接枝改性高岭土絮凝剂及其应用

本发明属于建筑和水处理领域，尤其涉及一种聚丙烯酰胺-丙烯酸接枝改性高岭土絮凝剂及其应用。

背景技术：

1、在建筑行业中，机制砂和天然砂都是常用的建筑用砂，但由于天然砂资源的短缺，机制砂已然成为市场上混凝土制备原材料的主要来源。由于其他泥粉杂质会对后续拌制混凝土性能产生负面影响，这就有必要通过水洗方式对机制砂进行清洗，以减少其生产过程中产生的泥粉等杂质。同时为了节约水资源，有效实现循环水洗的效果，通常采用絮凝剂对洗砂水进行净化处理。

2、近几年较为普遍采用聚丙烯酰胺作为絮凝剂用于循环水洗机制砂工艺，但由于此类絮凝剂在水洗机制砂中的残留累积往往造成后续拌制混凝土的性能变化。现有研究一般认为聚丙烯酰胺会对水泥基材料的流动性产生劣化影响，同时混凝土强度也会因为高掺量的聚丙烯酰胺有所降低，且一味通过提高减水剂掺量也不能从根本解决由于絮凝剂所引起的混凝土拌合物和易性、坍落度及强度被削弱等问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种聚丙烯酰胺-丙烯酸接枝改性高岭土絮凝剂及其制备方法与应用。

2、为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：一种聚丙烯酰胺-丙烯酸接枝改性高岭土絮凝剂，它以高岭土为核表面接枝聚丙烯酰胺-丙烯酸链得到。

3、进一步地，所述高岭土大小为600-1200目；所述聚丙烯酰胺-丙烯酸链分子量在100万-2000万。

4、进一步地，所述聚丙烯酰胺-丙烯酸链中丙烯酸含量在1-10％。

5、进一步地，所述以高岭土为核表面接枝聚丙烯酰胺-丙烯酸链，具体包括以下步骤：

6、(1)在反应容器中加入高岭土、有机溶剂和含有烯键的硅烷试剂，搅拌均匀反应，反应温度0-100℃，反应时间1-5小时；之后抽滤或离心，除去可溶物后，得到表面富含烯键的高岭土，即改性高岭土；其中每克高岭土使用有机溶剂5-50ml和含有烯键的硅烷试剂0.1-10g；

7、(2)将步骤(1)中得到的改性高岭土分散于水中，加入引发剂、单体丙烯酸和丙烯酰胺，通过碱溶液调节ph至6.5～7.5；通氮气除去氧气，在氮气保护下，升温到50～60℃保温1-3小时后，继续升温到70-100℃，保温3～6小时后，离心去除上层清液，剩余物干燥制得絮凝剂；其中，引发剂为单体丙烯酸总质量的0.02～1％；水为单体丙烯酸总质量的5～50倍；单体丙烯酸：丙烯酰胺质量比为1～10:100；改性高岭土与单体丙烯酸质量比为0.1-1:100。

8、进一步地，所述有机溶剂由石油醚、二氯甲烷和乙酸乙酯中的一种或多种按任意配比混合组成；所述含有烯键的硅烷试剂包括乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷和乙烯基三(甲氧基乙氧基)硅烷；所述引发剂为水溶性过氧化物引发剂或偶氮化物引发剂；所述碱溶液为5～10wt％浓度的氢氧化钠水溶液或者5～10wt％浓度的氢氧化钾水溶液。

9、进一步地，所述引发剂由过硫酸铵，过硫酸钠，过硫酸钾，4,4'-偶氮(4-氰基戊酸)中的一种或多种按任意配比混合组成。

10、进一步地，所述单体丙烯酸：丙烯酰胺质量比为1:50。

11、进一步地，所述改性高岭土与单体丙烯酸质量比为1:100。

12、上述的一种聚丙烯酰胺-丙烯酸接枝改性高岭土絮凝剂的应用，将絮凝剂加入水中，用于洗砂。

13、进一步地，所述絮凝剂使用量为每吨水中添加5-50g。

14、本发明的有益效果是：本发明在保证快速净水效果的同时减小因絮凝剂残留会对混凝土坍落度、扩展度以及抗压强度等性能产生的负面影响，以有效控制混凝土品质。

技术特征：

1.一种聚丙烯酰胺-丙烯酸接枝改性高岭土絮凝剂，其特征在于，它以高岭土为核表面接枝聚丙烯酰胺-丙烯酸链得到。

2.根据权利要求1所述的一种聚丙烯酰胺-丙烯酸接枝改性高岭土絮凝剂，其特征在于，所述高岭土大小为600-1200目；所述聚丙烯酰胺-丙烯酸链分子量在100万-2000万。

3.根据权利要求1所述的一种聚丙烯酰胺-丙烯酸接枝改性高岭土絮凝剂，其特征在于，所述聚丙烯酰胺-丙烯酸链中丙烯酸含量在1-10％。

4.根据权利要求1所述的一种聚丙烯酰胺-丙烯酸接枝改性高岭土絮凝剂，其特征在于，所述以高岭土为核表面接枝聚丙烯酰胺-丙烯酸链，具体包括以下步骤：

5.根据权利要求4所述的一种聚丙烯酰胺-丙烯酸接枝改性高岭土絮凝剂，其特征在于，所述有机溶剂由石油醚、二氯甲烷和乙酸乙酯中的一种或多种按任意配比混合组成；所述含有烯键的硅烷试剂包括乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷和乙烯基三(甲氧基乙氧基)硅烷；所述引发剂为水溶性过氧化物引发剂或偶氮化物引发剂；所述碱溶液为5～10wt％浓度的氢氧化钠水溶液或者5～10wt％浓度的氢氧化钾水溶液。

6.根据权利要求4所述的一种聚丙烯酰胺-丙烯酸接枝改性高岭土絮凝剂，其特征在于，所述引发剂由过硫酸铵，过硫酸钠，过硫酸钾，4,4'-偶氮(4-氰基戊酸)中的一种或多种按任意配比混合组成。

7.根据权利要求4所述的一种聚丙烯酰胺-丙烯酸接枝改性高岭土絮凝剂，其特征在于，所述单体丙烯酸：丙烯酰胺质量比为1:50。

8.根据权利要求4所述的一种聚丙烯酰胺-丙烯酸接枝改性高岭土絮凝剂，其特征在于，所述改性高岭土与单体丙烯酸质量比为1:100。

9.一种基于权利要求1-8任一项所述的一种聚丙烯酰胺-丙烯酸接枝改性高岭土絮凝剂的应用，其特征在于，将絮凝剂加入水中，用于洗砂。

10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于，所述絮凝剂使用量为每吨水中添加5-50g。

技术总结
本发明公开了一种聚丙烯酰胺‑丙烯酸接枝改性高岭土絮凝剂及其应用，属于建筑和水处理领域；它以高岭土为核表面接枝聚丙烯酰胺‑丙烯酸链得到；将该絮凝剂加入水中，用于洗砂；本发明在保证快速净水效果的同时减小因絮凝剂残留会对混凝土坍落度、扩展度以及抗压强度等性能产生的负面影响，以有效控制混凝土品质。

技术研发人员：许丹,王洪,薛文
受保护的技术使用者：浙江科技学院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15